遥感在海岛礁测绘方面的应用
一． 国内研究现状
2.1海岛生态
中国复旦大学赵斌等人应用三套陆地卫星LANDSET TM 和 ETM 遥感数据集对中国崇明岛东海岸 1990-2000 年这 10 年内生态系统服务功能价值变化的分析，给出了研究区域生态系统服务功能价值的等级评价，得出了该区域生态系统服务功能下降了 62％的结论。
2.2水深反演
黄韦良等人对不同波段和不同极化进行的水下地形探测模拟仿（Hunagetal.，2000;黄韦良等，2001）。
黄韦良等还通过对苏北浅滩ERS一2图像的反演计算，反演出了较为准确的水深(Hunagetal.，2004)。
傅斌等对SAR探测大坡度较高水深(100一15Om)浅海水下地形的成像机理进行了分析和讨论(傅斌等，2003)。
黄韦良和傅斌等仔细研究了浅海水下地形的SAR成像机理，并通过模拟仿真计算了浅海水下地形在不同雷达参数、不同海况条件下及不同地形条件下的成像，得出了SAR水下地形成像的最佳雷达参数(波段、极化和入射角)、最佳海况条件(风速风向、流速流向)和最佳地形条件(坡度、坡向和水深)。
2.3海岸带土地利用
中国科学院等相关单位依靠遥感与地理信息系统技术，开展了全国范围内的资源与环境遥感动态监测，海岸带土地利用/覆盖变化研究是其中一项重要的研究内容，成功地利用遥感与地理信息系统技术建成了我国 20 世纪 80 年代末期至 90 年代末期的土地利用动态信息系统，并根据海岸带土地覆盖与土地利用的分类系统，利用 Landsat ETM 和部分中巴资源卫星影像，首次完成了全国 1:10 万海岸带土地利用与滩涂空间变化遥感调查（2000 年），建成了全国海岸带滩涂数据库系统，揭示了土地利用变化的时空规律，分析了这些规律的主要政策、经济和自然形成原因。
张鹰等(张鹰，2002)探讨了海岸带资源环境调查和沿海风暴潮预警系统中如何运用遥感图像地学分析方法进行遥感影像的信息提取。
李柏良(李柏良，2002)等介绍了一种利用计算机遥感图像解译进行资源调查的方法—斑块边界自动矢量化辅以目视栅格图像校正法。
张华国等(2003)利用Landsat TM\ETM以及SPOT图像开展了舟山群岛一宁波
深水港群现状、海岸类型和仓储场地的调查，并结合常规调查数据，对港口资源进行了综合评价。应用IKONOS卫星遥感图像监测南麂列岛土地覆盖状况。
周长宝等(2002)、张华国等(2002，2003，2004)采用具有lm空间分辨率的IKONOS卫星数据，开展了南麂列岛土地覆盖的监测研究，提取南麂岛的植被覆盖 和土地利用信息，获得草地、灌木林地、庄稼地和居民地等主要土地覆盖类型及其分布图，并开发了南麂列岛海洋自然保护区信息系统。
丁丽霞(丁丽霞，2005)等人以浙江省沿海地区为例利用遥感光谱信息和系统聚类法，对景观进行区划，结果综合反映了地貌、气候等自然因子及其与人为活动相互作用造成的区域性差异与特征。从而得出结论利用遥感光谱信息特征进行大面积景观分区是有效的、客观的、快速的。
刘永学(刘永学，2004)等以江苏东台东部淤泥质潮滩为例，在野外滩面调查的基础上，统计并分析了典型样点光谱特征，建立了不同地物判别函数以区分淤泥质潮滩地物。实践表明，该方法可快速从Landsat7ETM十影像中提取出淤泥质潮滩地物信息。
陈秀法(陈秀法，2005)等通过盖州滩潮沟的“资源”2号高分辨率遥感卫星影像与TM影像等多源信息融合，同时采用形态分维的结果，获取了盖州滩潮沟的图形及逆信息树特征，并以此建立了计算模式。通过监督分类分出盖州滩高、中、低潮滩分布及其相应面积以及盖州滩的贝类生境区影像特征与滩涂分布的相关性。
2.4岸线提取
王琳等利用TM图像使用直接光谱对比法对厦门岛海岸线进行提取。这种方法是首先对不同种类的地物进行分类，再对不同地物赋予不同的颜色，从而突出不同地物之间的分界线，达到提取海岸线的目的。
孙美仙等使用人工目视解译与计算机分类相结合的方法对福建省海岸线进行了调查。他们使用海水大潮高潮时刻的卫星图像，以确保提取海岸线的准确度;对于无法找到合适潮位图像的地区，则结合其海岸线的解译标志，对提取的海岸线进行校正。
樊斌等(1998)利用美国Landsat卫星TM数据，识别与量算了福建海岛的位置、形态、面积和岸线长度等信息，并对临界岛的判别与面积量算、岛礁的区别等技术难题作了讨论。
张永继等提出了一种利用邻域相关信息快速提取人工岸线的方法。这种方法是利用IKONOS的全色影像(分辨率lm)，使用二维类间方差最大阈值法将图像中的海水和人工海岸划分为两部分，实现对整幅图像的二值化处理，大大提高了图像中海岸线提取的效率和精度。
朱小鸽使用1973年、1992年及1998年MSS与TM图像，采用神经网络分类方法，监测珠江口海岸线的变化并计算增长的陆地面积，分析了海岸线发生变化的最主要原因。但是他们所说的海岸线只是使用不同年份的图像针对河口地区的水边线的变化进行粗略的比较，并没有考虑到海水悬浮泥沙、潮位、季节等因素的影响。
黄海军等使用三个年代阶段的TM图像对黄河三角洲地区海岸线的变化进行动态分析，并考虑了季节和卫星过顶时潮位的影响。他们根据图像中水边线的位置和潮位高度计算出海岸的坡度，再根据平均大潮高潮的潮位对某一潮位时图像
的水边线进行校正得出海岸线位置，近一步提高了结果的精确度。
韩震等以伶仃洋大铲湾为研究区，使用美国陆地卫星MSS、TM及ETM三类数据源，共计17幅图像，时间跨度为1978-2001年，利用多时相卫星遥感图像水边线高程反演技术，确定了大铲湾岸线变化，并进行了滩涂分带及面积的估算，滩涂利用状况、淤涨速度的确定及不同部位潮滩坡度及淤积速度的反演。他们在对海岸线的测定中已经考虑到潮位与季节因素的影响，近一步提高了淤泥质海岸线位置的精度。
冯兰娣等使用高斯函数的一阶导数作为小波变换函数的核函数，在对黄河三角洲的Landsat近红外遥感图像做小波变换后，通过检测小波变换模式的极值点得到图像水边线的候选边缘点，然后再经过滤波得到图像的边缘。
王宇等利用数学形态学可有针对性地选择结构元素和变换方式，对某一类特定目标进行减弱或加强这一特性，提出了一种新的水边线提取算法。这种算法在对Landsat-7的近红外图像进行海岸线提取的同时也对不同河道、公路和地貌的边缘信息进行了成功的提取，并且排除了噪声的干扰。
针对SAR图像，欧阳越等提出一种基于水平截集算法的改进算法，先在低分辨率图像中用水平截集算法进行粗略检测，得到贴近真实水边线的轮廓线，然后将轮廓线映射到高分辨率图像上，继续用水平截集算法进行检测，最后得到精确的结果。(水平截集算法由于迭代方式复杂等原因在应用于分辨率较大的图像时，检测速度比较慢，而且此方法在每次迭代时要移动图像中所有点构造三维曲面，增加了计算复杂度)
杜涛等提出利用小波进行水边线的提取，并使用SAR图像进行了试验，变换后所确定的水边线与遥感图像中显示的海陆边界吻合的很好。但该方法有一个缺陷，即当沿岸海域有岛屿、导流堤或排污物干扰时，所检测的结果就会受到一定的影响。
李林茹等提出用主动轮廓模型(Snake模型)来连接边缘点并取得了良好的效果。由于水边线一般都较为曲折，传统的主动轮廓模型在凹度较大的边缘处不能很好的收敛，所以使用了基于梯度矢量流的主动轮廓模型来更好的拟合水边线。它的主要优点是可以在噪声干扰比较严重的SAR图像中准确地提取出边缘，并且能拟合比较曲折的边缘线。
陆立明等通过真实星载SAR回波数据应用于实验，证明了直接利用SAR回波数据对水边线检测的有效性。根据这一原理，他们首先对回波数据进行特征提取，然后根据其特征进行分析，得出了海洋与陆地回波数据的相关函数，从而提取出SAR回波数据中的水边线.
杨虎等提出用Sobel滤波方法对不同时相的SAR-TM融合图像进行边缘检测，使水边线更加清晰。SAR为侧视成像，空间分辨率较高，能突出反映地物纹理特征，更好区分海陆界限。TM为7波段传感器，对地物光谱数据反应敏感。选择相近时相TM与SAR进行数据融合，融合后图像界限清楚，易于识别，较之任何单一TM或SAR图像能提供更为丰富的地物信息。
周瑜等（2010）提出了一种基于形态学多结构元素边缘检测的区域生长法海岛（礁）自动提取算法。先对遥感影像进行形态学多结构元素边缘检测，然后利用区域增长法进行海岛（礁）自动提取。
二．国外研究现状
2.1海岛生态
1998 年，J. Hill 等人通过卫星遥感技术监测了地中海希腊克里特岛生态系统的环境变化（重点监测了日益加剧的放牧业对克里特岛两个山区生态系统产生的影响）。
2.2水深反演
1984年德国科学家Alpers和Hennings（APIersnadHnenings，1984）首次提出了浅海水下地形反演的一个简单模型，使星载SAR水下地形的定量探测迈出了重要的一步。
Vogezlnag等人所开发的基于ERS一1/2SAR资料的“水深测量系统（BAS）”，他们利用这套系统在北海进行了浅海水下地形的反演，其结果达到了惊人的30cm的误差（VOgelznag，1989；VOgelzangetal.，1992）。
如Vogezlnag等人对P、L和c波段sAR探测水下地形进行的分析（Vogelznag，1989;Vogelznagetal.，1997）。
2.3海岸带土地利用
美国国际开发署资助的东部非洲坦桑尼亚/肯尼亚海岸带土地利用与土地覆被变化及对近海海洋生态系统的影响的课题，利用美国陆地卫星和航天飞机获取的三维地形数据及全球定位系统辅助的地面考察，对东部非洲海岸带 1990～2000 年的土地利用与土地覆被变化进行了制图及定量分析，从而使遥感与地理信息技术在无现存数据地区的应用进行了有成效的探索。
Beberoglus等(Berberoglus,2000)用神经网络分类器综合光谱和纹理信息对地中海沿岸的Cukurova三角洲进行了遥感信息的分类提取，取得了较最大似然法好的分类效果。
BlasehkeT，StroblJ(BlasehkeT，2001)指出对于处理不同尺度下空间问题的地理学、景观生态学或其它学科而言，像元层次上的统计分析不足以表达对上述学科来说具有认识论或哲学意义的基本概念。
Gorte指出，在很多情形下，只有当图像被分割为同质对象时，图像分析才能得到有意义的结果。
C.Bumett，ThomasBlaschke(C.Bumett，2003)以Rnissal岛和 Biosphere Reserve Rhon为例分别用多尺度面像对象模型和基于像元分类方法做了对比分析。
2.4岸线提取
KevinWhite等利用Landsat卫星的图像，对1984年-2991年的尼罗河三角
洲河口地区的海岸线变化进行了对比，实现了对海岸线的动态监测。
Lodhi等经过试验指出使用归一化植被指数(NDVI)可以减少海岸边悬浮泥沙的影响。淤泥质海岸在海水浑浊的地方近红外波段的反射率是比较高的，而在红光波段对于完全暴露的淤泥质海岸反射率是低的，但是对于混浊海水的反射率比较高，通过这两个波段对不同物质的反射率的区别把单纯的淤泥质海岸与浑浊海水分开。Joo- HyungRyu等根据这一原理，对韩国Gomso湾淤泥质海岸使用不同波段的TM图像进行波段运算，去除了海水中悬浮泥沙对海岸线解译的影响。
Jong-Sen Lee最早指出了SAR图像提取水边线的障碍在于噪声和强烈的暴风与海浪的反射信号所产生的干扰，他提出的斑点平滑算法和Mason与Davenport提出的半自动算法都能有效的去除SAR图像中的噪声。
MareusSehwabiseh等提出了利用干涉测量法(interferometry)对SAR图像进行校正，并在此基础上做出了对水边线进行精确提取的算法。这个算法的主要思路是在图像上检测到较大的干涉值梯度的位置，从而使图像上显示出连续的陆地和与之不连续的水体之间的边界。
Andreas Niedermeier等也使用小波理论对SAR图像中的水边线进行了提取，并结合前人理论总结出一种方法。
三． 国内外研究比较
3.1海岸土地利用与土地覆盖变化
国内学者对海岸带徒弟覆盖进行分类是，大多之应用了遥感影像的光谱信息，即基于像元的方法进行图像分类。而国外学者在分类时同时利用了光谱和纹理信息，及面向对象的方法，取得了比基于像元的分类方法更好的效果。
3.2岸线提取
国内学者在进行岸线提取时考虑到了潮位，季节对提取结果的影响，但是没找到更有效的方法排除岸边悬浮泥沙的影响，国外学者经过试验使用归一化植被指数（NDVI）很好的区分了单纯的淤泥质海岸与浑浊海水。
四． 展望与建议
目前存在的问题
（1） 遥感在海岸带区域成功的应用远远少于在气象、大洋、陆地等方
面，其主要原因在于尺度。海岸带区域的许多研究，因为尺度过
大，不适宜使用旧式空间分辨率80m的MSS数据;因为尺度过小，航
空影像只能应用于小范围，航空器能到达的区域，很多无人岛礁
却鞭长莫及;而有效的针对IKONs、QuickBird、SPOT5等高空间分
（2）
（3） 辨率影像的处理方法又显不够。 目前海岸带地区的动态监测主要针对Landsat、MODIS等中低分辨率或高光谱遥感图像，研究主要集中在分类和信息提取技术方面，而面向高分辨率遥感图像的变化检测研究较少。高分辨率图像在描述海岸带区域地物变化的细节方面具有很好的性能，更能表达人造地物的空间结构变化信息，但高分辨率图像数据自身也使变化检测变得相当困难。传统的变化检测技术并不能应对高分辨率图像中地物内部“同谱异物，同物异谱”的现象、丰富的纹理和复杂的细节等问题，而且在高分辨率图像分析中常常需要结合地物模型和规则进行推理，所以实施过程具有更大的难度和复杂度。 目前的变化检测技术主要还是停留在像素级的数据引导上，缺乏
知识引导的特征级变化检测方法。传统变化检测方法实施的前提
条件是地物的时相变化能引起图像上像素值的明显变化，大多以
图像的灰度信息为主，没有充分利用检测对象的结构信息。由于
图像灰度对地物的表达有一定的不确定性，而且对视角和场景环
境都很敏感，因而使得变化检测结果出现伪变化，甚至难以实施。
海岸带区域场景复杂需要集成多源的辅助信息，不同的辅助信息
可以是DEM、专题地图或拓扑关系等。这些辅助数据为复杂场景提
供了有价值的信息，它们是对遥感影像数据的有利补充。可是变
化检测方法中仅仅只有1/3的方法能从这些辅助新信息中受益，或
通过一些微小的修改能从辅助信息中受益。
海上增养殖监测提出的设想
利用海水功能在近海营建的动植物栽培设施叫海上养殖工程。主要结构式有两种：一种是靠海水浮力支撑将设施安装在海面上，固定在海底，进行垂下式养殖，如延绳浮筏、网帘浮筏、网箱浮筏、船台浮筏及海面养殖基地等；另外一种是直接依靠海底支撑，设置动植物栖息承载物，呈立体式，如海底人工渔礁、人工藻场、人工保育场及自动化沉箱等。前者称“养殖工程”，用于养殖鱼蟹贝藻类；后者称“增殖工程”，用于增殖海珍品。
1. 提高岸线精度
2. 多种判别尺度（1.sar影像；2.高分影响闭合区间面积（阈值））