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國產(chǎn)陸地觀測衛(wèi)星數(shù)據(jù)在海島海岸帶動(dòng)態(tài)監(jiān)測中的應(yīng)用

進(jìn)入21世紀(jì)以來,隨著我國國產(chǎn)衛(wèi)星數(shù)量的不斷增多和數(shù)據(jù)質(zhì)量的不斷提升,逐漸轉(zhuǎn)為以國產(chǎn)衛(wèi)星數(shù)據(jù)為主。

  由于國產(chǎn)陸地觀測衛(wèi)星數(shù)據(jù)具有國土覆蓋度高、自主性強(qiáng)、重訪周期短等優(yōu)勢,已在我國海島海岸帶資源環(huán)境動(dòng)態(tài)變化監(jiān)測中擔(dān)當(dāng)起重任,為我國海島海岸帶資源的合理開發(fā)利用和保護(hù)以及海島海岸帶的可持續(xù)發(fā)展提供了技術(shù)支撐和數(shù)據(jù)保障。然而,由于國產(chǎn)衛(wèi)星發(fā)射較晚,歷史上可用的國產(chǎn)衛(wèi)星數(shù)據(jù)較少,因此在進(jìn)行海島海岸帶動(dòng)態(tài)變化監(jiān)測時(shí),多是采用聯(lián)合使用國外與國產(chǎn)衛(wèi)星數(shù)據(jù)的方式,歷史上以國外衛(wèi)星數(shù)據(jù)為主。進(jìn)入21世紀(jì)以來,隨著我國國產(chǎn)衛(wèi)星數(shù)量的不斷增多和數(shù)據(jù)質(zhì)量的不斷提升,逐漸轉(zhuǎn)為以國產(chǎn)衛(wèi)星數(shù)據(jù)為主。

  1.國產(chǎn)高分辨率衛(wèi)星數(shù)據(jù)在我國海島海岸帶區(qū)域應(yīng)用評(píng)價(jià)

  衛(wèi)星數(shù)據(jù)的應(yīng)用往往受制于遙感影像的定位精度和成像質(zhì)量,為了更好地將國產(chǎn)高分衛(wèi)星數(shù)據(jù)應(yīng)用于海島海岸帶區(qū)域,海洋一所研究人員開展了資源一號(hào)02C、資源三號(hào)、高分一號(hào)、高分二號(hào)等國產(chǎn)高分衛(wèi)星影像在我國海島海岸帶區(qū)域的定位精度評(píng)價(jià)、成像質(zhì)量評(píng)價(jià)和地物識(shí)別能力分析。

  選取典型海島海岸帶區(qū)域作為研究區(qū),利用現(xiàn)場實(shí)測的地面控制點(diǎn),對(duì)資源一號(hào)02C、資源三號(hào)、高分一號(hào)、高分二號(hào)等衛(wèi)星影像的定位精度進(jìn)行了評(píng)價(jià),結(jié)果表明:這些國產(chǎn)高分衛(wèi)星影像均具有較高的定位精度,能夠滿足我國海島海岸帶遙感調(diào)查任務(wù)的需要;利用國外空間分辨率相當(dāng)、頻段設(shè)置近似的遙感影像,采用主觀和客觀評(píng)價(jià)相結(jié)合的評(píng)價(jià)方法,對(duì)上述衛(wèi)星影像的成像質(zhì)量進(jìn)行了評(píng)價(jià),結(jié)果顯示:這些國產(chǎn)高分衛(wèi)星影像在海島海岸帶地物表現(xiàn)能力和地物細(xì)節(jié)信息方面相近于國外同類影像,具有較高的成像質(zhì)量,達(dá)到甚至優(yōu)于國外同等分辨率的衛(wèi)星影像成像質(zhì)量,能夠很好地應(yīng)用于海島海岸帶地物識(shí)別,在應(yīng)用推廣方面具有巨大的潛力。

  2.海島動(dòng)態(tài)變化遙感監(jiān)測

  我國是一個(gè)海島大國,泥沙島是重要的海島類型,由于其物質(zhì)組成特點(diǎn),在人類活動(dòng)和海洋動(dòng)力的共同作用下,島體變化速率快,現(xiàn)場調(diào)查難以實(shí)現(xiàn)對(duì)其動(dòng)態(tài)的監(jiān)測。遙感技術(shù)具有大面積、同步、長時(shí)間序列、對(duì)同一區(qū)域可進(jìn)行重復(fù)觀測等優(yōu)勢,可不依賴于海域和地表狀況進(jìn)行長期、靈活的調(diào)查,通過不同時(shí)相遙感影像的疊加,可有效監(jiān)測泥沙島的動(dòng)態(tài)變化過程。

  海洋一所研究人員利用不同時(shí)相遙感影像對(duì)多個(gè)泥沙島群和典型海島進(jìn)行了動(dòng)態(tài)變化過程監(jiān)測,為海島的開發(fā)、保護(hù)與管理提供了數(shù)據(jù)支持。例如:利用2000—2013 年逐年的CBERS 電荷耦合(CCD)影像和HJ-1 CCD 影像,監(jiān)測了長江口北支主要沙洲的發(fā)育、消亡以及并陸等演變過程;利用1973—2004 年的7 期Landsat 影像和2008—2011年逐年的HJ-1 CCD 影像,分析了廣東省羅斗沙島的動(dòng)態(tài)變化情況;利用2008—2013年逐年的HJ-1 CCD 影像,對(duì)河北省灤河口外泥沙島群的動(dòng)態(tài)變化開展了監(jiān)測,分析了海島數(shù)量、岸線長度和面積的變化情況及其原因。

  3.海岸線變遷遙感監(jiān)測

  海岸帶是海洋和陸地的交匯地帶,是人類最為密集、開發(fā)活動(dòng)最為頻繁、經(jīng)濟(jì)最為發(fā)達(dá)的區(qū)域。隨著海洋經(jīng)濟(jì)的迅猛發(fā)展,海岸帶區(qū)域港口建設(shè)、圍海養(yǎng)殖等活動(dòng)頻繁,導(dǎo)致海岸線在不斷變化。遙感與地理信息(GIS)技術(shù)相結(jié)合,能準(zhǔn)確及時(shí)地監(jiān)測海岸線的動(dòng)態(tài)演變。

  海洋一所研究人員利用歷史上的Landsat 影像和國產(chǎn)的CBERS、HJ 影像,定量分析了我國沿海各省的海岸線變遷情況;同時(shí)還對(duì)鴨綠江口、遼河口、珠江口等重要河口 和萊州灣、杭州灣、海州灣等典型海灣 的海岸線類型構(gòu)成、時(shí)空變化特征及海岸開發(fā)方式等進(jìn)行了系統(tǒng)研究,為海岸線資源的合理開發(fā)和可持續(xù)利用提供了科學(xué)支持。

  4.濱海濕地遙感監(jiān)測

  濱海濕地是陸地生態(tài)系統(tǒng)和海洋生態(tài)系統(tǒng)的交錯(cuò)過渡地帶,典型濱海濕地類型包括河口濕地、海灣濕地、澙湖濕地、紅樹林濕地、珊瑚礁濕地等,這些濱海濕地孕育了豐富的生物多樣性,對(duì)近海漁業(yè)可持續(xù)發(fā)展和候鳥保護(hù)具有不可替代的重要作用。然而,受經(jīng)濟(jì)利益的驅(qū)使,人們對(duì)濱海濕地的過度開發(fā)使其發(fā)生了普遍且嚴(yán)重的退化,大面積的圍填海是造成濱海濕地持續(xù)退化的主要原因。

  河口濕地處于咸淡水生態(tài)系統(tǒng)交匯處,生態(tài)環(huán)境較脆弱,極易受到破壞。海洋一所研究人員以資源(ZY)-3、高分(GF)-1 和GF-2 為數(shù)據(jù)源,分別對(duì)黃河口、大沽河口、圖們江口等河口濕地狀況進(jìn)行了精細(xì)遙感調(diào)查和變化監(jiān)測分析;利用1986、1995、2004 年的Landsat 影像和2012 年的HJ-1 影像,分析了遼寧省雙臺(tái)河口國家級(jí)自然保護(hù)區(qū)自建立以來蘆葦和堿蓬濕地的退化狀況,提出了保護(hù)和管理建議;利用HJ-1A超光譜成像儀(HSI)和GF-1寬覆(WFV)影像,結(jié)合現(xiàn)場同步測量的典型植被地物光譜、蓋度和地上生物量數(shù)據(jù),建立了黃河口濕地主要植被類型蘆葦、堿蓬和檉柳的蓋度和生物量反演模型,為黃河口濕地生態(tài)評(píng)價(jià)、保護(hù)和利用提供了重要的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。

  澙湖是海岸帶上由濱外壩、沙壩或沙嘴與海洋隔開,或圍欄河口或包絡(luò)海灣的封閉、半封閉淺海水域,是一種特殊類型的濱海濕地。海洋一所研究人員使用1979、1990、2000 年的Landsat 影像和2010 年的HJ-1影像,利用遙感和GIS 技術(shù)對(duì)我國大陸海岸澙湖進(jìn)行了遙感監(jiān)測,首次調(diào)查統(tǒng)計(jì)了我國大陸海岸澙湖的名稱、數(shù)量、分布、岸線長度和面積信息,并對(duì)近31 年來我國大陸海岸澙湖的變遷狀況進(jìn)行了分析。

  紅樹林是自然分布于熱帶和亞熱帶海岸潮間帶的木本植物群落,具有御風(fēng)消浪、護(hù)堤護(hù)岸、護(hù)灘促淤和保護(hù)生物多樣性等作用。我國的紅樹林自然分布介于海南的榆林港至福建福鼎的沙埕灣之間,人工種植北至浙江省樂清灣。海洋一所研究人員利用1990、2000 年的Landsat 影像和2010 年的HJ-1 影像,采用衛(wèi)星遙感和現(xiàn)場調(diào)查相結(jié)合的方法,對(duì)我國的紅樹林資源狀況進(jìn)行了監(jiān)測,并分析了其時(shí)空變化情況。

  5.海域使用遙感監(jiān)測

  隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展,人地矛盾突出,圍填海已經(jīng)成為緩解矛盾的主要方式。近30 年來,沿海各省的圍填海十分劇烈。海洋一所研究人員利用1990、2000年的Landsat 影像、2008 年的CBERS CCD 影像,采用衛(wèi)星遙感與現(xiàn)場調(diào)查相結(jié)合的方法,獲取了廣東省近20 年來圍填海的類型、面積、地理分布情況,并對(duì)不同時(shí)段的圍填海結(jié)構(gòu)組成、圍填速度、圍填海熱點(diǎn)地區(qū)和驅(qū)動(dòng)因素進(jìn)行了分析。

  《海洋功能區(qū)劃管理規(guī)定》指出:海洋功能區(qū)劃批準(zhǔn)實(shí)施兩年后,縣級(jí)以上海洋行政主管部門對(duì)本級(jí)海洋功能區(qū)劃可以開展一次區(qū)劃實(shí)施情況評(píng)估;遙感已成為海洋功能區(qū)劃實(shí)施情況監(jiān)測的主要技術(shù)手段,所獲得的區(qū)劃實(shí)施情況監(jiān)測結(jié)果可為海洋功能區(qū)劃修編提供重要基礎(chǔ)數(shù)據(jù),為合理開發(fā)利用海域提供決策支持。海洋一所研究人員以山東省青島市海域?yàn)槔?,利用CBERS-02B CCD 影像,提取海域使用現(xiàn)狀,與海洋功能區(qū)劃圖件對(duì)比,分析了開發(fā)利用現(xiàn)狀與功能區(qū)劃的符合情況,對(duì)青島市海洋功能區(qū)劃實(shí)施情況進(jìn)行了監(jiān)測;海洋一所研究人員以廣東省6 個(gè)主要海島為例,利用CBERS-02B CCD 影像,分析了海島開發(fā)利用現(xiàn)狀與功能區(qū)劃的符合情況,進(jìn)而監(jiān)測了海島功能區(qū)劃的實(shí)施情況。

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