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《江西理工大学》 2018年
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内陆湖泊水体流态遥感提取方法研究

赵艳福  
【摘要】:湖流是一种重要的湖水运动形式,也是湖泊中最重要的水文现象之一。它不仅直接影响湖泊中物质、能量的输送与转换,还关系到湖泊与外界物质的交换与转移。因此,掌握湖泊水体的流态信息,能够为生产、交通、渔业、建港等提供预测和管理服务。目前常用的方法有现场观测法、数值模拟、多时相示踪物探测等,这些方法多存在复杂程度较高、运算耗时、不能及时反映湖流变化等缺点。针对以上问题,本文根据现有研究从光学遥感影像纹理分析的角度开展一些研究。本文以内陆湖泊——鄱阳湖为研究对象,对鄱阳湖的湖流特征进行了深入的研究。首先,根据现有的湖流研究资料,结合鄱阳湖的特点,对鄱阳湖的湖流进行了分类:主要包括吞吐流、风成流等,其中吞吐流又可分为重力流、倒灌流和顶托流。此外,本文还分析了湖岸、湖中岛屿、浅水区,采砂活动和船舶航行对湖流的影响,最终得出了鄱阳湖湖流的总体特征。其次,湖泊表层水体携带泥沙或其他物质流动时,往往会在遥感影像中留下其流动痕迹的线性纹理信息,且水流前方向上的纹理信息更加清晰稳定,水流后方向上的线性纹理信息不连续,清晰度较差。因此,通过对这类纹理信息进行分析研究可以得到湖泊水流的流态信息。本文通过对同一时间不同分辨率的遥感影像进行分析,总结出了不同湖流类型在光学影像中的纹理特征,对比分析最终选取了30m分辨率的遥感影像作为数据源,在分析影像水体信息的光谱特征后,又从图像的空间域角度下,利用灰度共生矩阵对纹理进行了定量研究;从频率域角度,利用辐射状扫描法对纹理信息的径向分布和角向分布特征进行了研究,借此增强对图像纹理信息的了解,为滤波器的设计,算法的提出等提供理论基础。针对水体流态在中等分辨率影像中呈现的纹理信息,本文提出了三种提取水体流态方向场的算法:算法一:基于梯度的方向场提取算法、算法二:基于频域分析的方向场提取算法和算法三:基于Gabor滤波增强的方向场提取算法。研究表明,算法三能够准确的反映出研究区的方向场信息,其均方根误差为7.11°,但运算较为复杂,对于局部信息未能给出准确反应;算法二的准确度较算法三稍差,均方根误差为12.74°,但能够反应图像的细节信息,运算较快;算法一的准确度最差,均方根误差为14.99°,但运算速度最快。实验结果表明,本文提出的基于影像纹理信息的方法,能够快速的对湖泊流场进行分析运算,因此,这对研究湖泊悬浮物的转移情况等具有一定的理论和实用价值。
【学位授予单位】:江西理工大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2018
【分类号】:P332;TP79

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1 赵艳福;内陆湖泊水体流态遥感提取方法研究[D];江西理工大学;2018年
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