[发明专利]一种基于卫星影像的海岸线自动提取与分类方法

说明书

本发明涉及一种基于卫星影像的海岸线自动提取与分类方法，其技术特点在于包括以下步骤：步骤1、以海岸带区域精确理配准后的多光谱影像作为数据源,结合NDWI归一化水指数和水平集模型获得水边线精确轮廓；步骤2、对陆地部区域进行面向对象分割，并通过各基本单元的空间位置拓扑关系提取海岸线临海地物基本单元；步骤3、基于决策树对各个海岸线临海地物基本单元进行判定分类；步骤4、依据海岸线解译规则确定海岸线位置；步骤5、以步骤4的基于多光谱影像的海岸线位置结果以及性质信息为基础，输出基于高分辨率全色影像的海岸线矢量。本发明能够快速、准确、全面地对海岸线位置进行测绘并对其变化进行动态监测。

技术领域

本发明属于海洋测绘与遥感技术领域，涉及多种图像处理与分析技术，尤其是一种基于卫星影像的海岸线自动提取与分类方法。

背景技术

作为海洋与陆地的分界线，海岸线是海陆图上最重要的地形要素之一，被国际地理信息委员会(IGDC)定为最重要的27种地表特征之一。海岸线测量是地图测绘、海道测量、海岸带调查、海岸演变研究、海岸和海域管理等的重要内容，也是重要的基础地理数据。本发明中所提及的海岸线均指代中华人民共和国国家标准[如《海洋学术语海洋地质学》(GB/T 18190-2000)\《中国海图图式》(GB/T 12319-1998)]所明确定义的自然海岸线，即“海岸线是指多年平均大潮高潮时水陆分界的痕迹线”。

我国海岸线漫长，包括大陆海岸线和岛屿海岸线，总长度超过32000Km。海岸类型多种多样，目前对其分类方式尚无统一的标准，可按组成的物质分类，按动态分类，按成因分类，也可按照生物对海岸的作用分类等等。参照我国近海海洋综合调查与评价专项(简称908专项)所设置的海岛海岸带卫星遥感调查任务中的相关技术规程，可将海岸线类型划分为基岩岸线、砂质岸线、粉砂淤泥质岸线、生物岸线(包含红树林和珊瑚礁海岸)和人工岸线五类。

传统的海岸线测绘方法基于常规测量手段，在野外实地通过测量拐点坐标，顺序连接后形成岸线。实测拐点的位置选择、疏密程度受测量人员和测区复杂程度影响较大，特别是对于一些淤泥质潮滩和地势起伏大的陡崖海岸，拐点实测困难甚至无法到达。另外，常规测量手段部件作业环境相对危险且花费人力物力多、效率低、工作周期长，难以快速反映海岸线的动态变化。

随着遥感技术的飞速发展，应用遥感影像探测海岸带地形信息成为海洋遥感技术发展的重点与方向。遥感技术受海况、天气、地理环境等条件限制小，有效克服地面探测中遇到的各种限制，可快速获取大范围不同尺度时空信息。特别是近年来国家开展的908和927专项，都结合遥感影像实施了海岸线解译及提取的相关任务，探索出了基于遥感影像实施人工解译判绘海岸线的作业流程，一定程度上弥补了传统测量方法的缺点，但在迅速精确提取海岸线轮廓以及清晰表达海岸线带地物细节等方面仍存在不足，因此如何快速、准确、全面地对海岸线位置进行测绘并动态监测其变化，是当前海洋测绘技术领域内迫切需要解决的问题，对实现海岸带的科学管理和持续利用意义重大。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种设计合理、能够快速、准确、全面地对海岸线位置进行测绘并对其变化进行动态监测的基于卫星影像的海岸线自动提取与分类方法。

本发明解决其技术问题是采取以下技术方案实现的：

一种基于卫星影像的海岸线自动提取与分类方法，包括以下步骤：

步骤1、以海岸带区域精确理配准后的多光谱影像作为数据源,结合NDWI归一化水指数和水平集模型获得水边线精确轮廓；

步骤2、对陆地部区域进行面向对象分割，通过分割后各陆地基本单元的空间位置拓扑关系提取海岸线临海地物的基本单元并对其进行几何结构、纹理特征、光谱特性的统计与分析；

步骤3、根据步骤2的统计与分析结果将海岸线临海地物的基本单元划分为人工建成区、基岩区、沙质区、粉砂淤泥质区四类，并基于决策树对各个海岸线临海地物基本单元进行判定分类；