基于GF-1卫星遥感影像的港口空间格局监测与评估——以营口鲅鱼圈港区为例

文章采用国产GF-1卫星遥感影像,通过对港口内部空间格局以及各组成单元特征进行分析,建立了面向对象的港口空间格局遥感监测方法与步骤,探索构建了码头岸线指数、码头岸线利用指数、码头指数、堆场指数和港池指数等港口空间格局集约利用评估指标,并以营口鲅鱼圈港区为例进行实证研究。结果显示:营口鲅鱼圈港区的码头岸线指数为0.51,码头岸线利用指数为1 498.16万t/km,码头指数为12.23hm~2/km,港池指数为242.76hm~2/km,堆场指数为108.46hm~2/km。码头岸线与码头面积、堆场面积、港池面积的基本比例为1.00∶12.00∶108.00∶250.00。营口鲅鱼圈港区仍有8 821.17万t/a的吞吐量提升空间。     

近30年来山东半岛北部滩涂及海岸线变化

以山东半岛北部为研究区,以烟台、蓬莱、龙口和莱州4个港口的潮情为依据,分别选取1984、1995、2005、2010、2015年的Landsat系列遥感影像,分析了山东半岛北部滩涂(含潮上及潮间带)及海岸线30a来的变化.研究结果表明:(1)研究区近30a来滩涂面积减少300.66 km2,其中潮间带面积减少了84.84 km2,潮上带面积年减少了215.82 km2,减少区域主要集中在莱州湾东南部;(2)海岸线长度呈递增趋势,30a来增加103.68 km,增长速度为3.34 km/a,增加典型区集中在莱州太平湾、龙口人工岛群、蓬莱港和烟台港等区域;(3)通过实地调研发现,盐田、养殖池的大量扩建、海岸侵蚀和入海泥沙量减少是滩涂减少的主要原因;沿海养殖池的增加和填海造陆的扩张是海岸线长度增加的主要原因.     

1991—2015年唐山市海岸线时空变化遥感分析

文章利用1991年、2000年、2006年、2010年和2015年5个时相的遥感影像，开展了近20余年唐山市海岸线的变迁及驱动力分析。得出结论如下：①1991—2015年间唐山市海岸带岸线总长度从273 km增长到449 km，年平均增长7.33 km；②1991—2015年间唐山市岸线利用类型增加了3类，人工岸线长度增加了190.36 km，占比增加了6.22%；③工业用岸线为增长最快的岸线，长度从15.32 km增长为221.00 km，增长了205.68 km，渔业用岸线为减少最快的岸线，长度由222.72 km减少为158.60 km，减少了64.12 km；④唐山市海岸带淤积面积为4.0×105 hm2，侵蚀面积为670 hm2，岸线平均变化速率为605.44 m/a；⑤曹妃甸港区、京唐港等建设是导致唐山市海岸线变迁的主要原因。     

基于遥感和GIS的舟山岛岸线资源时空变迁及其利用演进研究

本文以舟山岛为例,以乡镇街道为基本分析单元,根据遥感与GIS方法,进行了1999-2012年间海岸线长度与人工岸线比例、曲折度、利用集约度、资源利用类型的时空变化观测与统计分析。结果表明:(1)舟山岛的岸线在1999年至2012年间不断变化,但变化幅度逐渐减缓,逐渐趋于稳定。区域集中性明显,主要集中在生态风险低的区域。在岸线范围变化的同时,人工化指数也在不断上升;(2)本岛岸线利用方式变化明显,主导利用方式为港口与工业岸线和城镇生活岸线。岸线各利用类型存在部分相互转化,主要是对其它用途岸线开发。舟山岛岸线利用用途相互转化较为合理;(3)随着岸线范围与利用类型的变化,舟山岛岸线利用集约度不断提高,说明本岛对于岸线利用的定位逐渐精准化。结合舟山市海洋功能区划岸线管理效果的回顾性分析,对舟山岛乃至更多海岛县的岸线资源未来的可持续发展提出合理意见。     

1980—2020年大湾区海岸线变迁及影响因素分析

海岸线动态变化是全球变化和人类活动共同的反映。本文基于粤港澳大湾区、东京湾和旧金山湾1980—2020年7期Landsat系列遥感影像及Google Earth高分辨率影像, 利用阈值分割, 结合水体指数法、Sobel算子法, 提取各期海岸线。从长度、空间形态、结构和利用程度等多角度分析其岸线变化, 并结合地理探测器对其影响因素进行定性和定量分析。结果显示: 1) 1980—2020年间, 各湾区岸线趋于平直, 其中东京湾海岸线的年均长度变化强度最大, 为0.37%; 2) 40a间各湾区岸线的纵深变化比较稳定, 结构趋于复杂, 形态趋于分散, 其中粤港澳大湾区海岸线的分维差异最小, 形态最分散; 3) 40a间, 各湾区的自然岸线减少, 港口码头岸线和其他人工岸线长度剧烈增长, 其中粤港澳大湾区的生物岸线波动增长, 岸线利用程度指数增幅最大。本文研究结果表明, 气温、波高、潮汐和陆域面积、港口吞吐量是湾区海岸线变化的主要影响因素, 且任意两个影响因素的交互作用大于单一因素的作用。     

基于遥感和气象数据对辽东湾海冰变化预测研究

辽东湾是渤海海冰灾害最严重的区域,精确预报海冰的空间分布、动态变化,对降低海冰灾害风险具有重要的作用。本文以辽东湾为研究区,以MODIS数据和气象数据为数据源,根据2010/2011年度到2014/2015年度辽东湾海冰5年结冰信息得出该海域结冰概率,建立营口气象站积温与结冰概率的关系模型,对辽东湾2015/2016年度海冰初冰期至盛冰期的发展及空间分布进行模拟、预报,结果表明:利用结冰概率与营口积温相关关系可以实现对辽东湾海冰的动态预测,利用混淆矩阵对海冰提取结果检验,总体精度在90%以上,为渤海及其它地区局部条件下海冰预测提供参考。     

未来相对海平面变化对山东沿海港口的影响

以山东省沿海港口为研究对象,采用基于IPCC第五次评价中RCP8.5情景的渤海、黄海海平面上升速率数据和山东省沿海地区地壳垂直运动速率数据,估算各港区自2019年到2100年相对海平面上升数据,获得以下研究结果:滨州港为0.956 m,东营港为0.794 m,潍坊港为0.47 m,龙口港为0.308 m,日照港为0.181 m,蓬莱港为0.143 m,烟台西港、烟台芝罘湾港区、威海港和青岛港均为0.14 m。结果表明,(1)相对海平面上升增大了港口航道的最大通行能力,其中,东营港、潍坊港、龙口港和滨州港最大通行能力绝对增加量大,分别为3.97×104t、3.5×104t、1.54×104t和1.54×104t;滨州港、东营港、潍坊港和龙口港相对增加量大,分别为51.21%、39.7%、35%和10.27%。(2)相对海平面上升使碎波线更接近防波堤,其中,滨州港、东营港和潍坊港,碎波线向防波堤移动距离大,分别为2 867 m、1 588 m和940 m。(3)相对海平面上升增大防波堤越浪量,其中,滨州港防波堤、东营港北防波堤和潍坊港中港区防波堤越浪量增长率高,分别为34.32%、34.17%和32.88%。(4)滨州港、东营港、潍坊港和龙口港应适时增大进、出港口轮船的最大吨位,以充分利用增大的最大通行能力的条件;滨州港、东营港和潍坊港应适时抛石或安装扭王字块来加固防波堤,以应对碎波线不断接近,激浪流冲击增强的不利影响,防止防波堤遭受破坏;滨州港应增高防波堤胸墙1 m以上,东营港北防波堤和潍坊港中港区防波堤应增加防波堤胸墙,高度分别在0.8 m以上和0.5 m以上,以防止越浪量增大对港池环境的干扰。研究结果和结论可为未来山东省沿海港口建设提供参考。     

基于高空间分辨率卫星遥感影像的砂质海岸空间整治效果分析——以营口月亮湾为例

采用2005年采集的SPORT5卫星遥感影像和2015年采集的GF-1卫星遥感影像,分别对2006-2014年之间营口月亮湾海岸空间整治项目实施前后的海岸景观格局进行监测,在此基础上构建了沙滩面积系数、适宜游乐水域指数、主体功能度指数、景观多样性系数、景观变化指数等评估指标,评估了营口月亮湾海岸空间整治效果。结果表明:营口月亮湾沙滩养护工程实施后沙滩面积大幅增加,沙滩面积系数为2.44,适宜游泳嬉水娱乐区面积略有增加,适宜游乐区指数为1.10。海岸空间整理工程实施使月亮湾海岸游乐功能分区明显,月亮湖公园、高尔夫休闲区、山海广场区、农业生态旅游度假区和滨海嬉水观光区主体功能度指数分别达到0.89、0.76、0.68、0.65和0.77。海岸景观美化工程整体改变了海岸景观格局,使各功能分区海岸景观多样性提高,海岸景观格局更为优化,总体景观多样性系数达到1.13,景观变化指数达到0.30。     

近10年珠海海岸带海岸线时空变化遥感分析

为了更有效地研究珠海市海岸带海岸线的变化,基于2005年、2010年和2015年3期覆盖珠海市海岸带的高分辨率SPOT-5、GF-1和航空DOM遥感影像,建立了珠海海岸带岸线分类体系,并采用人机交互方式提取了3期12类海岸线信息。对海岸线长度及海岸蚀淤情况进行分析,结果表明:(1)2005~2015年珠海市海岸带海岸线总体长度从470.69 km增长到496.95 km,年平均增长2.38 km;(2)2005~2015年珠海市海岸带岸线中,人工岸线一直占较大比重,且10年间呈持续增长状态,总长度增长了40.21 km,而此期间的自然岸线却减少了13.95 km;(3)珠海市海岸带侵蚀面积为0.98 km~2,扩张面积为34.75 km~2。港口码头和建设岸线是扩张主因,养殖围堤岸线、砾石岸线、基岩岸线长度逐年递减并向内陆侵蚀;(4)珠海市高栏港区附近岸线变化最为剧烈,实地调查发现该地区港口从2008年开始建设并逐年向外扩张,至2015年扩张面积为27.65 km~2,平均扩张速率为3.4 km~2/a。通过以上分析,可以得出近10年珠海市海岸带海岸线变迁是海岸开发所引起的,港口码头建设是人类开发海岸的主要方式。     

1988—2015年马六甲海峡岸线时空变化特征分析

基于Landsat遥感影像,建立1988年、2000年和2015年3个时期马六甲海峡两侧的岸线数据,并从岸线结构、岸线变化速率、海陆格局和岸线开发利用强度等方面分析1988—2000年、2000—2015年和1988—2015年不同时段区域陆体以及槟城港等12个主要港口区域的岸线时空变化特征。结果如下:岸线结构变化显著,人工岸线长度和比例急剧增加,港口区域逐渐从单一类型主导向多元结构转变;除个别港口外,两侧岸线均呈向海扩张状态,南北两岸的岸线平均变化速率分别为0.91m/a和1.20m/a;因海峡南岸沼泽广布、地势低平及海平面上升等原因,其岸线稳定性差于海峡北岸;岸线开发利用强度持续增强,并表现出明显的海峡北岸强于南岸的空间差异,以及北岸第一阶段增长快于第二阶段,南岸第一阶段增长慢于第二阶段的时间差异。马六甲海峡的交通运输功能是两岸岸线变化的主要驱动因素。本研究对认识马六甲海峡两岸及港口区域岸线的时空变化和发展特征有重要意义,对海峡及港口岸线的综合管理具有一定借鉴作用。     

海草的卫星遥感研究进展

海草、沙滩、砾石以及淤泥等不同底质类型对光谱的反射率不同,通过卫星遥感检测反射率的变化可以鉴别海草等底质类型。由于海草体内含有叶绿素a、叶绿素b以及花青素和叶黄素等色素,通过检测这些色素的光谱可以对海草分布以及生存状态进行卫星遥感检测。主要从多光谱、高光谱等角度对近岸光学浅水中海草的卫星遥感以及国内对海草和水体生物光学研究状况等方面进行阐述,并对未来的研究趋势进行展望。     

中国海洋卫星遥感技术进展

新中国成立70年来，中国在海洋卫星遥感技术领域取得了丰硕成果。中国制定了长远的自主海洋卫星发展规划，构建了海洋水色、海洋动力环境和海洋监视监测三大系列的海洋卫星，逐步形成了以中国自主卫星为主导的海洋空间监测网，在中国海洋资源与环境监测、海洋防灾减灾、海洋安全管理等方面发挥了重要作用。本文回顾了中国在海洋水色、海洋微波(海洋动力环境)卫星遥感技术的发展历程，重点介绍了中国在海洋卫星遥感技术领域所取得的新成果，并对中国海洋卫星遥感技术的未来发展进行了展望。     

海上导航信息远程传输监控技术研究与应用

将北斗通信技术、船舶自动识别系统技术、航标遥测遥控技术以及GPS差分技术进行有效结合,研制了海上导航信息远程传输监控系统,对我国中、远海海域装有AIS设备的船舶进行跟踪与监控、可疑船舶的辨认、船舶的岸基调度、航标遥测遥控、GPS差分信息远程播发等。相比单一技术的应用,海上导航信息远程传输监控系统不受天气条件限制,无需人员定期出海维护,具有设备集成度高、导航差错率低、功能全面、成本效益好等特点。     

The application of hyperspectral remote sensing to coast environment investigation

Requirements for monitoring the coastal zone environment are first summarized. Then the application of hyperspectral remote sensing to coast environment investigation is introduced, such as the classification of coast beaches and bottom matter, target recognition, mine detection, oil spill identification and ocean color remote sensing. Finally, what is needed to follow on in application of hyperspectral remote sensing to coast environment is recommended.     

空间分辨率对水深遥感反演的影响分析

遥感水深反演中空间分辨率的影响是一个重要的科学问题。本文使用东岛的QuickBird和WorldView-2多光谱影像及实测水深点进行实验研究,实验使用了原始空间分辨率（2.4/2m）以及4种降空间分辨率（4m,8m,16m和32m）的影像,使用相同的水深控制点开展水深遥感反演,并对水深反演结果使用相同的检查点进行精度验证。实验结果表明,随着空间分辨率由2.4/2m降低至4m,8m和16m,水深遥感反演的精度呈现出逐渐提高的趋势,进一步降低空间分辨率则会导致水深反演精度下降。当影像空间分辨率为16m时,水深反演结果误差最小且与实测水深值相关性最高,此时两景影像的水深反演平均相对误差分别21.2%和13.1%,相对于最大值分别降低了14.7%和2.9%;平均绝对误差分别为2.0m和1.4m,相对于最大值分别降低了1.0m和0.5m。本文研究结果为水深遥感反演研究与应用中遥感数据的选择提供了参考。     

海冰密集度卫星遥感反演研究进展

海冰密集度是海冰的重要参数之一,在冰区导航、海上作业、海冰模式验证和气候模型改进等方面具有重要意义。卫星遥感具有覆盖范围广、重访周期短、成本相对低等优势,已成为获取海冰密集度的主要观测手段。本文从主被动微波遥感和光学遥感的角度,回顾了现阶段海冰密集度卫星遥感反演研究进展情况,包括海冰监测传感器、海冰密集度反演算法和海冰密集度产品等。结果表明,被动微波遥感是目前获取海冰密集度的主要方式,已发展出许多成熟的业务化算法;主动微波遥感数据已成为制作冰情图的主要数据源,海冰密集度反演算法由合成孔径雷达SAR（Synthetic Aperture Radar）图像分类向深度学习算法发展;光学遥感海冰密集度算法较为成熟,但受限于云层和夜晚限制,其反演结果多用于其他海冰密集度产品的验证。受传感器硬件限制,3种观测手段各有其长处与不足。为获得高精度、高时空分辨率的海冰密集度数据,开展多源数据融合研究是解决传感器性能瓶颈的有效手段。大数据时代,基于深度学习的海冰密集度卫星遥感反演技术快速发展,需要深度融入海冰密集度卫星遥感领域知识。海冰密集度卫星遥感反演应着力于海冰预报服务,致力于提高我国的海冰预报能力。     

卫星遥感监测人类活动所致海洋环境污染研究进展

随着沿海地区城市化及工业化快速发展,人类活动对近岸海洋造成了陆源、气源、海源三类源头污染,导致海洋环境质量下降。卫星遥感具有覆盖范围大、快速、准确的监测能力,是全球海洋环境动态监测与评价研究重要手段。从三种海洋环境污染源出发,辨析人类活动造成的不同种类污染及其监测指标,梳理国内外卫星遥感监测相关海洋环境污染研究,检视卫星遥感技术方法在这些海洋环境污染上的应用,发现（1）人类活动造成的海洋环境污染主要是海洋水质污染、海洋垃圾和微塑料、海洋大气污染沉降污染三种类型。（2）水质污染的遥感监测应用有效针对水质环境恶化、灾害的大面积沿海水质环境等常规现场监测方法无法满足的情况,而海洋垃圾与微塑料污染监测方法已经从遥感反演到机器学习,海洋大气污染沉降的遥感监测应用中需要更多大气污染参数以达到精确监测。（3）海洋环境污染卫星遥感监测仍然受到影像数据的分辨率限制,同时受海洋的立体性和流动性影响,因此未来研究应集中于立体化的海洋遥感探测技术,同时利用卫星、航空、船舶、岸基等多源、多时空的监测数据,将光学物理传感器与生物传感器相结合,构建海洋多源监测数据库,为政府及相关商业部门提供即时海洋管理依据,辅助完善海洋文明与海洋空间规划。     

2003～2008年九龙江口及其邻近区域土地利用变化的遥感分析

以高分辨率卫星遥感影像和部分航空图像为数据源,综合运用3S技术分析河口区土地利用总量及其变化量、土地利用变化速度、土地利用类型相互转换和土地利用程度等动态变化信息.结果表明,九龙江河口区土地利用类型主要以城乡工矿及居民用地、水田、养殖水面、园地、荒草地以及有林地为主;2003～2008年间,河口区主要土地利用方式发生了明显的变化,其中城乡工矿及居民用地、开发用地、园地面积分别增加了19.32、20.61、18.82 km2,水田、养殖水面、荒草地面积分别减少了15.29、4.23、17.03 km2,土地利用综合动态度为2.62%,土地利用变化速度较快;土地利用程度综合指数增加了10.27,土地利用程度增强.九龙江河口区城市化、开发建设和农业结构的调整增加了河口海域受非点源污染的可能性.     

基于国产高分辨率影像的图们江口中、朝、俄三国湿地景观格局对比分析

图们江是我国重要的国际性河流之一,受中国、朝鲜、俄罗斯三国政策、经济、文化等因素影响,三国的湿地景观截然不同。本文以我国国产高分辨率卫星GF-1和GF-2影像为数据源,通过对图们江口湿地的实地踏勘,建立了图们江口湿地遥感分类体系,包括湖泊、河流、沼泽、滩涂、坑塘、水田和水库共7类。采用目视解译方法,提取了图们江口湿地信息,对图们江口湿地现状和中、朝、俄湿地差异进行了分析。利用Fragstats景观分析软件,选取了斑块数(NP)、最大斑块指数(LPI)、斑块平均面积(MPS)、加权平均形状指数(SHAPE)、加权平均分形维数(FRAC)、香农多样性指数(SHDI)和香农均匀性指数(SHEI)等几个景观格局指数分析了图们江口湿地景观格局特征。结果表明:(1)研究区湿地总面积为39 503.38 hm²,以沼泽和湖泊为主,呈现近日本海聚集分布格局。(2)俄罗斯湿地面积占各国研究区湿地总面积比例最大,朝鲜次之,中国最小;朝鲜湿地开发程度最高,湿地破坏较严重。(3)朝鲜湿地破碎程度在三国中最重,中国次之;朝鲜因水田开发较严重,景观规则度最高;中国湿地多样性较其他两国丰富。     

悬浮泥沙浓度遥感反演模式研究

利用野外采集的悬沙样品配置不同粒径和浓度等级的悬沙水样,进行实验室光谱测量,分析悬沙水样的光谱特征及其反射率与粒径之间的关系。根据实验结果选取泥沙浓度和粒径的敏感波段,建立了敏感波段模型和主成分模型。结果表明,主成分分析法能大量获取多通道悬沙水体光谱反射率信息,模型的反演能力优于敏感波段模型。