15-基于RS和GIS技术的胶州湾岸线历史变迁回演与驱动力分析.docxVIP

基于RS和GIS技术的胶州湾岸线历史变迁回演与驱动力分析李丹乔相飞 黄蓉青岛市勘察测绘研究院山东青岛266032摘要本文综合利用遥感图像处理和地理信息系统空间分析技术，利用胶州湾区域的多时相遥感影像进行信息提取、自动分类，识别出海陆分离带，提取了1983~2009这一历史时期5个年代的胶州湾海域面积，并结合驱动力因子分析人类活动与海岸带开发利用的关系，为青岛市胶州湾的开发利用提出了建议。关键词地理信息系统；空间分析；岸线提取；变迁回演0引言海岸带是陆地和海洋的交汇地带，是海岸线向陆、海两侧的扩展，其既是地球表面最为活跃的自然区域，也是资源环境条件最为优越的人文活动区域。海岸带区域内具有着丰富的土地、港口、生物、旅游、海洋石油、天然气、海洋矿产以及海洋能源等资源，因此，海岸带是地球系统中最有生机的部分之一，但同时也是生态系统的脆弱带。近年来，随着海洋经济的快速发展及山东半岛蓝色经济区的建设，胶州湾区域内工业围填海、盐田、养殖等开发活动对海岸线的改造加剧，造成海岸线位置变化频繁，由海岸带开发带来的环境效应问题也成为关注的焦点。因此，了解胶州湾的岸线变迁、海域面积变化情况有助于掌握胶州湾区域的开发利用，为评估胶州湾的环境保护和生态监测提供重要参数。随着科技进步，一些新科技逐渐开发和广泛应用于海岸带研究。近30年来，随着遥感技术的迅猛发展，美国、日本等国家相继推出了多种高性能的遥感卫星。目前，Landsat TM／ETM+以其高光谱分辨率、时间分辨率和较高的分类精度成为地物信息提取的主要数据源。南京大学王晶晶、田庆久等结合Landsat TM遥感图像采用光谱值与水深线性回归拟合的方法分析研究了江苏的海岸带水深地形；刘学先等通过研究胶州湾零米以下面积和总面积的变化及湾口纳潮量变化规律，预测未来的变化趋势，重点讨论了1935~1985年的水域变化；郑全安等以高分辨率卫星遥感资料(TM861105,TM881025)为依据，量算胶州湾现有总水域面积和总岸线长度，给出历史变迁趋势。本文拟利用遥感技术对遥感图像进行信息提取、自动分类，识别出海陆分离带，并利用地理信息技术手段将海陆分离的边界区域生产成矢量数据，动态分析了1983~1995~2001~2006~2009年的胶州湾海域面积时空变化。在此基础上研究胶州湾面积变化的关键驱动力因素，利用经济、技术、政策等驱动力因子分析了胶州湾的开发利用与人类活动的关系，深入认识影响生态环境的科学规律，为环境保护及生态环境监测提供科学的事实依据。1研究区概况青岛是以胶州湾和黄海为依托逐步发展起来的海滨城市，地势东高西低，南北两侧隆起，中间低凹，东南是崂山山脉，山势陡峻，主峰海拔1132.7米，从崂顶向西、北绵延至青岛市区。青岛地处亚欧大陆和太平洋的海陆交汇地带，又是中国东部沿海南北交通的中间地带，处于大交通格局的“十字”枢纽，海陆空立体交通，非常发达。青岛港是著名的天然良港，与130多个国家和地区的450多个港口有贸易往来，是我国沿黄流域和环太平洋西岸重要的国际贸易口岸和海上运输枢纽。近年来，随着山东半岛蓝色经济区的建设，在海洋开发的背景下，青岛市经济发展迅速，2011年青岛市全市生产总值达到6615.6亿元，年均增长12.5%。研究区胶州湾是以团岛头与薛家岛脚子石连线为界、与黄海相通的半封蔽式海湾，其环湾地带均为青岛市辖区。胶州湾开发历史悠久，大汶口文化时期，胶州湾沿海的先民就开始了渔猎生活；胶州湾大规模的海上交通的发展则“肇于唐而兴于宋”；近现代历史时期，胶国家科技计划项目：国际科技交流与合作专项2010DFA71210。州湾更成为各国角足的区域。随着时间的推移和人们对胶州湾开发利用的深化，胶州湾的面积也不断变化。究其原因，除河流携带泥沙堆积在海湾中沉积，自然缩小外，人为因素是重要原因，其中主要包括填海造地、修建盐田与养虾池等。图1 青岛市胶州湾区域影像图2数据选取本文选用的影像为LandsatTM/ETM+影像，时间分别为1983年6月、1995年11月、2001年4月、2006年10月、2009年7月，除2009年红岛区域有部分云量外，其余图像质量较好。本文的胶州湾岸线提取技术流程如图2所示。图2 胶州湾岸线提取技术流程3数据处理利用ENVI软件完成胶州湾区域的海域提取。首先，利用青岛市掩膜图像得到环胶州湾区域的遥感影像；其次，利用面向对象图像分类技术通过调整分割和合并尺度完成地物对象构建与特征提取；第三，利用纹理特征区分水体与非水体，提取目标地物。熵(Entropy)是图像所具有的信息量的度量，纹理信息也属于图像的信息，是一个随机性的度量，它表示了图像中纹理的非均匀程度或复杂程度。当灰度共生矩阵中各p(i,j)数值相差不大且较分散时，其相应的值较大；反之若p(i,j)的数值较集中时,其相应的值则较