基于多算法水边线提取的潮滩DEM构建

遥感水边线法构建潮滩数字高程模型(digital elevation model,DEM)是获取大范围淤泥质潮滩地形的有效途径,准确提取水边线是潮滩DEM构建的关键。受潮情及滩面的影响,不同影像中的水边线在光谱与纹理上差异较大,单一方法难以准确地提取水边线。鉴于此,本文提出一种基于多算法水边线提取的潮滩DEM构建方法。根据瞬时潮情对多期水边线进行分类,应用边缘检测、阈值分割、面向对象分割与改进分水岭方法对不同类型水边线分别提取,通过对潮汐数据多项式插值计算水边线的瞬时潮位,构建潮滩DEM。本文以莱州湾西侧潮滩为研究区,利用多期GF-1 WFV影像与验潮站潮汐数据构建潮滩DEM。通过野外实测高程对DEM反演结果进行精度评价,反演值与实测值相关性较高,R~2=0.86,误差分布在0.31～0.78 m之间,中误差为0.17 m。结果表明,基于多算法水边线提取的潮滩DEM构建可以有效地获取潮滩近似地形。     

长江口淤泥质潮滩环形水边线信息提取方法研究

研究淤泥质潮滩冲淤变化的一项基础性工作就是水边线信息的提取。与传统的Hough变换类环状物体检测方法不同,本文提出了一种适合于淤泥质潮滩环形水边线信息提取的识别检测算法。首先利用水边线灰度的梯度信息实现图像分割,进行边缘检测;然后通过数学形态学方法进行膨胀运算与内部填充,使得边缘连续;最后通过构造线段型结构元素得到连续、平滑的水边线。实验结果表明:该方法不仅算法简单,而且提取到的水边线信息效果良好。     

CORS联合全站仪在潮滩海岸线测量中的应用

针对目前海岸线确定技术多样的现状进行了基于粉沙淤泥质海岸潮滩海岸线实地测量的研究。应用CORS联合全站仪作业的测量模式获取潮滩海岸线上特征点的大地高,讨论了该测量模式的最佳测量场景。最后将选取的2013—2015年间潍坊港验潮站部分验潮数据与实测数据统一归算到1985国家高程基准。验证结果表明:实测潍坊地区潮滩海岸线正常高2.77 m,与验潮数据互差不超过3%。     

遥感在滩涂演变调查中的应用方法研究

本文主要介绍一种在潮滩演变遥感调查中确定任意潮位线的方法,该方法主要包括根据遥感图像上实时水边线的位置,结合收集到的水边线高程数据和另一潮位的高程数据,用图解法或计算法求取任意潮位线修正量,以确定所求潮位线的位置等内容。该方法在海南洋浦地区滩涂演变调查中使用后效果较好。     

多元特征线遥感识别的滩涂DEM构建

针对水边线复合技术反演滩涂地形误差较大、经济成本较高等问题,提出了基于植被边线、冲淤痕迹线、水边线等多元特征线结合实测数据反演滩涂地形的遥感测量方法。以崇明东滩为研究对象,应用遥感技术提取水边线、植被边界线及冲淤痕迹线等多元特征线,利用实测数据拟合趋势线方法对边线高程赋值,并借助GIS空间分析技术将具有高程信息的特征线作为基础数据空间插值法构建滩涂DEM。最后,利用1∶1万地形图及实测数据对DEM反演结果进行质量评价。结果表明:该方法构建DEM影像数量需求少、时间跨度短、成本低、反演结果符合滩涂地形基本规律,垂直精度约为12 cm,研究结果对于滩涂冲淤变化及演变规律分析等研究具有重要的参考价值。     

基于MODIS数据的淤泥质海岸水体指数比较与分析——以黄河三角洲海岸为例

淤泥质海岸地区具有独特且复杂的水体环境,深入分析水体指数在该区域的性能特点具有重要的科学意义。以黄河三角洲海岸为研究区,使用2008年、2009年和2015年的MODIS和Landsat遥感数据,从地表覆盖类型光谱特征的角度,比较分析6种水体指数(即NDWI,MNDWI,AWEInsh,AWEIsh,TCW和WI2015)的水体提取性能。通过ROC曲线得到各水体指数的最佳阈值,研究水体指数在淤泥质海岸地区的水体提取精度和提取误差,分析不同地表覆盖因素对水体提取性能的影响。研究结果表明,AWEInsh的水体提取效果最佳,总体精度达97. 29%,制图精度达96. 84%,用户精度达97. 69%。各水体指数提取海水的制图精度较高,均高于90%;陆地水体的提取效果一般,制图精度均低于80%; NDWI对潮滩水的识别能力较差,制图精度低于其他水体指数。各水体指数的陆地水体漏分率较高,海水和潮滩水体的漏分率较低,MNDWI的海水漏分率高于其他水体指数。潮滩土壤对水体提取性能的影响最大,其次为耕地土壤,稀疏植被、茂盛植被和建成区的影响最小。研究结果可为进一步开展淤泥质海岸水体变化监测与分析提供参考依据。     

基于灰度形态学和图像分割的河口水边线提取

基于灰度形态学理论,利用图像分割技术在MATLAB平台对南流江河口水边线进行提取的方法作对比研究。实验结果表明,直接边缘检测法、阈值分割法以及单值种子点区域生长法都不能有效跟踪汊道、潮滩、沙洲发育的河口水边线,存在水边线破碎、不连续等问题,而多种子点区域生长法能精准跟踪复杂的河口水边界,获得理想的水边线信息。该方法可快速、自动提取河口水边线,为河口海岸蚀淤、水下滩涂资源监测提供可靠的技术支撑。     

浙东象山港岸线及潮滩变迁遥感调查

利用多期遥感数据，对浙江省东部象山港一带近30 a来的海岸线及潮滩变迁状况进行了调查与监测。结果表明，该区淤泥质海滩发育，海岸类型以淤泥质为主，岸线在1986～1996年间有较大变化，外迁宽度最大达1 700 m，1996年以后基本进入稳定状态。潮滩发育具有差异性。     

高分辨率遥感影像海岸线提取方法研究——以WorldView-2数据为例

针对海岸线人工解译提取的复杂性,研究了高分辨率遥感数据的海岸线自动提取技术。以WorldView-2影像为例,对研究区内的人工、砂质和基岩3种类型海岸水边线分别建立了遥感解译标志,分析不同水边线两侧地物的光谱特性,根据二者的光谱差异构建有效的特征波段,然后利用阈值法实现各类型海岸水边线的自动提取,进而通过进行潮位校正获得海岸线,大大提高了海岸线提取的精度和效率。     

ICESat-2与多源光学影像的潮滩地形反演方法

针对潮滩地形监测存在的操作难度大、价格高、精度低等问题,本文基于ICESat-2卫星激光点云剖面数据,提出了结合多源光学影像的潮滩地形反演方法。以中国黄海辐射沙脊群的两大沙洲系统——条子泥与高泥为研究对象,利用低通滤波降噪技术提取地形高度值,并与潮汐水位数据相结合赋值,实现了从二维到三维的转换,提高了目前主流的水边线潮位赋值法的反演精度。该模型展现了更多滩面地形起伏变化的细节,高度差异明显,可以观测到清晰的潮沟地形。对比实测数据,相关系数为0.89,均方根误差为0.34 m。研究结果验证了ICESat-2数据对于潮滩地形反演的重要作用,为构建人类活动影响下的潮滩演化理论奠定了数据基础。     

Detecting coastline change from satellite images based on beach slope estimation in a tidal flat

Beach heights and tidal variation have large impacts on the accuracy of estimates of coastline position and its historical changes of a wider and flatter beach based on remote sensing data. This study presents an approach to analysis of waterline movement based on the beach slope, estimated from two effective images with Landsat images data. Two images acquired at different stages of the tide were processed to delineate accurately the position of the waterline. Then waterlines were assigned heights using elevations predicted by a two-dimensional non-linear tidal assimilation model. Beach slope can be calculated piecewise using the heighted shorelines based on the equiangular triangle theory. The positions of the national tidal height datum coastline can be obtained by the beach slope calculation method to accurately monitor the changing of coastline. A change in the coastline of the southwest tidal flat of the Yellow River delta, from Tianshuigou to the Xiaoqing River mouth, was detected by combining field measurements of profiles and bathymetric data. The root mean squared error (RMSE) of the calculated slope of the intertidal zone was one order of magnitude less than the measured slope. The minimum error of self-consistency check is 0.2%. The RMSE between the coastlines estimated by the proposed method and those surveyed data varies from 53.98 m to 217.72 m. It is shown that this method is more suitable for the two years and over the time scales of shoreline change monitoring. To assess erosion/accretion patterns in the tidal flat, and the controlling factors, the volume of the beach was investigated as a possible indicator. The accepted coastline position and changes in the beach volume were used to monitor the changing pattern of accretion and erosion along the coast southwest of the recent Yellow River mouth.     

海岛礁卫星影像无地面控制点定位方法

针对海岛礁卫星影像的定位问题，提出一种利用航天飞机雷达地形测绘任务（shuttle radar topography mission，SRTM）DEM辅助的无地面控制点定位方法。该方法分为概略定位和精定位两个阶段，各阶段均包括DEM提取和DEM匹配等主要步骤，可分别对影像中的相对误差和绝对误差进行补偿。SRTM DEM被充分应用到方法各环节中，以发挥其高精度的特性:提取DEM时既用于剔除海域点，也用于确定求解陆域点高程时的高程搜索范围，从而避免海域影像的不利影响，同时保证计算效率；DEM匹配时其作为基准数据。利用多景天绘一号卫星海岛礁地区的立体影像进行验证。实验结果表明，所提出的方法对具有不同陆域比例、不同生产方式的天绘一号海岛礁影像均能得到较稳定且较高的定位精度，平面和高程精度分别优于6.2 m、5.2 m，能较好地满足1:50 000比例尺地形图的精度要求。定位精度基本不受待匹配DEM分辨率的影响，计算效率取决于陆域比例和待匹配DEM的分辨率。     

资源三号立体数据云区域DEM修正方法研究

针对有云的资源三号立体数据生成的DEM存在的问题进行了分析,提出了DEM的修正方法。首先,利用面向对象图像分割的原理,建立规则提取云区域,并形成云区域矢量文件;然后,利用提取的云区域裁剪外部参考DEM,得到云区域修正的DEM值,并利用栅格运算替换资源三号原DEM中云区域的值;最后,得到研究区无云区域的修正DEM。并利用湖北咸宁地区资源三号立体数据和30 m ASTG DEM数据进行了实验验证,实验证明,本文方法可以有效地去除云区域的错误DEM值,为后期应用提供更可靠的DEM数据。     

厦门同安湾滩槽演变趋势的遥感分析

利用多时相遥感图像判释厦门同安湾入海河流分布、海岸类型及浅海滩槽地貌,并根据海水表层流场特征和浑水带(悬浮泥沙)分布扩散特征及不同时期的海图,对同安湾泥沙供应现状和运移规律以及浅海滩槽冲淤变化、演变趋势进行了分析研究。结果表明,厦门同安湾海岸类型已由类型较齐全的天然海岸演变成单一的人工海岸,泥沙运移走向在平面上展示了逆时针泥沙水平环流特征,潮汐通道和局部海域出现了冲淤变化,部分潮滩处于缓慢淤积状态中。演变的动力因素主要是潮流,其次是径流,人工海岸形成后,陆源泥沙对海域基本不产生影响。     

青藏高原冰雪覆盖变化监测的卫星立体影像方法

针对青藏高原冰雪覆盖变化监测问题,以各拉丹冬冰川为例,提出了利用ALOS立体像对提取冰雪DEM,并以同源不同时相的冰雪DEM监测冰雪覆盖变化及体量变化的方法。依据DEM纠正裁切后的影像,采用ISODATA分类方法得到了冰雪覆盖面积变化量,由不同时相网格DEM高程点数据高差与面积求得体积变化,得出了2009年与2010年冬季冰雪量大小。结果显示2010年12月比2009年12月冰雪量减少了19.728 3 km³,雪覆盖面积减少了349.691 km²。文中还列出了遇到的技术困难及有待进一步研究的问题。     

Discrimination of low-grade magnetite ores using remote sensing techniques

The remote sensing community in geology is widely using the Multispectral Landsat Thematic Mapper (TM) data which has a wider choice of spectral bands (six between 0.45 and 2.35 μm, plus a thermal infrared channel 10.4-12.5 urn). These were evaluated for low-grade magnetite ores mapping over the high-grade granulite region of Kanjamalai area of Tamil Nadu state, India. The Fourier Transform Infrared (FTIR) spectroscopy data (0.4-4.0 μm) for powders of the magnetite ores exposed with granulite rock and published spectral reflectance data were used as guides in selecting TM band reflectance ratios, which maximize discrimination of magnetite ores on the basis of their respective mineralogies. The study shows that the weathering mineralogy of magnetite ores causes absorption features in their reflectance spectra which are particularly characteristic of the near infrared. Comparison of TM data with field and petrographic observations shows the presence of magnetite and aluminosilicate minerals & show strong absorption at 0.7-1 μ.m wavelength spectral region & increase in the product of two TM band ratios: band 5 (1.55-1.75 μm) to band 4 (0.76-0.9 μm) and band 3 (0.63-0.69 μm) to band 4 (0.76-0.9 μm). Various computer image enhancement and data extraction techniques such as interactive digital image classification techniques using color compositing stretched ratio, maximum likelihood and thresholding statistical approaches using Landsat TM data are used to map the low-grade magnetite ores of the granulite region. The field traverses and local verification enhanced to map the other rock types namely granulites and gneisses of the study area.     

ASTER立体像对提取玛尔挡坝区DEM及精度评价

ASTER立体像对提取DEM已经成为近年来DEM提取研究的热点问题。本文基于ENVI软件,利用AS-TER立体像对提取青藏高原玛尔挡坝区DEM,并对其进行精度评价和误差来源分析。结果表明,利用ENVI软件提取ASTER-DEM方法可行,提取的DEM效果较好,能与地形图重叠,高程精度可达30m,而且地形较平坦地区精度高于地形陡峭地区;控制点的多少及精度、成像时的环境和气象条件、波段特性、影像空间分辨率等都影响着DEM的精度。     

利用国产GF-1卫星数据实现山区细小河流河宽的自动提取

以国产GF-1卫星影像为数据源，选取皇甫川流域内山区细小河流密集的上游1421 km²作为研究区域，针对因山区河流河道狭窄、形态复杂等导致的河流边界提取难度大、精度差、河宽无法自动提取的难题，首先利用改进的变异系数法筛选水体指数，再采用改进的决策树法结合DEM河网精确获取河流边界，最后通过自动化河宽提取算法实现对山区细小河流及其河宽的自动提取。结果表明，本文方法对山区河流判别的总体精度为89.5%，有效地排除了山体阴影等地物的干扰。对河宽为0~10 m的极细河流，本文方法提取河宽的误差为18.54%；10~30 m的细小河流，提取误差为12.07%。     

分水线、汇水线的多分辨率多阈值提取分析

分水线、汇水线是水文信息的基础要素,其提取的方法有很多种。选择其中最为方便实用的一种作为研究方法,以四川省泸定县为研究区域,将DEM分辨率和平面曲率的阈值作为提取过程中的不确定性因素,通过分析不同分辨率DEM数据在设置不同平面曲率阈值情况下生成的分水线、汇水线的线密度的差异变化,从而体现出两者大小对分水线、汇水线提取的影响,为该地区水文参数的准确获取提供依据。     

将卫星三线阵CCD影像变换为正直影像进行立体测绘

可以展望利用卫星三线阵CCD影像自动采集的DEM、按共线方程将三线阵CCD影像变换为正直摄影像对(Normal case photography)提供用户立体测绘。文中着重讨论了正直摄影像中不在DEM表面上的目标点的位置误差,以及改进的立体测绘数学模型。利用卫星获取的前、后视CCD影像,并在其上添加由计算机生成的高层目标(约300m)的图像,验证了生成的正直影像对立体测绘的可行性,试验的高层目标点的坐标量测中误差为实验影像的0.5像元之内。