第23卷 第2期
2004年5月台 湾 海 峡 JOURNALOFOCEANOGRAPHYIN Vol.23, No.2 May,2004
ΞTAIWANSTRAIT福建省海岸线遥感调查方法及其应用研究
孙美仙1,张 伟2
(1.国家海洋局第二海洋研究所,浙江杭州 310012;2.福建省地质遥感中心,福建福州 350011)摘要:本文论述了利用遥感技术进行海岸线信息提取的实现方法,提供了完整的遥感调查技术路线,确定了海岸线的遥感解译标志和解译原则,完成了福建省海岸线信息解译工作.利用TM卫星遥感资料解译得出福建省大陆海岸线长度为3102km,其中淤泥海岸约740km,沙滩海岸约268km,基岩海岸约1367km,人工海岸约695km,河口海岸约32km.
关键词:遥感;调查方法;应用研究;海岸线;福建省
中图分类号:P236 文献标识码:A2)0220213206海岸线是指海面与陆地接触的分界线,.而且,这些海岸线由于地壳的运动、、填海造地等)的影响,还在不断地发生着变化.
,对于海岸资源管理、开发,为决策部门提供动态的、科学的、,,遥感技术在这方面的应用具有显而易见的优势.遥感技术包括传感器、信息传输、信息处理、提取和应用技术,目标信息特征的分析与测量技术等.利用国内外先进的图像处理软件、GIS软件和多星种、多空间分辨率的卫星遥感影像,利用遥感信息的自动提取与分类,达到资源、环境等动态变化监测的目的,也是我国空间信息技术(遥感、全球定位系统、地理信息系统)广泛应用的一个重要成果.
2000年开展的福建省国土资源遥感综合调查项目中的第四子项目“福建省海岸带资源遥感调查评价”,应用美国陆地资源卫星的遥感数据,以2000~2001年间的TM/ETM资料,利用遥感技术完成了福建省海岸带的大陆岸线遥感调查,修测了全省海岸线位置,解译完成了4种以上的海岸线类型.本文在该项目研究成果基础上,总结了遥感技术在海岸线测绘应用中的技术路线、遥感测绘方法,并进行遥感结果的讨论分析.
1 研究区域概况
福建省位于中国的东南部,地处23°30′~28°22′N,115°50′~120°40′E.福建省为海洋大省,海域广阔、良港众多,海洋资源丰富,海域面积为13.6×104km2,滩涂面积933km2,海岸线长达3102km,居全国第二位;岸线曲折,曲折率全国第一;多海湾、岛屿,较大的港湾达22个,深水良港6个,著名港口有厦门港、福州马尾港、三都澳港、湄洲湾等.在海岸带地形地貌方面,
Ξ收稿日期:2003204214
基金项目:福建省自然科学基金资助项目
作者简介:孙美仙(1967~),女,工程师.
台 湾 海 峡 23卷・214・
全省的宏观地质构造决定着本省的地形地貌的基本框架.在大地构造背景下,沿海地区各种地形地貌都有发育,有福州的河口盆地,有莆田平原小规模的滨海平原,有基岸海岸陡立入海,有口小腹大的三都澳海湾,而广大滨海地区多分布丘陵和低山.构造影响和河流外引力作用决定着海岸地貌的基本特征,海岸线曲折,沿海港口发育,沿海滩涂面积较大,全省各种海岸地貌皆有存在,但是人为的海岸带开发利用也在局部地改变着海岸带的水动力条件,进而改变着地貌类型.在海岸线、滩涂特征方面,全省基岩海岸占一半左右,其余为淤泥质海岸、砂质海岸和人工海岸,有侵蚀型,也有淤积型.一般情况下,在正面海洋的岬角地带以及海湾入口附近,受海浪和潮流的冲刷作用,发育着基岩海岸;在海湾顶部以淤泥质海岸为主,砂质海岸多发育在面海而地势平坦区,且海流条件有利于重量大的海砂沉降下来,而悬浮状的泥质物质则在沿岸随海流而去.在区位优势条件较好的区域,海岸带开发利用程度较高,海拔较低的平坦地区,一般情况下将海水养殖与风暴潮防灾相结合,大都进行人工构筑物建设,形成人工海岸.这些地区往往海岸动态变化较大,在利用遥感调查同时,,综合分析来完成海岸信息的解译.
2 研究方法
2.1 海岸线的遥感调查方法
GIS软件和多星种、多空间分辨率的卫星遥感影像,,,最LandSAT可见光遥感数据作为主要信息源,充,利用高潮位时相(表1)的遥感数据,分析得到了海陆界线图像.,通过计算机图像处理软件进行栅格转矢量化以后,结合GIS数据进行修正,完成海岸线信息遥感解译.最后通过地理相关分析,结合遥感影像中的滩涂解译类型和近岸陆上植被信息的解译,进行海岸类型的确定.在方法上,利用多波段假彩色合成图像,作为人工目视解译的指示;海岸线遥感信息提取的最终成果,可在地理信息系统(GIS)平台的支持下,通过遥感图像和地图矢量信息复合将不同类型岸线切断并赋以不同的属性,最后统一标绘和修正,形成福建省海岸遥感测绘矢量图;其长度数据可通过GIS软件自动完成分类统计.该方法的技术路线如图1所示.
(1)卫星遥感数据时相选择 海岸线遥感调查应尽量采用高潮位时相的TM数据,本研究的TM/ETM资料,其卫星资料轨道号及相关的参考潮站信息如表1.
表1 TM遥感资料与参考潮站信息
Tab.1 InfotableofTMdataanditsreferentialtidalstation序号
1
2轨道号[1**********]2日期[***********]13参考测站沙埕梅花潮高(m)7.736.49潮时11:0011:00最高潮时09:2712:58
(2)几何精纠正 在1∶50000地形图上选择控制点,在图像处理软件PCI7.0上完成图像的几何精纠正处理,图像定位到以117°为中央经线的高斯坐标.
(3)岸线自动提取 通过7波段进行水体与陆地的分界信息提取,然后通过栅格矢量化,形成线状数据.在没有合适潮位的遥感数据时,由于基岩海岸和人工海岸受潮位影响较小,可
2期 孙美仙,张 伟:福建省海岸线遥感调查方法及其应用研究 ・215・以直接在遥感图像上采用人工目视解译方法获取,淤泥质海岸和砂质海岸则需要结合地形图数据,辅以遥感分析修正;大型河流的河口岸界如九龙江和闽江,则沿用其海岸带调查资料中的数据[1],一般河流按河口自然弯曲进行划分
.
图1 海岸线遥感测绘技术路线示意图
Fig.1 Flowchartofcoastlineremotesensingsurveying
(4)遥感背景图像制作 遥感背景图像是目视解译的主要依据.本项目采用TM543波段合成,通过图像增强处理,完成背景图制作,并制定出相关的解译标志.
(5)在GIS软件支持下的岸线修测 遥感图像数据定位后,可以直接与矢量图层在GIS软件支持下同屏显示,在ARCView3.0软件平台下,将自动提取的岸线、地形图岸线(待修测岸线)、遥感背景图一同调入到GIS软件下,根据人工目视解译原理,对照海岸解译标志,在GIS软件的线编辑功能支持下,采用机助遥感目视解译方法,进行岸线的类型分段、属性赋值等操作,最终成果统一到电子地图底图上.
(6)制作海岸线遥感解译成果图 结合遥感背景图、基础地理图层(居民点、道路、水系等),加入岸线解译成果,形成福建省海岸线专题图.
2.2 海岸线遥感调查方法关键技术
第一,潮汐影响是海岸线遥感测绘中必须加以考虑的因素之一.为了便于海岸线遥感信息提取,一般选取高潮位时相的卫星数据.高潮位遥感数据能比较好地反映海岸线的信息,而低潮位遥感数据反映的是滩涂界线信息.在实际工作中,如表1所示遥感成像时间只能接近高潮位,在信息解译时需要针对不同的海岸类型进行修正,有些资料需要依靠海图资料来补充.
台 湾 海 峡 23卷・216・
第二,遥感图像几何精纠正处理精度.TM图像的空间分辨率为30m,要达到海岸线测绘要求,必须具有较高的精度,以满足1∶100000的成图要求.本研究将福建全省的遥感数据都统一到以117°为中央经线的6°带高斯投影的地形图上,为了保证本课题的遥感图像几何精纠正精度在1个象元以内,在PCI7.0软件平台支持下,全省在1∶50000地形图上选取了地面控制点近千个,而且分布均匀.在精校正过程中,对于地形起伏较大的区域,还进行了局部多次多项式拟合平差才能达到较好的精度,并实现了无缝拼接,最后截取全省沿海地区的图像进行海岸线信息提取,满足了项目研究的需要.
第三,水陆分界的阈值确定.采用TM数据的红外波段7作为数据源,通过灰度阈值法的密度分割(图像二值化)完成水陆分界信息提取.海岸线地区的遥感图像一般包括水体和陆地两部分信息,其统计直方图具有明显的双峰图像特征(图2,附在刊末).水陆分界的阈值定为图像灰度直方图统计图鞍部的最低点,如图2中的灰度值25为水陆分界阈值.按照大于阈值的为陆地,小于阈值的为水体的原则,图像变为二值图像,层.这个图层是今后岸线修测的主要依据.
2.3 海岸线遥感解译标志
近岸围垦区域及人工岸线等线性地物,,自动分类效果,.因此对于线性信息的处理,,通过人机交互来完成.4(图3,附在刊末)的解译方法采用不同的信息处理方法.
,选择陆上植被与水域滩涂的分界线为海岸线.由于泥质容易受到海水侵蚀,将高潮线定为陆上植被与水域滩涂的分界线,可认为侵蚀已处于动态平衡.解译时一般情况下往陆上修正(图3a).对于基岩海岸的信息解译,水陆分界线基本上代表着海岸线.因此,一般情况下只要确定某段为基岩海岸,就可进行修正了.其明显的解译特征是海岬角地带以及闽东地区陡崖壁立的山海直接相接地带(图3c).
对于沙滩型海岸的信息解译,由于成像时不一定处在高潮的水位,而以此进行的水陆分界线一般情况下要比真实的海岸线要低,需要进行相关的海岸线修正.如果有海图作参考其修正工作相对准确些;如果没有海图,则需要根据成像时的潮位,结合具体岸线与陆上相接的情况作岸线修正.其基本原则是在中潮位成像的图像上,自然状态的沙滩型海岸中会有部分沙滩在高潮线以上,解译时选择离岸1/5处的沙滩来进行划线;而对于人工海岸,则沙滩一般都会在高潮线以下(图3b).
对于人工海岸,解译标志是明显的.由于人工构筑物大都由水泥和石块构筑,具有较高的光谱反射率,解译方法也是确定的.人工海岸的堤坝就是为了挡海水的,在设计上就是要确保特大海潮时都不能漫堤,因此人工岸线就是海岸线.在遥感解译时,划线要沿人工海岸的外界划线,因为一般情况下海堤都有一定的宽度,只是由于遥感图像受分辨率限制,将3~5m宽的堤变没了,往外解译能最大限度地保证海堤的存在(图3d).
由于河口段受到径流和潮流的双重影响,水动力较强,加上人类活动频繁,河口海岸线处于不断变动之中,用遥感方法难以确定其界线.一般依据河流突然变宽的地貌转折处,此外,还参考了人工标志、行政界线及地方历史习惯.闽江、九龙江等大河主要参考海岸带调查资料作
2期 孙美仙,张 伟:福建省海岸线遥感调查方法及其应用研究 ・217・依据.
3 结果分析
3.1 福建海岸线长度遥感解译结果
经TM遥感资料解译,得出福建省大陆海岸线长度为3102km.其中基岩海岸最长,约占72%,主要分布于兴化湾以北;淤泥质海岸主要分布于港湾内部;人工海岸主要分布于平原地段;沙滩海岸主要分布于长乐及九龙江以南.福建省沿海各县、市海岸线长度见表2.
表2 福建省沿海各县市海岸线一览表
Tab.2 ListofcoastlineincoastalCountiesandCitiesinFujianProvince福鼎县
霞浦县
福安市
宁德市
罗源县
连江县
福州市
长乐县
福清市
平潭县
莆田县
泉州市
惠安县
南安市
晋江市
同安县
龙海市
厦门市
金门县
漳浦县
云霄县
东山县
诏安县
总长度(m)基岩海岸(km)181.46269.1414.9627.9565.99163.670.5623.69141.03---96.70-70.765.4039.0917.41-54.0329.1863.6417.761367.51人工海岸(km)33.0921.6417.2119.9624.7921.851.964.00445.03-41.1217.2214.1757.7818.4367.59-86.8713.5925.4726.47694.77沙滩海岸(km)1.0011.36---2.85-28.67--38.17-28.80-8.667.97-69.30-22.846.19267.85淤泥质海岸(km)39.72138.2162.8171.103.12-65.590.3720.6140.1113.2345.799.0118.5611.65-11.9414.929.6512.41740.00河口海岸(km)0.171.320.754.093.431.71-3.140.481.200.250.100.620.295.91--0.960.82-1.8132.21大陆岸线总长度(km)255.44441.6795.7476120.99213.796.6169.59369.520.00238.995.8821.82216.3430.55160.1472.4190.66104.620.00223.0958.49121.6064.633102.34
3.2 岸线长度变化分析
福建全省大陆岸线总体变化趋势为变短,主要原因是由于围垦开发利用,使一部分海湾岸线消失变为现在海堤.福建省可查证的海岸线长度数据有一个习惯沿用的是3324km[2];第二是根据20世纪80年代初开始至中期结束的为期6a的福建省海岸带和滩涂资源综合调查的结果,福建省岸线总长为3051km[1];现采用遥感测绘方法得出其岸线总长度为3102km,介于上述二者之间.在海岸线类型上,人工海岸长度有所增加.
理论上,随着人类活动加剧,对自然岸线的裁弯取直,人工改造,所导致海岸线变短的速度应是十分快的,而此次遥感数据表明情况并非如此.分析其原因,一方面人为活动有时虽缩短了海岸线的长度,但有些时候却也“制造”出大陆海岸线,比如原来的岛屿,通过人类活动与大
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陆相连,从而形成半岛或者是陆地的一部分.另一方面人工海岸有时也会使岸线变长,比如宽大而没有封闭的防波堤或栈桥,在利用遥感测绘方法计算时其长度变为双倍.
4 结论
利用遥感技术可以快速、准同步地进行海岸线的测绘,其信息处理速度较快.另外遥感数据覆盖的调查地区较大,而不仅仅限于常规调查中的样本断面或者抽样等局部调查.因此,其宏观快速的优势是其他手段不可比的.
遥感调查也有其自身的缺点.本次遥感调查由于受到经费的限制,采用的遥感图像数据的地面分辨率较低.如要完成较高精度的海岸线信息解译,需要利用更高地面分辨率的数据.如IKNOS卫星的遥感资料地面分辨率可达1m,QuickBird数据的地面分辨率可达0.61m.另一方面,受到可见光遥感本身的限制,遥感成像时需要无云遮挡,资料获取时受到一定的天气条件限制.选用微波遥感传感器如合成孔径雷达(SAR)图像资料时,则可以不受天气限制,但成本较高.
总之,利用TM/ETM资料,.潮位遥感数据,采用正确的方法,解译工作的需要,.
,及全省的基础地理信息底图数据,助,参考文献:
[1] 林景亮.福建省海岸带和滩涂资源综合调查报告[M].北京:海洋出版社,1990.3~4.
[2] 符卫国.福建省大比例尺海洋功能区划研究[M].北京:海洋出版社,2002.10~11.
Studyoncoastlineremotesensingsurvey
andapplicationinFujianProvince
SUNMei2xian1,ZHANGWei2
(1.SecondInstituteofOceanography,SOA,Hangzhou310012,China;
2.FujianGeologicalRemoteSensingCenter,Fuzhou350011,China)
Abstract:Thepaperdescribesmethodsforcoastlineinformationcollectionbyremotesensing,andprovidesacompletetechnologyforcoastlineremotesensinginvestigation.Theinterpretivesymbolsandprinciplesofcoastlinetypebyremotesensingareascertained.Asanexample,itpro2videstheremotesensingsurveyingresultofthecoastlineinFujian.Thetotallengthofcoastlineis3102km,inwhichthelengthofmuddycoastlineis740km,sandycoastlineis268km,rockycoastlineis1367km,artificialcoastlineis695kmandestuarinecoastlineis32km.
Keywords:remotesensing;investigationmethod;applicationstudy;coastline;FujianProvince
第23卷 第2期
2004年5月台 湾 海 峡 JOURNALOFOCEANOGRAPHYIN Vol.23, No.2 May,2004
ΞTAIWANSTRAIT福建省海岸线遥感调查方法及其应用研究
孙美仙1,张 伟2
(1.国家海洋局第二海洋研究所,浙江杭州 310012;2.福建省地质遥感中心,福建福州 350011)摘要:本文论述了利用遥感技术进行海岸线信息提取的实现方法,提供了完整的遥感调查技术路线,确定了海岸线的遥感解译标志和解译原则,完成了福建省海岸线信息解译工作.利用TM卫星遥感资料解译得出福建省大陆海岸线长度为3102km,其中淤泥海岸约740km,沙滩海岸约268km,基岩海岸约1367km,人工海岸约695km,河口海岸约32km.
关键词:遥感;调查方法;应用研究;海岸线;福建省
中图分类号:P236 文献标识码:A2)0220213206海岸线是指海面与陆地接触的分界线,.而且,这些海岸线由于地壳的运动、、填海造地等)的影响,还在不断地发生着变化.
,对于海岸资源管理、开发,为决策部门提供动态的、科学的、,,遥感技术在这方面的应用具有显而易见的优势.遥感技术包括传感器、信息传输、信息处理、提取和应用技术,目标信息特征的分析与测量技术等.利用国内外先进的图像处理软件、GIS软件和多星种、多空间分辨率的卫星遥感影像,利用遥感信息的自动提取与分类,达到资源、环境等动态变化监测的目的,也是我国空间信息技术(遥感、全球定位系统、地理信息系统)广泛应用的一个重要成果.
2000年开展的福建省国土资源遥感综合调查项目中的第四子项目“福建省海岸带资源遥感调查评价”,应用美国陆地资源卫星的遥感数据,以2000~2001年间的TM/ETM资料,利用遥感技术完成了福建省海岸带的大陆岸线遥感调查,修测了全省海岸线位置,解译完成了4种以上的海岸线类型.本文在该项目研究成果基础上,总结了遥感技术在海岸线测绘应用中的技术路线、遥感测绘方法,并进行遥感结果的讨论分析.
1 研究区域概况
福建省位于中国的东南部,地处23°30′~28°22′N,115°50′~120°40′E.福建省为海洋大省,海域广阔、良港众多,海洋资源丰富,海域面积为13.6×104km2,滩涂面积933km2,海岸线长达3102km,居全国第二位;岸线曲折,曲折率全国第一;多海湾、岛屿,较大的港湾达22个,深水良港6个,著名港口有厦门港、福州马尾港、三都澳港、湄洲湾等.在海岸带地形地貌方面,
Ξ收稿日期:2003204214
基金项目:福建省自然科学基金资助项目
作者简介:孙美仙(1967~),女,工程师.
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全省的宏观地质构造决定着本省的地形地貌的基本框架.在大地构造背景下,沿海地区各种地形地貌都有发育,有福州的河口盆地,有莆田平原小规模的滨海平原,有基岸海岸陡立入海,有口小腹大的三都澳海湾,而广大滨海地区多分布丘陵和低山.构造影响和河流外引力作用决定着海岸地貌的基本特征,海岸线曲折,沿海港口发育,沿海滩涂面积较大,全省各种海岸地貌皆有存在,但是人为的海岸带开发利用也在局部地改变着海岸带的水动力条件,进而改变着地貌类型.在海岸线、滩涂特征方面,全省基岩海岸占一半左右,其余为淤泥质海岸、砂质海岸和人工海岸,有侵蚀型,也有淤积型.一般情况下,在正面海洋的岬角地带以及海湾入口附近,受海浪和潮流的冲刷作用,发育着基岩海岸;在海湾顶部以淤泥质海岸为主,砂质海岸多发育在面海而地势平坦区,且海流条件有利于重量大的海砂沉降下来,而悬浮状的泥质物质则在沿岸随海流而去.在区位优势条件较好的区域,海岸带开发利用程度较高,海拔较低的平坦地区,一般情况下将海水养殖与风暴潮防灾相结合,大都进行人工构筑物建设,形成人工海岸.这些地区往往海岸动态变化较大,在利用遥感调查同时,,综合分析来完成海岸信息的解译.
2 研究方法
2.1 海岸线的遥感调查方法
GIS软件和多星种、多空间分辨率的卫星遥感影像,,,最LandSAT可见光遥感数据作为主要信息源,充,利用高潮位时相(表1)的遥感数据,分析得到了海陆界线图像.,通过计算机图像处理软件进行栅格转矢量化以后,结合GIS数据进行修正,完成海岸线信息遥感解译.最后通过地理相关分析,结合遥感影像中的滩涂解译类型和近岸陆上植被信息的解译,进行海岸类型的确定.在方法上,利用多波段假彩色合成图像,作为人工目视解译的指示;海岸线遥感信息提取的最终成果,可在地理信息系统(GIS)平台的支持下,通过遥感图像和地图矢量信息复合将不同类型岸线切断并赋以不同的属性,最后统一标绘和修正,形成福建省海岸遥感测绘矢量图;其长度数据可通过GIS软件自动完成分类统计.该方法的技术路线如图1所示.
(1)卫星遥感数据时相选择 海岸线遥感调查应尽量采用高潮位时相的TM数据,本研究的TM/ETM资料,其卫星资料轨道号及相关的参考潮站信息如表1.
表1 TM遥感资料与参考潮站信息
Tab.1 InfotableofTMdataanditsreferentialtidalstation序号
1
2轨道号[1**********]2日期[***********]13参考测站沙埕梅花潮高(m)7.736.49潮时11:0011:00最高潮时09:2712:58
(2)几何精纠正 在1∶50000地形图上选择控制点,在图像处理软件PCI7.0上完成图像的几何精纠正处理,图像定位到以117°为中央经线的高斯坐标.
(3)岸线自动提取 通过7波段进行水体与陆地的分界信息提取,然后通过栅格矢量化,形成线状数据.在没有合适潮位的遥感数据时,由于基岩海岸和人工海岸受潮位影响较小,可
2期 孙美仙,张 伟:福建省海岸线遥感调查方法及其应用研究 ・215・以直接在遥感图像上采用人工目视解译方法获取,淤泥质海岸和砂质海岸则需要结合地形图数据,辅以遥感分析修正;大型河流的河口岸界如九龙江和闽江,则沿用其海岸带调查资料中的数据[1],一般河流按河口自然弯曲进行划分
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图1 海岸线遥感测绘技术路线示意图
Fig.1 Flowchartofcoastlineremotesensingsurveying
(4)遥感背景图像制作 遥感背景图像是目视解译的主要依据.本项目采用TM543波段合成,通过图像增强处理,完成背景图制作,并制定出相关的解译标志.
(5)在GIS软件支持下的岸线修测 遥感图像数据定位后,可以直接与矢量图层在GIS软件支持下同屏显示,在ARCView3.0软件平台下,将自动提取的岸线、地形图岸线(待修测岸线)、遥感背景图一同调入到GIS软件下,根据人工目视解译原理,对照海岸解译标志,在GIS软件的线编辑功能支持下,采用机助遥感目视解译方法,进行岸线的类型分段、属性赋值等操作,最终成果统一到电子地图底图上.
(6)制作海岸线遥感解译成果图 结合遥感背景图、基础地理图层(居民点、道路、水系等),加入岸线解译成果,形成福建省海岸线专题图.
2.2 海岸线遥感调查方法关键技术
第一,潮汐影响是海岸线遥感测绘中必须加以考虑的因素之一.为了便于海岸线遥感信息提取,一般选取高潮位时相的卫星数据.高潮位遥感数据能比较好地反映海岸线的信息,而低潮位遥感数据反映的是滩涂界线信息.在实际工作中,如表1所示遥感成像时间只能接近高潮位,在信息解译时需要针对不同的海岸类型进行修正,有些资料需要依靠海图资料来补充.
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第二,遥感图像几何精纠正处理精度.TM图像的空间分辨率为30m,要达到海岸线测绘要求,必须具有较高的精度,以满足1∶100000的成图要求.本研究将福建全省的遥感数据都统一到以117°为中央经线的6°带高斯投影的地形图上,为了保证本课题的遥感图像几何精纠正精度在1个象元以内,在PCI7.0软件平台支持下,全省在1∶50000地形图上选取了地面控制点近千个,而且分布均匀.在精校正过程中,对于地形起伏较大的区域,还进行了局部多次多项式拟合平差才能达到较好的精度,并实现了无缝拼接,最后截取全省沿海地区的图像进行海岸线信息提取,满足了项目研究的需要.
第三,水陆分界的阈值确定.采用TM数据的红外波段7作为数据源,通过灰度阈值法的密度分割(图像二值化)完成水陆分界信息提取.海岸线地区的遥感图像一般包括水体和陆地两部分信息,其统计直方图具有明显的双峰图像特征(图2,附在刊末).水陆分界的阈值定为图像灰度直方图统计图鞍部的最低点,如图2中的灰度值25为水陆分界阈值.按照大于阈值的为陆地,小于阈值的为水体的原则,图像变为二值图像,层.这个图层是今后岸线修测的主要依据.
2.3 海岸线遥感解译标志
近岸围垦区域及人工岸线等线性地物,,自动分类效果,.因此对于线性信息的处理,,通过人机交互来完成.4(图3,附在刊末)的解译方法采用不同的信息处理方法.
,选择陆上植被与水域滩涂的分界线为海岸线.由于泥质容易受到海水侵蚀,将高潮线定为陆上植被与水域滩涂的分界线,可认为侵蚀已处于动态平衡.解译时一般情况下往陆上修正(图3a).对于基岩海岸的信息解译,水陆分界线基本上代表着海岸线.因此,一般情况下只要确定某段为基岩海岸,就可进行修正了.其明显的解译特征是海岬角地带以及闽东地区陡崖壁立的山海直接相接地带(图3c).
对于沙滩型海岸的信息解译,由于成像时不一定处在高潮的水位,而以此进行的水陆分界线一般情况下要比真实的海岸线要低,需要进行相关的海岸线修正.如果有海图作参考其修正工作相对准确些;如果没有海图,则需要根据成像时的潮位,结合具体岸线与陆上相接的情况作岸线修正.其基本原则是在中潮位成像的图像上,自然状态的沙滩型海岸中会有部分沙滩在高潮线以上,解译时选择离岸1/5处的沙滩来进行划线;而对于人工海岸,则沙滩一般都会在高潮线以下(图3b).
对于人工海岸,解译标志是明显的.由于人工构筑物大都由水泥和石块构筑,具有较高的光谱反射率,解译方法也是确定的.人工海岸的堤坝就是为了挡海水的,在设计上就是要确保特大海潮时都不能漫堤,因此人工岸线就是海岸线.在遥感解译时,划线要沿人工海岸的外界划线,因为一般情况下海堤都有一定的宽度,只是由于遥感图像受分辨率限制,将3~5m宽的堤变没了,往外解译能最大限度地保证海堤的存在(图3d).
由于河口段受到径流和潮流的双重影响,水动力较强,加上人类活动频繁,河口海岸线处于不断变动之中,用遥感方法难以确定其界线.一般依据河流突然变宽的地貌转折处,此外,还参考了人工标志、行政界线及地方历史习惯.闽江、九龙江等大河主要参考海岸带调查资料作
2期 孙美仙,张 伟:福建省海岸线遥感调查方法及其应用研究 ・217・依据.
3 结果分析
3.1 福建海岸线长度遥感解译结果
经TM遥感资料解译,得出福建省大陆海岸线长度为3102km.其中基岩海岸最长,约占72%,主要分布于兴化湾以北;淤泥质海岸主要分布于港湾内部;人工海岸主要分布于平原地段;沙滩海岸主要分布于长乐及九龙江以南.福建省沿海各县、市海岸线长度见表2.
表2 福建省沿海各县市海岸线一览表
Tab.2 ListofcoastlineincoastalCountiesandCitiesinFujianProvince福鼎县
霞浦县
福安市
宁德市
罗源县
连江县
福州市
长乐县
福清市
平潭县
莆田县
泉州市
惠安县
南安市
晋江市
同安县
龙海市
厦门市
金门县
漳浦县
云霄县
东山县
诏安县
总长度(m)基岩海岸(km)181.46269.1414.9627.9565.99163.670.5623.69141.03---96.70-70.765.4039.0917.41-54.0329.1863.6417.761367.51人工海岸(km)33.0921.6417.2119.9624.7921.851.964.00445.03-41.1217.2214.1757.7818.4367.59-86.8713.5925.4726.47694.77沙滩海岸(km)1.0011.36---2.85-28.67--38.17-28.80-8.667.97-69.30-22.846.19267.85淤泥质海岸(km)39.72138.2162.8171.103.12-65.590.3720.6140.1113.2345.799.0118.5611.65-11.9414.929.6512.41740.00河口海岸(km)0.171.320.754.093.431.71-3.140.481.200.250.100.620.295.91--0.960.82-1.8132.21大陆岸线总长度(km)255.44441.6795.7476120.99213.796.6169.59369.520.00238.995.8821.82216.3430.55160.1472.4190.66104.620.00223.0958.49121.6064.633102.34
3.2 岸线长度变化分析
福建全省大陆岸线总体变化趋势为变短,主要原因是由于围垦开发利用,使一部分海湾岸线消失变为现在海堤.福建省可查证的海岸线长度数据有一个习惯沿用的是3324km[2];第二是根据20世纪80年代初开始至中期结束的为期6a的福建省海岸带和滩涂资源综合调查的结果,福建省岸线总长为3051km[1];现采用遥感测绘方法得出其岸线总长度为3102km,介于上述二者之间.在海岸线类型上,人工海岸长度有所增加.
理论上,随着人类活动加剧,对自然岸线的裁弯取直,人工改造,所导致海岸线变短的速度应是十分快的,而此次遥感数据表明情况并非如此.分析其原因,一方面人为活动有时虽缩短了海岸线的长度,但有些时候却也“制造”出大陆海岸线,比如原来的岛屿,通过人类活动与大
台 湾 海 峡 23卷・218・
陆相连,从而形成半岛或者是陆地的一部分.另一方面人工海岸有时也会使岸线变长,比如宽大而没有封闭的防波堤或栈桥,在利用遥感测绘方法计算时其长度变为双倍.
4 结论
利用遥感技术可以快速、准同步地进行海岸线的测绘,其信息处理速度较快.另外遥感数据覆盖的调查地区较大,而不仅仅限于常规调查中的样本断面或者抽样等局部调查.因此,其宏观快速的优势是其他手段不可比的.
遥感调查也有其自身的缺点.本次遥感调查由于受到经费的限制,采用的遥感图像数据的地面分辨率较低.如要完成较高精度的海岸线信息解译,需要利用更高地面分辨率的数据.如IKNOS卫星的遥感资料地面分辨率可达1m,QuickBird数据的地面分辨率可达0.61m.另一方面,受到可见光遥感本身的限制,遥感成像时需要无云遮挡,资料获取时受到一定的天气条件限制.选用微波遥感传感器如合成孔径雷达(SAR)图像资料时,则可以不受天气限制,但成本较高.
总之,利用TM/ETM资料,.潮位遥感数据,采用正确的方法,解译工作的需要,.
,及全省的基础地理信息底图数据,助,参考文献:
[1] 林景亮.福建省海岸带和滩涂资源综合调查报告[M].北京:海洋出版社,1990.3~4.
[2] 符卫国.福建省大比例尺海洋功能区划研究[M].北京:海洋出版社,2002.10~11.
Studyoncoastlineremotesensingsurvey
andapplicationinFujianProvince
SUNMei2xian1,ZHANGWei2
(1.SecondInstituteofOceanography,SOA,Hangzhou310012,China;
2.FujianGeologicalRemoteSensingCenter,Fuzhou350011,China)
Abstract:Thepaperdescribesmethodsforcoastlineinformationcollectionbyremotesensing,andprovidesacompletetechnologyforcoastlineremotesensinginvestigation.Theinterpretivesymbolsandprinciplesofcoastlinetypebyremotesensingareascertained.Asanexample,itpro2videstheremotesensingsurveyingresultofthecoastlineinFujian.Thetotallengthofcoastlineis3102km,inwhichthelengthofmuddycoastlineis740km,sandycoastlineis268km,rockycoastlineis1367km,artificialcoastlineis695kmandestuarinecoastlineis32km.
Keywords:remotesensing;investigationmethod;applicationstudy;coastline;FujianProvince