遙感技術在某海岸帶地質環境調查中的應用

單倩倩（曲阜師范大學　地理與旅游學院，山東　曲阜　273165）

?

遙感技術在某海岸帶地質環境調查中的應用

單倩倩
（曲阜師范大學地理與旅游學院，山東曲阜273165）

摘要：大陸和海洋的海岸線是相互作用的，在人類的發展作為一個重要的地質問題十分嚴重的區域.通過遙感手段記錄隨著時間的變化，海岸線的變化，并對結果解釋，根據需要提供特殊的提取信息，對海岸帶的變化規律、土地利用的時空變化，復雜的海岸帶地質調查.

關鍵詞:遙感技術；海岸帶地質；環境調查；應用

大陸和海洋的海岸線是相互作用的，在人類的發展過程中作為一個重要的區域存在，當前海洋環境地質問題十分嚴重，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、環境保護已成為關注的焦點.目前中國沿海人口數量對資源和環境影響加劇，對經濟的可持續發展也構成了威脅.因此，公共研究和基礎研究的重大技術決策是發展沿海地區的環境保護和管理以及加強國民經濟發展戰略.

1　遙感技術介紹

遙感是在高層大氣和外層空間的不同的平臺上使用不同的傳感器對地表特征的各種數據進行傳輸、轉換和處理，然后提供有用的信息，對地物空間形狀、位置、性質、變化和環境的相互關系進行研究的一個現代的應用技術科學.當前社會，測繪、氣象、國土資源、災害監測、環境保護、國防、能源、交通、建筑，以及監測海洋和沿海等其他許多學科和領域都應用了遙感技術.其中，海洋遙感是指以海洋和沿海地帶為檢測研究內容的遙感.海洋遙感相對于傳統的海洋調查方法有比較多的優勢：其一，地面，海上、天氣和人為條件的限制對于海洋遙感產生不了影響，海洋遙感可以探測無法直接進入的環境惡劣、偏遠的地理位置；其二，定期監測海洋表面溫度場的變化、大洋環流、魚群和污染物的遷徙移動；其三，海洋遙感技術具有宏觀特征，這個宏觀特征是的海洋遙感可以對海洋資源進行大范圍的普查，同時進行海洋制圖和對海冰、海洋污染進行有效監測；其四，海洋遙感還能對風、流、環境污染和海氣之間的相互作用進行同步監測，同時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的海洋遙感數據和信息.

2　調查方法

研究區域位于山東日照，日照市是山東省的一個地級城市，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，從東到西呈現出沖積平原到低山丘陵分布的現象，其地貌特征十分明顯.海洋帶地質環境十分復雜惡劣，人不容易直接進入，所以進行人工調查十分困難.在這種情況下，就可以使用遙感技術進行調查.在目前的條件下，采用TM衛星影像數據（1:100 000）和人機交互式解譯的方式來監測和研究沿海地區的地質環境情況，并且結合1979年、2003年和2010年的數據，根據需要提取特殊信息，掌握海岸帶和地表覆被的變化規律，從而對海岸帶的環境地質狀況進行全面調查和綜合研究.

2.1遙感數據源選擇及預處理

2.1.1數據源選擇

LANDSAT衛星系列的多光譜遙感數據是海岸帶遙感解譯主要數據源的選擇，此外，遙感技術好需要充分收集相關區域的地質、水文、農業、漁業和其他相關信息資料，并且進行相應的研究.為了使海岸帶遙感基礎數據得到有力的支持，需要了解區域自然條件和地質背景，這也是相關專家獲取相關知識的一個重要途徑.要想了解區域的自然條件和地質背景，主要是根據研究區的地理位置，觀測該區域現有的時間序列，根據觀測的數據來得到時間和軌道編號.然后從這些數據中選出受云層干擾層度比較小，成像時間與季相比較相近的影像數據，這些數據的質量比較高，對這些高質量的數據進行預處理，這是為以后提取海岸帶遙感信息準備數據.

2.1.2數據預處理

隨著遙感技術的發展，多顆衛星傳遞的遙感數據對地表觀測形成了三維網絡結構.遙感信息提取和分析的基礎就是遙感數據，遙感數據也是應用各種信息的資源.遙感數據的預處理是能夠保證遙感數據的充分利用，遙感影像的預處理技術主要有輻射矯正、幾何校正、調色和云光等.基于以上原因，項目通過ENVI軟件和IDL函數動態鏈接庫，設計開發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

衛星圖像的海岸線上海兩側的土地和水體的屬性種類繁多，所以顯示許多不同的光譜、紋理和空間關系.在光譜域中都有其連續性，差異是明顯的，但簡單的光譜特征可以導致一個大的錯誤和遺漏的領域；在紋理域中，水體的紋理比較均一，同質區域的水體比陸地紋理細膩；在空間關系上，因為是大面積的連續土體和水體，所以在這種大區域中，如果出現異質的小斑塊，可以將這些異質的小斑塊移除.在此基礎上，設計海岸自動選擇程序，選取研究區的ETM和數據，校正后，將分層分類和指數模型結合，以及構建水水體指數模型，從而達到提取水域的目的.當提取到水域之后，要進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，進行海水和陸地分離的方法主要是利用空間關系和設置閾值.

2.2.2鹽田提取

鹽田的遙感圖像是很難確定一個類的對象，因為鹽和海水，沿海池塘，在空間分布上很難辨別.海水光譜特性分析，發現隨著鹽度的增加，紅波段反射率增加.曬鹽場，由于水的蒸發，越來越多的高鹽度鹵水，最后結晶.因此，在對水質進行指標化的基礎上，要通過對海鹽指標的建設，可以實現沿海鹽田的鑒別.

2.2.3灘涂提取

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

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比，邊界清晰，可利用地方單位結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，背景信息復雜，河流的識別環境是脆弱的.在考慮空間分布和頻譜特性，根據“全體和地方”迭代算法迭代反饋機制，光譜通過水體的閾值自動調整，以適應.

2.3海岸帶環境地質遙感制圖與分析

2.3.1海岸線提取與分析

在一個不斷變化的海岸線上，因為海水的不斷侵蝕，除人工港口，在整個地區的海岸線會向內陸地區撤退.時間分布為，第一段（1976年）后，迅速侵蝕，第二段（2002年）暫時放緩，第三段（2002年）后顯著的海岸變遷侵蝕.如圖1，研究區海岸線變遷圖.

2.3.2鹽田提取與分析

檔案利用在鹽田區的多源遙感發現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，鹽田區分布很少，在2002年有區域分布、零星分布，鹽湖區在2014年的遙感中突然變得很多，根據鹽田地區的2002年統計，為51.7平方公里，2014鹽田區為238.2平方公里，鹽田區的分布表明，在過去的幾年里，在該地區的鹽田突然增加.

2.3.3地表覆被遙感分類與分析

利用遙感手段，面向對象，研究了在1979年，2002年和2014年三個階段的土地覆蓋進行遙感.研究表明，近幾十年來，沿海地區的土地覆蓋類型的變化，在不同的地區土地覆蓋面積變化明顯明顯，湖泊和濕地的面積嚴重下降，三角洲，潮間帶增加了，并增加的城市鹽田、養殖場.

3　結束語

通過相關分析和遙感的研究中發現，沿海地區自1979年至2014年的地質環境出現較大變化，在沿海地區的海岸線朝著內陸退去，鹽田分布急劇增加，土地覆蓋面積發生了很大的變化，判斷每個土地覆蓋面積的遙感技術可以很快探測到發生的變化，掌握土地變化的時空變化特征，為在該地區的海岸地質研究的復雜工作提供參考.在沿海地區遙感地質，節約了大量的人力和物力資源，值得在今后應用.

參考文獻：

〔1〕姜杰．遙感技術在海岸帶海洋地質環境綜合調查中的應用[J]．海洋地質動態，2006，22(5):30-32.

〔2〕范素英，徐雯佳，李紀娜．河北曹妃甸主要地表地質環境變化遙感分析［J］．國土資源遙感，2010，86(增刊):159－162．

〔3〕張巧蓮．對山東省遙感技術應用發展現狀的思考及建議[J]．山東地質，2002，18(1):54-57.

〔4〕夏真．海岸帶海洋地質環境綜合調查方法[J]．地質通報，2005，24(6):570-575.

〔5〕陳勇．海岸帶灘涂資源遙感應用研究進展[J]．遙感技術與應用，2012，27(2):296－304．

〔6〕王學，張祖陸，張超，等．山東省地質環境質量評價研究[J]．山東國土資源，2011，27(8):14-18.

收稿日期：2015年10月30日

中圖分類號：P627

文獻標識碼：A

文章編號：1673-260X（2016）01-0122-02