基于遥感影像的水边线提取研究与实现(附件)【字数：12062】
摘 要自古以来海洋资源便一直是我国乃至全世界所重视的重要资源之一，海岸线是什么？简而言之就是陆地和海洋是相互联系、相互作用，是一条从海岸线延伸到陆地和海洋的狭长地带。这里自然条件优越，自然资源丰富，便捷的陆海交通和重要的地理位置；同时世界上超过百分之五十的发达城市都分布在海岸线旁传统的海岸线测绘方法费时费力，成本高昂，在未来将逐步被遥感技术所取代。针对遥感方法提取弱水边线不连续问题，提出了基于面向对象技术的水边线快速提取方法，利用灰度阈值法提取长江入海口处的九段沙水边线。采用多种算子对遥感影像进行影像分割，利用与向量结合纹理、几何等空间信息的方法对分割单元进行水体与非水体信息二元分类。其研究结果对生态环境及其遥感反演具有很深的意义。
目 录
第一章 绪论 1
1.1.研究背景及其意义 1
1.2国内外现状研究 1
1.3本文所研究内容 1
第二章遥感影像介绍 2
2.1何为遥感影像 2
2.2遥感影像的应用 2
第三章 方法与研究 3
3.1 常用的遥感影像水边线提取方法 3
3.1.1阈值分割法 3
3.1.2典算子的介绍与比较 4
3.1.3边缘检测法 6
3.1.3.1canny算子提取法 6
3.1.3主成分变换法 8
3.1.4结合GAC模型与canny算子的水边线提取算法 9
3.2 优劣势分析 12
第四章 实验与比对 13
4.1 水边线的提取 13
4.1.1阈值法的水边线提取 13
4.1.2边缘检测的水边线提取 13
4.1.3成分变换的水边线提取 15
4.1.4其他方法 15
4.2 结果比较 16
第五章 结论与展望 20
结束语 21
致 谢 22
第一章 绪论
1.1.研究背景及其意义
最近几年来，因为外来物种的入侵导致我国原始物种繁殖遭到了破坏，降低了生物多样性的同时也使得生态环境遭到了破坏。除此 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072^
之外，由于日益严重的水污染，导致各地区的水质已开始严重恶化。利用遥感也可影像提取各地水边线信息，可以利用其优势，对不同地区的生态环境以及资源的开发利用情况进行监控[1]。与此同时可以利用数据研究对航道管理、环境保护、生态恢复等方面提供数据支持。
1.2国内外现状研究
国内外许多学者都在探究水边缘自动提取算法基于LiDAR数据，比如说断面分析，该种方法基于线性离散是用原始LiDAR高程值以此来获取平均潮位[2]。还有一种方法称之为等高线跟踪方法，是用垂直校正激光雷达数字高程模型提取等值线。两种方法都能准确提取海岸线，但仍存在一些不足之处。比如说由于雷达数据是离散点云数据集而且该数据集密集且不规则的，因此很难直接从中提取出地形特征。因此，该算法首先将点云插值到规则网格中，然后在网格的基础上提取海岸线。在数字高程的插补过程中，会出现一定的精度损失[3]。外国学者Baselice, F. Ferraioli, G.提出了一种一种多通道SAR图像的海岸线检索技术[4]。除此之外我国学者周良芬 何建农也提出了一种弱交互式水边线提取新算法[5]。区域生长提取法又称为种子点增长法。一般来说，给出典型的海洋种子点，将该点周围的点扩展到与该点连接的灰度值相似的所有像素，最后跟踪包含该像素点的连接区域线轮廓跟踪以获得水余量。一些科学家提出了一种改进的种子点自动生长算法，这种方法称之为像素值统计法，该种方法能自动定位初始种子点区域，并且计算初始均值M和初始阈值J，然后基于M和J的连续更新增加海点[6]，追踪增加连通海域的等高线边界，从而确定特定的水域边界位置。针对水域纹理细腻、灰度均匀的特点，我国学者提出了高低帽变换区域生长方法进行图像分割，实现了遥感图像上海洋的提取[7]。利用种子点增长的算法对水体边缘进行检测，使得结果更加准确、稳定，但同时也面临阈值选取困难的问题。另外，抗噪性能差，区域生长附近单个像素灰度值的突变容易引起水边缘偏移。
1.3本文所研究内容
本毕业设计将采用卫星光学遥感这种方式，通过人机交互模式描绘出水边线，并将使用线性矢量层将其保存下来。再利用Matlab软件进行数据输入和计算分析。将多种算法进行对比得出最优算法,从而选择最合适的方法进行水边线的提取,以用于生活和生产。
第二章遥感影像介绍
2.1何为遥感影像
遥感影像指的就是记录各种地面物体电磁波大小的数字图像或者是胶片,遥感影像具有一下四点分辨率,分别为时间,空间,辐射以及光谱。时间分辨率是遥感图像分割时间的一个重要性能指标。空间分辨率，也称为地面分辨率，反映了不同地区之间非常接近的物体的能力。探测器的灵敏度也叫做辐射分辨率，它是指对两种不同辐射源辐射的分析能力。通常来说，它由灰度级的灰度数表示。光谱分辨率指的是遥感器在接收目标辐射时能够区分的最小波长间隔。
2.2遥感影像的应用
土地覆被监测:人类与土地相互作用过程的最终体现也叫做土地覆，该种景观标志是地表系统最明显的，一系列的环境变化是由土地覆被的变化导致的。遥感技术已经成为获取土地覆盖信息的最有效手段，因为它可以提供简单易得且丰富的数据源。
森林覆盖监控:地表生态系统的主体森林系统，是人类赖以生存的基本资源。以前的调查监控方式周期较长，可能随着时间的变化森林系统也会发生较大的变化。现在采用遥感技术可以通过大数据分析科学准确的了解和评估森林的生态以及资源状态的改变
草地覆盖监测：草地资源是第二大的陆地植物资源，仅次于森林资源。在草地资源区域使用遥感技术进行调查、分类和制图，会使得草地资源调查制图的精度提高大幅度提高，从而使得草地分类由定性到定量，完成了草原资源的监测和评价工作，使得人力与财力资源最小化。
第三章 方法与研究
目 录
第一章 绪论 1
1.1.研究背景及其意义 1
1.2国内外现状研究 1
1.3本文所研究内容 1
第二章遥感影像介绍 2
2.1何为遥感影像 2
2.2遥感影像的应用 2
第三章 方法与研究 3
3.1 常用的遥感影像水边线提取方法 3
3.1.1阈值分割法 3
3.1.2典算子的介绍与比较 4
3.1.3边缘检测法 6
3.1.3.1canny算子提取法 6
3.1.3主成分变换法 8
3.1.4结合GAC模型与canny算子的水边线提取算法 9
3.2 优劣势分析 12
第四章 实验与比对 13
4.1 水边线的提取 13
4.1.1阈值法的水边线提取 13
4.1.2边缘检测的水边线提取 13
4.1.3成分变换的水边线提取 15
4.1.4其他方法 15
4.2 结果比较 16
第五章 结论与展望 20
结束语 21
致 谢 22
第一章 绪论
1.1.研究背景及其意义
最近几年来，因为外来物种的入侵导致我国原始物种繁殖遭到了破坏，降低了生物多样性的同时也使得生态环境遭到了破坏。除此 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072^
之外，由于日益严重的水污染，导致各地区的水质已开始严重恶化。利用遥感也可影像提取各地水边线信息，可以利用其优势，对不同地区的生态环境以及资源的开发利用情况进行监控[1]。与此同时可以利用数据研究对航道管理、环境保护、生态恢复等方面提供数据支持。
1.2国内外现状研究
国内外许多学者都在探究水边缘自动提取算法基于LiDAR数据，比如说断面分析，该种方法基于线性离散是用原始LiDAR高程值以此来获取平均潮位[2]。还有一种方法称之为等高线跟踪方法，是用垂直校正激光雷达数字高程模型提取等值线。两种方法都能准确提取海岸线，但仍存在一些不足之处。比如说由于雷达数据是离散点云数据集而且该数据集密集且不规则的，因此很难直接从中提取出地形特征。因此，该算法首先将点云插值到规则网格中，然后在网格的基础上提取海岸线。在数字高程的插补过程中，会出现一定的精度损失[3]。外国学者Baselice, F. Ferraioli, G.提出了一种一种多通道SAR图像的海岸线检索技术[4]。除此之外我国学者周良芬 何建农也提出了一种弱交互式水边线提取新算法[5]。区域生长提取法又称为种子点增长法。一般来说，给出典型的海洋种子点，将该点周围的点扩展到与该点连接的灰度值相似的所有像素，最后跟踪包含该像素点的连接区域线轮廓跟踪以获得水余量。一些科学家提出了一种改进的种子点自动生长算法，这种方法称之为像素值统计法，该种方法能自动定位初始种子点区域，并且计算初始均值M和初始阈值J，然后基于M和J的连续更新增加海点[6]，追踪增加连通海域的等高线边界，从而确定特定的水域边界位置。针对水域纹理细腻、灰度均匀的特点，我国学者提出了高低帽变换区域生长方法进行图像分割，实现了遥感图像上海洋的提取[7]。利用种子点增长的算法对水体边缘进行检测，使得结果更加准确、稳定，但同时也面临阈值选取困难的问题。另外，抗噪性能差，区域生长附近单个像素灰度值的突变容易引起水边缘偏移。
1.3本文所研究内容
本毕业设计将采用卫星光学遥感这种方式，通过人机交互模式描绘出水边线，并将使用线性矢量层将其保存下来。再利用Matlab软件进行数据输入和计算分析。将多种算法进行对比得出最优算法,从而选择最合适的方法进行水边线的提取,以用于生活和生产。
第二章遥感影像介绍
2.1何为遥感影像
遥感影像指的就是记录各种地面物体电磁波大小的数字图像或者是胶片,遥感影像具有一下四点分辨率,分别为时间,空间,辐射以及光谱。时间分辨率是遥感图像分割时间的一个重要性能指标。空间分辨率，也称为地面分辨率，反映了不同地区之间非常接近的物体的能力。探测器的灵敏度也叫做辐射分辨率，它是指对两种不同辐射源辐射的分析能力。通常来说，它由灰度级的灰度数表示。光谱分辨率指的是遥感器在接收目标辐射时能够区分的最小波长间隔。
2.2遥感影像的应用
土地覆被监测:人类与土地相互作用过程的最终体现也叫做土地覆，该种景观标志是地表系统最明显的，一系列的环境变化是由土地覆被的变化导致的。遥感技术已经成为获取土地覆盖信息的最有效手段，因为它可以提供简单易得且丰富的数据源。
森林覆盖监控:地表生态系统的主体森林系统，是人类赖以生存的基本资源。以前的调查监控方式周期较长，可能随着时间的变化森林系统也会发生较大的变化。现在采用遥感技术可以通过大数据分析科学准确的了解和评估森林的生态以及资源状态的改变
草地覆盖监测：草地资源是第二大的陆地植物资源，仅次于森林资源。在草地资源区域使用遥感技术进行调查、分类和制图，会使得草地资源调查制图的精度提高大幅度提高，从而使得草地分类由定性到定量，完成了草原资源的监测和评价工作，使得人力与财力资源最小化。
第三章 方法与研究
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