一种出露水面滩涂范围的快速提取方法与流程

本发明涉及滩涂研究技术领域，具体为一种出露水面滩涂范围的快速提取方法。

背景技术：

无论是历史时期还是现在，滩涂一直都是海岸工程的热点区域，对其适度围垦可以有效增加土地供给，缓解人口增长压力，推动沿海地区经济发展和社会进步。但高强度的人为活动也会使滩涂遭遇空前的环境压力，环境质量日益恶化。同时作为复杂的地理体，滩涂还不断受到潮汐作用的影响，动态演变迅速，滩面泥泞复杂，要进行大面积的地面调查十分困难，因此缺乏充足、宏观、准确的滩涂资源信息。在早期，对于滩涂的研究主要是通过实地测量、调查来直接获取滩涂信息，这种方法耗时长且不能对滩涂进行大面积、实时的监测。上世纪八十年代，随着遥感技术的蓬勃发展，有效补充了实地测量的不足，遥感技术逐步成为滩涂研究工作的有效手段。

目前，基于遥感的滩涂范围获取方面的研究大多是对瞬时水边线的分析、校正来获取，这些方法操作都较为复杂，效率较差且较难实现长时间序列、大面积滩涂的演变研究。

技术实现要素：

本发明一种出露水面滩涂范围的快速提取方法，包括下载landsat系列影像或hj影像并对影像进行数据预处理从而获取研究区域影像，然后制作研究区域影像的渔网，从渔网的小方格中抽取出露水面的滩涂采样点和水体采样点，计算采样点的近红外波段反射率值、蓝光波段反射率值、绿光波段反射率值、红光波段反射率值，然后设计出新遥感指数tfi1、tfi2、tfi3，根据新遥感指数tfi1、tfi2、tfi3的计算值获得遥感指数图，再通过遥感指数图统计出样点的tfi1、tfi2、tfi3数值对比图，然后依据tfi1、tfi2、tfi3数值对比图统计出滩涂范围提取计算公式的精度评价表，依据该精度评价表最后确定精度较高的遥感指数计算公式为出露水面滩涂范围的表达式，从而精准获得出露水面滩涂的范围。本发明具有工作量小、效率高、数据易获取、提取精度较高等优点，可实现滩涂长时间序列、大面积范围的研究，有效解决了技术背景中提到的问题。

本发明采用的技术方案：

一种出露水面滩涂范围的快速提取方法，其特征在于，包括以下步骤：

（1）下载landsat系列影像或hj影像，对其进行数据预处理获得研究区域影像；

（2）对研究区域影像均匀抽取采样点，结合实测地貌资料通过目视解译对采样点进行判读，然后划分采样点区域，包括滩涂区域采样点和水体区域采样点；

（3）将上述采样点叠加在研究区域影像上，运用envi软件导出每个采样点的四个波段的反射率值，所述四个波段的反射率值分别为近红外波段反射率值nir、蓝光波段反射率值blue、绿光波段反射率值green、红光波段反射率值red；

（4）分别对比分析滩涂区域同一采样点的四个波段的反射率值和水体区域同一采样点的四个波段的反射率值，设计新遥感指数：tfi1=nir/blue、tfi2=nir/green、tfi3=nir/red；

在滩涂采样点的反射率中，近红外波段反射率值nir大多为最大值，因此用近红外波段反射率值nir除以其余三个波段的反射率值时，绝大多数情况下所得的新遥感指数值≥1；在水体采样点的反射率中，近红外波段反射率值nir大多为最小值，因此用近红外波段反射率值nir除以其余三个波段的反射率值时，绝大多数情况下所得的新遥感指数值≤1。

（5）在envi软件中，分别输入新遥感指数的三个计算公式：tfi1=nir/blue、tfi2=nir/green、tfi3=nir/red，计算出研究区域影像的tfi1、tfi2、tfi3值，从而得到研究区域影像的新遥感指数tfi的指数图，所述tfi指数图均确定tfi≥1为出露水面滩涂范围，然后统计得出滩涂区域采样点和水体区域采样点的tfi1、tfi2、tfi3数值对比图；

（6）根据滩涂区域采样点和水体区域采样点的tf1、tf2、tf3数值对比图，统计出滩涂范围提取计算公式的精度评价表，利用滩涂误差与水体误差这两个指标作为误差评判标准，确定精度较高的计算公式tfi1=nir/blue作为提取出露水面滩涂范围的表达式，最后从研究区域影像上提取到出露水面的滩涂范围。

进一步的，步骤（1）所述数据预处理依次包括以下步骤：辐射定标、大气校正、图像裁剪。

所下载的landsat影像或hj影像经数据预处理后，即得到影像各波段的反射率值；所述图像裁剪是指采用该研究区域的海岸线来裁剪影像，目的是确保滩涂与陆域分离。

进一步的，步骤（2）所述均匀抽取采样点是指在研究区域影像上每隔1000米抽取一个采样点。

进一步的，所述每隔1000米均匀抽取采样点是指制作出研究区域内1000m*1000m的渔网，然后以每个小方格的中心作为采样点。

均匀抽取采样点是为了确保采样点均匀分布在研究区域内，保证实验结果的科学性而非偶然性。

进一步的，步骤（2）所述滩涂区域采样点均来自出露水面的滩涂区域。

进一步的，步骤（6）所述滩涂误差指该遥感指数计算公式将滩涂错分为水体的样点占采样点总数的百分比，所述水体误差指该遥感指数计算公式将水体错分为滩涂的样点占采样点总数的百分比。

进一步的，所述蓝光波段波长为0.43~0.52μm，所述绿光波段波长为0.52~0.6μm，所述红光波段波长为0.63~0.69μm，所述近红外波段波长为0.76~0.9μm。

综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果：

本发明一种出露水面滩涂范围的快速提取方法，与现有的提取出露水面滩涂方法相比，具有工作量小、效率高、数据易获取、提取精度较高等优点，为滩涂长时间序列、大面积范围研究提供了新的方法，具有大规模推广应用的前景。

附图说明

为了更清楚地说明本发明的实例或现有技术中的技术方案，下面将对实施实例或现有技术描述中所需要的附图做简单地介绍，显然，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实例，对于本领域普通技术人员来说，在不付出创造性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1一种出露水面滩涂范围的快速提取方法的流程框图；

图2研究区域遥感影像图；

图3滩涂和水体采样点分布图；

图4滩涂采样点在四个波段的反射率对比图；

图5水体采样点在四个波段的反射率对比图；

图6研究区域影像的tfi指数图；

图7滩涂采样点和水体采样点的tfi值对比图；

图8出露水面的滩涂范围分布图。

具体实施方式

下面将结合本发明实例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例：

如图1所示，一种出露水面滩涂范围的快速提取方法，包括以下步骤：

（1）如图2所示，下载landsat系列影像或hj影像，对其进行数据预处理获得研究区域影像，所述数据预处理依次包括以下步骤：辐射定标、大气校正、图像裁剪；

（2）如图3所示，对研究区域影像均匀抽取采样点，结合实测地貌资料通过目视解译对采样点进行判读，然后划分采样点区域，包括滩涂区域采样点和水体区域采样点，所述均匀抽取采样点是指在研究区域影像上每隔1000米抽取一个采样点，所述每隔1000米均匀抽取采样点是指制作出研究区域内1000m*1000m的渔网，然后以每个小方格的中心作为采样点，所述滩涂区域采样点均来自出露水面的滩涂区域；

（3）如图4、图5所示，将上述采样点叠加在研究区域影像上，运用envi软件导出每个采样点的四个波段的反射率值，所述四个波段的反射率值分别为近红外波段反射率值nir、蓝光波段反射率值blue、绿光波段反射率值green、红光波段反射率值red，所述蓝光波段波长为0.43~0.52μm，所述绿光波段波长为0.52~0.6μm，所述红光波段波长为0.63~0.69μm，所述近红外波段波长为0.76~0.9μm；

（4）如图4、图5所示，分别对比分析滩涂区域同一采样点的四个波段的反射率值和水体区域同一采样点的四个波段的反射率值，设计新遥感指数：tfi1=nir/blue、tfi2=nir/green、tfi3=nir/red；

（5）如图6所示，在envi软件中，分别输入新遥感指数的三个计算公式：tfi1=nir/blue、tfi2=nir/green、tfi3=nir/red，计算出研究区域影像的tfi1、tfi2、tfi3值，从而得到研究区域影像的新遥感指数tfi的指数图，所述tfi指数图均确定tfi≥1为出露水面滩涂范围，然后统计得出滩涂区域采样点和水体区域采样点的tfi1、tfi2、tfi3数值对比图，如图7所示；

（6）根据滩涂区域采样点和水体区域采样点的tf1、tf2、tf3数值对比图，统计出滩涂范围提取计算公式的精度评价表，然后利用滩涂误差与水体误差这两个指标作为误差评判标准，所述滩涂误差指该遥感指数计算公式将滩涂错分为水体的样点占采样点总数的百分比，所述水体误差指该遥感指数计算公式将水体错分为滩涂的样点占采样点总数的百分比，确定精度较高的计算公式tfi1=nir/blue作为提取出露水面滩涂范围的表达式，最后从研究区域影像上提取到出露水面的滩涂范围。

本实施例中，所选研究区域位于茅尾海。茅尾海地处广西壮族自治区南部，其东面、西面、北面均与陆地相邻，其主要入湾径流包括钦江和茅岭江，两江携带来的泥沙,在河口区附近沉积而不断向海推进发展,形成大片沙质和泥质浅滩,孕育了丰富的海岸滩涂资源。在本实施例中，共抽取研究区域样本148个，最终判定水体采样点为87个，滩涂采样点为61个，如图3所示；

如上所述tfi1≥1提取出露水面滩涂的精度最佳，经与实测地貌图相比较，比较结果如下图所示：

最终提取结果的滩涂误差仅8％，水体误差仅1％，提取精度较高，提取到的出露水面的滩涂分布范围如图8所示。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在发明的保护范围之内。