[發(fā)明專利]海上風(fēng)機(jī)引起的潮間帶沖淤狀況衛(wèi)星遙感定量評(píng)估方法

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202011336003.4
• 申請(qǐng)日: 2020-11-25
• 公開（公告）號(hào): CN112381033A
• 公開（公告）日: 2021-02-19
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張東;周永;鄧慧麗
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 南京師范大學(xué)
• 主分類號(hào): G06K9/00
• 分類號(hào): G06K9/00;G06T7/13;G06T7/136;G06T17/05;G01S19/13
• 代理公司: 南京經(jīng)緯專利商標(biāo)代理有限公司 32200
• 代理人: 湯金燕

本發(fā)明公開了一種海上風(fēng)機(jī)引起的潮間帶沖淤狀況衛(wèi)星遙感定量評(píng)估方法，其通過改進(jìn)遙感水邊線法，構(gòu)建了反映潮間帶表面微地形細(xì)節(jié)特征的高精度DEM；進(jìn)一步原創(chuàng)提出假想沙體表面判別法，模擬潮間帶風(fēng)機(jī)點(diǎn)位處無風(fēng)機(jī)狀態(tài)下的假想沙體灘面高程；然后從高精度潮間帶DEM上提取風(fēng)機(jī)點(diǎn)位處的高程，計(jì)算其與風(fēng)機(jī)點(diǎn)位處的假想沙體灘面高程之間的高程差，定量估算出風(fēng)機(jī)點(diǎn)位的潮間帶沖淤速率，評(píng)估風(fēng)機(jī)建設(shè)引起的潮間帶沖淤強(qiáng)度等級(jí)。該方法為利用衛(wèi)星遙感技術(shù)監(jiān)測(cè)和評(píng)估潮間帶風(fēng)電場(chǎng)建設(shè)引起的潮間帶地形變化提供了可行方案，同時(shí)也為基于DEM數(shù)據(jù)分析近海小目標(biāo)對(duì)象引起的潮間帶地形變化分析提供了技術(shù)支撐。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及海洋工程監(jiān)測(cè)技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種海上風(fēng)機(jī)引起的潮間帶沖淤狀況衛(wèi)星遙感定量評(píng)估方法。

背景技術(shù)

隨著世界經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，大量礦石燃料的使用加劇了全球變暖，影響著世界能源安全。風(fēng)能作為一種清潔能源，得到廣泛關(guān)注。海上風(fēng)機(jī)主要分布在沿海岸帶10公里、水深在5米到50米的潮間帶淺灘或淺海區(qū)域。海上風(fēng)機(jī)建設(shè)不可避免地會(huì)影響到淺海的潮流運(yùn)動(dòng)和泥沙輸運(yùn)狀態(tài)，對(duì)潮間帶地形的沖淤產(chǎn)生影響，從而可能影響到潮間帶沙體的穩(wěn)定和潮間帶生境變化。目前對(duì)海上風(fēng)機(jī)建設(shè)引起的潮間帶動(dòng)態(tài)變化分析主要采用的是海洋數(shù)值模型模擬方法，該類方法根據(jù)假設(shè)的不同動(dòng)力情境，給出初始狀況和極限狀況下風(fēng)機(jī)引起的潮間帶沖淤狀態(tài)，但是無法給出潮間帶沖淤實(shí)際狀態(tài)。

基于遙感水邊線法的潮間帶DEM分析，可為監(jiān)測(cè)海上風(fēng)機(jī)建設(shè)、運(yùn)行期間的潮間帶沖淤狀況提供重要技術(shù)支撐。常規(guī)的遙感水邊線法從多源遙感影像中提取瞬時(shí)水邊線，通過給水邊線賦潮高，然后插值構(gòu)建潮間帶DEM。利用該技術(shù)，有學(xué)者構(gòu)建了近岸潮間帶沙體DEM并進(jìn)行了精度分析。但是常規(guī)的遙感水邊線法應(yīng)用于潮間帶DEM構(gòu)建、特別是要用于分析海上風(fēng)機(jī)等小目標(biāo)對(duì)象引起的潮灘沖淤分析時(shí)，存在以下技術(shù)難題：1)多源遙感數(shù)據(jù)的大量涌現(xiàn)，使得提取的瞬時(shí)水邊線密集分布在潮間帶區(qū)域。由于潮間帶灘涂動(dòng)態(tài)變化大，導(dǎo)致密集分布的水邊線存在相互交叉現(xiàn)象，尤其在低潮區(qū)域；2)密集分布的水邊線之間可能存在潮高趨勢(shì)錯(cuò)亂現(xiàn)象，影響到生成的DEM在表達(dá)地形起伏趨勢(shì)錯(cuò)誤，同時(shí)生成的DEM破碎化現(xiàn)象嚴(yán)重海上風(fēng)機(jī)可能位于潮間帶灘涂的潮溝中，現(xiàn)有方法構(gòu)建的DEM不能夠有效反映潮灘灘面上的潮溝分布與變化。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)以上問題，本發(fā)明提出一種海上風(fēng)機(jī)引起的潮間帶沖淤狀況衛(wèi)星遙感定量評(píng)估方法。

為實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的目的，提供一種海上風(fēng)機(jī)引起的潮間帶沖淤狀況衛(wèi)星遙感定量評(píng)估方法，包括如下步驟：

S10，收集覆蓋潮間帶風(fēng)電區(qū)域的衛(wèi)星遙感影像數(shù)據(jù)，在衛(wèi)星遙感影像數(shù)據(jù)中提取瞬時(shí)水邊線，并計(jì)算影像成像時(shí)刻潮位控制站點(diǎn)的潮位值；

S20，通過瞬時(shí)水邊線篩選與排序、影像序列合成、水陸分界線提取、水邊線離散與潮位插值、潮間帶DEM構(gòu)建和潮溝DEM鑲嵌處理，得到反映潮間帶表面微地形細(xì)節(jié)特征的高精度潮間帶DEM；

S30，模擬潮間帶風(fēng)機(jī)點(diǎn)位處無風(fēng)機(jī)狀態(tài)下的假想沙體灘面高程；

S40，從高精度潮間帶DEM上提取風(fēng)機(jī)點(diǎn)位處的高程，計(jì)算其與風(fēng)機(jī)點(diǎn)位處的假想沙體灘面高程之間的高程差，定量估算風(fēng)機(jī)點(diǎn)位的潮間帶沖淤速率，確定潮間帶沖淤強(qiáng)度等級(jí)，評(píng)估風(fēng)機(jī)建設(shè)引起的潮間帶沖淤狀況。

在一個(gè)實(shí)施例中，所述衛(wèi)星遙感影像數(shù)據(jù)包括多源多時(shí)相遙感影像；

所述收集覆蓋潮間帶風(fēng)電區(qū)域的衛(wèi)星遙感影像數(shù)據(jù)，在衛(wèi)星遙感影像數(shù)據(jù)中提取瞬時(shí)水邊線，并計(jì)算影像成像時(shí)刻潮位控制站點(diǎn)的潮位值包括：

步驟S11：收集覆蓋潮間帶風(fēng)電區(qū)域的多源多時(shí)相遙感影像，進(jìn)行輻射定標(biāo)和大氣校正，通過地面控制點(diǎn)完成幾何精校正；

步驟S12：選擇設(shè)定的水體指數(shù)對(duì)影像進(jìn)行水體信息增強(qiáng)處理，利用閾值法完成水陸分離，對(duì)分離后的水體二值影像進(jìn)行邊緣檢測(cè)和柵格-矢量轉(zhuǎn)換處理，得到矢量格式的瞬時(shí)水邊線；