毕业论文课题相关文献综述
文 献 综 述
一、引言
海岸线是海洋与陆地的分界线，是海洋、陆地、大气等自然环境相互作用的前沿，被国际地理信息委员会( IGDC) 定为最重要的27种地表特征之一。
海岸线包括大陆海岸线和岛屿海岸线，在中国，两者的总长度达32000多千米，而且海岸线类型多种多样。全面、快速、准确地测绘海岸线的位置及监测其动态变化，是实现海洋可持续发展的有效方法之一。对此，许多遥感信息工程研究学家和GIS研究领域的专家学者对不同地区不同时间段的海岸线变迁进行了研究。因此本文献综述尝试对不同地区不同方法进行归纳和整理，给出变迁背后的地理解释。本文主要介绍海岸线变迁的遥感监测方法，包括海岸线信息提取，海岸线时空变迁分析和背后驱动力因素等一系列问题。
二、海岸线信息提取
海岸的类型有许多种,最常见的主要有4类: 粉砂淤泥质海岸、砂质海岸、基岩海岸和人工海岸。这4类海岸的海岸线因地貌特征不同，所以在卫星图像上也有不同的解译标志。人工海岸是由水泥和石块构筑,在图像上具有较高的光谱反射率,与光谱反射率很低的海水区分明显；基岩海岸与海水的分界线就是其海岸线,明显的解译特征是海岬角以及直立陡崖的水陆直接相接地带；砂质海岸是砂粒在海浪作用下堆积形成的,而砂在卫星图像上的反射率比其它地物要高,所以可以取砂质海岸靠陆地一侧的边缘作为其海岸线；对于岸滩面积较小的淤泥质海岸,可以选择其它地物(如植被等)与淤泥质海岸的分界线作为海岸线,因为在大潮高潮时,海水不能越过其分界线[1]。
目前遥感图像中海岸线的解译有两种方法:目视解译和自动解译[6]。传统的目视解译经手工透图作业,方法简单,但误差较大。自动解译是将岸线作为边缘检测出来,一些已经提出的海岸线提取方法是利用图像的边缘检测器技术[2]或者对图像进行纹理分析[3]。在海岸线遥感自动提取方法方面，水陆分割法是当前海岸线信息遥感提取最为通用的方法，常用的水陆分割因子有归一化水体指ND－WI、改进的归一化差异水体指数MNDWI、Sobel算子等。除此之外，波段谱间关系法、阈值（密度）分割法、神经网络分类法、CV模型、元胞自动机、SAR影像的海岸线提取和岸线追踪技术也是开展岸线提取的有效方法，也有一部分学者将面向对象的分类方法引入岸线提取中[5],罗昆等采用面向对象的信息提取技术，基于密度分割法对遥感影像进行面向对象影像分类，结合影像纹理特征进行二值化合并处理，最后利用边缘追踪并辅以目视识别修正，实现宁远河口海岸线的提取[4]。
多波段谱间关系法由周成虎等提出，秦艳芳等将该方法应用于厦门市海岸线遥感监测，主要是通过分析水体与其他地物在TM 影像不同波段上的灰度曲线图[7]。神经网络分类法于20世纪80年代兴起，在模型识别、预测评估等多个领域利用现代计算机技术解决了许多难以解决的问题，而在海岸带研究的水边线提取中也有较好的应用。其原理是模拟人脑神经元网络的结构和功能，建立简单的模型按不同的连接方式组成不同的络，实现类人思维。梁玉蕾在研究提取黄河口海岸线中，提出神经网络的工作过程为：用户在输入层输入需要的参数，神经网络的隐含层可以自动对样本数据归纳总结出一系列的规律与函数关系，并将其输出，隐含层的功能与人脑的思考过程非常类似[8]。SAR 影像为侧视成像，主动遥感成像，并且可以对海岸线进行全天时、全天候检测。利用边缘提取、区域生长等方法提取SAR图像的海岸线具有局限性，斑点噪声、各种原因引起的海平面粗糙都会对其产生影响，SAR图像上陆地与水域的对比度较低，影响了SAR 数据提取海岸线的精度[9]。
在海岸线提取过程中，也有采用目视解译和屏幕数字化结合的方式来进行[10]。例如陆晓燕等在对2000 ～ 2009 年江苏沿海海岸线变迁进行海岸线提取时就采用的这种方法。
三、海岸线时空变迁分析
海岸线变迁的分析方法主要有地图叠加法、垂直断面建模方法、平均速率法、面积法、动态分割法和非线性缓冲区迭代法等（朱国强等，2015）。
地图叠加法是取不同时相的高分辨率影像进行叠加，以直接获取海岸线的变化情况。张霞等对秦皇岛人工海岸线进行遥感监测时就采用这种方法[11]。传统的垂直断面建模方法对海岸线变化速率进行计算。该方法已由美国地质调查局开发成ArcGIS 的扩展模块DSAS（Digital Shoreline Analysis System）[12]。平均速率法是基于徐进勇等提出的海岸线变化强度，利用该指标可以分析海岸线长度变化速度的差异，描述了特定时段海岸线长度的年均变化程度。刘旭拢等则提出海岸线类型结构变化指标，用于刻画不同类型海岸线的构成关系，可以利用海岸线类型结构变化指标进行评估，是特定类型海岸线长度占海岸线总长度的比重。海岸线的变迁带来海岸面积的变化，而面积法就是通过统计面积变迁来分析海岸线时空变化的[13]。动态分割法是基于动态分段思想的岸线变化检测方法，这种方法操作简单但缺点是连接两条岸线上同比例点所形成的的距离线不是基准线的垂线对于岸线较短和弯曲度较小的岸线结果较准确，岸线较长和弯曲程度复杂时误差明显[14]。
不同的海岸线类型需要不同的提取方法，也需要不同的时空变迁分析方法。例如面积法就比较适合用于研究人工海岸线。所有的方法都应当在充分分析研究区域之后确定。
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