基于数学形态学的海岛水边线提取模型

针对遥感影像数据大面积覆盖的特性,利用数学形态学提出了一种多目标海岛水边线的同步提取模型,模型包括:利用K-means算法的海岛区域粗分割;基于灰度膨胀算法的海岛初始轮廓曲线确立;利用水平集算法的海岛水边线优化。以福州海域的多目标海岛水边线提取为例,将本文模型与K-means模型、二值化高斯滤波水平集模型(SBGFRLS)和基于改进水平集的海岛边界快速分割模型(ILSM-IBRS)进行了比较。结果表明,本文模型弥补了K-means模型的过分割现象,其计算耗时较SBGFRLS和ILSM-IBRS模型分别节省了96.16%和86.96%;其迭代次数分别减少了97.07%和90.59%。由此可见,本文模型解决了现有提取模型效率低、过分割等现象,实现了多目标海岛水边线的同步提取,为海岛普查等提供了一种快速提取方法。     

基于结构特征的遥感影像海岸码头分割方法

在分析水边线对码头提取的作用和海岸码头的结构特征的基础上,提出了一种基于结构特征的遥感影像海岸码头分割方法。该方法在遥感影像水边线提取的基础上,利用道格拉斯-普克算法通过压缩得到关键节点,接着在节点中选取满足要求的凹点,然后依据海岸结构特征通过对凹点的筛选分割出海岸规则突出物,最后通过对规则突出物的分析验证得到海岸码头。实验结果表明,该方法能够从水边线中将码头区域分割出来,并且受停靠船舶等噪声影响较小,为下一步海岸码头的精确提取奠定了坚实基础。     

基于水边线的遥感影像防波堤提取方法

通过对遥感影像上防波堤的空间关系特征和其他特征的分析,设计了一种基于水边线的遥感影像防波堤提取方法。该方法首先对海岸带影像进行水边线提取;然后,将提取的水边线作为海陆分界线,进行海陆分割,得到海陆二值图;最后根据遥感影像上防波堤的空间关系特征和其他特征将防波堤从水边线中分割出来,并剔除伪防波堤的干扰。实验结果表明,该方法能够实现防波堤的自动准确提取,并且提取速度快、稳定性好。     

基于水边线等高的海岸带卫星影像定位方法

针对海岸带和海岛(礁)稀少地面控制区域控制条件不足和定位精度较低等情况,将水边线等高条件与有理函数模型(RFM)相结合,充分利用海岸带卫星影像的特点,将水边线等高点引入平差,提出了一种基于水边线等高的海岸带稀少地面控制卫星影像定位方法。实验结果表明,在同样稀少地面控制情况下,该方法与未加入等高控制条件的海岸带卫星影像定位方法相比,高程定位精度有了明显的提高;在离海岛较近的大陆岸边布设控制点,利用本文方法同样可以在海岛获取较高的定位精度。这对于稀少地面控制条件下海岸带、海岛(礁)地理信息的精确获取,具有重要意义。     

基于SFF-W算法的潮滩边界提取研究

以上海市南汇潮滩为研究区域,利用2017年高分一号(GF-1)卫星的遥感影像数据为数据源,提出了基于超像素的快速聚类算法(SFFCM)与水边线法相结合的SFF-W模型,用于对潮滩边界进行提取分析.通过目视解译提取的潮滩区域与水边线法、SFFCM模型和SFF-W模型所提取的结果进行对比分析.结果表明,SFF-W模型在提取...     

基于ZY-3遥感影像的不同地貌水边线提取方法

水边线的精确提取对于沿海地区的经济开发和海域的使用管理具有重要意义。以雷州半岛东北部为研究区域,利用2017年资源三号(ZY-3)卫星数据为数据源,基于不同海岸地貌特征为划分依据,运用阈值分割法、神经元网络分类法和面向对象法对多光谱数据的人工海岸、砂质海岸、淤泥质海岸和红树林海岸进行水边线提取。通过目视解译提取融合图像的海岸线为基线,将提取的水边线与基线进行定性、定量分析。研究结果表明,对于人工岸线,神经元网络分类法最优,均方根误差为6.4m;对于砂质岸线,阈值分割法最优,均方根误差为5.4m;对于淤泥质及红树林岸线,面向对象法最优,均方根误差分别为23.3m和15.2m。该研究对于不同岸线的提取具有重要的借鉴和指导意义。     

基于MODIS遥感影像的福建近岸海表温度反演

借助福建沿岸13个海洋台站的海表温度(SST)实测资料,选取相应时间的MODIS遥感影像,通过对4个相关变量的线性回归统计,建立了适用于福建近岸的SST区域反演模型,对建立的反演模型精度进行验证,并与SeaDAS模型的反演精度进行比较,SST区域反演模型的精度优于SeaDAS模型。利用该SST区域反演模型,对福建近岸的SST进行了遥感反演和时空变化分析。结果表明,福建近岸的SST与大陆沿岸流、南海暖流、台湾海峡东岸黑潮暖流的分布以及季节的变化密不可分。     

顾及轮廓信息和DRLSE模型的遥感影像瞬时水边线快速提取

针对利用传统瞬时水边线提取方法处理高分辨率遥感影像存在提取结果不连续、效率不高和无法同时提取多片水域等问题, 提出了一种顾及轮廓信息和距离正则化水平集演化(distance regularized level set evolution, DRLSE)模型的遥感影像瞬时水边线快速提取方法, 并将其应用于福建泉州附近海域瞬时水边线提取。首先,使用DRLSE模型提取地物轮廓信息, 以解决经典阈值方法水边线提取结果不连续问题; 其次, 利用DRLSE模型的初始矩形轮廓中心位置和周长信息, 对噪声点等轮廓进行自动剔除, 并提取多片水域, 以提高瞬时水边线提取后处理效率。研究结果表明:相较于泛洪算法、Canny算子和CV(Chan-Vese)模型, 应用本方法进行大陆海岸线瞬时水边线提取更高效, 且提取结果连续、精度更高。     

基于Sentinel-2卫星影像的海南西岛珊瑚礁识别和变化分析

珊瑚礁是海洋中最重要的生态系统之一, 近年来在全球气候变化和人为干扰加剧的影响下, 我国南海珊瑚礁总体处于快速退化状态。以海南西岛珊瑚礁为例, 基于Sentinel-2系列卫星10 m空间分辨率影像, 利用面向对象分类法(object-based image analysis, OBIA)对2017年12月~2018年3月和2021年12月两个时期的海南西岛珊瑚礁底质进行了识别分类, 并进行珊瑚礁面积变化分析。将2021年12月的分类结果与现场调查数据进行对比验证, 总分类精度和Kappa系数分别为83.3%和0.71。对比两个时期珊瑚礁底质分类结果表明, 西岛西侧珊瑚礁覆盖面积未出现明显变化, 东侧珊瑚礁显示恢复趋势。本文研究表明, 10 m地面分辨率卫星系列影像和面向对象的阈值分类方法可以对海南西岛珊瑚礁进行较为准确的识别和变化分析, 监测结果可为海南岛沿岸西岛等小型岛礁珊瑚保护及修复提供参考。     

基于TM影像的胶州湾水深遥感

以胶州湾20m以内浅水域为研究区域,并按照0～2m、2—5m、5—10m、10～20m的水深对其进行分区,利用Landsat-5 TM数据进行水深遥感。结果表明：各区分别建立线性回归模型反演水深的精度要高于不分区时建立的模型;无论分区与否,多波段组合模型的反演精度最高,且在既不是太深也不很浅的区域反演效果最好;新建立的多时相单波段模型反演水深的精度在水深较浅的区域精度有较大的提高。     

一种基于改进蚁群优化算法的载人潜水器全局路径规划

基础蚁群优化算法在解决复杂障碍环境下的载人潜水器路径规划问题时,易过早收敛于局部最优解,信息素挥发系数的设置过于依靠经验,路径规划结果受概率影响大且不稳定。为此,提出了一种改进蚁群算法用于解决载人潜水器的全局路径规划问题。该算法提出"路径延伸块"的概念。算法前期采用动态更新信息素参数的蚁群优化算法进行简单迭代计算获得原始路径,并对原始路径进行栅格延伸以得到"路径延伸块";后期在路径延伸块中再次使用蚁群算法或其他寻优算法(Dijkstra算法)寻找最优路径。改进的算法与基础蚁群优化算法相比,算法效率及稳定性更高,不易收敛于局部最优解,能更好地适应U型槽环境和复杂障碍环境。     

Analysis and optimization design of submarine tunnels crossing fault fracture zones based on numerical simulation

Abstract

Fault fracture zones have always been a key problem in the construction of submarine tunnels. To efficiently summarize the safety impact of different construction schemes on a submarine tunnel crossing a fault fracture, a theoretical model using numerical simulation has been established via the benching tunnelling construction method, three-step method, Center Diaphragm method (CD method), both sides heading method, Cross Diaphragm method (CRD method) and two kinds of supporting methods: pre-grouting and shotcreting. Numerical simulation studies on the excavation and support of submarine tunnels crossing fault fracture zones have been carried out. The research indicates: the fracture zone is the main area where sedimentation instability occurs; the CRD method has the lowest horizontal convergence under the support of the diaphragm; increasing the grouting strength is more effective in controlling the deformation of the surrounding rock than increasing the range of the pre-grouting and the thickness of the shotcrete in the initial support is increased, and its resulting effect is obvious. To optimize the construction scheme, we compared the settlement, horizontal convergence and surrounding rock stress of the tunnel according to the simulation results of different excavation support methods, which could provide theoretical guidance for better on-site construction techniques.     

闽台海岸带生境质量时空演变及其影响因素

快速城镇化、工业化背景下对海岸带生境质量进行评估,揭示影响生境变化的关键驱动因子,对于海岸带生态可持续发展具有重要意义。本研究以福建东海岸和台湾西海岸（以下合称闽台海岸带）为研究对象,借助1990年、2000年、2010年、2020年的土地利用以及社会经济数据,运用InVEST模型及地理探测器分析土地利用变化下生境质量的时空演变特征及其影响因素,为城市生态空间优化提供可靠的理论依据。结果表明：（1）1990—2020年两岸土地利用变化以建设用地的增长及耕地的减少为主要特征。建设用地2000—2010年面积增长最多,年均增长5.66%。耕地作为建设用地面积最大转入来源,面积共减少1781?km2,年均减少2.55%。土地变化福建东海岸大于台湾西海岸。（2）1990—2020年闽台海岸带生境质量均值为0.82,总体生态质量良好,但呈下降趋势。2000—2010年两岸低等级生境面积增长最快,2010年后增长速度趋缓。生态用地向非生态用地的转移对生境退化的贡献率超过70%。（3）夜间灯光指数、人口密度、GDP、高程、坡度为影响生境质量变化的主要因素,30年间主导因素由地形因素变为社会经济因素。研究为闽台沿海地区陆海土地资源管理提供科学依据,对区域协同发展具有重要意义。