多源、时间序列遥感影像支持下的江苏中部沿海潮沟系统演变研究

论文摘要

潮沟作为潮滩上最为活跃的地貌单元,是控制潮滩、盐沼与外海间物质和能量交换的主要通道。江苏中部沿海是我国潮滩资源最为富集的区域,滩面上潮沟系统发育十分充分且频繁变动,在周期性潮汐冲刷、突发性风暴潮灾害、人类活动和海平面上升等诸多因素的共同作用下,潮沟系统生长发育迅速、形态敏感多变,对沿海堤坝、海闸、垦区和人工养殖等海水综合利用工程造成一定的威胁。在人类活动加剧的背景下,厘清江苏中部沿海潮沟地貌动态演变规律及其稳定性的时空分异规律,对江苏未来海岸带建设尤为必要。本研究以江苏中部沿海条子泥为研究区,探讨了基于Sentinel-2A、Landsat-8和HJ-1等多源、时间序列遥感影像数据支持下潮沟系统提取方法,构建了江苏中部沿海潮沟系统数据集,分析潮沟系统动态演变过程及其稳定性在时空上的分异规律。研究的主要内容及结论如下:（1）多源影像支持下的潮沟系统提取方法。基于Sentinel-2A、Landsat-8OLI、高分一号和环境一号系列等遥感影像数据,分别采用支持向量机监督分类算法和顾及微分几何形态特征的算法进行潮沟系统提取。研究共提取了 45景HJ-1A/B影像数据,6景Sentinel-2A影像数据,12景高分一号影像数据和8景Landsat-8 OLI影像数据,构建了江苏中部沿海近十年来潮沟系统数据集。（2）潮沟系统平均偏移量计算及潮沟系统时间演变规律。引入缓冲区叠合统计算法,计算区域内潮沟系统平均偏移量,从年际变化和季节性变化两个尺度,对区域内潮沟系统在时间上的发展趋势进行了分析,并研究了潮沟系统对人类围垦活动的响应规律。研究结果表明:在2009-2018年间,研究区内潮沟系统偏移距离呈现下降趋势,且其偏移量受围垦活动影响大;此外,研究区内潮沟系统在每年的5-11月份偏移量较大,平均偏移量可达440m,在1-4月份及12月份偏移量较小,平均偏移量小于200m。（3）潮沟系统空间演变规律及潮滩稳定性研究。通过对不同分区内潮沟系统的摆动和各主干水道的演变,分析区域内潮沟系统在局部范围的演变规律;通过潮沟数据集频次叠加分析,揭示潮沟系统总体空间分异规律;并依据区域内潮沟系统活跃程度对潮滩做了稳定性划分。研究结果表明:区域内潮沟系统的摆动存在分区性。总体而言,条子泥西北侧区域潮沟系统总体偏移量最大,条子泥西南区域次之,条子泥东部区域偏移量较小,在条子泥以南近岸潮滩区域,潮沟平均偏移量最小,潮沟系统最为稳定。区域内西大港移动幅度最大,且明显的向东南方向移动;死生港摆动幅度次之,水道内各沟段摆动方向各异;东大港水道在整体几何形态发生了很大的变化;高泥港水道相对而言较为稳定,但其水道宽度在不断拓展。根据2009-2018年间各时相潮沟系统叠加统计结果,将整个研究区划分为稳定潮滩、基本稳定潮滩和易变潮滩,这三种类型潮滩面积占整个滩面的比例分别为:28.26%、14.51%和57.23%。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
•   1.1 选题背景和研究意义
•   1.2 国内外研究进展
•     1.2.1 潮沟的提取技术现状研究
•     1.2.2 潮沟形态特征及其演变过程研究现状
•     1.2.3 潮沟/潮滩稳定性研究及其对人类活动响应研究现状
•   1.3 研究内容与技术路线
•     1.3.1 研究目标
•     1.3.2 研究内容
•     1.3.3 技术路线
•   1.4 论文组织结构
• 第二章 研究区与数据集
•   2.1 研究区概况
•     2.1.1 自然地理条件
•     2.1.2 人类活动概况
•   2.2 研究数据与预处理
•     2.2.1 数据基础
•     2.2.2 数据预处理
• 第三章 基于多源遥感影像的潮沟系统提取
•   3.1 基于光学遥感影像潮沟系统提取难点分析
•   3.2 基于支持向量机监督分类法的潮沟系统提取
•   3.3 顾及微分几何形态特征的潮沟系统提取
• 第四章 江苏中部沿海潮沟系统时序演变规律研究
•   4.1 潮沟系统中轴线提取
•   4.2 缓冲区叠置统计分析方法的潮沟偏移量计算
•   4.3 潮沟系统平均偏移量年际变化特征分析
•   4.4 潮沟系统平均偏移量季节性变化特征分析
• 第五章 江苏中部沿海潮沟系统空间演变规律研究
•   5.1 潮沟系统局部分区空间变化特征分析
•   5.2 江苏中部沿海主要潮汐通道移动规律分析
•   5.3 多源、时间序列影像下潮沟系统全局空间变化特征分析
• 第六章 结论与展望
•   6.1 研究结论
•   6.2 主要创新
•   6.3 展望
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间主要成果
• 致谢

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 魏祥林

导师: 刘永学

关键词: 潮沟,偏移量,光学遥感影像,稳定性,江苏中部沿海

来源: 南京大学

年度: 2019

分类: 基础科学

专业: 海洋学

单位: 南京大学

分类号: P715.7

总页数: 102

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