基于岸线配准的海岛礁遥感影像几何纠正方法

由于缺少可靠的控制点,很难对遥远海岛进行几何精校正.在假定海岛岸线相对稳定的情况下,提出一种基于海岸线配准的几何校正方法.首先,基于波谱分析从卫星影像提取海岸线;接着,根据海图上陆地特定的颜色提取海岸线;最后,通过将两种岸线进行配准实现了几何精校正.试验表明这个方法可行,校正结果也令人满意.     

GCP分布对海岸带TM影像几何校正精度的影响研究

选择江苏省沿海辐射沙洲区南部为试验区,以Landsat TM影像为研究对象,详细分析了面状分布的地面控制点(area-distributed ground control points,AGCP)和沿海堤走向的线状分布的地面控制点(linear-distributed GCP,LGCP)对海岸带遥感影像几何校正精度的影响,对潮间带99个独立的GPS验证点进行了几何校正的精度评价,得到影像无GCP点控制区域几何校正误差的传播规律及残差的空间分布形态,并给出残差随GCP点距离变化的定量参考范围.研究结果表明,在有GCP点控制的区域,应用AGCP法和LGCP法均可获得好的校正精度,而在潮间带无GCP点控制的区域,两种方法的误差均有不同程度的增大,但LGCP法的误差明显小于AGCP法的.在误差传播的方向性上,随着距离的增加,AGCP法在东向的残差呈稳定而尖锐的上升(R2=0.827),在北向呈变振幅的振荡上升(R2=0.517);LGCP法在与控制线垂直的方向上,残差呈缓慢的线性增加(R2=0.877),在平行方向,距离的远近对残差变化几乎没有影响.在误差传播的数值上,LGCP法在离海堤30 km内几何校正的误差小于20 m,而AGCP法在相同的距离范围内仅能得到100 m的精度.该结论可为海岸带无GCP点区域TM影像几何校正误差的传播规律提供定量参考依据.     

基于多时相遥感数据的海岸线自动提取方法

海岸线是海洋的重要组成部分,对于海域管理具有重要意义。本文根据岸线位置确定原理,即将多时相瞬时水边线上边界近似作为海岸线,提出了一种基于多时相水边线的海岸线自动提取方法,该方法应用区域生长与边缘检测相结合的方法提取瞬时水边线,然后采用海岸线自动判别算法进行海岸线的提取。首先计算归一化水体指数（normalized difference water index,NDWI）图像,利用区域生长算法进行海陆分割,得到海陆分割二值图;然后利用Canny边缘检测对海陆分割结果进行边缘检测,得到瞬时水边线;最后利用海岸线自动判别算法得到多时相瞬时水边线上界作为海岸线。本文以马六甲海峡部分海岸作为研究区域,应用多期Landsat 8遥感影像进行了海岸线提取和分析。为验证海岸线提取精度,对获取时间接近高潮时的一景哨兵二号影像进行目视解译得到人工解译的海岸线,与本文提取海岸线进行对比。结果显示,本文算法得到的海岸线平均偏移量和均方根误差分别为21.01 m和21.96 m,能够满足30 m分辨率遥感图像的精度要求,相比采用单景影像提取海岸线,精度有明显提高。     

IMU在航空高光谱遥感图像几何校正中的应用

在航空高光谱遥感图像处理过程中,高精度几何校正一直是难度较大的问题,而常规遥感图像处理中通过选取地面控制点来校正图像的方法在航空高光谱图像的校正过程中并不适用.介绍了航空定位导航姿态测量系统(IMU/DGPS),它是目前较为先进的惯性导航系统,采用纤维光学陀螺系统结合差分GPS测量,无需地面控制点就可对图像进行校正,可以简化和加速图像的几何校正过程,并达到非常高的精度.     

海洋卫星资料的地理定位及相关几何参数算法研究

卫星原始遥感图像的应用都需要几何校正,即对遥感图像中的每个像元点都必须进行地理经纬度的定位、太阳及扫描仪的高度角和方位角的计算.通常由已知足够数量的地面控制点或近似的插值法来实现.对于广阔的海洋,很难找到地面控制点,因此以卫星的轨道参数和扫描仪的视场角等参数为基础,研究一套较完整的地理定位法和相关的几何参数法,大大地简化了现有几何校正的方法.经过美国海岸带水色扫描仪资料(CZCS)、甚高分辨率辐射计(AVHRR)和我国风云一号气象卫星资料(FY-1B)反演验证和局部区域的实际地面点对比表明,地理定位精度——纬度RMS为0.0001°,经度RMS为0.0005°,太阳的高度角和方位角的RMS为0.0007°,完全可以满足气象和海洋等环境卫星及陆地资源卫星MSS等资料几何精校正的要求,同时可作为TMT和SPOT的粗几何校正.该算法不仅适用于升轨的卫星,而且也适用于降轨的卫星,同时还适用于前、后向倾斜和垂直等三种扫描状态的图像.     

基于GIS和分形理论研究的海岸线图像和分维以及长度

分形理论对于海岸线性质的研究具有重要作用,分形插值方法作为处理此类问题的全新手段,可以根据少量数据刻划景物特征,产生预期的景物图像.扼要介绍了分形插值函数,据此可得到景物曲线的分形模拟图像、分维和长度.在此基础上,结合Visual Basic环境和国产全组件式GIS软件SuperMap Objects组件开发平台,开发相应的分形插值计算系统,然后以天津市海岸线为实例,实现海岸线的分形模拟图像,计算出海岸线分维,并归算得到海岸线的实际分形长度.结果表明,应用分形插值系统可以一举获得海岸线的分形模拟图像、分维和长度.     

海岸带遥感影像的几何精校正方法

针对传统方法无法解决缺少地面控制点且控制点分布不均匀的海岸带遥感影像的几何精校正问题,提出了一种基于空间投影的海岸带遥感影像几何精校正新方法。研究了空间投影模型,给出了相应的投影公式,并对海岸带上的两幅遥感影像进行几何精校正。实验结果表明:采用空间投影方法,只需少量地面控制点,就能建立遥感影像与空间投影间的对应关系,且校正精度优于传统校正方法。该方法在海岸带遥感监测和自然资源开发利用上有很好的应用前景。     

基于Kriging插值方法的MODIS资料几何纠正方法

在讨论了MODIS中分辨率成像光谱仪(Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer)遥感图像几何畸变的成因后,文章引入了利用MODIS数据间的互补性去除这种"双眼皮"现象的概念,其后采用了Kriging插值的方法对数据进行重采样.在与其他几何纠正和插值方法进行比对后结果表明,该方法能较好地去除边缘重叠影响,并能保持原有云图的特征和信息,对MODIS资料数据在后续的反演工作中有一定意义.     

基于潮汐分带校正的海岸线遥感推算研究

提出并实现了基于遥感技术和多站点潮位插值的淤泥质海岸线推算方案。利用多时相遥感影像提取出人工岸线和瞬时水边线,在控制站点潮汐调和分析的基础上,利用潮汐线性分带插值校正处理,赋予水边线离散点在影像成像时刻的实际潮位,进而根据三角函数相似性原理推算出岸滩的平均坡度和平均大潮高潮点位置,连接形成自然岸线,最终根据自然岸线与人工岸线合成得到海岸线的空间分布。实践应用证明,该方案得到的海岸线与现场测定的平均大潮高潮痕迹点相吻合,可为快速确定淤泥质海岸岸线,监测岸滩资源的空间变化提供方法与数据支撑。     

基于控制点影像库的合成孔径雷达图像几何校正

近年来,多谱段和高分辨率合成孔径雷达(SAR)成像技术已取得巨大进步,人们也高度重视其潜在的应用前景.但是,因为雷达斜视成像性质和地形起伏影响,SAR图像在山区的几何畸变非常复杂,采用常规方法不能达到正射校正的结果,所以目前SAR图像的应用情况并不尽人意.实际应用的雷达图像正射纠正方法,特别是密集三角形格网的数字微分纠正方法需要大量纠正控制点,但是,雷达图像噪声和目标边缘模糊使自动匹配的选点算法难以成功.提出了一种基于控制点影像库的纠正控制点选点方法,用以提高点位精度和工作效率.该方法包括纠正区域控制点影像建库、灵活交互操作机制设计和点匹配操作.对不同空间分辨率雷达图像的实验处理结果表明,该方法具有较好的应用价值.     

无控制点条件下SPOT5卫星影像海上目标定位技术

对于海上目标的遥感影像定位，由于控制点获取的困难性严重影响了其发展与应用。研究了SPOT5卫星HRS立体像对的成像原理，通过一系列坐标系变换，构建了一种无需地面控制点的直接对地绝对定位模型。试验表明，在没有控制点的条件下利用SPOT5遥感影像进行定位，平面定位精度和高程定位精度均可以达到优于70m的水平，这对于海上目标定位具有很好的实用价值。     

海洋表层沉积物类型分布图绘制方法研究

介绍一种绘制海洋沉积物类型分布图的新方法.假定构成海洋沉积物粒度(砂、粉砂和粘土)的比例数值在海床分布呈线性或非线性渐变过程.在绘图海域内,“无缝”加密设置有限个插值点,避开不易操作的类型插值问题.利用已知采样点沉积物中砂、粉砂和粘土比例数值,直接采用数值方法单因子插值,根据每个插值点沉积物中砂、粉砂和粘土比例数值,按...     

Impact of GCP distribution on the rectification accuracy of Landsat TM imagery in a coastal zone

1Introduction Satelliteimagerycanbecomeavaluablecompo nentinageographicinformationsystem(GIS)data baseonlyafterithasbeengeo referencedtoaground coordinatesystemwiththedesiredprojection(Mei,etal.,2001;Wang,etal.,2002).Allimagesre ceivedatagroundreceivingst…     

A New Methodology for Incorporating Tide Gauge Data in Sea Surface Topography Models

As part of the Vertical Offshore Reference Frames (VORF) project sponsored by the U. K. Hydrographic Office, a new model for Sea Surface Topography (SST) around the British Isles has been developed. For offshore areas (greater than 30 km from the coast), this model is largely derived from satellite altimetry. However, its accuracy and level of detail have been enhanced in coastal areas by the inclusion of not only the 60 PSMSL tide gauges with long-term records around the coasts of the United Kingdom and Ireland but also some 385 gauges established at different epochs and for different observation spans by the U. K. Admiralty. All tide gauge data were brought into a common reference frame by a combination of datum models and direct GPS observations, but a more significant challenge was to bring all short-term sea level observations to an unbiased value at a common epoch. This was achieved through developing a spatial-temporal correlation model for the variations in mean sea level around the British Isles, which in turn meant that gauges with long-term observation spans could be used as control points to improve the accuracy of Admiralty gauges. It is demonstrated that the latter can contribute point observations of mean sea level (MSL) with a precision of 0.078 m. A combination of least squares collocation and interpolation was developed to merge the coastal point and offshore gridded data sets, with particular algorithms having to be developed for different configurations of coastal topology. The resulting model of sea surface topography is shown to present a smooth transition from inshore coastal areas to offshore zones. Further benefits of the techniques developed include an enhanced methodology for detecting datum discontinuities at permanent tide gauges.     

Image projection and composition with a front-scan sonar system: methods and experimental results

This paper describes a complete set of methods for arranging acoustic images of the sea floor by projecting and interpolating data gathered with a novel front-scan sonar system, developed in the context of the EC-COSMOS project. Traditional sonar imaging systems for sea-floor analysis generate acoustic images during the motion of a ship; on the contrary, the front-scan sonar system not only provides information unreachable by traditional devices (blind region), but also does not need the ship motion to compose a whole image of the sea floor. Two different projection methods have been devised: a simpler analytical solution and a more precise ray-tracing approach. The development of an analytical solution is possible under the classical assumptions about a flat sea floor and a constant sound velocity profile; when these hypotheses are not realistic or a more precise image is required, a numerical solution obtained by a ray-tracing approach can be applied, which is based on some ad hoc solutions worked out for the front-scan sonar system. To move from the projection results to an image defined over a dense matrix of pixels, an interpolation stage is needed. To this end, an algorithm based on the generation of virtual-beam signals (only where necessary) has been tested and compared with more-traditional techniques. The potentials of the proposed projection and interpolation methods have been evaluated and some comparisons have been made, using real data gathered with the COSMOS sonar prototype during trials at sea.     

A hybrid Lagrangian-Eulerian numerical model for sea-ice dynamics

A hybrid Lagrangian-Eulerian(HLE) method is developed for sea ice dynamics,which combines the high computational efficiency of finite difference method(FDM) with the high numerical accuracy of smoothed particle hydrodynamics(SPH).In this HLE model,the sea ice cover is represented by a group of Lagrangian ice particles with their own thicknesses and concentrations.These ice variables are interpolated to the Eularian gird nodes using the Gaussian interpolation function.The FDM is used to determine the ice velocities at Eulerian grid nodes,and the velocities of Lagrangian ice particles are interpolated from these grid velocities with the Gaussian function also.The thicknesses and concentrations of ice particles are determined based on their new locations.With the HLE numerical model,the ice ridging process in a rectangular basin is simulated,and the simulated results are validated with the analytical solution.This method is also applied to the simulation of sea ice dynamics in a vortex wind field.At last,this HLE model is applied to the Bohai Sea,and the simulated concentration,thickness and velocity match the satellite images and the field observed data well.     

锋面通过台湾海峡时引起的快速成长波高推算

每年冬季因中国北方冷空气前缘东移出海南下而形成的锋面是造成台湾海峡内恶劣海况的原因之一，锋面的到临常引发快速增高的波浪，这种海况是目前作业化数值预报模式在操作上不易反映的。经验证明根据元素波模式推衍所得的面积风域法推算波浪，适合于推导季风期间海况的一种方法。本文将锋面期间风域是移动的特性结合面积风域理论，作为推算锋面抵达时推算波高的方法。本文提出加权风场内插法计算各时刻各网格点的风速，使得面积风域理论简化为在网格点上的离散计算。文中根据锋面期间实际观测数据计算波能传播速率与风能传播系数等参数，经由案例分析的结果显示这个离散化面积风域法可以合理地推算锋面期间快速成长的波高。     

风暴潮数值模拟中风应力拖曳系数的伴随法反演研究

借助伴随同化方法,利用实测水位资料,对空间分布的风应力拖曳系数做了反演研究.假定风应力拖曳系数具有空间分布特征,即在模拟海区中均匀选取一些独立点,利用这些独立点的风应力拖曳系数线性插值得到全场的风应力拖曳系数.同化实验结果表明,采用空间分布的风应力拖曳系数得到的模拟结果,明显优于将风应力拖曳系数取为常数和依照经验公式计...