基于遥感的海南岛近30年海岸线时空变迁监测与分析.doc

基于遥感的海南岛近30年海岸线时空变迁监测与分析 分类号密级公单位代码学位论文基于遥感的海南岛近年海岸线时空变迁监测与分析隋燕申请学位级别工程硕士学位专业名称测绘工程指导教师姓名王志勇职称副教授山东科技大学二一八年六月论文题目基于遥感的海南岛近年海岸线时空变迁监测与分析作者姓名隋燕入学时间年月专业名称测绘工程研究方向遥感科学技术与应用指导教师王志勇职称副教授张丽研究员论文提交日期年月论文答辩日期年月授予学位日期年月学位论文原创性声明本人呈交给山东科技大学的这篇硕士学位论文，除所列参考文献和世所公认的文献外，全部是本人攻读学位期间在导师指导下的研宄成果。 除文中已经标明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的研宄成果。 对本文的研宄做出贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。 本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。 若有不实之处，本人愿意承担相关法律责任。 硕士生签名曰期球“学位论文使用授权声明本人完全了解山东科技大学有关保留、使用学位论文的规定，同意本人所撰写的学位论文的使用授权按照学校的管理规定处理。 作为申请学位的条件之一，学校有权保留学位论文并向国家有关部门或其指定机构送交论文的电子版和纸质版；有权将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库发表，并可以以电子、网络及其他数字媒体形式公开出版；允许学校档案馆和图书馆保留学位论文的纸质版和电子版，可以使用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编学位论文；为教学和科研目的，学校档案馆和图书馆可以将公开的学位论文作为资料在档案馆、图书馆等场所或在校园网上供校内师生阅读、浏览。 （保密的学位论文在解密后适用本授权）硕士生签名导师签名曰期曰期学位论文审査认定书研宄生在规定的学习年限内，按照培养方案及个人培养计划，完成了课程学习，成绩格，修满规定学分；在我的指导下完成本学位论文，论文中的观点、数据、表述和结构为我所认同，论文撰写格式符合学校的相关规定，同意将本论文作为申请学位论文。 导雛名曰期山东科技大学硕士学位论文摘要摘要海南岛位于中国的最南端，具有独特的地理位置优势和海洋资源优势，在“海上丝绸之路”的建设中，发挥着重要的战略支点作用，在我国南海战略中更担负着义不容辞的责任。 随着沿海经济的发展，海南省海岸带出现了岸线资源丧失和岸线侵蚀、后退的现象，海岸线资源过度开发等问题日益凸显。 为了探宄海南岛海岸线的变化特征和原因，维护好海南海岸线优质资源和生态环境，本文基于海南岛影像，利用遥感和相结合的方法，分析了年来海岸线的时空变化特征，通过建立海岸线变迁驱动因素分析模型，分析了海岸开发现状和人类活动对海岸线变迁带来的影响。 主要研究工作如下海南岛海岸线变迁分析年来海南岛海岸线总长度先减少后增加，其中，人工岸线长度增加明显，从增长到，比例从上升到，而自然岸线长度比例从降低到。 自然岸线中，淤泥质岸线长度减少最多。 人类活动对海岸线变迁的作用越来越显著，岸线利用程度综合指数也不断增加；海岸线在人为开发的影响下，出现了侵蚀和淤进现象，但海岸线整体向海扩张，导致陆地面积增加。 典型岸段海岸线变迁分析本文针对海南岛海岸线变迁比较显著的岸段，具体阐述了海岸线的时空变化特征。 （）海口市海岸线变化主要集中于海口湾和东寨港，引起海岸线变化的原因主要是港口建设、城镇扩张和鱼塘养殖。 海口作为省会城市，在改革开放后经济高速发展，人类对海岸带的改造活动愈演愈烈，岸线利用程度增强，自然岸线保持率下降。 （）儋州市海岸线变化明显的地区位于儋州湾，岸线变迁形式以围塘养殖和围填海建设为主。 世纪年代末以前，人类开发海岸带形式以养殖和盐田建设为主，鱼塘养殖业的发展使得儋州湾海湾面积缩减，进入世纪以后，海岸带开发形式转为以城镇化和工业化建设为主，洋浦经济开发区项目导致海岸线向海扩张。 （）琼海市海岸线变化主要集中于博鳌镇万泉河和沙美内海潟湖，海岸线变迁的形式复杂，包括河口岸线位置变迁、砂质岸线侵蚀后退、鱼塘建设导致的养殖岸线增长、潟湖面积萎缩，且在年间变化最显著。 海岸线变迁原因分析人口增加、城镇化水平提高和耕地面积的增加，对沿海城市海岸线变迁产生了重大的影响。 随着海岸带经济的发展，围海造陆、围海养山东科技大学硕士学位论文摘要殖和港口建设等对海岸线长度变化的作用也越来越突出。 另外由于海南岛独特的气候特征，台风、风暴潮、海平面上升等自然因素也在加剧着海岸线的侵蚀。 本研究揭示了年来海南岛海岸线的动态变化特征与变化原因，能够为促进海南岛海岸线的合理利用、保护海岸带生态环境和推动海岸带经济的可持续发展提供信息和技术支持。 关键词海南岛海岸线时空变迁灰色关联模型山东科技大学硕士学位论文，山东科技大学硕士学位论文，（），；（），山东科技大学硕士学位论文，；（），山东科技大学硕上学位论文，山东科技大学硕学位论文目录目录绪论研究背景研宂目的及意义国内外研宂现状研究内容与技术路线篇章结构海岸线信息提取及时空变化分析方法海岸线类型解译标志？海岸线时空变化分析方法海南岛海岸线时空变迁特征分析研宂区与数据源海岸线时空分布海岸线长度变化海岸线变化强度海岸线类型分布与类型多样性海岸线利用程度陆海格局变化特征本章小结海南岛海岸线变迁典型区分析海口段儋州段琼海段山东科技大学硕丄学位论文目录本章小结海岸线变迁驱动因素分析灰色系统理论概述灰色关联模型运算驱动因素分析本章小结结论与展望结论展望参考文献硕士期间主要研究成果山东科技大学硕上学位论文山东科技大学硕上学位论文山东科技大学硕士学位论文绪论研究背景海岸带是海洋、陆地和大气相互作用、相互交接的敏感地带，组成要素复杂多样。 其中，海岸线是海岸带的重要要素之一，海岸线不仅是划分海洋和陆地的分界线，还承载着丰富的海洋资源和环境信息。 海岸线的调查、监测和分析，在海岸带遥感研究中占据着重要的地位；。 随着人类活动的影响，岸线资源开发程度日渐加强，海岸线也遭受了不同程度的破坏，出现了一系列生态与环境问题，制约着沿海地区经济和社会的发展。 海南位于中国最南端，是开发利用南海资源的基地，具有特殊的历史传承，和不可替代的区位优势、战略地位和作用。 海南在“一带一路”的建设中，发挥着重要的战略支点作用，在我国南海战略中更担负着义不容辞的责任。 海南岛是中国唯一的热带岛屿，具有得天独厚的区位优势和资源优势，在“一带一路”等国家战略的引领下，海南岛经济发展迈上了新台阶，但随着海南岛经济的快速发展，海岸线侵蚀后退、岸线资源过度开发等问题日益凸显。 因此，海岸线变迁研究对于保护海岸带生态环境和促进海岸带可持续发展具有重要的意义。 研究目的及意义论文围绕海南省在“一带一路”建设中打造国际旅游岛与旅游特区的重大目标，以保障海岸带可持续利用这一重大需求为宗旨，利用遥感和相结合的技术手段，开展海岸线变化的生态问题研究，并构建海南省海岸线变迁驱动因素分析模型，系统化分析问题发展趋势与驱动因素，为海南省政府部门制定海岸带开发和保护规划提供决策依据。 海岸线是海岸带系统的特色要素，具有重要的经济价值和生态服务功能。 然而，由于受到自然因素和人为因素的双重影响，海南海岸线资源丧失和退化的现象日趋严重。 根据海南省环境保护督察结果，海南省生态环境保护工作取得积极进展，但与国家要求和国际旅游岛定位相比仍有差距。 海岸线资源过度开发和海岸线生态环境破坏严重，主要表现在围海造陆和填海造地破坏海岸线生态景观，使得珊瑚礁大面积受损；房地产开发和旅游业发展迅速，存在非法填海和违规侵占海岸带的现象；长期以来鱼塘养殖业无序发展，肆意侵占红树林保护区和生长区，且养殖山东科技大学硕上学位论文绪论污水造成近海海洋生态环境破坏，红树林生长环境堪忧。 针对以上调查结果，海南省政府表示要坚守住生态红线，切实保护好海岸带生态环境，搞好生态文明建设，遏制资源过度开发对海岸带生态环境的破坏。 因此，利用遥感技术对海南省海岸线的变化问题进行全面、系统的调查，形成具有时间序列概念的生态问题变化监测体系，量化分析海岸线变迁现状与原因，可以为海南省岸线资源的保护与长效开发机制提供有效信息支持，为海南省生态功能区划和生态旅游规划评估提供科学依据，为海南省建设国际旅游岛战略提供技术支持。 国内外研究现状海岸线指多年大潮平均高潮位时的海陆分界线，目前海岸线遥感研究主要围绕以下两个方面进行基于遥感的海岸线提取和海岸线时空特征变迁分析，国内外学者针对海岸线的提取以及变迁开展了大量研宄工作。 海岸线提取遥感研究遥感技术受地面条件限制较小，可获取的信息量大，具有时效性和经济性等优势，在海岸线监测方面有着重要的作用。 目前，海岸线研究常用的遥感数据有、和影像等。 海岸线信息提取的方法主要包括目视解译和计算机自动提取。 目视解译是指严格按照海岸线的定义，根据不同类型海岸线在遥感影像上的特征，通过人机交互解译进行海岸线信息提取，确定海岸线的位置和类型。 如武芳等利用和等数据，提出了适用于辽东湾顶海岸线的提取原则，将海岸线分为人工岸线、基岩岸线、砂质岸线、已开发和未开发的淤泥质岸线、沿海河口岸线和岛屿岸线，探讨了海岸线的时空变化差异。 徐进勇等根据不同的判绘标准，获取了中国北方不同类型的海岸线，并分析了海岸线变化的原因。 杨磊等利用影像，参照己有的海岸线解译原则，获取了期的中国南方大陆海岸线信息，并通过实地选点验证了提取结果的精度。 闫秋双等采用目视解译方式，对苏沪岸段影像进行海岸线提取，并利用和卫星数据进行岸线不确定性分析】。 陈晓英等通过人机交互解译，获取了三门湾地区的大陆海岸线，并利用修测岸线提取结果进行精度验证。 杨雷等基于、等高分辨率遥感影像，获取了珠海市海岸线分布信息，并将海岸线划分为山东科技大学硕士学位论文绪论种不同的类型。 等在目视解译基础之上，利用和数据提取了印度根尼亚古马里和图蒂戈林之间的海岸线信息，并分析了海岸线的侵蚀现状。 计算机自动提取是指对遥感影像进行数字图像处理，进而利用阈值分割、边缘检测、模型等方法实现海岸线信息获取。 如瞿继双等提出了一种多阈值的形态分割方法，将阈值检测后的孤立区域划分为内陆、沿海和外海岸线，然后利用形态学算子对孤立区域进行去噪处理，得到精细的海岸线结果，比传统的阈值检测方法精度更高。 邓江生等采用阈值分割法，对港口区域遥感影像进行边界线提取，将提取结果与原图叠加后，发现采用此方法提取的海岸线比较精确。 等通过阈值分割方法从图像中提取海岸线，并评估了各类型海岸线的变化状况【。 马小峰、王李娟、等人以影像为数据源，采用等边缘检测算子进行海岸线提取，验证并评价了海岸线提取效果冯兰娣、刘鹏等基于多尺度的小波变换边缘提取算法，分析了小波变换提取海岸线的可行性和优势，提高了海岸线提取的精度。 王常颖等利用决策树法对海岸带进行地物分类，然后利用密度聚类法对分类结果进行后处理，基于后处理的影像将海陆边界点提取出来】。 陈竑宇、等基于主动轮廓模型的方法，对光学遥感影像进行海岸线边界提取，得到了较好的提取效果等使用改进的主动轮廓模型对遥感影像进行边缘拟合，消除了噪声对海岸线结果的影响。 相比较而言目视解译法对大区域、海岸幵发方式复杂地区的海岸线信息提取结果较好，而自动提取算法针对性强、动态型好，对小区域的海岸线提取结果精度较高。 海岸线变迁分析研究国内外对海岸线的变迁研宄多集中在分析海岸线的时空变化特征，如岸线长度变化、岸线变化速率和变化强度等，并结合社会经济统计数据和其他资料分析海岸线的变迁原因。 侯西勇等利用影像和相关的地图资料，获取了年个时相的中国大陆海岸线数据，从岸线结构、岸线变化速率和陆海格局等角度分析了中国大陆海岸线的时空变迁特征；赖志坤等提出了海岸线变化速率的灰关联分析方山东科技大学硕上学位论文法，为海岸线变迁机制的研宄注入了新思想。 冯永玖等对九段沙岸线提取结果进行岸线长度、岸线分形维数和沙洲面积的计算，量化分析了九段沙岸线变迁的趋势。 许宁等提取了环渤海地区年共期海岸线信息，并计算了环渤海地区的海岸线分形维数，通过分析海岸线形态的变化特征，探讨了海岸线分形维数与海岸带演变过程的关系。 施婷婷等通过人机交互解译，获取了泉州港个时期的海岸线分布结果，计算了泉州港岸线的变化速率、分形维数和海域变化面积，分析了海岸线变化驱动因素，发现人类活动是引起海岸线变迁的主要原因。 等利用包，量化分析了美国哲基尔岛海岸线的变化距离和速率，预测了海岸线的变化趋势（）。 等利用数字海岸线分析系统（）计算了海岸线的端点变化速率，为海岸线演变分析提供了可靠的数据支持。 等通过计算净海岸线移动距离（）和海岸线端点移动速率（），并将这两种指标进行详细的比较，评估了地中海海滩岸线变化趋势。 海南岛海岸线变迁研究国内学者利用遥感技术对海南岛海岸线变迁展开了研究，主要包括海南岛海岸线提取方法研究和海岸线变迁特征与原因分析。 在海岸线提取方法的研宄方面，梁超、段依妮等先后利用目视解译的方法对三亚湾海岸线进行提取，其中段依妮选取了季节相近、月份和日期接近、成像时间差小的遥感影像，减少了潮汐变化对海岸线提取精度的影响。 顾智等以海南新村潟湖和黎安潟湖为研究区，以遥感影像为数据源，通过图像处理技术，用边缘检测算子提取水边线，并通过潮汐校正与精度验证，获得最终的海岸线结果。 在海岸线变迁特征与原因分析方面，丁式江等利用年和年的期影像，结合实地考察资料，分析了海南岛西部海岸线变化的主要原因。 姚晓静等以年的期卫星影像为数据源，采用基线法分析了海南岛近年的海岸线变迁状况，又针对海口、三亚等海岸线变化显著的地区进行了具体原因分析。 基于景遥感影像，包萌根据海岸线的解译标志和提取原则，对海南岛年间的期影像进行海岸线信息提取，并选取砂质、河口、潟湖、红树林四类典型岸段展开分析，揭示了海岸线变迁特征和原因。 田会波等通过对万宁市东部海岸的动态监测，分析了海岸侵蚀状态，认为自然因素是海岸侵蚀的长期影响因素，而人为因素是短期内海岸侵蚀的山东科技大学硕士学位论文绪论主要诱因。 李刚等对海南岛南部岸线进行分区分析，发现围填海建设和鱼塘养殖给海岸线侵蚀带来了不可忽视的影响（）。 综上，在海南岛海岸线变迁机制的研究方面，大多数学者选择局部海岸线变化较大的地区进行典型性分析，而针对海南岛全岛的海岸线变迁研究较少，海岸线变迁原因的定量分析也未见详细论述。 研究内容与技术路线本研宄选取海南岛年的期影像为数据源，根据海岸线的目视解译标志并结合野外实地调查资料，获取海南岛的海岸线位置和类型信息；通过计算海岸线长度变化、陆地面积变化和海岸线变化强度，分析近年来海南岛海岸线时空变化特征；选取海岸线变化较明显的海口市、文昌市等地区作为典型岸段进行重点分析；最后利用灰色关联思想建立海岸线变迁驱动因素分析模型，量化海岸线变迁的原因和驱动机制。 具体研究工作包括）海岸线位置及属性信息提取。 基于海南岛数据，通过野外踏勘获取海岸线解译知识，建立解译原则，对海南岛期影像进行海岸线位置和属性信息提取。 由于研究范围较大，时间序列较长，潮汐数据难以完全获取，且在分辨率影像上，潮汐引起的海岸线提取误差普遍小于个像元。 因此，本研究在目视解译的基础上结合实地考察资料，将海南岛海岸线分为砂质岸线、基岩岸线、河口岸线、生物岸线、淤泥质岸线和人工岸线。 ）海岸线时空变化特征分析。 先从整体角度出发，分析海南岛海岸线长度变化与类型转化特点，揭示年来海南岛海岸线的时空演变过程，然后选取局部海岸线变化较大的地区，具体阐述海岸线变迁现状。 ）海岸线变迁驱动因素分析。 基于灰色关联思想，选取与海岸线变迁相关的社会经济统计因子，建立海岸线变迁因素量化分析海岸带的灰色关联度分析模型，通过定量和定性分析相结合的方法，探讨海南岛海岸线变迁的驱动机制。 山东科技大学硕士学位论文绪论本研宄将按照如下技术路线开展影像社会经济统计数据预处理指标选取调研资料线长人机交互解译度一，河基砂生游人关联度计口岩质物工斥岸序序岸斥灰色关联模型线线线线线线面海岸线变迁时空分析人为因素一海南岛典型岸段岸岸岸岸，陆辛中线线线线海海儋捽疋疋长类变利格￥量性度型化用局分分变变强程变市市市新新丨化丨远丨度？丨化丨职丨图技术路线图山东科技大学硕士学位论文篇章结构本研究共分为以下个章节第一章绪论。 主要介绍论文的研究背景、研究目的与意义、国内外研究现状以及研宄内容与技术路线。 第二章多时相海岸线信息提取及时空变化分析方法。 介绍海岸线信息提取的解译原则和海岸线变迁的分析方法。 第三章海南岛海岸线时空变迁特征分析。 介绍研究区及数据源，以及基于上述方法提取的海岸线信息，计算得到海岸线长度与类型相关统计数据，量化海南省海岸线的演变机制。 第四章海南岛海岸线变迁典型区分析。 主要以典型市区为例，具体阐述海岸线变迁现状。 第五章海岸线变迁驱动因素分析。 通过建立灰色关联模型，量化分析围塘养殖、围海造地等人类活动对海岸线变迁的潜在影响，