近岸視頻觀(guān)測(cè)方法研究——以青島石老人海灘為例.pdf

1、海岸是陸地與海水交界的緩沖區(qū)域，是一個(gè)高度復(fù)雜、多樣化的復(fù)合交叉系統(tǒng)，海岸帶的形態(tài)和地貌受氣候、波浪、潮汐、人類(lèi)活動(dòng)等因素的影響，在不同時(shí)空尺度上發(fā)生著復(fù)雜的變化。由于海洋動(dòng)力、地質(zhì)構(gòu)造的演變、海平面上升、人類(lèi)在海岸帶的開(kāi)發(fā)利用活動(dòng)等因素的共同作用，海岸線(xiàn)發(fā)生系列的變動(dòng)，包括向海淤進(jìn)、向陸地侵蝕等空間位置上的變化以及岸線(xiàn)走向、岸線(xiàn)長(zhǎng)度的變化。及時(shí)獲取不同時(shí)空尺度的海岸侵蝕與淤積、海岸線(xiàn)的變遷、海岸帶動(dòng)力要素及地貌形態(tài)等數(shù)據(jù)，對(duì)掌握海岸變

2、化量、分析沉積物輸送及方向、研究陸海相互作用機(jī)制、監(jiān)控工程后的海灘變化及海岸管理等具有重大意義。
　　雖然衛(wèi)星遙感、飛機(jī)航拍等技術(shù)已經(jīng)成為近岸監(jiān)測(cè)的主要手段，但是這些方法成本較高、分辨率低、不能實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)等，難以及時(shí)的獲得近岸的相關(guān)信息等。相較于傳統(tǒng)測(cè)量、遙感及航拍等方法，視頻監(jiān)測(cè)方法能夠?qū)崟r(shí)的記錄海岸變化信息，及時(shí)的為海灘管理者提供必要的信息；同時(shí)結(jié)合計(jì)算機(jī)技術(shù)和先進(jìn)的信息分析方法，為沿海管理機(jī)構(gòu)提供有效的技術(shù)支撐。
　　本

3、文基于視頻監(jiān)測(cè)技術(shù)在海灘環(huán)境監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用，以青島市石老人海灘東部為監(jiān)測(cè)對(duì)象，構(gòu)建了海灘成像與圖像采集系統(tǒng)，創(chuàng)建了旅游海灘——石老人海灘的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)與定量分析方法。該系統(tǒng)從2011.05起，每天連續(xù)采集10分鐘長(zhǎng)度為600m的石老人海灘東部的序列圖像，收集了近一年的石老人海灘變化圖像，為海灘的高時(shí)空變化監(jiān)測(cè)提供了有效的信息。
　　圍繞由于光學(xué)鏡頭引起的畸變及對(duì)圖像進(jìn)行物方空間坐標(biāo)的描述等問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)了基于光學(xué)參數(shù)的計(jì)算來(lái)進(jìn)行光學(xué)畸變的矯

4、正，以提高測(cè)量精度；利用地面控制點(diǎn)，依據(jù)小孔成像特點(diǎn)，建立像點(diǎn)坐標(biāo)與空間坐標(biāo)之間的關(guān)系模型，利用直接線(xiàn)性方程(DLT)標(biāo)定攝像機(jī)的內(nèi)外參數(shù)，實(shí)現(xiàn)圖像的像方空間坐標(biāo)與物方空間坐標(biāo)的轉(zhuǎn)換，由于不需要考慮攝像機(jī)位置、傾角等參數(shù)，具有較好實(shí)用性。針對(duì)所監(jiān)測(cè)海灘環(huán)境特點(diǎn)，同時(shí)圍繞海灘視頻圖像分析目標(biāo)多樣化，提出基于聚類(lèi)分析的無(wú)監(jiān)督學(xué)習(xí)的目標(biāo)物類(lèi)型自動(dòng)識(shí)別算法實(shí)現(xiàn)不同目標(biāo)物的自動(dòng)分割，為海灘目標(biāo)的快速、自動(dòng)檢測(cè)、統(tǒng)計(jì)與評(píng)估提供了新的方法?；谒岢?/p>

5、的目標(biāo)識(shí)別方法，對(duì)近一年來(lái)石老人海灘的面積、海灘的寬度、滸苔的面積等變化信息進(jìn)行了分析與評(píng)估。分析結(jié)果表明，針對(duì)觀(guān)測(cè)區(qū)域，海灘的最小寬度僅為9m，最大寬度為129m。海灘的面積最小為18000m2，最大面積為69000m2，而在臺(tái)風(fēng)時(shí)期海灘的面積約為33000m2，相較于觀(guān)測(cè)期間的海灘的最大面積，臺(tái)風(fēng)時(shí)期海灘的面積減少了52％。滸苔爆發(fā)時(shí)，覆蓋海灘面積可達(dá)27000m2，占據(jù)了整個(gè)觀(guān)測(cè)區(qū)域面積的36%。上述研究結(jié)果表明，低成本的近岸視頻