论文总字数：18066字

摘 要

由于人工围海造田、自然因素以及滩涂资源开发等原因，使得海岸地带陆地与海部面积不断发生着变化。本文首先对海岸线变化监测研究背景、研究现状进行了介绍；然后以多时相Landsat MSS、TM、ETM 、OLI影像为主要数据源，从1979年到2013年分四个时段对环渤海湾地区海岸线的变化进行分析研究。运用监督分类和非监督分类对影像进行分类，提取地物信息，定量化计算陆域面积变化。同时结合相关资料，分析渤海湾海岸变迁因素。

关键词：海岸线 变化监测 遥感影像 渤海湾

The change monitoring of coastline based on the Landsat images

Abstract

The coast zone land and its sea area is constantly changing due to the artificial from land, natural factors and tidal flats resources development and other reasons.The production of these changes,causing the coastal zone data utilization rate reduced.Firstly on coastline change monitoring research background, research status were introduced. And then to long phase Landsat MSS, TM, ETM , OLI image as the main data source,from 1979 to 2013, four stages for the change of the area around the Bohai gulf coast are studied. Using supervised classification and unsupervised classification of image classification,to extract the feature information,quantitative change stacking area calculation.At the same time,combined with related data, analysis the change factors of Bohai gulf coast .

Key words:coastline;change detection;remote-sensing image;Bohai gulf

目 录

摘要 I

Abstract II

第一章 引言 1

1.1 课题研究意义 1

1.2 海岸线变化监测现状 1

1.3 拟采用的研究手段 3

第二章 数据的获取和预处理 4

2.1 影像数据来源 4

2.1.1 Landsat卫星影像 4

2.1.2 研究区概况 5

2.2 影像处理平台——ERDAS IMAGINE 6

2.3 影像处理 6

2.3.1 假彩色波段组合 6

2.3.2 研究区域各类地物光谱特征的采集 9

2.3.3 图像裁剪 12

第三章 海岸线变化监测 14

3.1 影像的分类处理 14

3.1.1 监督法分类 14

3.1.2 非监督分类 19

3.2. 精度评定 21

3.2.1 分类叠加 21

3.2.2 分类精度评定 22

3.3 分类后处理 24

3.3.1 分类像元的统计以及面积计算 24

3.3.2 分类后处理 25

3.4 结果分析 27

3.4.1 渤海湾地区海岸线变迁示意图 27

3.4.2 渤海湾地区海岸线变化结果分析 29

第四章 海岸线变化原因分析 30

4.1 自然因素 30

4.2 人为因素 30

结语 31

参考文献 32

致谢 33

第一章 引言

1.1 课题研究意义

海岸带自古就是人类赖以生存的一个重要地带。进入工业时代以后，人类对于海岸带的依赖更是达到了史无前例的程度。大量的工业和重要的城市大都集中在海岸带。但是海岸带也是地质环境、生态环境最敏感、最脆弱的地带，它经受着海洋动力(波浪、潮汐、潮流)、入海河流、气候等一系列自然因素的作用，接受着侵蚀或淤积的自然过程。另一方面，人类活动也越来越显著地影响它的变化速度和方向。由于经济及社会发展的需求，大面积填海造陆、挖掘虾池，使海岸线发生了显著的变化。海岸带的自然过程和人类活动，对海岸及海洋环境都产生了巨大的影响。

海岸带是重要的生态环境交错带,是与人类生存及社会发展关系最为密切的地带,其岸线变化可引起海岸带多种资源与生态过程的改变,不仅会对海岸带地区生态环境造成严重危害,而且能带来巨大的经济损失,备受世界各国关注,研究海岸线变化及其驱动因素对于了解海岸带生态环境变化乃至全球变化具有重要意义。

然而海岸带是不稳定的，易于受到自然和人为因素的冲击，这种不稳定性的明显标记就是海岸线的变化及与之相关的陆地增减。传统的海岸调查在资料获取、信息处理等方面存在着较大局限性，主要表现在海岸环境的可进行性与通达性较差：近海和海岸环境复杂多变，难以进行多变量同步控制观测；海岸环境变化周期长、信息量大，难以取得理想的可控制数据，在实时处理上也有很大困难。因而，常规的海洋观测手段不可能全面、深刻地认识海岸变化状况，也不可能掌握全球尺度的变化过程和规律。

而遥感技术可作为海岸线变化监测的有利工具，特别是卫星遥感很适合海岸线动态变化的探测，因为它可以对相同的地区进行重复性观测。而且卫星图像能覆盖很大的区域，这使它成为大尺度研究的最好工具。随着卫星遥感空间分辨率的不断提高，甚至很小的变化都可以通过卫星图像探测到。

1.2 海岸线变化监测现状

目前用于海岸线提取的数据源很多，主要有Landsat，SAR和SPOT影像，快鸟和部分航空影像等高分辨率的卫星影像也开始用于海岸线提取。但也存在很多问题，精度验证困难、影像信息量不足、海岸线仅是过渡区的平均线等。对于这些问题，国内外领域专家都在致力于加强地物波谱机制研究，将图像处理的基本理论与地学知识结合在一起，并且在积极探索利用计算机从遥感数字影像中自动提取线性地物信息的新方法。

根据图像配准和变化监测的数据源，在海岸线的变化监测中，常用的方法有先进行图像配准的变化监测方法以及变化监测与图像配准同时进行两大类。包括基于新旧影像的变化监测方法、基于新影像和旧数字线划图的变化监测方法、基于新旧影像和旧数字地图的变化监测方法等。李行等，采用最外侧的海堤作为岸线指标，利用半自动化的方法提取海岸线，采用垂直断面法对岸线变化进行建模，对江苏省的海岸线的时空变化进行分析。李行等根据岸线变化率计算结果得出，江苏省海岸演变具有明显的时空差异性，淤涨与蚀退并存^[1]。陆晓燕等，利用多时相Landsat影像对江苏省盐城-南通段海岸的变迁与滩涂围垦情况进行了动态监测。陆晓燕等发现研究区滩涂开发总体上呈现“围垦—修养—围垦”的模式。研究区滩涂围垦与海岸线向海推进速度呈正相关^[2]。孙丽娥，马毅等，采用人机交互的方式开展了杭州湾南岸和北岸的变迁驱动力分析，研究发现研究区海岸线变迁的主要驱动力为人类围填，人类活动主导着研究区海岸线变迁^[3]。朱小鸽，采用多时相Landsat卫星遥感图像，采用神经网络分类方法，应用遥感技术监测海岸线的变化并计算增长的陆地面积，同时总结应用多时相遥感图像研究海岸线变化的方法，提出对海岸线实时有效的遥感监测手段。结果表明人为原因以及河口泥沙沉积是海岸线变化的重要因素^[4]。王琳等，也是利用多时相、多精度Landsat TM/ETM 卫星影像数据，对厦门市1989～2000 年的海岸线进行动态变化监测。采用红绿变化检测法明显、直观地表现出各年份间的岸线变化情况^[5]。黄鹄等，利用不同时段的遥感影像、数字化地形图和历史航空相片,在地理信息系统平台上获取广西海岸线的时空变化资料,并对其进行分析。得出不同时期岸线长度变化情况以及岸线发展趋势^[6]。赵玉灵，是将3S技术相结合，采用以遥感解译为主，并与其他研究成果资料分析和实地检查验证相结合的技术路线。研究结果分析自然岸线总长度逐年减少，人工海岸逐年增加。人类活动极大地促进了沙岛、海湾的消亡进程，使自然岸线迅速缩短^[9]。

1.3 拟采用的研究手段

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