粉砂淤泥质潮滩高程测量是地形测量的困难区域,现势性强、大范围的潮滩高程信息稀缺。研究拟以江苏中部沿海为研究区,在遥感、GIS、潮波数值模拟等技术的支持下,复合潮波数学模型,探讨从短时距、多时相多源遥感影像数据集中反演出潮滩高程信息的研究框架突破研究中易变海岸带遥感影像几何精纠正(定位难)、潮滩水边线遥感信息提取(提取难)、卫星成像时刻瞬时海面高度模拟(模拟难)、精化潮滩高程重建(反演难)等难点与关键点,提出一种成本低廉的、大范围、长时间序列潮滩高程信息获取的新技术;并构建近40年来江苏中部沿海历史潮滩高程模型,为沿海开发、海涂资源利用与保护等活动提供科学依据,为沿海经济社会的平稳、持续发展提供基础数据与决策支持。
DEM of tidal flats;waterline;inversion;seasonal variation;remote sensing imagery
江苏中部沿海潮滩是中国沿海最大的潮滩沉积体,潮滩剖面长度可达数十公里,为沿海地区未来的发展提供了广阔空间。掌握江苏中部沿海潮滩的演变规律也对该区域的生态保护、潮滩资源开发、地区经济社会可持续发展具有重要意义。但是,该区域海岸边界曲折、水下地形起伏、动力环境复杂,成为研究的困难区。另外,由于潮滩受自然及人类活动影响剧烈,现有测量手段应用于潮滩高程测量均受到各种限制,难以取得理想的结果。因此,研究旨在遥感、地理信息系统(Geographical Information System, GIS)、潮位数值模拟等技术的支持下,探讨从多时相、多源遥感影像数据中反演潮滩高程信息的方法。以956景多源中等空间分辨率卫星遥感影像为数据源,提取各时相影像中的海岸带水边线信息,并结合潮位站预报数据进行瞬时潮位的精确模拟。之后,利用水边线复合(Water Detection Method, WDM)、潮位模拟等技术研究并实现了江苏中部沿海潮滩的高程构建,并对构建精度进行验证以构建精确的数字高程模型(Digital Elevation Model, DEM)。因此本研究:(1)针对潮滩海陆交接带混合像元归属类别不确定性带了常规误差,研究首次引入模糊C均值光谱偏差技术进行水陆分割效果的改进,以确保水边线提取精度,为后续研究提供技术保证;(2)创新性地提出一种基于规则格网的离散点云中值滤波方法,改进了高程反演效果,反演生成的DEM水平精度可达十米级,垂直精度可达分米级,证明了多时相遥感影像支持下的潮滩高程构建结果的实际可用性;(3)针对反演过程中存在的大范围潮位反演、反演时间跨度确定等关键问题,分析了中低分辨率遥感影像在潮滩高程反演中的可用性,实现了不同空间分辨率遥感影像用于潮滩高程反演的有效融合方法,进一步突破了潮滩DEM的反演精度瓶颈;(4)通过长时间序列下季节性潮滩DEM的构建来对江苏中部潮滩DEM的季节性演变规律进行了定性与定量的分析与展现。