[发明专利]一种面向多源遥感影像的海岸线自动提取及偏差纠正方法

说明书

本发明涉及一种面向长时间序列多源遥感影像数据的海岸线自动提取及偏差纠正方法。对于LANDSAT多波段影像数据，海岸线提取算法主要是结合水体和非水体的光谱特征，采用改进的归一化差异水体指数算法(MNDWI)进行波段运算，通过大律法(Otsu)自适应计算阈值，实现图像二值化，进而自动提取海岸线；对于1960‑1980年代高分辨率的DISP全色波段影像，本算法主要是在去除噪声的基础上，利用基于规则的特征提取算法实现海岸线自动提取。由于遥感数据空间分辨率差异较大，故本发明在评估海岸线偏差的基础上，以高空间分辨率的DISP影像提取结果为参考，对LANDSAT影像提取结果进行偏差纠正。根据所述方法制图，可为分析海岸线变迁提供数据。

技术领域

本发明属于遥感影像处理技术领域，涉及一种面向多源遥感影像的海岸线自动提取及偏差纠正方法，主要面向多源遥感影像，即以不同空间分辨率、不同波段数等为特征的遥感影像的海岸线自动提取、以及纠正因不同空间分辨率引起的偏差的方法。

背景技术

海岸带是人类生产开发活动的主要区域，其丰富的资源优势成为人类的宝贵财富。海岸线作为海岸带最重要的空间要素之一，其变化是海岸带变化的直接表现。遥感以其全天候、大范围、同步观测获取不同尺度时空信息等特点，为监测海岸线的动态变化提供一种方便和重要的方法。通过遥感数据监测海岸线变迁，为现在海岸开发现状的风险评估提供科学依据，也为相关部门实施针对性的防护措施提供数据基础。

LANDSAT是美国国家航空天局(NASA)的陆地卫星计划，主要获取1970年代以后的数据。因其影像数据可以免费获取以及具有较高分辨率等优点，在海岸线变迁等研究中得到广泛应用，然而该数据对更早期的海岸线变迁认识不足。1995年美国解密的第一代高分辨卫星数据--侦查卫星影像(Declassified Intelligence Satellite Photographs,DISP)，填补了1960年代的卫星遥感数据空白。基于该多源影像数据，可以对更长时间序列的海岸线变迁规律及演变趋势进行科学研究。

海岸线作为遥感图像的边缘特征，其提取可以通过边缘特征提取算子来实现，如经典的边缘提取算法Sobel、Roberts、Prewitt、Canny、小波、数学形态学等。海岸线作为海陆分界线，对于多波段遥感影像也可以通过波段运算分离水体和非水体，进而得到海岸线，如归一化差异水体指数法(Normalized Difference Water Index,NDWI)、改进的归一化差异水体指数法(Modified Normalized Difference Water Index，MNDWI)等。此外，基于不同地物空间、纹理及光谱等特征，采用面向对象的分类方法进行海岸线提取，也能得到较理想的海岸线结果。

基于LANDSAT影像和DISP影像提取海岸线，由于两者具有不同的空间分辨率、波段特征，即：LANDSAT MSS分辨率为78m，LANDSAT TM/ETM+/OLI为30m的多光谱影像；DISP影像由多个卫星任务获得，其均为空间分辨率高于10m的全色影像，同时由于DISP影像以胶片形式采集，后经扫描后所得的影像噪声较大，所以无法采用单一的方法对两类数据提取高精度的海岸线。此外，两者空间分辨率相差较大，对海岸线提取结果影响较为明显，需要纠正因不同空间分辨率对海岸线结果的影响。融合长时间序列多源遥感影像进行海岸线提取，为后期海岸线变迁提供数据基础。根据两类数据属性特点，客观上需要研发新的面向多源遥感影像的海岸线自动提取及偏差纠正方法，可以稳健、自动地实现海岸线提取。

发明内容

本发明的目的在于提供一种面向多源遥感影像的海岸线自动提取及偏差纠正方法，面向具有不同空间分辨率、不同波段特征的遥感影像，例如DISP影像和LANDSAT影像，提出海岸线自动提取及因不同空间分辨率引起的偏差纠正方法。

为达到上述目的，本发明的解决方案是：