[发明专利]一种基于多分辨率数字高程模型的潮间带提取方法

说明书

技术领域

本发明涉及大地测量与测量工程领域，具体涉及一种基于多分辨率数字高程模型的潮间带提取方法。

背景技术

海岸线是多年平均大潮高潮所形成的海水和陆地分界的痕迹线。潮间带通常指平均大潮高潮面(海岸线)和理论最低潮面(海图理论深度基准面)之间的潮侵地带，也称干出滩和潮滩，是地形测量的困难地区。潮间带地区是海洋环境监测、近海养殖业、风电场建设的重点区域，同时也是军事研究的重要地带。由于海岸带受海水动力作用、地球构造、地貌演变、地质气象灾害、气候变暖导致的海平面上升等自然条件的变化及人类围垦、填海造地、海洋工程等人类活动的影响，海岸线和潮间带将发生向海淤进、向陆蚀退等空间位置的变迁以及海岸类型、走向和长度的变化。测定潮间带位置的动态变化是研究海陆相互作用、沿海围垦、港口开发、城镇扩建等必须进行的一项技术活动，也是地形图测绘、海道测量、海岸带调查等的重要内容。因此，对潮间带地形的全面掌握具有重大的民用价值和军事意义。

由于大部分潮间带地区无法直接测量或测量难度较大，因此潮间带的地形资料非常缺乏，海图上大部分潮间带的地形资料甚至是空白的。目前基于遥感影像的潮间带计算方法已有许多提取算法。尽管采用遥感的方法可拥有全天候、大范围、同步观测获取不同尺度时空信息等优点，并且不受地表、海况、天气、地理环境等条件限制，但同时也存在以下缺点：需要有大量不同时期的卫星影像支持，而且不同时期的海平面容易受诸如潮汐、水蚀和大气压等因素而变化，会带来较大的偏差；推算的结果只是潮间带的高程和大概轮廓，并不能真实显示潮间带的具体地形、地物特征；提取结果为瞬时水边线，需要大量潮位观测资料才能计算实际DEM，而影像获取的瞬时时刻一般难以和潮位观测资料的时刻完全相同，因此会影响最终计算精度。

尽管实地测量工作周期较长，需要做大量的野外工作，但这种方式获得的数据精度高、数据详尽，通过一定的方法可精确推算出潮间带DEM，适合生成小范围的高精度海岸地形和潮间带，弥补上述遥感方法的不足，具有一定的应用意义。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术的不足，提供一种基于多分辨率数字高程模型的潮间带提取方法。

基于多分辨率数字高程模型的潮间带提取方法包括如下步骤：

步骤1：获取多分辨率的岛屿陆地测绘数字高程模型数据和水下测绘数字高程模型数据，转化为相同的存储结构，并且统一到相同大地坐标系下，存储结构包括矢量、不规则三角形网或栅格；

步骤2：将水上和陆地数字高程模型数据合并到一起重新构成不规则三角形网，再由此不规则三角形网数据插值生成海陆一体的栅格数字高程模型，栅格数字高程模型包括岛屿陆地部分、水下部分和滩涂部分；

步骤3：根据潮位观测资料或实际需要设置高、低潮位，分别在水陆一体化数字高程模型数据中提取符合高程要求的像素值，得到高潮位高程影像提取结果和低潮位高程影像提取结果；

步骤4：分别将所述高潮位高程影像提取结果和低潮位高程影像提取结果的栅格图像生成为多边形，得到高潮位高程多边形和低潮位高程多边形；

步骤5：根据所述高潮位高程多边形和低潮位高程多边形，填充内部非邻海区域，提取瞬时未淹没区域多边形，得到高潮位未淹没区域多边形和低潮位未淹没区域多边形；

步骤6：低潮位未淹没区域多边形必然在空间上包含高潮位未淹没区域多边形，将高潮位未淹没区域多边形减去低潮位未淹没区域多边形得到的潮间带区域多边形。

所述的步骤3为：根据当地潮位观测资料或实际需要设置高、低潮位，设置需要提取的潮位高度，从步骤2生成的海陆一体化栅格数字高程模型数据中分别提取不小于潮位高程的像素值，得到高潮位高程影像提取结果和低潮位高程影像提取结果，并保存到图层，分别记为LayerHighRaw和LayerLowRaw。

所述的步骤4为：分别将高潮位高程影像提取结果和低潮位高程影像提取结果的栅格图像生成为多边形，得到高潮位高程多边形和低潮位高程多边形，转换结果分别记为LayerHighPolygon和LayerLowPolygon。

所述的步骤5为：高潮位高程多边形和低潮位高程多边形包括邻海被淹没的区域和内陆部分高程值低于潮位高程的区域，采用多边形图层的外框多边形减去原多边形，得到小于潮位高程值区域，选取面积最大的多边形，作为海域多边形，用外框多边形减去海域多边形得到高潮位未淹没区域多边形和低潮位未淹没区域多边形，分别记为HighAboveArea和LowAboveArea。

本发明与现有技术相比具有有益效果：