基于均值漂移的海岛(礁)岸线快速提取

为了解决海岛(礁)岸线提取的自动化问题,提高海岛(礁)岸线提取的速度与精度,提出了基于均值漂移的海岛(礁)岸线快速提取方法。首先在保证影像整体轮廓的同时构建低分辨率影像,从而缩短算法的运行时间;然后利用均值漂移技术进行高斯低通滤波处理,提高算法的抗噪性;最后通过区域增长法自动选择种子点,结合区域合并差异性度量准则实现对遥感影像的形状和颜色的识别,从而完成对海岸线的自动提取。使用该方法对海岛(礁)影像进行了海岛(礁)岸线提取实验,实验结果表明,该算法能够实现所有岛礁岸线的自动提取,相比于通过人工方式,提取时间从729s缩短为3s,极大地缩短岸线提取的时间,同时能较好地满足成图效果。     

基于遥感技术的厦门大嶝岛海岸线与潮滩变迁分析

利用长时序列卫星遥感影像资料,结合遥感与地理信息系统技术分析了1996年以来厦门市大嶝岛海岸线及潮滩的变迁特征.结果表明:1996—2014年间大嶝岛海岸线主要是向海扩张,尤其是东部岸线;大嶝岛西南和南部的潮滩以淤积为主,且2002—2011年间的年水平淤涨速率和沉积速率均明显大于1996—2002年间的相应值;大嶝岛-2~2 m之间的潮滩面积在1996—2011年间增加了约16%,而在2011—2014年间减少了约41%,并以西南部和东部海域潮滩的变化最为明显.围填海、海域清淤工程等人为活动是导致近20年来大嶝岛潮滩变化的重要因素.     

20世纪40年代以来福建省大陆海岸带利用程度时空变化分析

海岸带利用程度时空特征的分析是对海岸带地区进行合理规划的前提.基于地形图资料与遥感影像数据,提取福建省20世纪40、60年代,1990、2000、2010与2014年等6个时相的海岸线数据,并综合前人研究成果与遥感影像目视解译的先验知识,将福建省海岸线的利用方式划分为8个类型;赋予各类岸线不同的人力作用强度指数,计算福建省和空间子单元的海岸线开发利用程度指数,分析其利用程度变化趋势与原因.研究发现:(1) 1940-2014年以来,福建省海岸线开发利用程度总体上处于持续且显著加强的趋势,特别是1990年以后,岸线开发利用程度的增长速度尤其显著;(2)随着福建省莆田市以南海岸线海域空间资源的日趋紧张,海岸线开发热点开始向福州、宁德市转移.海岸线开发利用程度指数能有效地反映炎类活动对海岸线影响的强度及其变化趋势,因此本研究有助于深入了解福建省海岸带自20世纪40年代以来的开发力度及其变化和对生态环境的影响.     

20世纪40年代以来福建省大陆海岸带利用程度时空变化分析

海岸带利用程度时空特征的分析是对海岸带地区进行合理规划的前提.基于地形图资料与遥感影像数据,提取福建省20世纪40、60年代,1990、2000、2010与2014年等6个时相的海岸线数据,并综合前人研究成果与遥感影像目视解译的先验知识,将福建省海岸线的利用方式划分为8个类型;赋予各类岸线不同的人力作用强度指数,计算福建省和空间子单元的海岸线开发利用程度指数,分析其利用程度变化趋势与原因.研究发现:(1) 1940-2014年以来,福建省海岸线开发利用程度总体上处于持续且显著加强的趋势,特别是1990年以后,岸线开发利用程度的增长速度尤其显著;(2)随着福建省莆田市以南海岸线海域空间资源的日趋紧张,海岸线开发热点开始向福州、宁德市转移.海岸线开发利用程度指数能有效地反映炎类活动对海岸线影响的强度及其变化趋势,因此本研究有助于深入了解福建省海岸带自20世纪40年代以来的开发力度及其变化和对生态环境的影响.     

融合纹理特征和空间关系的TM影像海岸线自动提取

针对以往研究中简单运用影像单一特征(光谱特征或者空间关系)提取海岸线的不足, 在提取过程中逐步融入区域纹理特征、空间关系和经验知识, 提出一种融合纹理特征和空间关系的海岸线自动提取方法: 首先利用影像的水体指数和纹理特征, 对影像水、陆区域进行二值分割; 然后结合空间关系和经验知识, 对分割结果进行优化和后处理, 并生成矢量海岸线; 最后, 利用基于线匹配的岸线精度评价准则, 分析岸线提取结果。将该方法运用到辽东半岛复杂背景条件下TM影像的海岸线提取实验中, 取得了良好的实验效果, 证明纹理和空间关系在海岸线提取中具有重要作用。     

1985-2020 年滨州和东营海岸线时空演变分析

本文利用1985-2020 年35 a间的Landsat遥感影像数据,基于遥感和地理信息系统技术,以Google Earth高清影像为参考,完成对滨州市和东营市的8 期海岸线数据提取,从海岸线长度变化强度、岸线多样性和综合利用程度等方面分析了海岸线时空变化特征和驱动因素。结果表明：研究区35 a间的海岸线长度总体呈增长趋势,包括向海扩张和向陆缩减两种变化形式,主要表现为向海扩张。由于人为开发,35 a间研究 区的自然岸线比例逐年降低,人工岸线比例逐年增高;35 a间研究区人工岸线类型中占比最多的是养殖围堤岸线,1985-2000 年为研究区围海养殖扩张期,养殖围堤岸线长度增加较快;2005 年以来港口和防波堤岸线快速增长。在黄河流路变迁和海岸侵蚀以及高强度人类活动的共同影响下,黄河口岸线变化呈明显的时空差异性。     

20世纪90年代以来我国渤海区域海岸线变化趋势分析

基于遥感监测和空间分析的方法和技术,对1993年、2002年、2010年和2020年4个时相的卫星遥感数据进行分析,通过遥感解译的方式,获得了近30 a来我国渤海区域海岸线的空间位置以及海岸线演变的信息.研究表明,随着环渤海区域经济和社会的发展,围海与填海等人类活动对渤海区域海岸线的利用率不断提高,除自然岸线相对稳定外,该区域的人工岸线向海一侧扩张显著.海岸线变迁的主要驱动力早期表现为围涂养殖及盐田活动,在中后期表现为海域填海造地开发利用.     

遥感影像图中的地物信息自动提取技术研究

遥感影像推动了测绘技术的发展,而遥感影像的地物自动提取技术也有利于遥感影像的全数字化发展.种子区域增长法是一种较好的遥感影像地物自动提取算法,但是由于容易受到噪声的影响,而导致地物提取轮廓不清晰.在借助面向对象的遥感影像处理思想对种子区域增长算法进行改进后,所获得的地物轮廓更加精确,具有更好的遥感影像图地物自动提取效果.     

高光谱影像感兴趣区域提取的活动轮廓模型研究

提出一种基于活动轮廓模型的高光谱影像感兴趣区域(ROI)提取方法,首先根据地物像元的标准反射率建立标准光谱反射率向量;然后,通过计算其与待处理像元的光谱向量的相关系数,得到像元相关系数偏差矩阵;最后,构造一种基于该偏差矩阵的C-V活动轮廓模型,并利用有限差分法对该模型求解,来提取感兴趣区域的像元.该方法可实现对高光谱区域宏观大类的快速提取,为高光谱影像压缩等进一步的信息处理奠定了基础.仿真实验验证了所提出方法的有效性.     

近40年来渤海湾岸线变化及影响分析

利用遥感和地理信息系统方法,基于1975—2015年间多期Landsat TM/ETM卫星影像数据,对近40年来渤海湾陆域海岸线变化、海湾面积变化和海岸属性变化等进行了分析.研究结果显示;近40年来渤海湾陆域海岸线总长度增加761 km,呈现先微略减小后逐渐增加的变化;至2015年渤海湾沿岸人工海岸线比例约占岸线总长度的95%以上,渤海湾海湾面积一直呈逐渐减少的趋势;导致岸线长度增加和性质变化的主要原因是人类活动(围填海工程与港口建设),主要集中在曹妃甸港区、天津港、黄骅港三个重点区域.从水动力、沉积物以及自然演变环境等方面分析了岸线和海湾面积的变化对海湾动力沉积环境的影响,指出随着海洋滩涂资源和港口资源开发活动不断增加,人为因素对海岸带环境演变的影响愈加明显.     

一种测地线活动轮廓模型的预处理方法

为解决测地线活动轮廓模型在图像分割中的平滑预处理以及图像梯度的计算,并提高水平集方法实现该模型时构造符号距离函数的速度,通过对Gaussian函数以及差分运算的讨论,提出了一种基于sobel算子图像预处理方法,并通过对8-邻域点性质的分析,给出了一种基于邻域扫描的符号距离函数计算方法.实验结果表明,Sobel算子可以同时实现图像的平滑处理并计算梯度,而且降低了差分计算梯度的时间复杂度,而邻域扫描方法相比其他符号距离函数的构造方法能够提高模型算法的执行效率.     

融合C-V和GVF的测地线活动轮廓模型

对于有凹陷边界或弱边界的待分割目标,采用传统的测地线活动轮廓(GAC)模型无法进行准确的图像分割.为了解决这一问题,提出了一种融合C-V模型、GVF模型和GAC模型的图像分割算法.在该算法中,GAC模型的单位内法向量与GVF模型的梯度矢量流共同作用,促使轮廓曲线向目标的边界方向运动;而GAC模型单位内法向量与C-V模型的区域信息的力场共同作用,不仅促使轮廓曲线向目标的边界方向运动,而且使轮廓曲线稳定在目标的边界上.仿真实验证明了上述方法的有效性,同时还证明了该方法对轮廓曲线的初始位置具有较好的适应性.     

基于AOS算法的彩色图像测地活动轮廓模型的改进与实现

测地活动轮廓模型作为一种图像分割方法,具有许多优点,但其数值实现较为复杂.本文首先讨论了测地活动轮廓模型及其AOS算法,其次将该算法应用于彩色图像的轮廓提取,并提出了一个改进的边界检测方法,最后给出了AOS算法的一个具体实现.实验结果表明,改进的边界检测方法与已有的方法相比,在效率上和效果上有较大提高,而结合AOS算法后,在算法效率上又有了进一步的提升.     

Formation of coastline features by large-scale instabilities induced by high-angle waves.

Along shore sediment transport that is driven by waves is generally assumed to smooth a coastline. This assumption is valid for small angles between the wave crest lines and the shore, as has been demonstrated in shoreline models. But when the angle between the waves and the shoreline is sufficiently large, small perturbations to a straight shoreline will grow. Here we use a numerical model to investigate the implications of this instability mechanism for large-scale morphology over long timescales. Our simulations show growth of coastline perturbations that interact with each other to produce large-scale features that resemble various kinds of natural landforms, including the capes and cuspate forelands observed along the Carolina coast of southeastern North America. Wind and wave data from this area support our hypothesis that such an instability mechanism could be responsible for the formation of shoreline features at spatial scales up to hundreds of kilometres and temporal scales up to millennia.     

基于改进GAC模型的二值水平集前列腺超声图像自动分割算法

提出了一种基于改进测地线主动轮廓(geodesic active contour,GAC)的自动分割算法.首先通过结合径向浅浮槽和区域填充算法得到滤波后图像的大致轮廓,然后通过构造基于区域信息的符号压力函数代替边界停止函数,并且加入了基于边界梯度信息的能量项,有效地克服了弱边界的问题.该模型用二值水平集方法实现,使算法的稳定性更高,计算量大大降低.对前列腺直肠超声图像的实验结果表明:本算法迭代收敛速度快,有效避免了边界泄露问题.     

海坛湾龙凤头海滩养护工程方案

福建海坛湾龙凤头海滩宽阔,沙粒细小.20世纪末,由于人工海堤等的修建,导致海滩侵蚀严重,干滩宽度迅速缩小.如何保护沙滩,防止进一步退化变得尤为重要.为解决海滩侵蚀问题,2011年开展了海坛湾沙滩养护一期试验工程,滩肩补沙后海滩侵蚀仍很严重,4个月后岸线平均后退11m,最大后退量31m.为解决此问题,提出采取滩肩补沙和实体工程结合的海滩养护方案.运用Generalized Model of Simulating Shoreline Change(GENESIS)建立了龙凤头海滩岸线演变模型,并通过海滩养护一期工程实测资料进行模型率定和验证,模拟值和实测值验证良好.采用验证后的模型,分别模拟了不同新工程方案对岸线演变的影响,并比较分析了方案实施后岸线的演变.结果表明,龙凤头海滩北侧和南侧各增加一个近岸防波堤对研究岸段起到保护作用最为明显,但岸线仍会受到一定程度的侵蚀,可以结合工程后期季节性补沙措施进行防护.     

使用测地线活动轮廓模型的合成孔径雷达图像分割方法

为解决经典的测地线活动轮廓(geodesic active contour, GAC)模型在合成孔径雷达(synthetic aperture radar,SAR)图像上不适用的问题,在原GAC模型的基础上提出一种新的分割方法。首先在ROEWA算子进行边缘检测的同时使用Frost滤波器对图像进行负指数加权,形成边滤波边检测的模式,提高了算子的边缘检测与定位能力;然后使用经验阈值对ROEWA强度进行二值化,提高了曲线演化的速度与精确度;最终使用二值化的改进后ROEWA算子替代原GAC模型中的全局梯度项作为边缘指示函数引导图像分割。实验结果表明,针对仿真SAR图像及真实河流SAR图像,分割效果与参数指标都有明显提升。     

常值初始化的自适应活动轮廓模型

李纯明提出的水平集方法(LI模型)很好地解决了测地活动轮廓模型(GAC)的重新初始化问题,但该模型对边缘信息较弱或者灰度不均匀的图像分割结果仍然不理想.针对这些问题,提出常值初始化的自适应活动轮廓模型,该模型中自适应力的系数包含了图像的灰度信息,从而提高了活动轮廓在演化过程中对模糊边界的识别能力;同时,重新定义的外部能量,避免过分割现象.实验结果验证了模型的有效性.