海岸帶遙感08

1、第八章 珊瑚島礁淺水水深、地形遙感基本原理與方法 一、應(yīng)用背景和發(fā)展歷史二、原理和方法 三、珊瑚礁遙感圖像處理和制圖的技術(shù)流程 四、珊瑚礁地貌分類與成果例圖 珊瑚島礁是熱帶海洋獨(dú)特的生態(tài)系統(tǒng)，其地質(zhì)結(jié)構(gòu)、地形地貌、發(fā)育過(guò)程、環(huán)境條件、生物群落等均屬于特殊的景觀類型，在海岸地貌學(xué)科領(lǐng)域稱謂“生物海岸”。珊瑚島礁有復(fù)雜的地形和地貌形態(tài)，特別是礁坪水淺平坦，礁坡陡峭險(xiǎn)峻，環(huán)礁潟湖中暗礁繁多，潮汐通道縱橫分布，給常規(guī)的水深、地形和地貌勘測(cè)工作帶來(lái)極大的困難，特別是處于極淺水域的礁坪地區(qū)，世界上見到的大比例尺的珊瑚礁專題圖為數(shù)甚少。為此，利用衛(wèi)星遙感和航空遙感探測(cè)技術(shù)開展珊瑚島礁水深、地形和地貌制圖具有

2、實(shí)際意義和戰(zhàn)略意義。 珊瑚礁遙感水深及制圖起始于20世紀(jì)70年代。20世紀(jì)90年代后半期，中國(guó)有關(guān)部門對(duì)南海南沙群島某些珊瑚島礁開展衛(wèi)星遙感與航空遙感信息的復(fù)合研究。 一、應(yīng)用背景和發(fā)展歷史二、原理和方法珊瑚礁水深地形探測(cè)適用的TM和SPOT波段 適用項(xiàng)目Landsat TMSPOT穿透深度30mTM 118mTM 2 xs-15mTM 3xs-2水陸邊界TM 4xs-3TM 7/TM 2地形結(jié)構(gòu)及礁坪地貌TM 4TM 1xs-3xs-1TM 1/TM 4xs-1/ xs-3各類地層層次TM 5/TM 1TM 4/TM 1xs-3/ xs-1TM 5/TM 2 1、實(shí)驗(yàn)1：1975年美國(guó)國(guó)防制

3、圖局（DMA）、美國(guó)國(guó)家航空航天局（NASA）、美國(guó)國(guó)家海洋大氣局（NOAA）發(fā)起主辦了巴哈馬群島遙感最大穿透深度實(shí)驗(yàn)。試驗(yàn)區(qū)設(shè)在巴哈馬群島水深約40m的海區(qū)，試驗(yàn)時(shí)間選擇該年10月三個(gè)不同太陽(yáng)高度角（30、45、60），在水深22m處設(shè)置一個(gè)固定標(biāo)進(jìn)行驗(yàn)證，信息源采用Landsat-2衛(wèi)星、MSS4和MSS5低增益和高增益兩類數(shù)據(jù)。實(shí)驗(yàn)表明，水深30m范圍是太陽(yáng)輻射在水體中衰減最明顯的區(qū)域，假定海底30發(fā)射量穩(wěn)定不變，則計(jì)算得MSS4和MSS5得衰減系數(shù)分別為k10.075/m，k20.325/m，其最大穿透深度的算法可表示為： 式中： 為深水處得信號(hào)； 等于由已知參數(shù)計(jì)算的等效值。 )ln

4、(21)1ln(2100maxVVkVVkZV0V二、原理和方法二、原理和方法 2、實(shí)驗(yàn)2：1993年，Serwan M. J. Baban選擇英國(guó)坎伯利（Cumbria）一個(gè)湖泊的中心區(qū)，利用Landsat MSS 和TM遙感圖像進(jìn)行水深算法試驗(yàn)。 該湖泊長(zhǎng)4.4km，寬2.2km，中心區(qū)最大水深22m，信息源采用1977年5月28日Landsat MSS圖像和1985年2月15日的Landsat TM圖像，最后得到的水深遙感關(guān)系式如下： 式中： Vo為淺水信號(hào)強(qiáng)度；Vd為深水信號(hào)強(qiáng)度；Vx為已知水深處像元的反射值；E為太陽(yáng)光穿透水體的入射角；C為光速； k為平均衰減系數(shù)；X為所求水深 3、

5、實(shí)驗(yàn)3：1994年，W. Ahmad和D. T. Neil對(duì)澳大利亞?wèn)|北部大堡礁中的赫隆環(huán)礁（Heron Reef），利用Landsat TM不同波段進(jìn)行地物目標(biāo)的分帶和分類。 )cos1 ()ln()ln()(CEdodxekVVVVX三、珊瑚礁遙感圖像處理和制圖的技術(shù)流程 TM原始數(shù)據(jù)波段: 1、2、3、4SPOT原始數(shù)據(jù)波段: Pan、xs-1、xs-2圖像增強(qiáng)大氣校正理論模型算法確定基礎(chǔ)海圖現(xiàn)場(chǎng)資料分類圖像殘差圖像目視評(píng)價(jià)和訓(xùn)練區(qū)選擇最小距離混合分類外加訓(xùn)練區(qū)人機(jī)交互分類光譜分級(jí)編輯光譜與空間類別集成三維地形樹叉體系最小距離樹典型方差分析珊瑚島礁水深、地形分帶圖人工島工程環(huán)境評(píng)價(jià)海洋權(quán)

6、益及海上航行安全保障珊瑚島礁水深和地形遙感技術(shù)流程四、珊瑚礁地貌分類與成果例圖 1、珊瑚礁地貌分類 珊瑚礁分為（成因類型）：岸礁或裙礁（fringing reef）、堡礁（barrier reef）、堤礁（ridge reef）、環(huán)礁（atoll reef）。 珊瑚礁分為（形態(tài)類型和動(dòng)力作用）：沙島（sand cay）、沙洲（sand crest）、礁坪（reef flat）、礁坡（reef slope）、暗礁（patch reef）、潟湖（lagoon）、潮汐通道（reef channel）。 礁坡潟湖礁坪峰形礁沙島溶蝕溝礫堤(礁堤)涌浪帶珊瑚環(huán)礁地貌剖面圖 珊瑚島礁的地貌類型及其描述 類

7、型描 述沙島已經(jīng)成陸，岸線基本穩(wěn)定，高程在平均高潮位以上，風(fēng)暴潮及巨浪可以淹沒，島上已生長(zhǎng)天然植被。沙洲成形的珊瑚沙灘，其位置和形態(tài)受波浪和水流作用經(jīng)常發(fā)生變化，高程位于平均高潮位附近。礁坪珊瑚礁的主體部分，位于高、低潮位之間，地形平坦，次一級(jí)地貌類型由岸外向高潮線依次為礫堤或碎石礁（shingle or patch reefs）；激浪流溝槽（swash ditches）；礁丘（reef knolls, reef segment）；礁塘（reef pool）和珊瑚沙帶（sand zone）。礁坡珊瑚礁斜坡，位于低潮位以下的涌浪作用區(qū)，地貌單元可劃分為礁緣（reef edge）和礁坡（reef

8、slope）。暗礁淹沒在水下的珊瑚礁，按形態(tài)分為暗灘（reef shoal）和峰形礁（pinnacles）兩種類型。潟湖珊瑚礁中的封閉和半封閉水域。潮汐通道可分為潮汐水道（reef channel）和潮汐淺溝（一端通海的珊瑚礁缺口）。2、專題圖目 （1）珊瑚島礁衛(wèi)星影像圖（2）珊瑚島礁航空攝影圖（3）珊瑚島礁地貌類型圖（4）珊瑚島礁遙感水深反演圖（5）珊瑚島礁淺水水深分級(jí)圖（6）珊瑚島礁地形剖面圖（7）珊瑚島礁水下地形坡度圖（8）珊瑚島礁三維立體圖3、珊瑚礁衛(wèi)星和航空影像例圖及部分成果樣圖 馬爾代夫馬累環(huán)礁略圖 45(5)3678910113#1#2#121413(4)4#1920(2)(1)

9、5#1516(6)18172(1) WILINGILI(2) MALE(3) HULULE(4) KURUMBA(5) MEERUFENFUSHI(6) RASFARI(3) 珊瑚環(huán)礁影像馬爾代夫馬累環(huán)礁-1 馬爾代夫馬累環(huán)礁-2 珊瑚環(huán)礁分帶珊瑚島與珊瑚沙灘 斑狀礁影像激浪流沖刷溝槽 潟湖與潮汐通道 2 02 02 020202 0E11420E11430E11440N1020N1010南薰礁鴻麻島太平島20敦謙沙洲舶蘭礁安達(dá)礁南沙鄭和群礁 E114152025303540105550N09450510km赤瓜礁鬼喊礁瓊礁屈原礁華礁景宏島南門礁西門礁東門礁安樂(lè)礁漳溪礁扁參礁龍蝦礁染青沙洲染青東礁長(zhǎng)線礁主權(quán)礁牛軛礁南沙九章群礁 N11232725E1142024北外沙洲北子島貢士礁東北暗沙南子島柰羅礁東南暗沙202 02020南沙雙子群礁 南沙雙子群礁數(shù)字化網(wǎng)格圖 南沙雙子群