一种基岩海（岛）岸线自动提取新方法.docx

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1、一种基岩海（岛）岸线自动提取新方法沈蔚1,3，王家为1，朱瑞芳1，朱卫东1，栾奎峰1，杨龙2*（1.上海海洋大学海洋科学学院，上海，201306；2.国家海洋局第一海洋研究所，青岛，266061；3.海岛（礁）测绘技术国家测绘地理信息局重点实验室，青岛，266510）摘要：利用遥感手段快速准确的提取海岸线，是目前海洋科学研究、地形图测绘、海道测量、海岸带与海岛调查等工作的重要内容。本文以海（岛）岸线为研究对象，在对机载LiDAR点云数据的存储格式、处理流程进行了分析后，基于平均大潮高潮面和激光反射强度，利用TerraSolid软件过滤LAS格式的LiD

2、AR数据，初步获得海岛点云，随后引入AlphaShapes模型算法自动提取海岛岸线并同步实现了噪音点的剔除。经与高分辨率卫星影像叠加对比分析，本文方法自动提取的海岛岸线平面精度较高，且具有良好的自适应性、速度快、稳定性高等特点，非常适合基岩海（岛）岸线提取与绘制。研究亮点：本文首次将AlphaShapes模型算法用于机载LiDAR点云数据自动提取海岛岸线，为快速提取海（岛）岸线提供了一种高效可靠的新方法。关键字：LiDAR；AlphaShapes；海（岛）岸线；机载激光雷达；提取算法中图分类号：TP701文献标识码：A1引言海岸线是海陆分界线，在我国指

3、多年平均大潮高潮位时海陆分界的痕迹线。海岸线是划分海洋与陆地行政管理区域的基准线，是确定领海内水和陆地的分界线，是区分海洋深度基准和陆地高程基准的分界线。由于自然和人为因素的影响，海（岛）岸线的位置和属性会经常发生变化，快速准确的测定海岸线位置和属性的动态变化是人们研究海陆相互作用、河势冲淤、沿海围垦、港口开发、城镇扩建等必须进行的一项技术活动，也是海域管理、地形图测绘、海道测量、海岸带与海岛调查等工作的重要内容[1]。当前常用的海（岛）岸线提取方法可分为实地测量和遥感获取两种。实地测量方式受到海岸自然条件的限制，往往无法开展，同时其效率低、周期长，难

4、以快速反映海岸线的动态变化。利用遥感技术获取海岛岸线则不受地表、海况、环境等条件限制，其数据源主要有：传统光学卫星影像和部分航空影像数据、SAR数据、LiDAR数据以及视频成像等，目前利用光学遥感影像进行海岸线的提取应用研究较多。在光学影像数据和的提取应用研究较多。在光学影像数据和SAR数据解译中，除人工解译外，主要利用图像的边缘检测技术或者对图像进行纹理分析将海岸线作为边缘检测出来[2]。随着计算机技术的飞速发展，自动解译技术的水平也不断提高，各种新的算法不断出现，岸线提取精度也不断提高，此外部分学者顾及潮位、坡度与季节等一些因素的影响，提出新的方法

5、，近一步提高了岸线提取的精度。机载激光雷达（LiDAR，LightDetectionAndRanging），利用飞机为观测平台，能够快速获取地球表面的三维点云数据，近年日益成熟并广泛应用在数字地球、数字城市、海洋、灾害、林业、电力、交通等领域。机载LiDAR具有采集速度快、高程精度高、外业实施和内业处理成本低的优点，尤其适合于人工无法测量的海岛、礁石、悬崖、滩涂、海冰等目标的三维测量。基金项目:上海市教育委员会科研创新项目（12ZZ159）、中科院空间光电技术重点实验室开放基金项目、海岛（礁）测绘技术国家测绘地理信息局重点实验室资助项目。第一作者简介:

6、沈蔚（1977-），男，江苏盐城人，博士，副教授，研究方向：海洋测绘、遥感、虚拟仿真。Email:wshen@shou.edu.cn通讯作者简介：杨龙（1979-），男，内蒙古鄂温克族自治旗人，高级工程师，从事船载三维激光测量、水下导航定位等工作，Email:yanglong@fio.org.cn基于LiDAR数据提取海（岛）岸线，目前大致有三种思路：（1）首先由LiDAR点云生成DEM，再结合其他因子（如潮汐、地形等）获得海（岛）岸线。厉峰[3]结合潮汐模型计算平均大潮高潮面，获得高精度海岛岸线；郭清风等[4]提出了寻找土壤点与水体点间隙来大致确定水

7、域边界的思路；王宗跃等[5]采用双层网格模式提取较窄水体，再用朝向水体的边界点拟合轮廓线提取更精确轮廓线。（2）首先由LiDAR点云生成DEM，然后采用剖面分析法、DEM分割法、等高线跟踪法等算法提取海（岛）岸线。StephenA.White等[6]使用了1997到2000年四期LIDAR数据，构建DEM并对其进行分割，提取感兴趣的不同时期相同位置的海岸线，通过对比分析北卡罗莱纳海岸线的形态变化。荣瑞霞[7]基于海水面高程阈值分割的滤波分类算法对LiDAR数据进行了实时水边线的拟合，在此基础上对高低潮线进行提取，进而获取了海岸线信息；董保根等[8]构建

8、了一种基于离散Lidar点云的约束三角网，之后对点云高程进行修正，最后利用二次多项式及动态阈值