海岸線變遷開題報告

1、山東科技大學本科畢業(yè)設計（論文）開題報告題 目 基于遙感的1987-2015年黃河三角洲海岸線變遷研究學院名稱測繪科學與工程學院專業(yè)班級遙感科學與技術 2013-1學生姓名宋京卓學號0420指導教師黃玨填表時間:填表說明1. 開題報告作為畢業(yè)設計（論文）答辯委員會對學生答辯資格審查的依據材料之一。2. 此報告應在指導教師指導下，由學生在畢業(yè)設計（論文）工作前期完成，經指 導教師簽署意見、相關系主任審查后生效。3. 學生應按照學校統(tǒng)一設計的電子文檔標準格式，用 A4 紙打印。4. 參考文獻不少于 8篇，其中應有適當的外文資料（一般不少于 2 篇）。5. 開題報告作為畢業(yè)設計（論文）資料，與畢業(yè)設

2、計（論文）一同存檔。設計（論文） 題目黃河二角洲海岸線特征提取方法與變遷研究設計（論文） 類型（劃“/）工程設計應用研究開發(fā)研究基礎研究其它V本課題的研究目的和意義海岸帶是人類活動的地區(qū)，這里遍布工業(yè)城市和海港，不僅是國防前哨，而且是海陸交通的樞紐、經濟發(fā)展的重要基地。長期以來，人們的生產生活與海岸帶之間構成了密不可分的關系。海岸帶人口聚 集、資源豐富、開發(fā)程度高，匯集了大量的產業(yè)和重要的城市。同時 海岸帶也是地質環(huán)境及生態(tài)環(huán)境、最敏感最脆弱的地帶，是能量流和 物質流重要的聚散地帶。海岸線作為海岸帶的重要標志之一，對于海 岸帶區(qū)域的生態(tài)系統(tǒng)興衰、環(huán)境演變及海岸的侵蝕等均起到重要的指 示作用。因

3、此，從事海岸地貌的研究，掌握海岸的演變過程，預測海岸的變 化趨勢，對港口建設、圍墾、養(yǎng)殖、旅游和海岸能源等自然資源的合 理開發(fā)利用，都有著十分重要的意義。本課題的主要研究內容（提綱）1黃河三角洲海岸線特征提取方法對比水體提取二值化監(jiān)督分類邊緣提取算法2黃河三角洲海岸線變化結果及原因分析數據選擇黃河三角洲 Landsat5 TM衛(wèi)星影像（1987年、1996年、1997年、 2002年、2007年）以及Landsat8 OLI衛(wèi)星影像（2015年）6期影像數 據。數據結果分析通過分析1987 2015年近30年共6期海岸線，利用提取出的6期 海岸線疊加圖，通過Arcgis軟件統(tǒng)計得到6期海岸線的

4、長度和變化速 率，根據黃河利津站的年輸沙量和人類活動，對海岸線變化的原因進 行分析和總結，最后得出結論。三、文獻綜述（國內外研究情況及其發(fā)展）國外研究進展關于海岸線方法解譯方法的研究大多基于遙感圖像中的水邊線 提取，這些算法雖然只是利用數字圖像處理技術來確定海陸分界線， 但作為海岸線提取的必要步驟必不可少。Rajesh Karki1結合方法調查了拉丁美洲地區(qū)海岸線的長期時空 變化。通過對周邊地區(qū)一年間相關數據的對比，揭示了岸線腐蝕或增長 隨時空變化的統(tǒng)計規(guī)律。Margaret 何利用RS和GIS技術，詳細評估了紅樹林的損壞對 沉積質變化和岸線遷移的影響。同時提供了紅樹林的分布主線、岸線 變化率

5、及土地利用和環(huán)境變化的編年史。3等対Landsat TM4波段圖像應用密度分割法成功 提取出河流 和湖泊水體，的研究也表明，對Landsat TM5波段圖像進行密度分割可 有效地提取出水邊界在探刻了解潮灘光譜反射特征（潮灘不同部分的 反射率不同）的基礎上，根據Landsat TM4波段和TM5波段圖像的直 方圖可通過選取合 適的閾值將圖像沿水邊 界分割開來,但在近岸海水 比較渾濁的情況下.該方法應用的難度和誤差均較大。國內研究進展黃海軍4等在對潮位校正、域度改正等方法研究的基礎上，提供 了一套利用衛(wèi)星影像研究驗潮站位較少的淤泥質海灘岸線變化的方 法，并根據多時相衛(wèi)星影 像數據分析了自1976年

6、黃河改道以來海岸線 變化的特點及影響因素。李富林5等通過對高湖線的對比，分析了黃河三角洲海岸線的整 體動態(tài)變化過程,，并預測了河口的發(fā)育過程及岸線 変化所起的多方面 的環(huán)境地質效應。蔡澤建等利用3期衛(wèi)星遙感圖像對20年來江蘇海岸線的演變 特點和趨勢作了系統(tǒng)的分析，并根據史料對歷史岸線作了概括的分析。 進而判出岸線的穩(wěn)定性。范典7等提出一種基于二進小波變換的從遙感 圖像中提取湖岸 線的方法，該方法首先利用邊緣和噪聲的奇異性在二進小波變 換中隨 尺度變化具有不同的傳播規(guī)律來檢測邊象點，然后利用基于梯度矢量 流的主動輪廓模 型進行邊緣點的連接。最后有效地消除了圖像 中的斑 點噪聲對邊線提取的影響，并

7、準確地提取出湖岸線。姜義8等針對中國具有典型的淤泥海岸帶的海灣一一渤海灣.。 應用不同時期的歷史資 料及多時相的MSS、TM、ETM等遙感數據， 經計算機的信息增強與復合處理，提取了近百年來海岸線的變化信息， 并根據對不同類型岸段的研究，得出了渤海灣西岸泥質海岸帶近百年來“相對快速變化-的結論。朱小鴿9以多時相Landsat衛(wèi)星遙感圖像為數據 源，采用神經網 絡分類法監(jiān)測了珠江口、香港和澳門等地區(qū)的海岸線 變化，計算出陸 地增長的面積、 并結分析了海岸線變化的原因。呂京福10等同通過對計算海岸線變化速率的四種方法（端點法、 平均速率法、線性回歸法、多元回歸法）的特點及其影響因素的比較分 析，提

8、出了上述各種方法的適用范圍和選取準則并通過對山東日照地 區(qū)的實例分析，說明數據總量和取樣頻度、總采樣時間長度及數據的 精度等均會影響到計算結果 的精度。王琳11等例利用1989、1995和2000年三個時期的 LansatTM/ETM,衛(wèi)星影像。通過變化檢測和信息提取獲得廈門市 1989-2000年的岸線變化信息，并分析了廈門市海域面積未來的變化趨 勢及原因。存在的問題由上述分析不難發(fā)觀，目前國內這方面的研究大多為針對某 種 海岸類型或某局部區(qū)域而來取某種固有的算法 來進行，其普通性和效 率均有待提高。因此有必要在現有的影像資料、地圖數據乃至海圖資 料的基礎上,探究一種適用性更廣、效率更高的新

9、型遙感影像岸線 提取 方法，并在綜合考慮各種影響因素的前提 下力求能在檢測速度及提取 精度方面得到改進。四、擬解決的關鍵問題1. 多時相遙感數據海岸線提取2. 海岸線變遷結果及原因分析五、研究思路運用不同實驗方法提取出1987年的Landsat5 TM遙感影像，通過 對比分析其優(yōu)劣，最終采用一種最優(yōu)方法，提取6期遙感影像海岸線， 基于1987 2015年6期海岸線利用提取出的海岸線疊加圖來計算海岸 線長度和變化速率，通過分析海岸線長度、變化速率等特征來確定海 岸線變化的原因，從而得出結論。六、實驗方法1改進歸一化水體指數NDWI(Normalized Differenee Water Inde

10、x歸一化水指數)，用遙感影 像的特定波段進行歸一化差值處理，以凸顯影像中的水體信息。Mefeeters在1996年提出的歸一化差分水體指數(NDWI)其表達式為：NDWI =(p(Green)-p(NIR)/(p(Green)+p(NIR是基于綠波段與近紅外波段的歸一化比值指數。該NDWI 般用來提取影像中的水體信息，效果較好。局限性：用NDWI來提取有較多建筑物背景的水體， 如城市中的水 體，其效果會較差。2監(jiān)督分類（最大似然值）監(jiān)督分類 （supervised classification又稱訓練場地法，是以建立統(tǒng)計 識別函數為理論基礎，依據典型樣本訓練方法進行分類的技術。即根 據已知訓練

11、區(qū)提供的樣本，通過選擇特征參數，求出特征參數作為決 策規(guī)則，建立判別函數以對各待分類影像進行的圖像分類，是模式識 別的一種方法。要求訓練區(qū)域具有典型性和代表性。判別準則若滿足 一 分類精度要求，則此準則成立；反之，需重新建立分類的決策規(guī)則， 直至滿足分類精度要求為止。常用算法有：判別分析、最大似然分析、 特征分析、序貫分析和圖形識別等。3邊緣檢測算法圖像邊緣是指某一個物體周圍灰度呈階躍變化的那些像素的集合。圖 像邊緣對應著圖像灰度的不連續(xù)性，且真實圖像的邊緣通常都具有有 限的寬度，呈現出陡峭的斜坡狀。邊緣檢測通過檢測每個像素與其鄰域 的狀態(tài),來決定該像素是否處于一個物體的邊界上。如果一個像元位

12、于某一物體的邊界上，則其鄰域像元灰度值的變化就比較大，此時若能用 某種算法檢測出這種變化并將其量化表示，即可確定圖像的邊緣。當圖 像中各個像素的灰度級均符合邊緣像素要求時，這種圖像即被稱為邊 緣圖像當然，亦可用二值圖像來表示圖像邊緣，這時對邊緣點只表示其 位置,而不顯示其強弱程度邊緣檢測算子通過檢查每個像元的鄰域并 對其灰度級進行量化來確定邊界，且大部分算子都可以確定方向。邊緣 檢測算子大多基于方向導數掩模求卷積方法，其中最常用的有Canny算 子、Robert算子、Sobel算子、Prewitt算子等。七、本課題的進度安排第一周（）資料收集與數據獲取第二周（）水體指數提取海岸線第三周（）監(jiān)督

13、分類提取海岸線第四周（）邊緣檢測方法提取海岸線第五周（）海岸線變化原因分析第六周（）資料整理與畢業(yè)設計論文撰寫八、參考文獻1 Rajesh Karki. Using A Geographical Information System (GIS) to Investigate Long-term Spatial and Temporal Changes along Guyanas Coastli ne, the Degree of Master of Arts at the Un iversity of Win dsor. 20022 Margaret lorio. man groves and

14、 shoreli ne cha nge on Molokai Hawaii: Assessing the Role Of Introduced Rhizophora mangle in SedimentDyn amics and Coastal Change Us ing Remote Sensing&GIS. The Degree ofDoctor of Philosophy in Earth Scie nces. 2003.3 , Sathya nath, P&Rajegowda, G L. Digital Image An alysis Tech niq ues to Estimate

15、Waterspread for Capacity Evaluations of Reservoirs(J Photogrammetric Engineering and Remote Sensing, (9), 1389-1395.4 黃海軍，樊輝.1976年黃河改道以來三角洲近岸區(qū)變化遙感監(jiān)測(J.海洋與湖沼，2004,35(4): 306-314.5 李富林，龐家珍，姜明星.黃河三角洲海岸線變化及其環(huán)境地質效應J.海洋地質與第四紀地質，2000 20(4): 17-21.6 蔡則健，吳曙亮.江蘇海岸線演變趨勢遙感分析J.國土資源遙感.2002(3):19-23.7 范典，郭華東，岳煥印等.基于二進小波變換的s圖像湖岸線提取J. 遙感學報，2002. 6(6): 512-516.8 姜義，李建芬，康慧等.渤海灣西岸近百年來海岸線變