海岸带重要数字信息源SAR图像海岸带应用的几点探讨研究.pdf

海岸带重要数字信息源： SAR图像海岸带应用的几点探讨 史爱琴 黄韦艮 (国家海洋局海洋动力过程与卫星海洋学重点实验室，国家海洋局第二海洋研究所杭州310012) 摘要： 本文论述了SAR探测地物的原理、海岸带地物的SAR图像解译标志及SAR图 像的预处理方法，在此基础上重点探讨了SAR图像在海岸带地质地貌、海岸分类、海 岸带土地开发利用探测及海岸带动态变迁的监测等几方面的应用 关键词：海岸带SAR图像 1引言 海岸带是海洋与陆地相互作用的区域，包括海岸(高潮线以上到海蚀崖上缘之间的陆 上地带)、潮间带(高低潮线之间的地带)和水下岸坡(低潮线以下至波浪对海底仍能起 作用的海底斜坡地带)三部分。 海岸带蕴藏着丰富的自然资源，是人类活动的重要区域。对海岸带的调查，传统的方 法是采用实地调查，不仅费时费力费钱，调查范围又有限，对一些不易到达的区域和动态 变化频繁的区域则不能及时更新数据。遥感方法以迅速、同步、重复和大面积测量为特征， 可大量节省人力、物力、财力，成为海岸带调查和动态监测的新手段，而航天SAR更以 其全天时、全天候、高分辨率的特征，避免了可见光受天气影响的缺陷，能得到可见光、 红外波段无法得到的信息，成为海岸带调查的一种重要手段。 不同的地物具有各自的微波散射特征。根据地物在SAR图像上的色调、纹理、形状、 组合和雷达阴影等特征，可以区分不同的地物类型。利用SAR图像可以获取海岸带的地 质地貌、海岸线和海滩特征、人工围田、水产养殖、港口和堤坝等信息，并对海岸带的动 态变化进行监测。 2 SAR探测地物的原理 合成孔径雷达是侧视雷达，SAR图像上色调的深浅反映地物后向散射回波的强弱，回 波越强图像上的色调愈浅，回波越弱图像上的色调愈深。后向散射的强弱除了与雷达本身 的参数有关外，还与地物的如下特征有关： (1)表面粗糙度：地物表面越粗糙，雷达接收的后向散射越强，图像上色调越亮。 若地物表面光滑，雷达波到达地物表面时产生镜面反射，雷达几乎接收不到后向散射回波， 在SAR图像上则为暗色调。 (2)几何形状：人造目标(如建筑物)常与地面形成角反射器，产生强后向散射， 形成亮点。 (3)介电常数：良导体(如金属)，反射雷达波的能力强，易形成强亮点。含水的地 物(如潮湿的地面、植被)常呈亮色调。 (4)表面朝向：若斜坡坡向背离雷达，则产生雷达阴影。 3海岸带地物解译标志 在SAR图像上，地物表现为不同灰度的像元，对地物的解译，主要依据以下影像特 征： 3．1色调 色调是地物电磁波特征在图像上的反映，在SAR图像上以灰度表示。不同的地物在 SAR图像上具有不同的色调特征，如平静的水面、机场跑道、水泥路面等具光滑表面的地 物呈暗色调；山地、起伏水面等表面粗糙的地物，呈亮色调，而金属构件呈强亮色调。 3．2纹理特征 纹理是同一种形态中密度的微小变化，有细致、中等和宏观三种。根据地物的纹理特 征可以区分不同的地质岩性、地貌类型等。 3．3图型、形状和地物组合 图型是指雷达图像上分布于某一区域范围内地形特征的空间排列，形状指地物目标具 有固定的周边界线或轮廓，如港口设施，有防波堤、码头、停靠的船只等，依据其空间排 列和地物组合可以识别；河流、冲积扇等，可依据其特有的几何形状来识别。 3．4雷达阴影 在高差较大的山地地区，常形成雷达阴影。雷达阴影可使图像增强立体感。 4 SAR图像预处理 在应用SAR图像进行海岸带信息提取前，需要对SAR图像作如下预处理： (1)粗几何校正：根据SAR图像成像时的雷达参数(方位向、距离向、入射角等)， 对照地理座标，做旋转、位移等操作，进行粗几何校正。 (2)图像增强：经各种滤波、线性拉伸、亮度调整、反差增强等处理，去除噪声， 增强主要信息，提高影像质量。 (3)信息提取：在上述基础上，提取主要信息，制作解译专题图。 5 SAR图像在海岸带的应用 5．1海岸带地质地貌探测 SAR图像反映地球表面各类地物的微波散射特性，从SAR图像的灰度及纹理中提取 地质地貌信息是图像分析的主要手段。SAR图像在岩性和构造识别、矿产调查及干旱区地 层穿透性分析、地貌单元划分等方面都有成功的应用，尤其是能清晰地显示线性构造和环 形构造。如图1为台湾省著名的台东大断层的RadarsatSAR图像及