浅海水深遥感反演与海岸线判绘方法及其系统集成研究
文献类型：学位论文
| 作者 | 刘善伟 |
| 答辩日期 | 2011-05-30 |
| 授予单位 | 中国科学院研究生院 |
| 导师 | 张杰 |
| 关键词 | 水深 反演 海岸线 判绘 遥感 |
| 其他题名 | System integration for the methods of water-depth inversion and coastlineextraction based on remote sensing |
| 英文摘要 | 水深和海岸线是海岛海岸带浅海区域重要的地形要素，传统的现场测量方法在经济性、周期性等方面存在诸多不足。遥感技术具有获取水深和海岸线信息的能力，且覆盖面广、 费用低、周期短，在一定程度上可弥补传统测量方法的不足。针对水深遥感反演和海岸线判绘存在的技术问题，本文在可见光水体穿透能力与水深反演方法、海岸线判绘方法与尺度以及软件平台等方面开展研究工作，形成一套技术方法、工艺流程及作业平台，主要工作总结如下： （1）分析了海水主要光学组分对可见光水体穿透深度的定量影响关系黄色物质、叶绿素和悬浮物对可见光水体穿透深度具有重要影响，本文基于Hydrolight软件的光谱模拟结果，分析各种组分对可见光水体穿透深度的影响关系：随着各个组分的浓度的增大，水体漫衰减系数增大，可见光水体穿透深度减小，其中红光的水体穿透深度很小且衰减缓慢或不明显；黄色物质对蓝光的穿透深度影响最大；叶绿素对蓝、绿光的穿透深度影响较大；随悬浮物浓度的增大，可见光水体穿透深度皆呈指数衰减，其中蓝光最快、绿光次之、红光最慢，当悬浮物浓度增大到一定程度，蓝光的穿透深度不如红光，出现“红移”现象，且悬浮物浓度越大，“红移”现象越明显。 （2）开展了水深遥感反演模型和遥感影像水深反演能力的评价采用TM、ETM+、SPOT-5 等5 景影像分别基于双波段和多波段水深反演模型开展实验表明：海图上5m 以浅和15m 以深区域的遥感反演精度相对较低，在均方根误差相同的情形下浅水区域的平均相对误差比深水区要大很多，是导致整体平均相对误差变大的主要原因；蓝光的水深反演能力优于绿光，红光的水深反演精度有时甚至优于蓝光，近红外波段几乎没有水深反演能力；多波段模型的水深反演精度优于双波段模型；SPOT-5 多光谱影像的水深反演能力优于TM、ETM+影像，较高的空间分辨率能够反映水深的细节特征；同数据源情形下，水深反演模型的区域适应性非常差，难以发展区域性的水深反演模型。 （3）发展了基于图像分割的水深遥感分区反演方法 针对水质和底质不均一导致水深反演精度低的问题，发展了基于图像分割的水域分区反演方法。TM 2005 和SPOT-5 影像的水域分区反演实验显示：TM 2005 影像的均方根误差为2.4m、平均相对误差为17.8%，SPOT-5 影像的均方根误差为2.12m、平均相对误差为14.2%，与非分区方法相比，水域分区反演方法显著提高了水深反演精度，均方根误差各减小了0.6m 以上。水深遥感分区反演方法避免了一个模型难以适应整个实验区域的问题，削弱了水质和底质不均一对反演精度的影响。 （4）发展了基于图像分割的多源多时相遥感影像水深反演融合方法 针对水质时空变化导致不同时相遥感影像对同一区域水深反演能力不同的问题，发展了基于图像分割的多源多时相遥感影像水深反演融合方法。对同源多时相影像和多源影像分别开展水深反演融合实验显示：不同时相的遥感影像在同一区域的水深反演能力是不同的，与单景影像的分区反演结果相比，融合结果的均方根误差均下降0.2m 以上，其中多源影像水深反演融合结果的均方根误差为1.78m、平均相对误差为12.1%。多源多时相遥感影像水深反演融合方法考虑了不同时相影像对某一特定区域水深反演能力的差异，能够融合多景影像的水深反演能力，从而提高反演精度。 （5）提出并解决了海岸线判绘过程中的几个技术问题 结合908 专项海岛海岸带遥感调查经验，提出一种适合高分辨率遥感的海岸线分类体系；基于图像拉伸的方法获取了干沙和湿沙的分界线并建立砂质岸线的解译标志，现场实验评价其判绘精度优于2 个像素；针对遥感解译标志不明显或边界判绘困难的情况，提出了基于DEM 结合解译标志的海岸线提取方法，并分析了应用砂质岸线判绘结果提取海岸线高程的精度可靠性。针对海岸线长度的不确定性问题，探讨了测量尺度对于海岸线长度表达的重要性，研究了测量尺度与比例尺的关系，并给出关系式：r = 0.5 / (1000M)。对于海岸线这一特殊的基础地理要素，建议今后按测量尺度实施测量，而遥感手段是按测量尺度实施海岸线测量的较佳方式。 （6）设计开发了海岸线判绘与水深遥感反演一体化平台 从工程化应用角度出发，分别制定了海岸线判绘和水深遥感反演的技术流程。在系统需求分析的基础上，开展了系统总体设计、功能设计、数据库设计和界面设计，并基于ArcGIS Engine、IDL 和Visual Studio2005 混合编程技术开发了海岸线判绘与水深遥感反演一体化平台。该平台基于数据库实现了现场照片、解译标志图片、文字等信息的统一存储与管理，基于遥感与GIS 一体化技术实现了遥感影像处理与GIS 功能的无缝集成，减少了跨平台操作。 |
| 语种 | 中文 |
| 公开日期 | 2011-07-10 |
| 页码 | 116 |
| 源URL | [http://ir.yic.ac.cn/handle/133337/3650]  |
| 专题 | 中科院烟台海岸带研究所知识产出_学位论文 |
| 推荐引用方式 GB/T 7714 | 刘善伟. 浅海水深遥感反演与海岸线判绘方法及其系统集成研究[D]. 中国科学院研究生院. 2011. |
入库方式： OAI收割
来源：烟台海岸带研究所
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