结合海岸类型和潮位校正的海岸线遥感提取_张旭凯
遥感影像的海岸线自动提取方法研究进展
遥感影像的海岸线自动提取方法研究进展一、综述随着全球气候变化的加剧以及人类活动的不断拓展，海岸线作为陆地与海洋的交汇带，其动态变化受到了广泛关注。
准确、高效地提取海岸线信息对于海洋资源管理、环境监测、灾害预警以及沿海城市规划等领域具有重要意义。
遥感技术以其大面积、快速、同步观测的特点，在海岸线提取中发挥着越来越重要的作用。
随着遥感数据源的不断丰富和图像处理技术的快速发展，海岸线自动提取方法取得了显著进步。
海岸线自动提取方法主要依赖于遥感影像的处理和分析。
这些影像可以通过卫星光学遥感、微波遥感或激光雷达遥感等方式获取，包含丰富的地物信息和空间特征。
通过对这些影像进行预处理、特征提取和分类等操作，可以实现对海岸线的自动识别和提取。
在海岸线自动提取方法的发展历程中，学者们提出了多种算法和技术。
这些算法和技术大多基于图像处理的基本理论，结合地学知识和实际应用需求进行改进和优化。
阈值分割、边缘检测、区域生长等经典算法在海岸线提取中得到了广泛应用。
随着深度学习技术的兴起，神经网络分类等方法也逐渐被引入到海岸线提取中，并显示出良好的性能。
尽管海岸线自动提取方法取得了显著进展，但仍存在一些挑战和问题。
影像信息量不足、精度验证困难以及海岸线仅是过渡区的平均线等问题仍待解决。
不同地区的海岸线具有不同的特征和变化规律，因此需要针对具体情况选择合适的算法和技术进行提取。
遥感影像的海岸线自动提取方法研究进展迅速，但仍需不断完善和优化。
未来研究方向包括加强地物波谱机制研究、将图像处理的基本理论与地学知识更紧密地结合起来、探索新的提取算法和技术等。
通过这些努力，我们有望实现对海岸线的更精确、更高效的自动提取，为海洋资源管理和环境保护提供有力支持。
1. 遥感技术的发展及其在海岸线提取中的应用作为一种非接触式的远距离探测技术，近年来得到了迅猛的发展，并在地理信息系统(GIS)、环境监测、资源调查等多个领域展现出广泛的应用前景。
海岸线提取作为遥感技术应用的一个重要方向，对于海洋生态系统的保护、土地利用规划、海洋资源开发以及防灾减灾等方面具有至关重要的作用。
基于遥感图像的大区域海岸线提取系统设计
基于遥感图像的大区域海岸线提取系统设计
谢祖明
【期刊名称】《经纬天地》
【年(卷),期】2022()5
【摘要】大区域海岸线提取系统按照常规图像边界提取方式获取海岸线数据,导致海岸线提取结果与外业测绘结果相差较大。
设计基于遥感图像的大区域海岸线提取系统,选择RedEdge-MX BIUE十光谱相机作为图像采集设备,并对中央控制模块进行选型优化。
获取研究区域遥感图像,使用GVF算法获取海岸线区域主轮廓信息。
对使用海岸线区域主轮廓展开色彩转换,使用Canny算子提取海岸线信息,并对其进行填充,得到最终海岸线提取结果。
将硬件优化结果与软件设计内容相结合,完成基于遥感图像的大区域海岸线提取系统设计工作。
通过测试表明此系统整体运行效果较为稳定,海岸线提取结果与外业测绘结果基本一致。
【总页数】4页(P50-53)
【作者】谢祖明
【作者单位】福建省测绘院
【正文语种】中文
【中图分类】P208
【相关文献】
1.基于波谱特征曲线法的遥感图像海岸线提取
2.一种遥感图像中海岸线的提取方法
3.基于遥感图像的海岸线提取方法研究
4.基于遥感图像增强的海岸线提取方法
5.基于深度学习的海岛区域分割和海岸线提取
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“高分二号”卫星数据面向对象的海岸线提取法
“高分二号”卫星数据面向对象的海岸线提取法“高分二号”卫星数据面向对象的海岸线提取法摘要随着卫星遥感技术的不断发展，基于遥感数据进行海岸线提取已成为海岸带研究中的重要手段。
在大量遥感数据处理的过程中，如何提高数据处理精度和提升数据处理效率，一直是遥感技术研究和应用中亟待解决的问题。
本文提出了一种基于“高分二号”卫星数据面向对象的海岸线提取法，该方法能够准确、高效地提取海岸线，并且具有一定的普适性。
关键词：高分二号；遥感；海岸线提取；面向对象Introduction海岸带是海陆交界区，具有岸滩、河口、河流、湖泊、水库等水体，同时也包括大量的生态环境和地面覆盖类型。
因此，海岸带的研究具有重要的科学价值和应用价值。
而海岸线则是海岸带中的一个重要部分，它是水域和陆域的分界线，影响着人们的休闲、资源开发和海岸带生态环境等方面。
基于遥感技术的海岸线提取方法，已成为海岸带研究中的重要手段。
目前，随着“高分二号”卫星数据的不断完善和遥感技术的不断提高，基于“高分二号”卫星数据进行海岸线提取已成为研究的新方向。
Methodology法，主要是基于遥感数据处理中的面向对象方法。
具体如下：1. 预处理。
首先，对卫星数据进行去噪、增强、几何校正等预处理，以使数据的质量满足后续数据处理的需求。
2. 纹理特征提取。
通过使用纹理特征提取算法，得到每个像素点的纹理属性信息，以帮助提高后续的特征分割精度和数据处理精度。
3. 面向对象分割。
采用面向对象分割方法对卫星数据进行分割，得到不同类别的区域和目标，并且补充和修正形态信息。
4. 海岸线提取。
在面向对象分割后，根据区域和目标的几何形态信息和纹理特征信息，结合阈值分析、形态学运算等方法，提取海岸线，以得到海岸带区域边缘。
Results通过对测试数据的处理，本文所提出的基于“高分二号”卫星数据面向对象的海岸线提取法，得到了较好的结果。
首先，基于预处理后的数据，纹理特征提取的方法为后续处理提供了非常有效的信息。
一种遥感图像中海岸线的提取方法
一种遥感图像中海岸线的提取方法邓江生;樊利恒;古立莉【期刊名称】《光电技术应用》【年(卷),期】2012(000)005【摘要】针对遥感图像中海水和陆地区域分割和海岸线提取的问题，提出了新的区域分割和边界提取。
首先对目前存在的分割技术进行分析，确定这些方法的局限性和缺陷，然后回归到最基本的阈值分割和边缘检测技术，并受这些基本算法的启发提出一种边界寻找和阈值分割的方法，并通过实验证明了这种方法在进行海陆分割和海岸线的提取方面的有效性，最终实现了海陆分割和海岸线的提取。
% Aimed at the segmentation between the sea and the land in remote sensing images and the ques-tion of the extraction of the coastline, a new method is proposed. Firstly, the existed methods are analyzed and the limitations and shortcomings are determined. Then the most basic methods are adopted such as threshold seg-mentation and edge detection technology. Enlightened by the basic method, an edge-search method and a thresh- old segmentation method are proposed. Experimental results show that they are effective on segmentation be- tween the sea and the land and the extraction of the coastline. Finally, segmentation between the sea and the land and the extraction of the coastline are realized.【总页数】4页(P56-59)【作者】邓江生;樊利恒;古立莉【作者单位】海军航空仪器计量站,上海 200436;海军航空工程学院,山东烟台264001;部队,江苏南京 210008【正文语种】中文【中图分类】TP391【相关文献】1.一种新的遥感图像海岸线检测方法 [J], 李传龙;李颖;马龙2.一种基于LiDAR点云栅格化的海岸线提取方法 [J], 于彩霞;王家耀;暴景阳;许军;陈惠荣3.基于遥感图像的海岸线提取方法研究 [J], 谢秀琴4.基于遥感图像增强的海岸线提取方法 [J], 郭碧云;潘磊剑5.一种基于极化熵的极化SAR海岸线提取方法 [J], 折小强;雷斌因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
平衡剖面模式下海岸线遥感提取中不同潮位校正方法对比研究
doi: 10.11978/2023009 平衡剖面模式下海岸线遥感提取中不同潮位校正方法对比研究*巫统仁1, 2, 刘培2, 3, 于吉涛2, 3, 文婷婷1, 21. 河南理工大学, 河南焦作 454003;2. 海南省海洋与渔业科学院, 海南海口 571126;3. 海南热带海洋学院崖州湾创新研究院, 海南三亚 572025摘要: 潮位校正是海岸线提取的重要步骤。
针对当前基于遥感的海岸线提取多以瞬时水边线为主, 潮位校正方法多样且精度低等问题, 本文在分析平衡剖面模式的基础上, 引入改进的Bodge平衡剖面潮位校正的高分辨率遥感海岸线潮位校正新方法, 并对常见潮位校正方法作对比分析。
选取广东省典型砂质岸滩海门湾和平海湾, 协同归一化水体指数、大津算法、数学形态学、边缘检测算子, 实现瞬时水边线的快速、自动化提取, 然后利用不同潮位校正方法获取真实岸线数据, 最后结合RTK(real-time kinematic)实测点位数据对基于平衡剖面模型的潮位校正、拟合线性潮位校正以及传统潮位校正方法提取结果进行对比分析。
研究表明: (1)基于平衡剖面模式的潮位校正方法精度优于拟合线性潮位校正方法和传统潮位校正方法。
(2)在同属基于平衡剖面模式的潮位校正方法中, 基于改进的Bodge平衡剖面模式的潮位校正方法相比较于Bruun-Dean平衡剖面模式潮位校正方法精度更高; 基于参考岸线数据, 利用断面法验证了所提取的岸线精度达到2m。
研究结果可为海岸线精确提取和海岸规划提供参考案例和决策依据。
关键词: Bodge平衡剖面模式; 潮位校正; 海岸线提取; 高分影像中图分类号: P715.7 文献标识码: A 文章编号: 1009-5470(2023)06-0052-11Comparative study on different tide level correction methods in remote sensing extraction of coastline under balanced profile model*WU Tongren1, 2, LIU Pei2, 3, YU Jitao2, 3, WEN Tingting1, 21. Henan Polytechnic University, Jiaozuo 454003, China;2. Hainan Academy of Ocean and Fisheries Sciences, Haikou 571126, China;3. Yazhou Bay Innovation Institute, Hainan Tropical Ocean University, Sanya 572025, ChinaAbstract: Tide level correction is an important step in coastline extraction. Regarding to the current problems of remote sensing based coastline extraction, such as the predominance of instantaneous water boundary line, the diversity of tidal level correction methods, and low accuracy, this paper introduces a new high-resolution remote sensing coastline tidal level correction method based on the improved Bodge balanced profile tidal level correction, and makes a comparative analysis of common tidal level correction收稿日期：2023-01-24; 修订日期：2023-03-23。
基于海岸类型差异的海岸线遥感提取方法研究
基于海岸类型差异的海岸线遥感提取方法研究◎ 王永霞 中能建数字科技集团有限公司摘 要：利用遥感和GIS技术，以山东、江苏、海南为例，对不同类型海岸线按照Canny、C-V、SVM三种模型算子进行提取比较和精度评估。
结果表明：Canny算子对基岩、砂质海岸线提取精度较高，C-V模型更适宜对淤泥质海岸进行提取，SVM算法虽然精度不高，但是能够实现对海岸线半自动化提取的效果。
关键词：遥感；海岸线提取；形态学；C-V模型；SVM1.绪论1.1研究背景与意义海岸线作为陆海交界的沿海地带，它既受近海海域影响，又受近海陆域环境影响，构成了自己独特的生态系统，其具有的复合性、活跃性和边缘性，为人类生存发展提供了优越的环境条件。
海岸线是海岸带的核心划分依据和重要组成部分，分为岛屿海岸线和大陆海岸线。
精确提取海岸线，能为决策部门的监控管理和开发规划提供依据，对港口建设和地区发展具有重要意义。
1.2基于遥感图像的海岸线提取研究现状传统的海岸线测定依赖于人工测量，通过实地踏勘直接以人工测量的方式测定痕迹线。
近几十年来，随着遥感技术的广泛应用，许多学者在海岸线提取方面开展了大量的研究工作。
目前在针对海岸线提取的相关研究中，主要有以下两种研究思路，一是利用多源时序遥感图像对海岸线的变化进行研究，例如，李行等(2013)对江苏省海岸线的时空变化进行的分析[1]；二是针对某一具体区域进行精细化的提取，例如，冯永玖(2012)基于元胞自动机模型提出的海岸线算法[2]；张霞等(2014)结合潮位校正以及海岸类型提出的海岸线算法[3]；张继领等(2015)针对海岸线的影像特征，结合边缘检测算子提出海岸线提取方法。
不少学者针对海岸线提取提出了不少优秀的算法，部分智能算法简单地将图像视为水面和陆地两部分，忽略了海岸带的复杂性。
部分研究则结合不同海岸类型的地物差异，提出综合的海岸线提取方式，其实验精度较高，但提取过程十分繁琐，不利于推广应用。
基于潮汐分带校正的海岸线遥感推算研究
基于潮汐分带校正的海岸线遥感推算研究崔丹丹;张东;吕林;谢伟军;陈玮彤【期刊名称】《海洋测绘》【年(卷),期】2017(37)5【摘要】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.%In this paper,a coastline prediction scheme for the muddy coast region is put forward and realized based on multi-site tide level interpolation and Remote Sensing techniques.Firstly,artificial coast and instantaneous waterline are extracted from multiple remote sensing images.And then,tidal harmonic analysis together with the linear interpolation and zoning correction method are applied for actual tidal level obtainment at the discrete points along the waterline during the imaging time.The average slope of the bank and the average high tide point position are calculated under the trigonometric function similar principle.The discrete points are then connected to form the natural shoreline.The remotely sensed coastline is then combined and formed by the natural shorelineand the artificial shoreline.The practical application proves that the scheme of coastline is in coincidence with the in situ surveyed mean high water mark points.So this scheme can be used for fast determination of the muddy coastline.It can also provide the monitoring method and data support for the spatial variation of beach resources.【总页数】4页(P52-55)【作者】崔丹丹;张东;吕林;谢伟军;陈玮彤【作者单位】江苏省海域使用动态监视监测中心,江苏南京210003;江苏省地理信息资源开发与利用协同创新中心,江苏南京210023;南京师范大学地理科学学院,江苏南京210023;江苏省海域使用动态监视监测中心,江苏南京210003;江苏省海域使用动态监视监测中心,江苏南京210003;南京师范大学地理科学学院,江苏南京210023【正文语种】中文【中图分类】P237【相关文献】1.基于机载LiDAR与潮汐推算的海岸带自然岸线遥感提取方法研究 [J], 倪绍起;张杰;马毅;任广波2.基于余水位配置的海洋潮汐推算研究 [J], 侯世喜;黄辰虎;陆秀平;黄谟涛;欧阳永忠;孙雪洁3.基于潮汐模型和DEM的海岸线提取方法研究 [J], 董玉磊;王荣林;吕立蕾;许军4.基于潮汐规律修正的海岸线遥感监测 [J], 孙孟昊; 蔡玉林; 顾晓鹤; 王雪丽; 秦鹏5.基于遥感影像的辽宁海岸线资源利用分析研究 [J], 崔胜涛因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
基于潮位观测的三亚湾海岸侵蚀遥感提取与分析
基于潮位观测的三亚湾海岸侵蚀遥感提取与分析段依妮;滕骏华;蔡文博【摘要】为了研究20世纪90年代初期至今海南三亚湾的海岸侵蚀情况,基于潮位观测数据,采用遥感与GIS技术,提取了三亚湾1991、2013年两个时期的水边线位置变化信息,用于反映该时期海岸线的相对位置变化关系,完成海岸侵蚀信息提取.综合利用多种遥感指数、高分辨率遥感影像、人类活动记录等多源信息,对海岸侵蚀的原因进行了详细分析.理论分析结果表明:根据潮汐与农历日期的对应关系,选择农历日期最接近、成像时间差最小的遥感影像,能够有效消除潮汐对水边线位置的影响.实验结果表明:三亚湾的砂质海岸存在明显的侵蚀现象,海岸西段最大后退距离达45-60 m,中段最大后退距离达60 m,东段最大后退距离达30 m.分析结果表明:三亚湾海岸侵蚀受人类活动和自然因素的共同影响,海岸工程的建设、近岸原生植被的破坏是海岸侵蚀的重要原因,后续应更加合理开发与利用海岸线资源.【期刊名称】《海洋预报》【年(卷),期】2016(033)003【总页数】8页(P57-64)【关键词】潮位观测;三亚湾;海岸侵蚀;遥感监测【作者】段依妮;滕骏华;蔡文博【作者单位】国家海洋环境预报中心,北京100081;国家海洋环境预报中心,北京100081;国家海洋环境预报中心,北京100081【正文语种】中文【中图分类】P731.23海岸侵蚀是指由自然因素、人为因素或者两种因素迭加而引起的海岸线位置后退或岸滩（包括海滩或潮滩）下蚀［1］。
海岸侵蚀是一种灾害性的海岸地质现象，近年来呈现不断加剧的趋势，常造成堤岸坍塌、村镇后迁、海岸工程设施破坏，由此进行的海岸侵蚀管理花费了大量的专项投入，给沿海地区经济社会的发展造成了极大危害［2-3］。
三亚位于海南岛的最南端，是中国最南部的热带滨海旅游城市。
然而，自20世纪80年代以来，随着旅游资源的开发和城市建设的拓展，三亚湾的海岸侵蚀现象愈演愈烈，引起了学者们的广泛关注［4］。
基于Landsat影像的广东省海岸线遥感提取和变化研究
基于Landsat影像的广东省海岸线遥感提取和变化研究刘朱婷
【期刊名称】《广东水利水电》
【年(卷),期】2024()4
【摘要】以广东省海岸线为研究对象,采集2000、2005、2010和2015共4期Landsat系列卫星遥感影像,通过修复归一化差值水体指数(MNDWI)和人工目视解译相结合的方法,提取了广东省4个时期的海岸线,借助ArcGIS的空间叠加分析和统计工具,研究其15 a以来的动态演变特征,并分析海岸线变化原因。
结果表
明:①2000—2015年,广东省海岸线总体呈增长趋势,长度增加158.57 km,年均增速为10.57 km/a。
海岸线变化最显著的时段为2005—2010年,其次为2010—2015年,变化最缓慢的为2000—2005年,其年均变化率依次为0.14%、0.40%和0.24%。
②从空间上看,珠海、汕头、揭阳、东莞和中山在广东省沿海14市中海岸线增长幅度最为显著。
③广东省海岸线变迁趋势以向海延伸为主,驱动因素主要表现为填海造陆、沿海工程建设和围垦养殖等人为活动。
【总页数】9页(P104-111)
【作者】刘朱婷
【作者单位】广东省水利电力勘测设计研究院有限公司
【正文语种】中文
【中图分类】P715.7
【相关文献】
1.我国南海沿岸Landsat影像海岸线提取与变化分析
2.基于多时相GF-1和Landsat影像的连云港市 44年海岸线遥感监测与演变分析
3.基于Landsat遥感影像的黄河三角洲东营段海岸线变化分析
4.基于Landsat影像的连云港1984-2018年海岸线时空变化分析
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一种基于DEM分析遥感卫星影像的海岸线交互式提取方法[发明专利]
![一种基于DEM分析遥感卫星影像的海岸线交互式提取方法[发明专利]](https://img.taocdn.com/s3/m/d6404a2ebb1aa8114431b90d6c85ec3a87c28be9.png)
专利名称：一种基于DEM分析遥感卫星影像的海岸线交互式提取方法
专利类型：发明专利
发明人：宫元,吉长东
申请号：CN202111370180.9
申请日：20211117
公开号：CN114092435A
公开日：
20220225
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：本发明一种基于DEM分析遥感卫星影像的海岸线交互式提取方法，其特征在于，所述方法包括,对多光谱数据和数据全色配准和融合,将海岸线分为自然岸线和人工岸线两大类,采用阀值分割法，所述阀值分割法分为全局阈值法、局部阀值法和动态阀值法,边缘检测法,经过对多光谱数据和数据全色配准和融合得到2.5m的彩色影像，利用地面控制点和DEM对其进行正射校正，定位精度优于1个像素。
文中影像截图皆为近红外、红、绿3个波段组合，本发明以遥感影像为数据源，以海岸线的提取为研究内容，以提高海岸线的提取精度为研究目标，从不同的实际需求和应用条件出发，以现有的方法和技术为基础，改进海岸线提取算法。
申请人：辽宁工程技术大学
地址：123000 辽宁省阜新市细河区中华路47号
国籍：CN
代理机构：北京快易权知识产权代理有限公司
代理人：赵秀英
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结合海岸类型和潮位校正的 海岸线遥感提取
1， 2 1 1 1， 2 1， 2 张旭凯 ，张 霞 ，杨邦会 ，庄 智 ，尚 坤
（ 1． 中国科学院遥感与数字地球研究所 ， 北京 100101 ； 2． 中国科学院大学， 北京 100039 ）
摘要： 不同类型的海岸具有不同的地物特征， 单一算法无法保证海岸线提取精度 。 针对现有研究多为利用遥感图 从而缺少潮位校正和精度验证的问题， 该文提出一种结合海岸类型和潮位校正的海岸线 像进行瞬时水边线提取， 遥感提取方法。以秦皇岛市海岸为例， 采用高分辨率 SPOT4 卫星图像进行瞬时水边线提取， 提取方法包括最小噪 声分离变换、 改进的归一化差异水体指数 、 数学形态学方法和改进的 Canny 边缘检测方法， 并根据潮位数据计算潮 滩坡降， 从而准确获取海岸线。利用同时期海岸线实地 GPS 测量数据对遥感提取的海岸线进行精度验证 。 结果表 使用该文方法提取的海岸线精度较高 。 明， 关键词： 海岸线提取； 遥感； 海岸类型； 潮位校正 中图法分类号： TP 75 文献标志码： A 文章编号： 1001 － 070X（ 2013 ） 04 － 0091 － 07
改进的 Canny 边缘检测算子可很好地抑制虚 假边缘的产生 。 以 2011 年 SPOT4 图像为例 ， 基岩 海岸和人工海岸的水边线提取效果分别如图 3 和 图 4 所示 。
（ a） 原始图像
（ b） MNF 变换噪声最小波段图像
（ c） 水边叠加图像
Fig． 3
图 3 基岩海岸水边线提取效果 Waterline extracted from bedrock coast
［17 ］
进行基岩海岸和人工海岸水边线的
提取。MNF 变换在本质上是 2 次层叠的主成分变 换： 第 1 次变换是利用估计的噪声协方差矩阵分离 和重新调节数据中的噪声； 第 2 次变换是对噪声 “白化” （ 均值为“0 ” 、 方差为“1 ” 的线性变换 ） 数据 的标准主成分变换。改进的 Canny 边缘检测算子主
［ 14 ］ ［ 15 ］
。
相对于传统海岸线探测手段， 遥感技术以高时 大范围、 动态性等特点逐渐成为高效快捷的海岸 效、 线提取技术。海岸线遥感提取技术建立在传感器可 ［6 ］ 对不同地物分界线进行探测基础之上 。 随着传 感器性能的提升， 越来越多的专家学者开始利用遥 感手段快速而准确地提取海岸线 。 由于受潮汐等因素的影响， 从遥感图像上直接 提取的水陆交界线并不是真正意义上的海岸线 ， 只 ， 而正好位于平均 大潮高潮线的水边线则较难获取。 所以， 要想获取 是卫星过顶时刻的瞬时水边线
0
引言
需要将水边线进行潮位校正至平均 真正的海岸线， 。 大潮高潮线 目前， 国内外对于遥感提取海岸线的 研究多集中于水边线的自动提取， 虽然考虑到潮位 但缺少具体的潮位校正过程。 现有的水边 的影响， 线提 取 方 法 主 要 包 括 阈 值 分 割 法 法
［9 ］ ［8 ］
海岸线是海陆交界线， 包括大陆海岸线和岛屿 ［1 ］ 海岸线 。基于不同学科的研究目的， 海岸线的具 体定义和划分位置有所不同。我国现有海洋管理工 作的实 践 都 是 以 平 均 大 潮 高 潮 线 作 为 海 陆 分 界 ［2 － 3 ］ ， 线 本文同样将海岸线定义为平均大潮高潮线 。 精确的海岸线位置不仅是划分海陆行政管理区域的 基础， 而且是区分海洋深度基准和陆地高程基准的 保证。 因此， 海岸线探测是海道测量、 地图测绘、 海 岸带调查、 海岸和海域管理等的重要内容， 从而可获 得重要的基础地理数据
第 25 卷， 第4 期 2013 年 12 月 doi： 10． 6046 / gtzyyg． 2013． 04． 15
国
土
资
源
遥
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
感
Vol． 25 ， No． 4 Dec． ， 2013
ＲEM OTE SENSING FOＲ LAND ＆ ＲESOUＲCES
J］ ． 国土资源遥感， 2013 ， 25 （ 4 ） ： 91 － 97． 引用格式： 张旭凯， 张霞， 杨邦会， 等． 结合海岸类型和潮位校正的海岸线遥感提取［ （ Zhang X K， Zhang X， Yang B H， et al． Coastline extraction using remote sensing based on coastal type and tidal correction［ J］ ． Ｒe2013 ， 25 （ 4 ） ： 91 － 97． ） mote Sensing for Land and Ｒesources，
（ a） 原始图像
（ b） MNF 变换噪声最小波段图像
（ c） 水边叠加图像
Fig． 4
图 4 人工海岸水边线提取效果 Waterline extracted from artificial coast
由于 SPOT4 图像数据没有蓝波段， 不能直接合 。 ＲGB 、 ［ （ 成图像 本文 分别采用红波段 绿波段 × 3 、 + 近红外波段） /4 ］ 绿波段， 组合生成图像 （ 图3 （ a） 和图 4 （ a） ） 。MNF 变换噪声最小波段图像（ 图 3 （ b ） 和图 4（ b） ） 可以很好地抑制噪声， 同时可更好地突出 水陆边界。从基岩海岸和人工海岸水边线叠加图像 （ 图 3（ c） 和图 4（ c） ） 中可以看出， 用本文算法提取的 水边线与原始图像叠加显示的效果较好。 2． 2 砂质海岸水边线提取 砂质海岸是由粒级大于 0． 1 mm 的砂组成的海岸， 主要由波浪作用塑造而成。砂质海岸的干燥滩面反射
1
研究区概况与数据源
研究 区 为 河 北 省 秦 皇 岛 市 海 岸 带 地 区， 位于 E119°28' ～ 119°44' ，N 39°48' ～ 39°57' 之间 （ 图 1 ） 。 秦皇岛处于最具发展潜力的环渤海经济圈中心地带， 是我国东北与华北 2 大经济区的结合部。研究区内 主要包括自然海岸中的砂质海岸、 基 海岸类型丰富， 以及人工海岸的码头。 岩海岸和淤泥质海岸，
2
水边线提取方法
滨海地带的瞬时水边线大多不是真正的海岸
第4 期
张旭凯， 等：
结合海岸类型和潮位校正的海岸线遥感提取
· 93·
要是针对最后一步的双门限参数 （ 低门限 t1 和高门 限 t2 ） ， 结 合 Otsu 确定 t1 。
［18 ］
提 出 的 阈 值 算 法 选 择 t2 ， 利用 t1 = 0 ． 5 t2 （ 1）
［19］
来增大潮湿滩面
MNDWI = （ Green － MIＲ ） / （ Green + MIＲ ） ，（ 2 ） 式中 Green 和 MIＲ 分别代表绿波段和中红外波段亮 度值， 在 SPOT4 图像中分别为第 1 和 4 波段。 砂质 海岸图像经 MNDWI 计算后的效果如图 5 所示。
（ a） 原始图像
［4 － 5 ］
、 边缘检测
、 主动轮廓模型法
［12 ］
［10 ］
［11 ］ 、 区域生长提取法 、 神
［13 ］ 和元胞自动机方法 等。 上述方 法多利用单一算法进行水边线提取 ， 事实上， 不同类
经网络分类法
型的海岸具有不同的地物特征， 其水边线也相应具 有不同的特点， 单一算法不能保证提取精度。 针对 以上问题， 本文结合最小噪声分离 （ minimum noise fraction， MNF ） 变 换、 改进的归一化差异水体指数 （ modified normalized difference water index， MNDWI） 、 数学形态学方法和改进的 Canny 边缘检测方 法， 根据不同海岸类型采取相应的水边线提取算法。 黄海军等 和马小峰等 均提出过潮位校正的思 并且马小峰还给出水边线至高潮线水平距离的计 路， 算过程。然而， 现有的潮位校正研究尚有不足： ①未 给出 2 景图像上水边线距离的具体量测方法； ② 未 给出潮位校正中水边线移动方向的确定方法。针对 以上不足， 本文以研究区内部分砂质海岸水边线为 例， 具体阐述潮位校正的方法和过程， 并利用潮位数 据对水边线进行校正， 获取海岸线。经 GPS 实测数
（ b） 放大区域图像
（ c） MNDWI 计算放大区域图像
图5 Fig． 5
砂质海岸 MNDWI 计算图像效果 MNDWI calculated from sandy coast
［7 ］
收稿日期： 2012 － 12 － 23 ； 修订日期： 2013 － 01 － 16 基金项目： 国土资源部公益专项课题项目（ 编号： 201011019 － 07 ） 资助。
· 92· 据验证， 本文海岸线遥感提取精度较高。
国
土
资
源
遥
感
2013 年
线， 但通过遥感图像提取水边线是海岸线提取过程 中非常关键的一步。本文根据不同海岸类型采取相 应的水边线提取方法， 具体技术流程如图 2 所示。
Technical flow chart of waterline extraction
基岩海岸与人工海岸水边线提取 基岩海岸由坚硬的岩石组成， 波浪作用是其形
成的主要动力。基岩海岸常有突出的海岬和深入陆 海岸线较为曲折。 研究区内基岩海岸具 地的海湾， 有较明显的曲折状态和岩石构造， 在遥感图像中水 陆分界明显。人工海岸是改变原有自然状态、 完全 并具有生产或生活功能的海岸。 研究 由人工建造、 区内人工海岸重要组成之一是秦皇岛港煤码头 ， 在 遥感图像中形状规则， 水陆分界明显。 由于基岩海岸和人工海岸在遥感图像中都具有 利用边缘检测便可提取水边线。 较明显的水陆分界， 边缘检测算子是利用图像灰度梯度变化信息 ， 不考 虑海岸线的背景差异， 因此获得的海岸线位置一般 较为准确。但其受遥感图像中噪声点的影响， 检测 的边缘容易发生中断， 所以在边缘检测之前要先对 采用 图像进行去噪。本文针对 SPOT4 多波段图像， MNF 变换选取噪声最小波段， 结合改进的 Canny 边 缘检测算子