福建围填海及其对海洋环境影响的遥感初探

把遥感技术应用于海岸带现状的动态研究和遥感海洋环境反演是当前遥感应用的热点之一。文章主要利用美国资源卫星专题扫描仪(thematic mapper,TM)遥感影像研究福建围填海状况及大陆海岸线的变化,通过ENVI、ArcGIS软件对研究区遥感影像进行处理,实现海岸线的自动提取、土地分类,以监测福建围填海的动态变化。通过相同季节的中分辨率成像光谱仪(moderate-resolution imaging spectroradiometer,MODIS)遥感影像反演福建海域海水表层温度及叶绿素浓度等海洋参数来了解围填海对海洋环境的可能影响。     

基于高空间分辨率卫星遥感影像的围填海存量资源监测与评估研究——以营口市南部海岸为例

为详细掌握围填海存量资源状态,提高海域空间资源监管精细化水平,本文提出围填海存量资源概念,并将围填海存量资源划分为围而未填区域、填而未建区域、低密度建设区域、低洼坑塘、低效盐田和低效养殖池塘等6种类型,以及工业区、城镇区等围填海存量资源的消耗类型。在此基础上,采用高空间分辨率卫星遥感影像,建立了面向对象的围填海存量资源遥感影像分类提取方法与技术流程,构建了围填海存量资源指数,并以营口市南部海岸区域为例进行了实证研究。结果表明:（1）面向对象的围填海存量资源遥感影像分类提取方法能够精细地提取围填海存量资源信息,准确率达到90%以上;（2）填而未建区域、低效盐田、低效养殖池塘占研究区围填海存量资源总面积的62.51%,研究区围填海存量资源指数为0.49,但内部差异明显,北部区域为0.66,中部区域为0.44,南部区域为0.37。     

基于机载与高分遥感数据的连云港市东西连岛周边围填海分析

针对连云港市东西连岛周边海域近几年围填海的建设,使用2012年无人机影像、历史航空影像和高分一号卫星影像,应用遥感影像解译和信息提取技术,提取了2009年、2012年和2013年的围填海信息,并分别开展了2009年~2012年和2012年~2013年两个时段的围填海遥感监测与分析。结果显示:2009年~2012年间围填海面积为6.3852 km2,以围海为主,围填海主要分布在连云港港口东部区域;2012年~2013年间,均为填海,面积为0.2581 km2,主要分布在连云港港口内部。     

围填海疑点疑区监测技术方法

为严格围填海管控,迅速、准确和及时掌握用海情况,文章在明确围填海疑点疑区类型的基础上,概述其监测技术方法。研究结果表明:围填海疑点疑区的监测内容主要包括用海位置、面积、方式和类型等;主要利用卫星遥感、航空遥感和地面核查等技术手段;监测流程主要包括数据收集和处理、遥感变化图斑提取、疑点疑区图斑筛选以及疑点疑区核查4个步骤;监测成果可制作围填海疑点疑区核查报告和图集,为海洋行政主管部门提供执法和管理依据。     

高分一号卫星海岸带影像质量评价

高分一号(GF-1)是我国自主研制的宽幅带高空间分辨率遥感卫星,为分析其在海岸带地区的应用潜力,本文采用主观和客观相结合的评价方法,并与SOPT-5卫星影像进行比对,开展GF-1影像的成像质量评价。主观评价结果表明:GF-1影像表现能力与SPOT-5影像相当,在某些地物特征表现上与SPOT-5比较一致。客观评价表明:GF-1影像的4种统计参数与SPOT-5影像比较接近且各有高低,GF-1影像各波段的灰度分布更分散,地物间的可分性更高;GF-1影像各波段的信噪比和波段间的独立性与SPOT-5比较,基本相同,整体看来,GF-1具有较高的成像质量,在海岸带地区具有一定的应用潜力。     

广东省2006—2015年围填海演变分析

文章以landsat5和landsat8的遥感影像为数据源，运用ESRI和ARCGIS等软件对广东省2006—2015年的海岸线进行提取，并对围填海信息的类型和面积进行统计分析，在此基础上对广东省围填海的地理空间分布进行分析探讨，研究表明广东省在10年间围填海面积增加了94.936 km2，主要用途为城镇建设和养殖用海，围填海的区域主要集中在珠三角地区，占了整个广东省围填海面积的近60%。     

基于多源遥感影像的围填海项目监视监测系统的设计与应用

为满足围填海项目长时期、高频率和精细化的遥感监测需求以及提高监测自动化水平，文章采用ArcGIS和ENVI一体化开发技术，建立围填海项目遥感监视监测系统。研究结果表明:该系统通过构建围填海项目数据库，实现多源遥感影像数据批量处理、围填海范围提取以及监测成果图件批量输出等功能，可满足围填海项目遥感监视监测工作的需求，并在一定程度上实现遥感监测工作的批量化和自动化。由于遥感监测手段具有局限性，监测结果还须结合现场核查或测量结果使用。     

基于WorldView-2和GF-2遥感影像的赵述岛礁坪底质变化研究

以西沙群岛海域赵述岛礁坪为研究区域,应用2010年的WorldView-2和2015年的GF-2两期高分辨率卫星遥感影像数据,结合现场水下珊瑚礁照片和视频资料,建立了赵述岛礁坪底质类型遥感分类体系,分别构建了针对WorldView-2遥感影像和GF-2遥感影像的珊瑚礁底质分类决策树模型,并通过对两期遥感影像的底质类型提取结果的变化分析,完成了赵述岛礁坪退化区域的提取。结果表明:(1)WorldView-2影像的分类决策树具有91%的总体分类精度和0.89的Kappa系数,GF-2影像的分类决策树具有更高的分类精度;(2)6年期间研究区大约1/4的珊瑚礁分布区发生了退化;(3)最突出的自然变化是礁前区大面积的珊瑚丛生区转变成藻脊,结合相关资料认为东北季风、热带气旋和温度上升的综合影响是驱动因素;(4)赵述岛西侧的藻脊、珊瑚沉积区大面积转化为珊瑚砂和深水区域,原因是航道和码头的开发活动。研究分析了6年间赵述岛礁坪底质的退化状况,并分析原因,为珊瑚礁底质分类提供方法,并为西沙群岛的珊瑚礁监测和保护提供了有效资料和手段。     

近33年沧州海域围填海空间格局变化分析

利用1985—2018年6个时间段的Landsat TM、ETM、OLI遥感影像，使用面向对象的遥感提取方法，通过选取空间利用结构、开发利用程度、景观指数及质心转移分析了沧州市围填海空间格局变化特征。结果表明：33年间研究区内围填海活动剧烈，1985—2018年，沧州近岸海域新增围填海面积137.05 km²，围填用海规模随时间变化不断扩大。1985—2003年，围填海空间利用结构和类型经历了从以围填养殖用海为主到各类型围填用海兼备的演化过程。研究区内围填海强度逐渐上升，2018年围填海开发强度指数达到274.55。港口用海逐渐成为沧州近海海域围填海的主要类型，围海养殖用海次之。1985—2018年，沧州市围填海景观的聚集度指数与蔓延度指数均较高，平均聚集度指数高达99.4004，围填海景观分布具有较强的规律性。沧州市围填海质心不断向东南方向移动，说明沧州市围填海开发的重点区域逐步迁移至沧州南部海域。在当前围填海现状下，应注重后续围填海开发活动的合理规划和集约利用。     

高分三号卫星对海洋内波的首次定量遥感

正高分三号是我国首颗C频段多极化高分辨率微波遥感卫星,于2016年8月10日在太原卫星发射中心成功发射。国家海洋局第二海洋研究所卫星海洋环境动力学国家重点实验室对国防科工局正式公布的高分三号(GF-3)首批黄海内波的合成孔径雷达(SAR)遥感数据(2016年8月18日采集)进行了定量     

利用一种改进的算法对中国高分三号同极化SAR图像反演的有效波高的验证

Chinese Gaofen-3(GF-3) is the first civilian satellite to carry C-band(5.3 GHz) synthetic aperture radar(SAR).During the period of August 2016 to December 2017, 1 523 GF-3 SAR images acquired in quad-polarization(vertical-vertical(VV), horizontal-horizontal(HH), vertical-horizontal(VH), and horizontal-vertical(HV)) mode were recorded, mostly around China's seas. In our previous study, the root mean square error(RMSE) of significant wave height(SWH) was found to be around 0.58 m when compared with retrieval results from a few GF-3 SAR images in co-polarization(VV and HH) with moored measurements by using an empirical algorithm CSAR_WAVE. We collected a number of sub-scenes from these 1 523 images in the co-polarization channel,which were collocated with wind and SWH data from the European Centre for Medium-Range Weather Forecasts(ECMWF) reanalysis field at a 0.125° grid. Through the collected dataset, an improved empirical wave retrieval algorithm for GF-3 SAR in co-polarization was tuned, herein denoted as CSAR_WAVE2. An additional 92 GF-3 SAR images were implemented in order to validate CSAR_WAVE2 against SWH from altimeter Jason-2, showing an about 0.52 m RMSE of SWH for co-polarization GF-3 SAR. Therefore, we conclude that the proposed empirical algorithm has a good performance for wave retrieval from GF-3 SAR images in co-polarization.     

SAR与光学影像融合增强方法和效果分析

基于Radarsat-2全极化SAR、GF-1多光谱、Landsat-8多光谱影像,利用PCA变换、HSV变换等方法,分析了同空间分辨率的SAR与光学全色影像的信息量,并评价了其分别与Landsat-8多光谱影像的融合结果。结果表明:全极化SAR影像较全色影像的亮度高,图像标准差、信息熵及平均梯度总体趋于一致,信息量相当;融合影像目视效果相近,且SAR融合影像较光学融合影像包含的信息量更为丰富,利用高分全极化SAR影像替代光学全色影像开展海岸带遥感监测是可行的。     

浙江省近50年大陆海岸线时空变迁分析

文章选取了1970-2018年近50年间具有代表性的6期Landsat、SPOT-5和GF-1卫星遥感影像,运用数字岸线分析系统,综合利用面积法、基线法等分析浙江省大陆岸线变迁,对岸线变化驱动力进行了分析。结果显示：（1）海岸线变化主要发生在杭州湾、象山港、三门湾、台州湾、乐清湾和瓯江口岸段,海岸线向海推进共围填海约14.77万hm2,海岸线的平均变化率为26.72m/a。（2）近50年来,浙江省大陆岸线呈明显递减趋势,海岸线减少了184.27 km,自然岸线减少了381.37 km,人工岸线增加了197.10 km。（3）浙江省大陆海岸线以人工岸线为主,人工岸线截弯取直,平直化严重,自然岸线保有量逐年降低。（4）围海养殖、围填海等人类活动是浙江省大陆海岸线变迁的主要驱动力因素。     

台风中降雨对中国高分3号合成孔径雷达观测信号的影响

Gaofen-3(GF-3), a Chinese civil synthetic aperture radar(SAR) at C-band, has operated since August 2016.Remarkably, several typhoons have been captured by GF-3 around the China Seas over its last two-year mission.In this study, six images acquired in Global Observation(GLO) and Wide ScanSAR(WSC) modes at verticalvertical(VV) polarization channel are discussed. This work focuses on investigating the observation of rainfall using GF-3 SAR. These images were collocated with winds from the European Centre for Medium-Range Weather Forecasts(ECMWF), significant wave height simulated from the WAVEWATCH-III(WW3) model, sea surface currents from climate forecast system version 2(CFSv2) of the National Centers for Environmental Prediction(NCEP) and rain rate data from the Tropical Rainfall Measuring Mission(TRMM) satellite. Sea surface roughness,was compared with the normalized radar cross section(NRCS) from SAR observations, and indicated a 0.8 correlation(COR). We analyzed the dependences of the difference between model-simulated NRCS and SARmeasured NRCS on the TRMM rain rate and WW3-simulated significant wave height. It was found that the effects of rain on SAR damps the radar signal at incidence angles ranging from 15° to 30°, while it enhances the radar signal at incidence angles ranging from 30° to 45° and incidence angles smaller than 10°. This behavior is consistent with previous studies and an algorithm for rain rate retrieval is anticipated for GF-3 SAR.     

2010-2017年珠江河口海岸线遥感监测和 动态变化分析

海岸带是受全球气候变化及人类活动影响最大的地带。本文主要依托谷歌地球平台提供的时序高分辨率卫星遥感影像，提取了 2010-2017 年珠江河口地区海岸线信息，对不同时期的海岸线长度、类型及围海造地面积的变化情况进行了统计分析，对引起变化的驱动机制进行了探讨。结果表明： （1） 2010-2017 年珠江河口海岸线呈现先减少、后缓慢增长趋势。2010-2011 年由于海面整治工程，海岸线长度略微缩减，2011-2013 年为快速增长阶段，2013 年后海岸线长度变化不大，略微呈现增长； （2） 在基岩海岸线、砂砾质海岸线、淤泥质海岸线、人工海岸线、生物海岸线五种海岸线类型中，人工海岸线最长，占总长度的比例始终在 85 %以上，年均正向变化强度最大，达到 0.28 %，呈现稳定扩展趋势；淤泥质海岸线的负向变化强度最大，为-0.28 %，呈现稳定萎缩趋势； （3） 围海造地面积呈增加态势，年均变化面积为 0.25 km2；引起围海造地面积增加的主要原因为港口和码头建设。     

基于多时相GF-1和Landsat影像的连云港市44年海岸线遥感监测与演变分析

海岸线的动态变化监测可为海岸带防护、海岸带资源开发利用和可持续发展过程中的决策支持提供理论支撑。文中基于1973-2017年覆盖连云港市的Landsat系列和GF系列卫星影像数据,结合海岸线分类体系,提取了连云港市10期海岸线信息,并分析了海岸线演变特征及其成因。结果表明:(1) 2017年连云港市海岸线总长度为205.90 km,主要岸线类型为建设围堤和港口岸线,两类岸线总长为120.52 km,占总岸线长度的58.53%;(2) 1973-2017年连云港市海岸线长度整体呈现增长态势,44年间海岸线长度共增长了57.17 km,年增长率约为1.3 km/a。连云港市海岸线主要增长的岸线类型为建设围堤、港口岸线和生物岸线;(3) 44年间,连云港市海岸变化主要的海岸线类型为粉砂淤泥质岸线、生物岸线、港口岸线、建设围堤和盐田围堤;(4) 2017年连云港市自然岸线长度为69.15 km,占总岸线长度的33.6%,44年间,自然岸线长度减少了28.8km,年减少率为0.65 km/a。自然岸线减少的原因主要为养殖业发展、城市扩张建设和港口建设。     

1990—2017年杭州湾大陆岸线时空变迁分析

以 1990、2000、2005、2010、2014、2017 年遥感影像为数据源，采用人机交互的方式提取杭州湾各时期大陆岸线。通过对岸线长度和类型、岸线变化速率，以及岸线变化区域类型的变化情况统计，综合分析杭州湾大陆岸线时空变迁规律。研究表明，20 世纪 90 年代以来，杭州湾大陆岸线整体向海一侧推进，自然岸线保有率持续下降。围填海等工程建设是导致岸线变化的主要因素，加强对围填海工程的管控和海岸线保护与利用管理，可以进一步优化资源配置，促使科学合理的海岸带格局的形成。     

围填海潜力定量评价模型在锦州湾围填海区域的应用

围填海虽能缓解因经济发展及人口增长造成的土地资源问题,但是大规模不科学的围填海工程会严重破坏海洋资源,并对海域生态环境造成不可逆的改变。为科学管控围填海工程,需对其资源状况进行定量评价,进而为合理控制管控围填海资源规模提供一定的建议。本文以1991年、1995年、2000年、2005年、2010年及2014年锦州湾的Landsat TM/ETM+/OLI遥感影像作为数据源,提取并分析研究区海岸线以及围填海信息,计算围填海强度指数,并应用围填海潜力定量评价模型对锦州湾的围填海潜力状况进行分析。研究结果表明:(1)1991-2014年间,锦州湾围填海面积显著上升,围填海强度指数由49.64 hm²/km上升到88.05 hm²/km,等级由3级变为4级;(2)截至2014年,锦州湾围填海潜力指数P为1026.90 hm²。该结论可为科学规划并管控锦州湾围填海区域提供一定的参考。     

围填海工程平面设计评价方法探讨

以盘锦辽滨沿海经济区区域建设用海规划和长兴岛临港工业区区域建设用海规划为应用示范案例,开展了围填海工程平面设计评价方法的应用示范研究。结果表明,本研究建立的围填海工程平面设计评价方法体系具有较广泛的适用性和实用性,可以指导和促进我国围填海工程平面设计向离岸式、岛群式、组团式方向发展。盘锦辽滨沿海经济区区域建设用海规划围填海工程平面设计综合评价数值达到0.88,属于Ⅴ等级,平面设计优秀。长兴岛临港工业区区域建设用海规划围填海工程平面设计综合评价值0.68,属于Ⅳ等级,平面设计优良。