遙感技術(shù)在某海岸帶地質(zhì)環(huán)境調(diào)查中的應(yīng)用

單倩倩（曲阜師范大學(xué)　地理與旅游學(xué)院，山東　曲阜　273165）

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遙感技術(shù)在某海岸帶地質(zhì)環(huán)境調(diào)查中的應(yīng)用

單倩倩
（曲阜師范大學(xué)地理與旅游學(xué)院，山東曲阜273165）

摘要：大陸和海洋的海岸線是相互作用的，在人類的發(fā)展作為一個(gè)重要的地質(zhì)問題十分嚴(yán)重的區(qū)域.通過遙感手段記錄隨著時(shí)間的變化，海岸線的變化，并對(duì)結(jié)果解釋，根據(jù)需要提供特殊的提取信息，對(duì)海岸帶的變化規(guī)律、土地利用的時(shí)空變化，復(fù)雜的海岸帶地質(zhì)調(diào)查.

關(guān)鍵詞:遙感技術(shù)；海岸帶地質(zhì)；環(huán)境調(diào)查；應(yīng)用

大陸和海洋的海岸線是相互作用的，在人類的發(fā)展過程中作為一個(gè)重要的區(qū)域存在，當(dāng)前海洋環(huán)境地質(zhì)問題十分嚴(yán)重，地面沉降，海平面上升，海水入侵，海岸侵蝕，滑坡，沿海資源保護(hù)、環(huán)境保護(hù)已成為關(guān)注的焦點(diǎn).目前中國沿海人口數(shù)量對(duì)資源和環(huán)境影響加劇，對(duì)經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展也構(gòu)成了威脅.因此，公共研究和基礎(chǔ)研究的重大技術(shù)決策是發(fā)展沿海地區(qū)的環(huán)境保護(hù)和管理以及加強(qiáng)國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展戰(zhàn)略.

1　遙感技術(shù)介紹

遙感是在高層大氣和外層空間的不同的平臺(tái)上使用不同的傳感器對(duì)地表特征的各種數(shù)據(jù)進(jìn)行傳輸、轉(zhuǎn)換和處理，然后提供有用的信息，對(duì)地物空間形狀、位置、性質(zhì)、變化和環(huán)境的相互關(guān)系進(jìn)行研究的一個(gè)現(xiàn)代的應(yīng)用技術(shù)科學(xué).當(dāng)前社會(huì)，測(cè)繪、氣象、國土資源、災(zāi)害監(jiān)測(cè)、環(huán)境保護(hù)、國防、能源、交通、建筑，以及監(jiān)測(cè)海洋和沿海等其他許多學(xué)科和領(lǐng)域都應(yīng)用了遙感技術(shù).其中，海洋遙感是指以海洋和沿海地帶為檢測(cè)研究內(nèi)容的遙感.海洋遙感相對(duì)于傳統(tǒng)的海洋調(diào)查方法有比較多的優(yōu)勢(shì)：其一，地面，海上、天氣和人為條件的限制對(duì)于海洋遙感產(chǎn)生不了影響，海洋遙感可以探測(cè)無法直接進(jìn)入的環(huán)境惡劣、偏遠(yuǎn)的地理位置；其二，定期監(jiān)測(cè)海洋表面溫度場的變化、大洋環(huán)流、魚群和污染物的遷徙移動(dòng)；其三，海洋遙感技術(shù)具有宏觀特征，這個(gè)宏觀特征是的海洋遙感可以對(duì)海洋資源進(jìn)行大范圍的普查，同時(shí)進(jìn)行海洋制圖和對(duì)海冰、海洋污染進(jìn)行有效監(jiān)測(cè)；其四，海洋遙感還能對(duì)風(fēng)、流、環(huán)境污染和海氣之間的相互作用進(jìn)行同步監(jiān)測(cè)，同時(shí)獲得這些相互作用間的能量收支信息；最后，多波段、高光譜遙感可以開拓研究視野，為海洋研究提供大量相關(guān)的海洋遙感數(shù)據(jù)和信息.

2　調(diào)查方法

研究區(qū)域位于山東日照，日照市是山東省的一個(gè)地級(jí)城市，位于中國中部、東南沿海、山東黃海的山東半島.日照屬于沿海平原丘陵地形，北部和西部高，南部和東部微低，山脈呈NE-SW向的分布，從東到西呈現(xiàn)出沖積平原到低山丘陵分布的現(xiàn)象，其地貌特征十分明顯.海洋帶地質(zhì)環(huán)境十分復(fù)雜惡劣，人不容易直接進(jìn)入，所以進(jìn)行人工調(diào)查十分困難.在這種情況下，就可以使用遙感技術(shù)進(jìn)行調(diào)查.在目前的條件下，采用TM衛(wèi)星影像數(shù)據(jù)（1:100 000）和人機(jī)交互式解譯的方式來監(jiān)測(cè)和研究沿海地區(qū)的地質(zhì)環(huán)境情況，并且結(jié)合1979年、2003年和2010年的數(shù)據(jù)，根據(jù)需要提取特殊信息，掌握海岸帶和地表覆被的變化規(guī)律，從而對(duì)海岸帶的環(huán)境地質(zhì)狀況進(jìn)行全面調(diào)查和綜合研究.

2.1遙感數(shù)據(jù)源選擇及預(yù)處理

2.1.1數(shù)據(jù)源選擇

LANDSAT衛(wèi)星系列的多光譜遙感數(shù)據(jù)是海岸帶遙感解譯主要數(shù)據(jù)源的選擇，此外，遙感技術(shù)好需要充分收集相關(guān)區(qū)域的地質(zhì)、水文、農(nóng)業(yè)、漁業(yè)和其他相關(guān)信息資料，并且進(jìn)行相應(yīng)的研究.為了使海岸帶遙感基礎(chǔ)數(shù)據(jù)得到有力的支持，需要了解區(qū)域自然條件和地質(zhì)背景，這也是相關(guān)專家獲取相關(guān)知識(shí)的一個(gè)重要途徑.要想了解區(qū)域的自然條件和地質(zhì)背景，主要是根據(jù)研究區(qū)的地理位置，觀測(cè)該區(qū)域現(xiàn)有的時(shí)間序列，根據(jù)觀測(cè)的數(shù)據(jù)來得到時(shí)間和軌道編號(hào).然后從這些數(shù)據(jù)中選出受云層干擾層度比較小，成像時(shí)間與季相比較相近的影像數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)的質(zhì)量比較高，對(duì)這些高質(zhì)量的數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理，這是為以后提取海岸帶遙感信息準(zhǔn)備數(shù)據(jù).

2.1.2數(shù)據(jù)預(yù)處理

隨著遙感技術(shù)的發(fā)展，多顆衛(wèi)星傳遞的遙感數(shù)據(jù)對(duì)地表觀測(cè)形成了三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu).遙感信息提取和分析的基礎(chǔ)就是遙感數(shù)據(jù)，遙感數(shù)據(jù)也是應(yīng)用各種信息的資源.遙感數(shù)據(jù)的預(yù)處理是能夠保證遙感數(shù)據(jù)的充分利用，遙感影像的預(yù)處理技術(shù)主要有輻射矯正、幾何校正、調(diào)色和云光等.基于以上原因，項(xiàng)目通過ENVI軟件和IDL函數(shù)動(dòng)態(tài)鏈接庫，設(shè)計(jì)開發(fā)了工廠化的遙感圖像處理流程.

2.2海岸帶專題信息提取

2.2.1海岸線提取

衛(wèi)星圖像的海岸線上海兩側(cè)的土地和水體的屬性種類繁多，所以顯示許多不同的光譜、紋理和空間關(guān)系.在光譜域中都有其連續(xù)性，差異是明顯的，但簡單的光譜特征可以導(dǎo)致一個(gè)大的錯(cuò)誤和遺漏的領(lǐng)域；在紋理域中，水體的紋理比較均一，同質(zhì)區(qū)域的水體比陸地紋理細(xì)膩；在空間關(guān)系上，因?yàn)槭谴竺娣e的連續(xù)土體和水體，所以在這種大區(qū)域中，如果出現(xiàn)異質(zhì)的小斑塊，可以將這些異質(zhì)的小斑塊移除.在此基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)海岸自動(dòng)選擇程序，選取研究區(qū)的ETM和數(shù)據(jù)，校正后，將分層分類和指數(shù)模型結(jié)合，以及構(gòu)建水水體指數(shù)模型，從而達(dá)到提取水域的目的.當(dāng)提取到水域之后，要進(jìn)行海水和陸地的分離，從而保證可以精確提取不同類型的海岸線.其中，進(jìn)行海水和陸地分離的方法主要是利用空間關(guān)系和設(shè)置閾值.

2.2.2鹽田提取

鹽田的遙感圖像是很難確定一個(gè)類的對(duì)象，因?yàn)辂}和海水，沿海池塘，在空間分布上很難辨別.海水光譜特性分析，發(fā)現(xiàn)隨著鹽度的增加，紅波段反射率增加.曬鹽場，由于水的蒸發(fā)，越來越多的高鹽度鹵水，最后結(jié)晶.因此，在對(duì)水質(zhì)進(jìn)行指標(biāo)化的基礎(chǔ)上，要通過對(duì)海鹽指標(biāo)的建設(shè)，可以實(shí)現(xiàn)沿海鹽田的鑒別.

2.2.3灘涂提取

首先從原始遙感上尋找可以作為基準(zhǔn)的對(duì)象，例如：大型機(jī)場、河流湖泊，海岸線和其他的基準(zhǔn)對(duì)象，鑒于一個(gè)場景只包含圖像，所以要對(duì)提取對(duì)象的基準(zhǔn)圖像進(jìn)行掩模計(jì)算，將其他部分為參考的對(duì)象，在圖像的基礎(chǔ)上進(jìn)行光譜特性特征分析（例如，ISODATA法），將對(duì)象進(jìn)行基準(zhǔn)推演，并與整個(gè)圖像的層進(jìn)行效核，然后進(jìn)行一個(gè)粗糙的分類.然后，在粗分類的基礎(chǔ)上，通過附近的對(duì)象和圖像空間的搜索，并確定基準(zhǔn)地形分布的對(duì)象和基于對(duì)象搜索確定土地的實(shí)際分布和相應(yīng)的改變，以一個(gè)更實(shí)際的和準(zhǔn)確的分類.

2.2.4河流提取

遙感圖像中河流的水，一方面有著與一般的水一樣的光譜特征，但與地表通量的背景形成了鮮明的對(duì)比，邊界清晰，可利用地方單位結(jié)合光譜相似性斑塊的傾向分析，另一方面，由于在不同的流域中水體有自身（如濁度，冷凍的情況，是否有更大的光譜植被覆蓋）的差異，而且許多支流的像素寬度比較小，在混合像元的遙感光譜信息，背景信息復(fù)雜，河流的識(shí)別環(huán)境是脆弱的.在考慮空間分布和頻譜特性，根據(jù)“全體和地方”迭代算法迭代反饋機(jī)制，光譜通過水體的閾值自動(dòng)調(diào)整，以適應(yīng).

2.3海岸帶環(huán)境地質(zhì)遙感制圖與分析

2.3.1海岸線提取與分析

在一個(gè)不斷變化的海岸線上，因?yàn)楹Ｋ牟粩嗲治g，除人工港口，在整個(gè)地區(qū)的海岸線會(huì)向內(nèi)陸地區(qū)撤退.時(shí)間分布為，第一段（1976年）后，迅速侵蝕，第二段（2002年）暫時(shí)放緩，第三段（2002年）后顯著的海岸變遷侵蝕.如圖1，研究區(qū)海岸線變遷圖.

2.3.2鹽田提取與分析

檔案利用在鹽田區(qū)的多源遙感發(fā)現(xiàn)在過去的幾年里鹽田的變化很大，減少的情況幾乎沒有.1979年，鹽田區(qū)分布很少，在2002年有區(qū)域分布、零星分布，鹽湖區(qū)在2014年的遙感中突然變得很多，根據(jù)鹽田地區(qū)的2002年統(tǒng)計(jì)，為51.7平方公里，2014鹽田區(qū)為238.2平方公里，鹽田區(qū)的分布表明，在過去的幾年里，在該地區(qū)的鹽田突然增加.

2.3.3地表覆被遙感分類與分析

利用遙感手段，面向?qū)ο螅芯苛嗽?979年，2002年和2014年三個(gè)階段的土地覆蓋進(jìn)行遙感.研究表明，近幾十年來，沿海地區(qū)的土地覆蓋類型的變化，在不同的地區(qū)土地覆蓋面積變化明顯明顯，湖泊和濕地的面積嚴(yán)重下降，三角洲，潮間帶增加了，并增加的城市鹽田、養(yǎng)殖場.

3　結(jié)束語

通過相關(guān)分析和遙感的研究中發(fā)現(xiàn)，沿海地區(qū)自1979年至2014年的地質(zhì)環(huán)境出現(xiàn)較大變化，在沿海地區(qū)的海岸線朝著內(nèi)陸退去，鹽田分布急劇增加，土地覆蓋面積發(fā)生了很大的變化，判斷每個(gè)土地覆蓋面積的遙感技術(shù)可以很快探測(cè)到發(fā)生的變化，掌握土地變化的時(shí)空變化特征，為在該地區(qū)的海岸地質(zhì)研究的復(fù)雜工作提供參考.在沿海地區(qū)遙感地質(zhì)，節(jié)約了大量的人力和物力資源，值得在今后應(yīng)用.

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收稿日期：2015年10月30日

中圖分類號(hào)：P627

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1673-260X（2016）01-0122-02