基于遥感和GIS的海州湾海岸线提取方法研究

＊基于遥感和ＧＩＳ的海州湾海岸线提取方法研究
巢子豪，高一博，李彦辉，刘付程
（淮海工学院测绘工程学院，江苏连云港２２２００５）
摘要：海岸线的时空演变分析对于岸线空间资源的开发利用有重要意义。

从遥感影像上提取
的
瞬时水边线随卫星过境时的潮位变化而不同，一般不具有可比性，只有潮位相同时的水边线才适合
用来比较和分析海岸线的时空变化。

以海州湾为例，提出一种通过遥感影像水边线来间接推算
具有特定潮高海岸线的方法。

该方法先通过遥感图像处理技术来提取卫星过境时的瞬时水边线，再
通过时间间隔较近的２期水边线及其潮高数据，运用ＧＩＳ的空间数据分析方法来推算国家高程
基准面与陆地的交线。

该线潮高固定，具有可比性，可用作海州湾海岸线时空变化分析的基础数
中图分类号：Ｘ８７文献标识码：Ａ文章编号：１６７２－６６８５（２０１４）０４－００８７－０５ＳｔｕｄｙｏｎｔｈｅＭｅｔｈｏｄｔｏＥｘｔｒａｃｔＣｏａｓｔｌｉｎｅｏｆＨａｉｚｈｏｕＢａｙ
ＢａｓｅｄｏｎＲｅｍｏｔｅＳｅｎｓｉｎｇａｎｄＧＩＳ
ＣＨＡＯＺｉ－ｈａｏ，ＧＡＯＹｉ－ｂｏ，ＬＩＹａｎ－ｈｕｉ，ＬＩＵＦｕ－ｃｈｅｎｇ
（ＳｃｈｏｏｌｏｆＧｅｏｄｅｓｙａｎｄＧｅｏｍａｔｉｃｓＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＨｕａｉｈａｉＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｌｉａｎｙｕｎｇａｎｇ２２２００５，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ａｎａｌｙｓｅｓｏｎｔｈｅｔｅｍｐｏｒａｌａｎｄｓｐａｔｉａｌｃｈａｎｇｅｏｆｃｏａｓｔｌｉｎｅａｒｅｏｆｇｒｅａｔｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｃｅｆｏｒｔｈｅｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｏｆｓｐａｃｅｒｅｓｏｕｒｃｅｓａｌｏｎｇｔｈｅｃｏａｓｔｌｉｎｅ．Ｉｎｓｔａｎｔａｎｅｏｕｓｗａｔｅｒｌｉｎｅｓｅｘｔｒａｃｔｅｄｆｒｏｍｒｅ－
ｍｏｔｅｓｅｎｓｉｎｇｉｍａｇｅｓａｒｅｎｏｔｃｏｍｐａｒａｂｌｅｓｉｎｃｅｔｈｅｙｖａｒｙｗｉｔｈｔｈｅｔｉｄｅｌｅｖｅｌｓｗｈｅｎｔｈｅｓａｔｅｌｌｉｔｅｉｓ
ｇｏｉｎｇｂｙ．Ｏｎｌｙｔｈｏｓｅｗｉｔｈｔｈｅｓａｍｅｓｅａｌｅｖｅｌｃａｎｂｅｃｏｍｐａｒｅｄａｎｄｕｓｅｄｔｏａｎａｌｙｚｅｔｈｅｔｅｍｐｏｒａｌａｎｄｓｐａｔｉａｌｃｈａｎｇｅｏｆｃｏａｓｔｌｉｎｅ．ＴａｋｉｎｇＨａｉｚｈｏｕＢａｙａｓａｎｅｘａｍｐｌｅ，ｗｅｐｒｏｐｏｓｅｄｉｎｔｈｉｓｐａｐｅｒａｓｐｅｃｉａｌｗａｙｔｏｃａｌｃｕｌａｔｅｔｈｅｃｏａｓｔｌｉｎｅｗｉｔｈｓｐｅｃｉｆｉｃｓｅａｌｅｖｅｌｉｎｄｉｒｅｃｔｌｙｂｙｔｈｅｗａｔｅｒｌｉｎｅｅｘｔｒａｃｔｅｄｆｒｏｍｒｅｍｏｔｅｓｅｎｓｉｎｇｉｍａｇｅ．Ｆｉｒｓｔｏｆａｌｌ，ｗａｔｅｒｌｉｎｅｓｗｅｒｅｅｘｔｒａｃｔｅｄｔｈｒｏｕｇｈｒｅｍｏｔｅｓｅｎｓｉｎｇｉｍａｇｅｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙａｔｔｈｅｍｏｍｅｎｔｔｈｅｓａｔｅｌｌｉｔｅｐａｓｓｅｄｂｙ．Ｔｈｅｎ，ｔｈｅｌｉｎｅｂｅｔｗｅｅｎｎａｔｉｏｎａｌｖｅｒ－ｔｉｃａｌｄａｔｕｍａｎｄｌａｎｄｃｏｕｌｄｂｅｃａｌｃｕｌａｔｅｄｔｈｒｏｕｇｈｓｐａｔｉａｌｄａｔａａｎａｌｙｓｉｓｏｆＧＩＳｔｏｇｅｔｈｅｒｗｉｔｈｔｈｅｔｗｏｌａｔｅｓｔｗａｔｅｒｌｉｎｅｓａｎｄｔｈｅｈｅｉｇｈｔｏｆｔｉｄｅ．Ｔｈｅｌｉｎｅｗｉｔｈｔｈｅｓａｍｅｈｅｉｇｈｔｏｆｔｉｄｅａｂｏｖｅｗａｓｃｏｍｐａｒａ－ｂｌｅａｎｄｃｏｕｌｄｂｅｕｓｅｄａｓｔｈｅｆｕｎｄａｍｅｎｔａｌｄａｔａｆｏｒｔｈｅａｎａｌｙｓｉｓｏｎｔｈｅｔｅｍｐｏｒａｌａｎｄｓｐａｔｉａｌｃｈａｎｇｅｏｆｃｏａｓｔｌｉｎｅｏｆＨａｉｚｈｏｕＢａｙ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｍｅｔｈｏｄｆｏｒｅｘｔｒａｃｔｉｏｎｏｆｃｏａｓｔｌｉｎｅ；ｒｅｍｏｔｅｓｅｎｓｉｎｇ；ＧＩＳ；ＨａｉｚｈｏｕＢａｙ
海岸线是陆地与海洋的分界线，受自然或人
为
因素影响，海岸线会发生空间位置、长度、走向以及类型的变化。

开展海岸线的时空演变过程研究，对于沿岸空间资源的开发利用有着重要意义。

杨金中
＊收稿日期：２０１４－１０－０９；修订日期：２０１４－１０－２４
基金项目：地方高校第二批国家级大学生创新创业训练计划项目（２０１２１１６４１００６）
作者简介：巢子豪（１９９１－），男，江苏丹阳人，淮海工学院测绘工程学院本科生，主要从事遥感和ＧＩＳ应用方面的研究，（Ｅ－ｍａｉｌ）１５１８９４２４４６＠ｑｑ．ｃｏｍ。

８８淮海工学院学报（自然科学版）２０１４年１２月
等［１］通过多期遥感影像，研究了杭州湾两岸的岸线，得出岸线变化规律并分析了其影响因素，为杭州湾的保护、管理与开发提供了合理有效的依据。

Ａｄｒｉ－ａｎＳ等［２］利用遥感影像及地形图研究了罗马尼亚与乌克兰交界处Ｓｕｌｉｎａ湾附近岸线的演变，并分析了人类活动对沿岸沉积物变化及岸线形态变迁造
成的影响。

开展海岸线时空演变分析需要具有统一标准的多期岸线信息，也即这些岸线位置有着相同的潮高标准。

从遥感影像上获得的水边线一般是某一时刻海水与陆地的瞬时交界线，受潮汐等因素的影响，这一界线随时间不断变化，因此从遥感影像上提取的水边线必须经过潮位修正后才具有可比性，一般不宜直接用于比较和分析海岸线的时空变化。

因此，在开展基于遥感技术的海岸线变化分析时，可以通过提取潮位相同的多期遥感影像上的水边线来进行，或者事先定义海岸线（如指定多年平均大潮高潮面或多年平均海平面与陆地交线为海岸线），然后再通过各种技术手段来获取其空间位置，在此基础上再分析其时空变化。

显然，前者从理论上来说是合乎逻辑的，但要获得指定时段内具有相同潮位的多期遥感影像往往并不容易，因而在实际应用中很难做到。

而后者则可直接利用遥感影像过境时的瞬时水边线，借助潮位、地形和其他辅助信息来间接提取具有特定潮高标准的岸线信息，因而在遥感数据的选用方面更具灵活性，是一种值得深入探讨的海岸线提取思路。

本文以海州湾为对象，尝试运用遥感图像处理和ＧＩＳ空间数据分析相结合的方法，来间接提取以国家高程基准面（即黄海多年平均海平面）为参照基准的海岸线。

起日照岚山头，南至灌云燕尾港，全长２００多ｋｍ（见
图１），位于３３°０′Ｎ～３５°０′Ｎ，１１９°７′Ｅ～１２０°９′Ｅ之间。

海州湾岸线类型多样，其中以粉砂淤泥质海岸分布最长，中部西墅至烧香河口以及北部岚山头一带主要为基岩海岸和人工海岸（码头）。

119°10′0″E119°20′0″E119°30′0″E119°40′0″E
图例
人工海岸
基岩海岸
粉砂淤泥质海岸
0 2.5 5 10 km
119°10′0″E119°20′0″E119°30′0″E119°40′0″E
图１海州湾示意图
Ｆｉｇ．１ＬｏｃａｔｉｏｎｏｆＨａｉｚｈｏｕＢａｙ
影像数据
本文选用海州湾地区２０１２年４月２６日和２０１２年５月２８日的２期Ｌａｎｄｓａｔ－７ＥＴＭ＋影像作为岸线提取的试验数据，影像的相关信息如表１所示。

卫星过境时间影像潮高数据是连云港海洋环境监测站所提供日监测数据经模型拟合后得到的。

２期影像的时间间隔约为１个月，期间岸线的自然变化不会太大，可认为岸线总体是稳定的，而两者水边线位置的差异则主要是卫星过境时的潮高不同所导致的。

１．２
区域概况与数据
１
区域概况
海州湾位于江苏省东北部，面临黄海，其岸线
１．１
表１遥感数据的基本信息
Ｔａｂｌｅ１Ｂａｓｉｃｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎｏｆｒｅｍｏｔｅｓｅｎｓｉｎｇｄａｔａ
影像类型列号／行号成像日期卫星过境时刻波段数潮位高度／ｍ
１２０／３６１０：３０：
４０
Ｌａｎｄｓａｔ－７ＥＴＭ＋２０１２－０４－２６８４．５３Ｌａｎｄｓａｔ－７ＥＴＭ＋１２０／３６２０１２－０５－２８１０：３０：００８４．８３
由于Ｌａｎｄｓａｔ－７ＥＴＭ＋机载扫描行校正器在２００３年５月发生故障，此后的影像出现了条带缺失的情况，因此本文采用“地理空间数据云”网站（ｈｔ－ｔｐ：／／ｗｗｗ．ｇｓｃｌｏｕｄ．ｃｎ／）中的条带修复模型，对本文的２期遥感影像进行在线条带修复。

２期影像均为美国航空航天局（ＮＡＳＡ）发布的Ｌ１Ｇ格式影像，3
4
°
4
′
″
N
3
4
°
5
′
″
N
3
5
°
′
″
N
3
4
°
4
′
″
N
3
4
°
5
′
″
N
3
4
°
3
′
″
N
3
5
°
′
″
N
第 ４ 期 巢 子 豪 等 ：基 于 遥 感 和 ＧＩＳ的海州湾海岸线提取方法研究 ８９
已 经 过 初 步 的 几 何 校 正 和 辐 射 校 正 。

为 克 服 ２期 影 像 校 正 精 度 不 同 带 来 的 误 差 ，保证 数据信息的可参 比 性 ，本 文 将 ４ 月 ２６ 日 影 像 校 正 （配 准 ）到 ５ 月 ２８
日 影 像 上 ，校 正 精 度 保 持 误 差 在 ０．５个 像 元 以 内。

一 化 水 体 指 数 （ＭＮＤＷＩ）分 布 图 （如 图 ２
所 示 ）。

从 图 ２可 以 看 出 ，水 边 线 非 常 清 晰 ，较 好 地 抑 制 了 水 体 中 含有阴影的问题 。

遥感影像瞬时水边线的提取
２ 水 边 线 是 水 陆 分 界 线 ，因 此 所 有 对 于 水 体 信 息
提 取 的 有 效 方 法 都 适 合 用 来 提 取 水 边 线 。

目 前 针 对
水 体 的 信 息 提 取 方 法 也 是 多 种 多 样 。

１９９８ 年 ，Ｂｒａ－ ｓ
ｕｄ和 Ｆｅｎｇ通 过
对 多 种 波 段 阈 值分割方法的评 估 ， 发 现 对 ＴＭ５
进 行 阈 值 划 分 以 提 取 路 易 斯 安 娜 海 岸 线 的 方 法 最 为 适 合［３］。

周 成 虎 等［４
］通 过 研 究 发 现 了
ＴＭ 影 像 中 水 体 特 有 的 谱 间 关 系 ：（ＴＭ２＋ＴＭ３）＞
（ＴＭ４＋ＴＭ５），凭 借 这 种 关 系 可 以 有 效 地 区 分 水 体 与 阴 影 。

为 了 抑 制 水 体 中 杂 有 的 非 水 体 信 息
， Ｍｃｆｅｅｔｅｒｓ［５］
提 出 了 一 种 归 一 化 水 体 指 数 （ＮＤＷＩ
）， 该指 数是基于水 体 在可见光 波 段和近红外波段显示 出 的 相 反 的 反 射 特 性 来 构 建 的 。

在 可 见 光 波 段 ，水 体 显 示 出 强 反 射 性 ，而在近红外波 段则表现出强吸 收 性 。

由 于 该 指 数受大气散 射的影响相对较小 ，因
此 其 反 差 可 以 较 好地突出影 像中的水体信息 ，其 数 学 表 达 式 为
图 海州湾改进的归一化水体指数分布图 ２ Ｆｉｇ．２ ＭＮＤＷＩｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｏｆＨａｉｚｈｏｕＢａｙ
为 了 更 有 效 地 提 取 水 边 线 ，本 文 在 ＭＮＤＷＩ分
布 图 的 基 础 上 ，通 过设定阈值来对其进行二值化处 理 ，据此再分离出水体与 陆 地 。

经 过 多 次 尝 试 ，发 现 阈 值 分 别 设 为 ０．４ 和 ０．６８ 时 海 陆 区 分 效 果 最 好。

Ｇｒｅｅｎ－ＮＩＲ 也 即 在 ＭＮＤＷＩ 分 布 图 上 ，当 ０．４＜ ＭＮＤＷＩ＜。

（１
） ＮＤＷＩ＝ Ｇｒｅｅｎ＋ＮＩＲ
０．６８时 ，将 其 赋 值 为 ０，否 则 赋 值 为 １。

二 值 化 处 理 后 的结果是一幅黑白 ２ 色的栅格分布图 （如 图 ３ 所
示），其中黑色代表陆地 ，白 色 代 表 水 体 ，黑 白 交 界 线 为 水 边 线 。

将 二 值 化 处 理 后 所 得 到 的 栅 格 图 在 ＡｒｃＧＩＳ中 进
行 自 动 矢 量 化 ，并 使 用 编 辑 功 能 剔 除 假 边 缘 ，从而提取出影像上 卫 星过 境时的瞬时水边 线 。

图４是 ２
期遥感影像的瞬时水 边 线 提 取 结 果。

从图中可以 看 出，在 基 岩 海 岸 和 人 工 海 岸，２ 期 水 边 线基本重合；而 在 粉 砂 淤 泥 质 岸 段，２ 期 水 边 线 的 位 置存在明显差异。

考虑到２期影像的时间间隔较短， 因此可以认为 两 者 水 边 线 位 置 的 差 异 主 要 是 由 卫 星 过境时的潮 高 不 同 所 致。

基 岩 及 人 工 海 岸 的 ２ 期 水 边线之所以差异不大，一方面因为 海 州 湾 基 岩 海 岸 开 发已趋于稳定，短 期 内 变 动 较 小；另 一 方 面 因 为 研 究
区基岩海岸和人工海岸多为港口 等 工 程 用 海 ，其 水 下 坡度相对较陡，本文遥感影像的分辨率（３０ｍ）尚 不 足 以区分因潮位 变 化 而 引 起 的 水 边 线 在 水 平 方 向 上 的 变化。

而 粉 砂 淤 泥 质 海 岸 因 滩 面 宽 阔、地 形 坡 度 平
缓，潮高的小幅变化都足以引起水边线在滩面上发生 数十 ｍ 的水平位移，因而２期水边线空间差异较大。

式 中 ＮＩＲ 和 Ｇｒｅｅｎ 分 别代表 近 红外波段和绿光波 段 的 反 射 率 ，对 于 Ｌａｎｄｓａｔ来 说 ，分 别 代 表 ＴＭ 和 ＥＴＭ 的 第 ４波 段 和 第 ２波 段 的 值。

但 ＮＤＷＩ忽 略 了 土 壤 背 景 因 素 的 影 响 ，土 壤 在 绿 光 和 近 红 外 波 段的波谱特 征与水体几乎一致 ，这 容 易 和 水 体 混 淆 而 形 成 噪 声 ，因 此 ＮＤＷＩ并 没 有 彻 底解 决在提取的 水 体信息中 混 有非水体信息这一问
题 。

为 克 服 这 一 问 题 ，徐 涵 秋［６］
对 ＮＤＷＩ进 行 了 改 进 ，提 出 了 一 种 改 进 的 归 一 化 水 体 指 数 （ＭＮＤＷＩ
）， 其 数 学 表 达 式 为
Ｇｒ
ｅｅｎ－ ＭＩＲ 。

（２
） ＭＮＤＷＩ＝ Ｇｒｅｅｎ＋ＭＩＲ
式 中 以 ＭＩＲ 中 红 外 波 段 的 反 射 率 替 换 ＮＩＲ 近 红
外
波 段 ，中 红 外 波 段 即 为 Ｌａｎｄｓａｔ影 像 中 的 第 ５ 波 段 。

在 ＭＮＤＷＩ 分 布 图 上 ，
非水 体表现出高亮 度 ，其 ＭＮＤＷＩ值 高 ；而 水 体 部 分 表 现 较 暗 ，相 应 地 ＭＮＤ－ ＷＩ值 也 较 低 。

这 样 ＭＮＤＷＩ就 较
好 地 抑 制 了 地 物 背 景 等 非 水 体 信 息 ，并能 清晰地区分水陆边界 。

本 文 利 用 ＥＮＶＩ中 的 波 段 运 算 工 具 ，对 ２ 期
影
９０ 淮海工学院学报（自 然 科 学 版 ） ２０１４ 年 １２
月 考虑到基岩及人工海岸的２期水边 线 基 本 重 合，
因此本文认定 上 述 水 边 线 即 为 基 岩 及 人 工 岸 段 的 海 岸线。

而对于粉砂淤泥质岸段的海岸线 ，则采用 Ａｒｃ－
ＧＩＳ的矢量数 据
处 理 及 空 间 分 析 方 法 来 实 现 海 岸 线 的定 位。

为 此，本 文以 海州湾的海堤为基线，运 用
ＡｒｃＧＩＳ的数据处理技术生 成 一 组 间 隔 为 １００ｍ 且 垂 直于基线的 垂 线 （如 图 ５ 所
示）。

图 ６ 近 似 表 达 了 相 邻３条垂线所在 位 置 处 的 海 岸 地 形。

图 中 Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３ 和 Ｑ１，Ｑ２，Ｑ３ 分别为３条相邻垂线与第１和第２条水 边线的交点，这些交点在国家高程基准面上的投影分 别为Ｐ′１，Ｐ′２，Ｐ′３ 和Ｑ′１，Ｑ′２，Ｑ′３。

图中Ｏ１，Ｏ２ 和Ｏ３ 分 别为３条 垂 线 与 国 家 高 程 基 准 面 的 交 点。

显 然，Ｏ１， Ｏ２，Ｏ３ 均位于国家高程基准面 内，
其 对 应 的 潮 高 都 为 ０ｍ，依次将 Ｏ１，Ｏ２，Ｏ３ 连成线即构成本文所定义的海 岸线。

相应地，推 算 海 岸 线 位 置 的 问 题 就 转 化 为 如 何 求得各垂线与国家高程基准面交点坐标的问题 。

图 ３ 海州湾的二值化分布图
Ｆｉｇ．３ ＢｉｎａｒｙｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｏｆＨａｉｚｈｏｕＢａｙ 119°10′0″E 119°20′0″E 119°30′0″E 119°40′0″E
119°10′0″E 119°20′0″E 119°30′0″E 119°40′0″E 119°50′0″E
图 例
20120426水 边 线 20120528水 边 线
0 2.5 5 10 km
119°10′0″E 119°20′0″E 119°30′0″E 119°40′0″E 图 例
图 ４ 海 州 湾 ２
期遥感影像水边线提取结果 Ｆｉｇ．４ Ｗａｔｅｒ－ｅｄｇ
ｅｓｅｘｔｒａｃｔｅｄｆｒｏｍｔｗｏｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ＴＭｉｍａｇｅｓｏｆＨａｉｚｈｏｕＢａｙ
20120426水 边 线 20120528水 边 线 基 线 垂 线
0 2.5 5 10 km
119°10′0″E 119°20′0″E 119°30′0″E 119°40′0″E
海州湾海岸线的推算
３ 图 ５ 海州湾基线垂线图
Ｆｉｇ．５ ＢａｓｅｌｉｎｅａｎｄｖｅｒｔｉｃａｌｌｉｎｅｏｆＨａｉｚｈｏｕＢａｙ
目 前 ，多 数 人 以 海 水 大 潮 时 连 续 数 年 的 平 均 高
潮 位 与 陆 地 的 交 界 线 作 为 海 岸 线 ，相关学者以此为
标 准 对 海 岸 线 提 取 技 术 进 行 了 研 究 。

黄 海 军 等［７］
在 计算 黄河河口淤 泥 质岸线变 化 规律时提出过利用瞬
时 水 边 线 潮 位 高 度 计 算 出 海 岸 坡 度 ，并 结 合 大 潮 高 潮 位 信 息 以 提 取 海 岸 线 的 技 术 。

但滨海海堤会对大
潮 高 潮 位 与 陆 地 交 线 的 推 算 造 成 干 扰 ，有 时 候 还 需
要 进 行 特 殊 处 理 。

本文将海 岸 线定义为国家高程基 准 面（即 黄 海 多 年 平 均 海 平 面 ）与 陆 地 的 交 线 ，并 尝
Q 3
水 边 线
Q 1
Q 2
h 2
P 3 水 边 线
Q ′3 P 1
h 1
l P ′1
Q ′ ２
Q ′１
P 2
P ′3
P ′２
O 3
高 程 基 准 面
O 2
O 1
图 ６ 海岸地形示意图 Ｆｉｇ．６ Ｓ
ｋｅｔｃｈｏｆｃｏａｓｔａｌｌａｎｄｆｏｒｍ 35°0′0″N
34°40′0″N 34°50′0″N
34°30′0″N 35°0′0″N
34°40′0″N 34°50′0″N
34°30′0″N
34°40′0″N 34°50′0″N
35°0′0″N
34°30′0″N
35°0′0″N
34°40′0″N
34°50′0″N
第 ４ 期 巢 子 豪 等 ：基 于 遥 感 和 ＧＩＳ的海州湾海岸线提取方法研究 ９１
下 面 以 Ｏ１ 点为例简 要说明求算其坐标的过程 。

由 相 似 三 角 形 边 长 之 间 的 关 系 可 知
潮 高 信 息 （０ｍ）
，可 以 作 为 海 州 湾 海 岸 线 时 空 演 变 分
析 的 基 础 数 据 。

Ｏ１
Ｐ′１ ＝ Ｐ１Ｐ′１ ＝
Ｏ１Ｐ′１。

（３
） Ｏ１Ｑ′１ Ｑ１Ｑ′１ Ｏ１Ｐ′１ ＋Ｐ′１Ｑ′１
结 语
４ 假 设 卫 星 过 境 时 ２幅影
像 所对应的潮高分别为 ｈ１ 和ｈ２，则 有 Ｐ１Ｐ′１ ＝ｈ１，Ｑ１Ｑ′１ ＝ｈ２；
根 据 上 述 各 点 的 定 义 可 知 Ｐ１ 与 Ｐ′１，Ｑ１ 与 Ｑ′１ 的平面坐标是一 致 的 ，并 且 通 过 ＡｒｃＧＩＳ 的矢量 数 据处理方法可求 得 ，由 此 Ｐ′１Ｑ′１ 的 长 度 即 可 计 算 出 来 ，设 其 长 度 为 ｌ。

则 式（３）可 表 示 为 从遥感影像上提取的海陆 交 界 线是 卫星 过境时 的 瞬 时 水 边 线 ，它 往往随卫星过境时潮高不同而不 同 ，一 般 不 宜 直 接 用来比较和分析海岸线的时空变 化 ，只 有 潮 高 相同的水边 线才具有可比性 。

通 过 遥 感 影像水边线来间接推算具有 特 定 潮高 的海 岸线是 开 展海岸线提取方法研究的一 种 有 效思 路 。

本 文 首 先 利用改进的归一化水体指数 方 法 来获 得遥 感影像 上 的 瞬 时 水 边 线 ，再通过 时间间隔较近的 ２ 期 水 边
线 及 其 潮 高 数 据 ，借 助 ＡｒｃＧＩＳ 的 空 间 数 据 分 析 方
法 来 推 算 国 家 高 程基准面与陆地的交线 ，该 线 潮 高 固 定（０ｍ），具 有 可 比 性 。

运 用 该 方 法 来 提 取 海 州 湾 的 海 岸 线 ，结 果 表 明 所 推 求 的 海 岸 线 （国 家 高 程 基 准
面 与 陆 地 交 线 ）与 海 州 湾 的 海 岸 走 向 基 本 一 致 ，在 Ｏ１Ｐ′１ ＝ ｈ１ Ｏ Ｐ′ ｈ１
×
ｌ， （４） ＝ １ １ Ｏ１Ｐ′１ ＋ｌ ｈ２ ｈ２ －ｈ１
式 中ｈ１，ｈ２ 及ｌ均 已 知 ，那 么 Ｏ１ 的 坐 标 唯 一 且 不 难 求 出 。

用 同 样的方法可以求得其他 交 点 的 坐 标 ，顺 序 连 接 所 有 交 点 坐 标 即 可 得 到 海 岸 线 的 位 置 。

图 ７ 是 海 州 湾 ２０１２ 年 ４—５ 月 间 海 岸 线的最终提取结 果 。

从 图 中 可 以 看 出 ，所推求的海岸线与海州湾的 海 岸 走 向 基 本 一 致 ，在一定程度上 反映了海州湾海
岸 线 的 基 本 形 态。

119°10′0″E 119°20′0″E 119°30′0″E 119°40′0″E
参 考 文 献
： ［１］ 杨
金 中 ，李 志 中 ，赵 玉 灵 ．杭 州 湾 南 北 两岸岸线变迁遥 感 动 态 调 查 ［Ｊ］．国 土 资 源 遥 感 ，２００２（１）：２３－２８． ［２］ ＡＤＲＩＡＮ Ｓ，ＳＥＢＡＳＴＩＡＮ Ｄ，ＶＩＯＲＥＬ Ｇ，ｅｔ ａｌ．
Ｃｏａｓｔａｌｃｈａｎｇ
ｅｓａｔｔｈｅ Ｓｕｌｉｎａ ｍｏｕｔｈ ｏｆｔｈｅ Ｄａｎｕｂｅ Ｒｉｖｅｒａｓａｒｅｓｕｌｔｏｆｈｕｍａｎａｃｔｉｖｉｔｉｅｓ［Ｊ］．ＭａｒｉｎｅＰｏｌｌｕ－ ｔ
ｉｏｎＢｕｌｌｅｔｉｎ，２００７，５５（１０）：４０３－
４２１． ［３］ 吴 文 渊 ，沈 晓 华 ，邹 乐 君 ，等 ．基 于 ＬａｎｄｓａｔＥＴＭ＋ 影
像 的水体信息综合提取方 法 ［Ｊ］．科 技 通 报 ，２００８，２４（２）： ２５２－２７１． 周 成 虎 ，骆 剑 承 ，杨 晓 梅 ，等 ．遥感影像地学理 解 与 分 析 ［Ｍ］．北 京 ：科 学 出 版 社 ，１９９９． ＭＣＦＥＥＴＥＲＳＳ Ｋ．Ｔｈ
ｅｕｓｅｏｆｎｏｒｍａｌｉｚｅｄｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅ ｗ
ａｔｅｒｉｎｄｅｘｉｎｔｈｅｄｅｌｉｎｅａｔｉｏｎｏｆｏｐｅｎ ｗａｔｅｒｆｅａｔｕｒｅｓ ［Ｊ］．ＩｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌＪｏｕｒｎａｌｏｆＲｅｍｏｔｅＳｅｎｓｉｎｇ，１９９６，
１７（７）：１４２５－１４３２． 徐 涵 秋 ．基 于 压缩数据维的城市建筑用地遥感 信 息 提
取 技 术 ［Ｊ］．中国图像图形学报 ，２００５，１０（２）：２２３－２２
９． 黄 海 军 ，李 成 治 ，郭 建 军 ．卫 星 影 像 在 黄河三角洲岸线 变化研究中的应用 ［Ｊ］．海 洋地质与第四纪地质 ，１９
９４，
１４（２）：２９－３７． 刘 付 程 ，阮 亚 念 ，冯 丽 仙 ，等 ．基 于 ＡｒｃＧＩＳ 的 连 云 港 港 区海陆一体化三 维 地 形 建 模 ［Ｊ］．淮海工学院学报 ：自 然 科 学 版 ，２０１２，２１（１）：５５－
５８． （责 任 编 辑 ：褚 金 红）
图 例
［４］ 2012海 州 湾 海 岸 线
0 2.5 5
10 km
［５］ 119°10′0″E 119°20′0″E 119°30′0″E 119°40′0″E
图 ７ 海州湾海岸线提取结果 Ｆｉｇ．７ ＤｅｒｉｖｅｄｃｏａｓｔｌｉｎｅｏｆＨａｉｚｈｏｕｂａｙ
［６］
进 一 步 比 较 发 现 ，本 文 所 提 取 的 海 岸 线 长 度
为
２６７．８ｋｍ，与２００５年 版
的 “日 照 至 灌 河 口 ”幅 海 图 上 相 应 范 围 的 岸 线 长 度２３５．７ｋｍ 较 为 接 近 （两 者 的 差 异 与 岸 线 的 定 义 不 同 有 关 ，同时本 文提取的岸线还 包 括 部 分 填 海 工程新建的人工堤 坝等 ）。

因 此 本 文 的 岸 线 提 取 过 程 是 可 信 的 ，所提取 的岸线有明确的
［７］ ［８］
34°40′0″N
34°50′0″N 35°0′0″N
34°30′0″N
34°40′0″N 34°50′0″N
35°0′0″N。