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

发布时间：2020-07-23 19:26

【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%。
【学位授予单位】：南京大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：P715.7
【图文】：

组织结构图,组织结构图,论文,潮沟

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逡逑１．４论文组织结构逡逑本研宄将文章分成六个章节，组织结构见图１．２，各个章节所展现的主要内逡逑容如下：逡逑第一章节为引言部分。主要是介绍论文选题背景、研宄意义、国内外研宄现逡逑状，明确文章的研究目标和主要研宄内容，阐明文章框架结构，提出研究关键技逡逑术路线。逡逑第二章节为研究区和研究的数据基础。首先介绍了研宄区的自然地理条件以逡逑及人类活动概况；然后对研究中所用到的数据源进行了介绍，主要包括遥感数据、逡逑潮汐数据、气象数据等辅助性数据，并阐述了各种数据的预处理过程。逡逑第三章节为基于多源、时间序列遥感影像的潮沟系统提取。分别基于支持向逡逑量机监督分类法对ＨＪ－１Ａ／Ｂ影像的潮沟系统进行提取；以及顾及微分几何形态逡逑特征算法提取Ｓｅｎｔｉｎｅｌ－２Ａ等影像数据下的潮沟系统。构建江苏中部沿海潮沟系逡逑统数据集。逡逑第四章节为江苏中部沿海潮沟系统时序演变规律研宄。在该章节中对比分析逡逑了两种潮沟中轴线提取的方法，利用数学形态法得到潮沟系统中轴线数据集；引逡逑入缓冲区叠置统计算法计算出了各时相潮沟系统之间的平均偏移量；并分别分析逡逑了研宄区内潮沟系统年际移动规律和季节性移动规律。逡逑第五章节为江苏中部沿海潮沟系统空间演变规律研宄。将研宄区划分为四个逡逑局部区域，对区域内每个潮沟系统编号进行区分，分别计算四个局部区域内潮沟逡逑系统的平均偏移量，分析研宄区内各局部区域内潮沟系统移动规律；提取区域内逡逑主要潮汐通道，对研究区内主干水道的演变规律进行分析；将所提取的２００９－逡逑２０１８年所有潮沟系统数据进行频次叠加分析

区位,潮滩

．１．１自然地理条件逡逑江苏中部海岸位于我国黄海南部陆架海域，是我国沿海沉积地貌体系发育特殊、潮滩资源最富集的区域（江苏省沿海地区综合开发战略研究，２０１８）。其岸外发育有规模巨大、形态特殊的辐射状沙脊群（王颖，２０１４），面积约占我国总面积的１／４；潮滩宽达数十千米，滩面上潮沟系统发育充分（Ｌｉｎｅｔａｌ．，２０１５），逡逑我国典型的粉砂淤泥质潮滩区域。由于黄河夺淮入海时期带来巨量的泥沙（７２７年，约６６５６亿吨（任美锷，２００６）），其海岸线的淤长迅速，s港区域的岸淤长速度超过２００ｋｍ／ａ（王永星，２０１３）；两大潮波系统（东中国海前进潮波系统南黄海旋转潮波系统）沿琼港一条子泥一高泥一竹根沙等一线滩脊辐聚、辐散，逡逑定了区域潮滩分布的基本格局；然而，随着１８５５年黄河北归、长江输沙量减少＜２０１６年输沙量不到１９５０年的１／３），使得泥沙源汇格局剧变，也引发滩地貌的相应调整。逡逑＂（ａ）逦１２１０ｌｙ0＂ＥＩＰ）邋１２￣＾逦１２１°２０Ｍ＇逡逑

示意图,沙洲,江苏中部,系统演变

图２．５研究区最大沙洲范围示意图逡逑Ｆｉｇ．邋２．５邋Ｔｈｅ邋ｍａｘｉｍｕｍ邋ｒａｎｇｅ邋ｏｆ邋ｏｕｒ邋ｓｔｕｄｙ邋ａｒｅａ逡逑

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