劉洪洋 龐姍姍 張帥 史凱琦 李微

摘 要：海岸線是由各種地質(zhì)因素相互作用、河流和海洋沉積物淤積、各種氣象和海洋條件以及人類社會經(jīng)濟活動塑造的海陸分界線。大連市海岸線約占全國大陸岸線的10%，主要包括基巖海岸、砂質(zhì)海岸、淤泥質(zhì)海岸和人工海岸。利用衛(wèi)星遙感技術(shù)提取海岸線、動態(tài)監(jiān)測岸線的變化、獲得海岸帶信息，與傳統(tǒng)的海岸線現(xiàn)場測量相比，具有巨大優(yōu)勢。而遙感數(shù)據(jù)解譯標(biāo)志直接決定了海岸線提取的精度，因此本文以大連大陸海岸線為研究對象，基于landsat 8OLI數(shù)據(jù)，分析討論各種類型海岸特點及圖像特征，進而確定每一種海岸類型的解譯標(biāo)志。

關(guān)鍵詞：解譯標(biāo)志 海岸帶 遙感 OLI數(shù)據(jù)

中圖分類號：P229 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1672-3791（2016）01（b）-0000-00

基金項目：大連海洋大學(xué)大學(xué)生創(chuàng)新訓(xùn)練計劃項目（省乙級）（201510158203）；遼寧省教育廳計劃項目（L2015078）；地理國情監(jiān)測國家測繪地理信息局重點實驗室開放基金（2014NGCM20）； 大連海洋大學(xué)校列項目（2013HYDX05）

大連市海岸線約占全國大陸海岸線10%，占遼寧省海岸線總長度的73%，海岸帶與人類的生活、生產(chǎn)活動息息相關(guān)，對沿海的濕地生態(tài)，灘涂的興衰等具有重要的指示作用，準(zhǔn)確提取與監(jiān)測岸線信息具有重要價值。

衛(wèi)星遙感具有多時相、宏觀等特性，與傳統(tǒng)的海岸線現(xiàn)場測量相比，可有效的節(jié)省時間、人力和物力。而基于遙感技術(shù)的海岸線信息提取首先要確定不同類型海岸線的解譯標(biāo)志，解譯標(biāo)志的好壞直接決定了海岸線是否能夠高精度提取。

近年來，眾多學(xué)者對不同海岸線類型的解譯標(biāo)志進行了研究，其中Lodhi等（1997）基于淤泥和海水在近紅外和紅光波段反射率的不同，對淤泥質(zhì)海岸進行了解譯[1]。馬小峰等（2007）選取針對針對遼寧海岸線，提出了衛(wèi)星圖像中典型海岸線（基巖海岸、人工海岸、砂質(zhì)海岸、淤泥質(zhì)海岸的解譯方法）[2]；方國智等（2009）以遼寧省海岸帶為研究區(qū)，根據(jù)不同類型海岸各自的地貌特征為依據(jù)，通過反射率高低，特殊的紋理特征，色調(diào)對比和形態(tài)特征來確定解譯標(biāo)志[3]；孫偉富等（2010）從色彩、紋理、地物鄰接關(guān)系等方面建立了萊州灣基巖岸線、砂質(zhì)岸線、粉砂淤泥質(zhì)岸線和人工岸線的遙感解譯標(biāo)志[4]；張漢女等（2010）利用海岸線色、形、位的差異，以及光譜信息和空間信息，指出了不同類型海岸線的解譯特征[5]；謝秀琴等（2011）根據(jù)我國東南沿海海岸地貌特征，研究了不同類型海岸線在ETM+、ALOS和SAR衛(wèi)星圖像中的解譯特征標(biāo)志[6]；周相君等（2014）建立了廣西大陸沿岸基巖岸線、淤泥質(zhì)岸線、砂質(zhì)岸線、生物岸線和人工岸線 5 類主要岸線類型的解譯標(biāo)志，確定不同類型岸線的提取原則[7]；丁志磊等（2014）在蘇北淤泥質(zhì)海岸線提取及精度檢驗中采用面向?qū)ο蟮姆椒ń⒁惶滓?guī)則集，著重對淤泥質(zhì)海岸光譜和紋理兩個特征信息進行解譯[8]。

可見，海岸線解譯標(biāo)志的研究具有明顯的地域性，而針對約占全國大陸海岸線10%的濱城----大連市的海岸帶解譯標(biāo)志研究還較少，因此本文以大連市海岸帶為研究對象，以landsat 8 OLI為數(shù)據(jù)源，分析研究大連市不同類型海岸帶的遙感圖像解譯標(biāo)志，為大連市海岸線的提取及動態(tài)監(jiān)測研究提供參考。

1研究區(qū)域概況

大連地處黃渤海之濱，三面環(huán)海，大陸岸線長約為1371公里，是中國東部沿海重要的經(jīng)濟貿(mào)易港口、工業(yè)、旅游城市。隨著海岸開發(fā)力度增大，在人類獲得經(jīng)濟和社會效益的同時，海岸結(jié)構(gòu)也發(fā)生著變化，人工岸線長度不斷增加，占大陸岸線的71.3%，生態(tài)系統(tǒng)受損，海岸防災(zāi)能力減弱，因此提取和監(jiān)測海岸帶信息對海岸有效利用和保護具有重要意義。目前大連市海岸線可分為基巖岸線、砂質(zhì)岸線、淤泥質(zhì)岸線和人工岸線四種類型，其中渤海大陸岸線長度為621公里，黃海大陸岸線長度750公里。同時基巖海岸線長452公里，其中大連灣、大窯灣、小窯灣、黃咀子灣、龍王塘灣、雙島灣等是我國典型的基巖港灣岸；淤泥質(zhì)岸線長603公里，主要分布于青堆子灣、登沙河沿岸、復(fù)州灣兩側(cè)（青堆子，莊河口、皮口、石河、復(fù)州灣）；砂礫質(zhì)岸線長316公里，在杏樹屯、黃龍尾、金州灣、太平灣等海域有較多分布[9]。每種類型海岸都有其獨特的特點，見表1。

2結(jié)果與分析

自1972年7月23日以來，美國Landsat系列陸地衛(wèi)星已連續(xù)40多年對地球觀測，使得海岸線的自然遷移以及人工海岸的動態(tài)監(jiān)測研究成為可能。Landsat 8衛(wèi)星于在2013年2月發(fā)射成功，其中主要載荷之一OLI陸地成像儀包括9個波段，空間分辨率為30米，其中包括一個15米的全色波段，成像寬幅為185x185km。OLI較之前的TM和ETM+新增了藍色波段，主要應(yīng)用海岸帶觀測，Landsat 衛(wèi)星數(shù)據(jù)，特別是Landsat 8 OLI數(shù)據(jù)在海岸帶研究中具有較大優(yōu)勢。因此本文采用USGS網(wǎng)站下載的Landsat 8 OLI L1B級數(shù)據(jù)，以大連市不同類型海岸帶為研究對象，研究每一種海岸類型的海岸帶的遙感圖像解譯標(biāo)志。

2.1 基巖海岸

大連基巖海岸集中分布于遼東半島南端，滿家灘、涼水灣一帶，是由石灰?guī)r組成的海岸。如圖1所示。

由圖1可知，基巖海岸的海岸線位置應(yīng)是明顯的水邊線即水陸分界線上。海岸的色調(diào)灰暗，岸上建筑物的亮度較高呈亮白色，在TM432假彩色合成影像中的海岸植被根據(jù)不同的長勢呈淺紅色或暗紅色[4]，呈斑塊狀。近岸的礁石呈灰色，分布散亂，巖石的紋理粗糙，且亮度分布不均。因此可以將色調(diào)、顏色、紋理、形狀以及位置等作為主要解譯標(biāo)志。

2.2 砂質(zhì)海岸

砂質(zhì)海岸的岸線一般比較平直，分布有幾十米甚至幾百米的廣闊砂質(zhì)海灘，見圖2（a）和（b）。由于潮汐作用的影響，沙灘有時會被海水部分或全部淹沒，當(dāng)海水退去時，沙灘則又露出。

砂質(zhì)海岸的紋理特征明顯（見圖2（c）），含水量較高的沙灘，光譜反射率較低，在圖像上亮度較低，未被海水淹沒的沙灘灘面干燥，光譜反射率較高，亮度較高，一般表現(xiàn)為亮白色。因此可以將色調(diào)和紋理等作為主要遙感圖像解譯特征。

2.3 淤泥質(zhì)海岸

淤泥質(zhì)海岸可分為己開發(fā)和未經(jīng)開發(fā)兩種類型。已開發(fā)的淤泥質(zhì)海岸多為蝦池、鹽田等海產(chǎn)養(yǎng)殖區(qū)域，為了避免海洋惡劣天氣的影響，防止大潮高潮或風(fēng)暴潮時海水無控制的灌入修筑了堤壩，因此該類型海岸按照人工海岸進行解譯。而未經(jīng)開發(fā)、保持自然狀態(tài)的淤泥質(zhì)海岸，灘面坡度平緩，灘面寬度可達數(shù)千米甚至更寬。在OLI752假彩色合成遙感圖像上，淤泥因富含有機質(zhì)而在影像上呈灰色色調(diào)[5]。在OLI543假彩色合成影像中，淤泥質(zhì)海岸向陸一側(cè)植被生長茂盛，呈紅褐色或暗紅色，向海一側(cè)植被較為稀疏呈淺紅色，如圖3所示。

此外由于高低潮時海水的反復(fù)沖刷，使得海岸線在紋理對比度上容易辨別[8]。因此可以將色調(diào)，紋理，光譜特征等作為圖像主要的解譯標(biāo)志。

2.4 人工海岸

大連人工海岸主要包括碼頭海岸、堤壩海岸、養(yǎng)殖區(qū)海岸、鹽田海岸和城市景觀海岸5種。其中堤壩海岸的防波堤寬度一般小于Landsat 8 OLI數(shù)據(jù)空間分辨率（30米），因此本文僅分析討論碼頭海岸，養(yǎng)殖區(qū)海岸，鹽田海岸以及城市景觀海岸的圖像特征及解譯標(biāo)志，如表2所示。

3 結(jié)論

海岸線解譯標(biāo)志為海岸分類提供了依據(jù)，進而為精確提取海岸線，動態(tài)監(jiān)測海岸線變化提供參考。因此本文以大連海岸帶為研究對象，結(jié)合landsat 8 OLI數(shù)據(jù)特點，討論了大連市不同海岸類型的圖像亮度、紋理及形狀等特征，最終確定了基巖海岸，砂質(zhì)海岸，淤泥海岸及人工海岸4種類型岸線的解譯標(biāo)志：（1）針對大連基巖海岸，選取色調(diào)、顏色、紋理、形狀以及位置等作為主要解譯標(biāo)志；（2）針對砂質(zhì)海岸，因沙灘含水量的不同，選取色調(diào)和紋理等作為主要遙感圖像解譯特征；（3）針對淤泥質(zhì)海岸，由于灘面寬廣，植被疏密不同，以及紋理特征明顯，則選取了色調(diào)，紋理，光譜特征等作為圖像主要的解譯標(biāo)志；（4）針對不同的人工海岸類型，分別選擇紋理、色調(diào)、形狀作為港口碼頭主要解譯標(biāo)志；選取顏色、形狀、色調(diào)、相關(guān)布局作為養(yǎng)殖區(qū)海岸解譯標(biāo)志；選擇形狀、圖型、色調(diào)、顏色作為鹽田海岸解譯標(biāo)志；以及確定色調(diào)、相關(guān)布局為城市景觀海岸的解譯標(biāo)志，為進一步提取海岸信息，確定海岸線提供特征和依據(jù)。

參考文獻

[1] 馬小峰，趙冬至.海岸線衛(wèi)星遙感提取方法研究[D].大連：大連海事大學(xué)，2007.

[2] 方國智，胡克.基于RS和GIS的遼寧省海岸線百年變遷研究[D].北京：中國地質(zhì)大學(xué)，2009.

[3] 孫偉富，王巖峰，馬毅.1978-2009年萊州灣海岸線變遷研究[D]. 山東青島：國家海洋局第一海洋研究所，2010.

[4] 張漢女，黃方，許江.基于SVM的海岸線提取方法研究[D].吉林長春：東北師范大學(xué)，2010.

[5] 謝秀琴.基于遙感圖像的海岸線提取方法研究[J].福建地質(zhì)，2011，31（1）：61-62.