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长江口水边线和潮沟遥感信息提取研究

郭永飞  
【摘要】:长江口位于我国东部沿海,河口段从徐六泾以下,先是被崇明岛分成南支与北支,而南支在吴淞口附近又被长兴岛分成南港与北港,南港在横沙岛附近又被九段沙分成南槽与北槽,这样就形成了“三级分叉,四口入海”的格局。长江口凭借其自身丰富的自然资源和关键的地理位置成为国际竞争和经济开发的重要区域。 潮滩是指位于大潮的高潮线和大潮的低潮线之间,由于受到周期性的潮汐影响,时而出露,时而淹没的滨海湿地,它是一种经常变动的水土资源。同时,它也是海岸带资源利用和环境保护的重要内容,其具有独特的资源潜力与生态价值。了解其性质和分布对合理开发潮滩资源非常有益。淤泥质潮滩处于海陆交互作用的敏感地带,潮滩剖面的形态受到沿岸流、波浪、地形、泥沙、风暴潮等许多因素影响,这就使得海滩剖面时空分布与变化变得极为复杂,同时潮滩面积广大、滩平水浅、变化十分频繁。水边线作为淤泥质潮滩重要的特征参数,它是宽广的海面与陆地相互作用时形成的交接线。而潮沟是淤泥质潮滩的另一典型地貌类型特征,它连接着盐沼带和光滩。在落潮时,作为主要通道,它可以排干盐沼带和光滩上的海水;在涨潮时,则可以将海水引入盐沼带和光滩。潮沟控制着盐沼带、光滩的沉积和营养盐的流动,是潮滩与外海进行物质和能量交换的主要通道。 本文通过采用小波分析方法和图像分割技术提取了九段沙的水边线信息;采用区域生长法和数学形态学的方法提取了九段沙的潮沟信息,并对其进行了进一步的分维研究。在研究过程中,取得了以下几个方面的研究结果: (1)以长江口九段沙作为研究区,通过数学形态学的方法对图像进行预处理,消除潮沟形成的破碎带,然后利用小波多分辨率分析法,去除高悬浮泥沙以及其它细节等高频信息,进行了水边线信息提取研究,最后采用基于连通性边缘评价的方法对不同分辨率下提取的水边线进行了评价。研究结果表明,小波多分辨率分析方法是淤泥质潮滩水边线信息提取的有效方法之一。 (2)与传统的Hough变换类环状物体的检测方法相比,提出一种适合于淤泥质潮滩环形水边线信息提取的识别检测算法。该算法首先通过水边线灰度的梯度信息来实现图像分割,进行边缘检测,然后通过数学形态学方法进行膨胀操作与内部填充使得边缘连续,最后通过构造线段型结构元素得到连续、平滑的水边线。实验结果表明:该方法不仅算法简单,而且提取到的水边线信息效果良好; (3)利用2005年5月7日获取的SPOT5遥感全色波段数据,通过选取合适的种子点以及灰阶阈值,采用区域生长法进行了长江口九段沙潮沟信息的提取,为九段沙潮滩资源的合理开发利用提供了参考依据。 (4)应用灰度形态学提取了九段沙湿地的潮沟信息,并对提取出的潮沟信息分区域采用网格法进行了分维研究,得出了九段沙不同区域潮沟的分维值,并对分维值进行了比较与分析。比较发现,九段沙不同区域的分维值,上沙最大,下沙次之,中沙最小。而在不同区域的不同岸段中,处于上沙北部沿岸的潮沟分维值大于上沙其它地区;处于中沙、下沙西北-东南沿岸的潮沟分维值分别大于中沙、下沙的其它地区。这主要与它们所处地理位置水动力条件不同有关。另外也计算了九段沙南岸与北岸的分维值,发现南岸的分维值要大于北岸。


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