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基于遥感的1987-2015年黄河三角洲海岸线变迁研究.rar

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    编号:20180915222317487    类型:共享资源    大小:4.65MB    格式:RAR    上传时间:2018-09-15
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    基于 遥感 1987 2015 黄河 三角洲 海岸线 变迁 研究
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    山东科技大学本科毕业设计(论文)- 0 -摘 要利用黄河三角洲 1987—2015 年 6 期海岸线遥感影像作为数据源,通过对比海岸线提取的几种常见方法(1.水体提取法 2.监督分类法 3.边缘提取法)分析其优劣处,最终选用水体指数作为最终方法,分割得到水陆边线作为海岸线,并对海岸线进行矢量化,进行岸线修正细化处理最终得到 6 期黄河三角洲海岸线和局部海岸线放大图,对 6 期海岸线长度及变化速率进行统计研究,发现泥沙淤积,海水侵蚀等是影响海岸线变化的自然因素,而港口建设、人工改道等人类活动是影响海岸线变化的人为因素,最后得出结论:自然因素和人为因素是影响海岸线变化的主要驱动力。关键词:黄河三角洲;海岸线变化;水体指数;监督分类;边缘检测算子;山东科技大学本科毕业设计(论文)- 1 -AbstractUsing the remote sensing image of the coastline of the Yellow River Delta as a data source, several common methods of extracting the coastline (1. Water extraction method 2. Supervision classification method and edge extraction method) were used to analyze the advantages and disadvantages. The water body index is taken as the final method, and the waterline is obtained as the coastline and the coastline is segmented. The shoreline correction and refinement are finally obtained. The Yellow River Delta coastline and the local coastline are enlarged. The length and rate of change of the 6th coastline are calculated It is found that the sedimentation capacity, the runoff of the Yellow River and the annual sediment load are the natural factors that affect the change of the coastline. Human activities such as artificial terminal, land reclamation and land construction are the human factors influencing the change of coastline. Conclusion: Natural factors and human factors are the main driving forces influencing the change of coastline.Key words: Yellow River Delta; Coastline variation; Water body index; Supervision classification; Edge detection operator;山东科技大学本科毕业设计(论文)- 2 -目 录第 1 章 引言 ................................- 1 -1.1 研究背景 ......................................- 1 -1.2 研究目的和意义 ................................- 2 -1.3 国 内 外 研 究 现 状 ...............................- 3 -1.3.1 国外研究现状 ..............................- 3 -1.3.2 国内研究现状 ..............................- 4 -1.4 存 在 的 问 题 ...................................- 5 -第 2 章 研究区概况 ..........................- 6 -2.1 研究区范围 ....................................- 6 -2.2 研 究 区 形 成 原 因 ...............................- 7 -2.3 研究区自然状况 ................................- 7 -2.3.1 地理特征 ..................................- 7 -2.3.2 气候特征 ..................................- 9 -2.3.3 水文特征 .................................- 10 -2.3.4 沉积模式 .................................- 11 -第 3 章 海岸线提取方法 .....................- 13 -山东科技大学本科毕业设计(论文)- 3 -3.1 边缘检测算子 .................................- 13 -3.1.1 Robert 算子 ...............................- 13 -3.1.2 Sobel 算子 ................................- 14 -3.2 监督分类 .....................................- 18 -3.3 水体指数 .....................................- 20 -3.4 方法总结 .....................................- 23 -第 4 章 海岸线变化结果与分析 ...............- 25 -4.1 海岸线长度及年平均变化速率 ...................- 27 -4.2 海岸线变化驱动力分析 .........................- 33 -第 5 章 总结与展望 .........................- 37 -5.1 本文总结 .....................................- 37 -5.2 未来展望 .....................................- 38 -致 谢 .....................................- 39 -参考文献 ..................................- 40 -附 录 .....................................- 42 -山东科技大学本科毕业设计(论文)- 0 -第 1 章 引言1.1 研究背景什么是海岸带?顾名思义,海岸带就是位于海洋和陆地的交汇地带,是作为海洋和陆地的重要分界线,海岸带四周大都围绕着发达的工业城市和海港,不仅是人类活动的重要区域也是保卫国家安全的一道重要防线,自古以来,人类活动与海岸带之间也逐渐形成了密不可分的关系,海岸带区域往往有着密集的人口数量和开发程度较高的港口和城市,这里资源丰富,蕴含着丰富的水产、石油、天然气等自然资源,同时也是作为旅游观光的重要区域,合理利用海岸带资源是我国走可持续发展道路的的重要手段之一。海岸带不仅对社会经济发展和国防安全有着重要作用,它也对生态环境有着十分重要的影响,海岸带是物质流和能量流重要的聚散地带,其本身是十分脆弱的,海岸带极易受到改变和变化,自然因素和人类活动都是造成海岸带变化的诱因,因此掌握海岸带的变化规律,必须充分了解自然因素(海动力、气候、入海河流等因素)和人为因素(海港建设、渔业养殖、填海造陆、军事活动等因素)对其造成的影响规律。海岸线是描述海陆分界的最重要的地理要素,其具有独特的地理、形态和动态特征,是海岸带的重要标志之一,研究海岸线变化是人类研究海岸带变化的重要手段。海岸线是划分陆地与海洋区域的基准线,海岸线的变化是海岸带冲淤演变的直接体现,通过监测海岸线的变化来取得海岸带的变化情况,监视海岸线的山东科技大学本科毕业设计(论文)- 1 -变化成为人类研究海岸带的重要一环,为海岸带的综合管理提供数据上的支持,所以快速准确的确定海岸线的位置成为人们研究海陆互相作用、海港建设、城市开发等必须进行的一项技术活动,也是从事海岸地貌研究,掌握海岸演变过程,预测海岸变化趋势的一项重要技术手段。1.2 研究目的和意义海岸带地区的变化将引起气候的急剧变化,导致风暴潮、咫风频频光临沿海地区,引发各种灾害。有鉴于此,长期以来许多沿海国家都在不断采取各种手段来获取海岸线的相关数据,以分析预测其变化规律。快速准确的确定海岸线位置其实就是将海岸线提取出来,传统的海岸线探测一般是两种方法,一种是实地测量法,该方法通常采用光学测量仪器(全站仪等)在潮位线附近采取等间距量测的手段,并将其导入数字地形图经过一系列处理得到。另一种方法是摄影测量法,这种方法是利用摄影像片,通过人工绘制的方法手动描绘出海岸线,这两种方法有一个共同点,就是都需要在野外采集海岸线特征点,而且对影像的要求和细节的处理特别高,不仅耗费大量时间,得到的海岸线精度也不尽人意,难以通过传统方法分析出海岸线的动态变化。与传统方法不同的是,遥感作为一种新型的探测技术手段,具有全天时全天候的优点,利用遥感影像提取海岸线更加适应时代的需求,并且随着传感器性能的不断提升,分辨率的不断提高,遥感影像越来越精确,越来越多的专家学者已经抛弃传统方法,山东科技大学本科毕业设计(论文)- 2 -开始采用遥感手段快速而准确的提取海岸线。1.3 国 内 外 研 究 现 状由 于 潮 涨 潮 落 的 原 因 , 卫 星 影 像 所 获 取 的 影 像 难 以 恰 好 处于 平 均 大 潮 高 潮 线 , 所 以 关 于 海 岸 线 的 提 取 方 法 大 多 是 基 于 遥感 影 像 中 的 水 边 线 提 取 , 即 使 是 水 边 线 , 作 为 卫 星 过 顶 时 记 录到 的 海 陆 分 界 线 , 也 是 作 为 海 岸 线 研 究 的 重 要 手 段 , 利 用 数 字图 像 处 理 技 术 提 取 出 水 边 线 对 于 海 岸 线 的 研 究 必 不 可 少 , 关 于此 类 方 法 的 研 究 , 众 多 的 国 内 外 学 者 已 经 取 得 了 很 多 有 价 值 的成 果 。1.3.1 国外研究现状Rajesh Karki[1]在研究拉丁美洲地区海岸线的过程中。运用了RS 和 GIS 技术,把周边地区四十年间数据作了对比,发现了时空变化会导致岸线腐蚀或增长的规律。Margaret M.D’lorio[2]详细评估了红树林的损坏,发现了岸线迁移会受到其影响。并提供了红树林的分布主线、岸线变化率及土地利用和环境变化的编年史。Manavalan.P[3]等対 Landsat TM4 波段图像应用密度分割法成功提取出河流和湖泊水体,Frazier.P.S 的研究也表明,对 Landsat TM5 波段图像进行密度分割可有效地提取出水边界。在探刻了解潮滩光谱反射特征(潮滩不同部分的反射率不同)的基础上,根据 Landsat TM4 波段和 TM5 波段图像的直方图。可通过选取合适的山东科技大学本科毕业设计(论文)- 3 -阈值将图像沿水边界分割开来,但在近岸海水比较浑浊的情况下,该方法应用的难度和误差均较大。1.3.2 国内研究现状黄海军 [4]等在对潮位校正、域度改正等方法研究的基础上,提供了一套利用卫星影像研究验潮站位较少的淤泥质海滩岸线变化的方法,并根据多时相卫星影像数据分析了自 1976 年黄河改道以来海岸线变化的特点及影响因素。李富林 [5]等通过对高湖线的对比,分析了黄河三角洲海岸线的整体动态变化过程,,并预测了河口的发育过程及岸线変化所起的多方面的环境地质效应。蔡泽建 [6]等利用 3 期卫星遥感图像对 20 年来江苏海岸线的演变特点和趋势作了系统的分析,并根据史料对历史岸线作了概括的分析。进而判出岸线的稳定性。范典 [7]等提出一种基于二进小波变换的从遥感图像中提取湖岸线的方法, 该方法首先利用边缘和噪声的奇异性在二进小波变换中随尺度变化具有不同的传播规律来检测边象点,然后利用基于梯度矢量流的主动轮廓模型进行边缘点的连接。最后有效地消除了图像中的斑点噪声对边线提取的影响,并准确地提取出湖岸线。姜义 [8]等针对中国具有典型的淤泥海岸带的海湾 ——渤海湾.。应用不同时期的历史资料及多时相的 MSS 、TM、ETM 等遥感数据,经计算机的信息增强与复合处理,提取了近百年来海岸线的变化信息,并根据对不同类型岸段的研究,得出了渤海湾西岸泥质山东科技大学本科毕业设计(论文)- 4 -海岸带近百年来“相对快速变化-的结论。朱小鸽 [9]以多时相 Landsat 卫星遥感图像为数据源,采用神经网络分类法监测了珠江口、香港和澳门等地区的海岸线变化,计算出陆地增长的面积、 并结分析了海岸线变化的原因。吕京福 [10]等同通过对计算海岸线变化速率的四种方法(端点法、平均速率法、线性回归法、多元回归法)的特点及其影响因素的比较分析,提出了上述各种方法的适用范围和选取准则并通过对山东日照地区的实例分析,说明数据总量和取样频度、 总采样时间长度及数据的精度等均会影响到计算结果的精度。 王琳 [11]等例利用 1989、1995 和 2000 年三个时期的LansatTM/ETM,卫星影像。通过变化检测和信息提取获得厦门市1989-2000 年的岸线变化信息,并分析了厦门市海域面积未来的变化趋势及原因。1.4 存 在 的 问 题由上述分析不难发观,目前国内这方面的研究大多为针对某种海岸类型或某局部区域而来取某种固有的算法来进行, 其普通性和效率均有待提高。山东科技大学本科毕业设计(论文)- 5 -第 2 章 研究区概况2.1 研究区范围黄河三角洲(Yellow River Delta)简称黄三角,地理学上的黄河三角洲仅指黄河在今山东滨州市、东营市以下以及向下冲积而成的三角洲平原,是我国最大的三角洲。广义的黄河三角洲,指北至中国天津市、南至废黄河口、西起河南省巩义市以东黄河冲积泛滥地区;狭义的指 1855 年以后,黄河在山东省滨州市以下冲积成的三角洲(如下图 2-1[12])。这里我们的研究区范围是从滨州市的无棣县到烟台市的莱州市。图 2-1 黄河三角洲范围图
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