海岸線變遷開題報(bào)告

1、v1.0可編輯可修改山東科技大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）開題報(bào)告題 目 基于遙感的1987-2015年黃河三角洲海岸線變遷研究學(xué)院名稱測(cè)繪科學(xué)與工程學(xué)院專業(yè)班級(jí)遙感科學(xué)與技術(shù)2013-1學(xué)生姓名宋京卓學(xué)號(hào)0420指導(dǎo)教師黃玨填表時(shí)間：年 月 日填表說明1. 開題報(bào)告作為畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）答辯委員會(huì)對(duì)學(xué)生答辯資格審查的依據(jù)材料之2. 此報(bào)告應(yīng)在指導(dǎo)教師指導(dǎo)下，由學(xué)生在畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）工作前期完成，經(jīng)指 導(dǎo)教師簽署意見、相關(guān)系主任審查后生效。3. 學(xué)生應(yīng)按照學(xué)校統(tǒng)一設(shè)計(jì)的電子文檔標(biāo)準(zhǔn)格式，用A4紙打印。4. 參考文獻(xiàn)不少于8篇，其中應(yīng)有適當(dāng)?shù)耐馕馁Y料（一般不少于 2篇）。5. 開題報(bào)告作為畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文

2、）資料，與畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）一同存檔。設(shè)計(jì)（論文）題目黃河三角洲海岸線特征提取方法與變遷研究設(shè)計(jì)（論文）工程設(shè)計(jì)應(yīng)用研究開發(fā)研究基礎(chǔ)研究其它類型（劃“/）V本課題的研究目的和意義海岸帶是人類活動(dòng)的地區(qū)，這里遍布工業(yè)城市和海港，不僅是國(guó)防前哨，而且是海陸交通的樞紐、經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要基地。長(zhǎng)期以來，人們的生產(chǎn)生活與海岸帶之間構(gòu)成了密不可分的關(guān)系。海岸帶人口聚 集、資源豐富、開發(fā)程度高，匯集了大量的產(chǎn)業(yè)和重要的城市。同時(shí) 海岸帶也是地質(zhì)環(huán)境及生態(tài)環(huán)境、最敏感最脆弱的地帶，是能量流和 物質(zhì)流重要的聚散地帶。海岸線作為海岸帶的重要標(biāo)志之一，對(duì)于海 岸帶區(qū)域的生態(tài)系統(tǒng)興衰、環(huán)境演變及海岸的侵蝕等均起到重要的指

3、 示作用。因此，從事海岸地貌的研究，掌握海岸的演變過程，預(yù)測(cè)海岸的變 化趨勢(shì)，對(duì)港口建設(shè)、圍墾、養(yǎng)殖、旅游和海岸能源等自然資源的合 理開發(fā)利用，都有著十分重要的意義。14二、本課題的主要研究?jī)?nèi)容（提綱）1. 黃河三角洲海岸線特征提取方法對(duì)比水體提取二值化監(jiān)督分類邊緣提取算法2. 黃河三角洲海岸線變化結(jié)果及原因分析數(shù)據(jù)選擇黃河三角洲Landsat5 TM衛(wèi)星影像（1987年、1996年、1997年、 2002年、2007年）以及Landsat8 OLI衛(wèi)星影像（2015年）6期影像 數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)結(jié)果分析通過分析1987 2015年近30年共6期海岸線，利用提取出的6期 海岸線疊加圖，通過Arcgi

4、s軟件統(tǒng)計(jì)得到6期海岸線的長(zhǎng)度和變化速 率，根據(jù)黃河利津站的年輸沙量和人類活動(dòng)，對(duì)海岸線變化的原因進(jìn) 行分析和總結(jié)，最后得出結(jié)論。三、文獻(xiàn)綜述（國(guó)內(nèi)外研究情況及其發(fā)展）國(guó)外研究進(jìn)展關(guān)于海岸線方法解譯方法的研究大多基于遙感圖像中的水邊線 提取，這些算法雖然只是利用數(shù)字圖像處理技術(shù)來確定海陸分界線， 但作為海岸線提取的必要步驟必不可少。Rajesh Karki1結(jié)合方法調(diào)查了拉丁美洲地區(qū)海岸線的長(zhǎng)期時(shí)空變化。通過對(duì)周邊地區(qū)一年間相關(guān)數(shù)據(jù)的對(duì)比，揭示了岸線腐蝕或增 長(zhǎng)隨時(shí)空變化的統(tǒng)計(jì)規(guī)律。Margaret 'Iorio 2利用RS和GIS技術(shù)，詳細(xì)評(píng)估了紅樹林的 損壞對(duì)沉積質(zhì)變化和岸線遷移的

5、影響。同時(shí)提供了紅樹林的分布主線、 岸線變化率及土地利用和環(huán)境變化的編年史。3等対Landsat TM4波段圖像應(yīng)用密度分割法成功 提取出河流 和湖泊水體，的研究也表明，對(duì)Landsat TM5波段圖像進(jìn)行密度分割可 有效地提取出水邊界在探刻了解潮灘光譜反射特征（潮灘不同部分的 反射率不同）的基礎(chǔ)上，根據(jù)Landsat TM4波段和TM5波段圖像的直 方圖可通過選取合適的閾值將圖像沿水邊 界分割開來，但在近岸海水 比較渾濁的情況下.該方法應(yīng)用的難度和誤差均較大。國(guó)內(nèi)研究進(jìn)展黃海軍4等在對(duì)潮位校正、域度改正等方法研究的基礎(chǔ)上，提 供了一套利用衛(wèi)星影像研究驗(yàn)潮站位較少的淤泥質(zhì)海灘岸線變化的方 法，

6、并根據(jù)多時(shí)相衛(wèi)星影 像數(shù)據(jù)分析了自1976年黃河改道以來海岸線 變化的特點(diǎn)及影響因素。李富林5等通過對(duì)高湖線的對(duì)比，分析了黃河三角洲海岸線的 整體動(dòng)態(tài)變化過程,，并預(yù)測(cè)了河口的發(fā)育過程及岸線 変化所起的多方 面的環(huán)境地質(zhì)效應(yīng)。蔡澤建 等利用3期衛(wèi)星遙感圖像對(duì)20年來江蘇海岸線的演變 特點(diǎn)和趨勢(shì)作了系統(tǒng)的分析，并根據(jù)史料對(duì)歷史岸線作了概括的分析。 進(jìn)而判出岸線的穩(wěn)定性。范典7等提出一種基于二進(jìn)小波變換的從遙感 圖像中提取湖岸 線的方法，該方法首先利用邊緣和噪聲的奇異性在二進(jìn)小波變 換中隨 尺度變化具有不同的傳播規(guī)律來檢測(cè)邊象點(diǎn)，然后利用基于梯度矢量 流的主動(dòng)輪廓模 型進(jìn)行邊緣點(diǎn)的連接。最后有效地

7、消除了圖像 中的斑 點(diǎn)噪聲對(duì)邊線提取的影響，并準(zhǔn)確地提取出湖岸線。姜義8等針對(duì)中國(guó)具有典型的淤泥海岸帶的海灣一一渤海灣。 應(yīng)用不同時(shí)期的歷史資 料及多時(shí)相的MSS、TM ETM等遙感數(shù)據(jù)，經(jīng) 計(jì)算機(jī)的信息增強(qiáng)與復(fù)合處理，提取了近百年來海岸線的變化信息，并 根據(jù)對(duì)不同類型岸段的研究，得出了渤海灣西岸泥質(zhì)海岸帶近百年來“相對(duì)快速變化-的結(jié)論。朱小鴿9以多時(shí)相Landsat衛(wèi)星遙感圖像為數(shù)據(jù) 源，采用神經(jīng) 網(wǎng)絡(luò)分類法監(jiān)測(cè)了珠江口、香港和澳門等地區(qū)的海岸線 變化，計(jì)算出 陸地增長(zhǎng)的面積、 并結(jié)分析了海岸線變化的原因。呂京福10等同通過對(duì)計(jì)算海岸線變化速率的四種方法 （端點(diǎn) 法、平均速率法、線性回歸法、

8、多元回歸法）的特點(diǎn)及其影響因素的比 較分析，提出了上述各種方 法的適用范圍和選取準(zhǔn)則并通過對(duì)山東日 照地區(qū)的實(shí)例分析，說明數(shù)據(jù)總量和取樣頻度、總采樣時(shí)間長(zhǎng)度及數(shù) 據(jù)的精度等均會(huì)影響到計(jì)算結(jié)果 的精度。王琳11等例利用1989、1995和2000年三個(gè)時(shí)期的 LansatTM/ ETM,衛(wèi)星影像。通過變化檢測(cè)和信息提取獲得廈門市 1989- 2000年的岸線變化信息，并分析了廈門市海域面積未來的變化趨 勢(shì)及原因。存在的問題由上述分析不難發(fā)觀，目前國(guó)內(nèi)這方面的研究大多為針對(duì)某 種 海岸類型或某局部區(qū)域而來取某種固有的算法來進(jìn)行，其普通性和效 率均有待提高。因此有必要在現(xiàn)有的影像資料、地圖數(shù)據(jù)乃至海

9、圖資 料的基礎(chǔ)上，探究一種適用性更廣、效率更高的新型遙感影像岸線 提取 方法，并在綜合考慮各種影響因素的前提 下力求能在檢測(cè)速度及提取 精度方面得到改進(jìn)。四、擬解決的關(guān)鍵問題1. 多時(shí)相遙感數(shù)據(jù)海岸線提取2. 海岸線變遷結(jié)果及原因分析五、研究思路運(yùn)用不同實(shí)驗(yàn)方法提取出1987年的Landsat5 TM遙感影像，通過 對(duì)比分析其優(yōu)劣，最終采用一種最優(yōu)方法，提取6期遙感影像海岸線， 基于1987 2015年6期海岸線利用提取出的海岸線疊加圖來計(jì)算海岸 線長(zhǎng)度和變化速率，通過分析海岸線長(zhǎng)度、變化速率等特征來確定海 岸線變化的原因，從而得出結(jié)論。六、實(shí)驗(yàn)方法1. 改進(jìn)歸一化水體指數(shù)NDWI(Norma

10、lized Differenee Water Index,歸一化水指數(shù))，用遙感影像的特定波段進(jìn)行歸一化差值處理，以凸顯影像中的水體信息。 Mefeeters在1996年提出的歸一化差分水體指數(shù)(NDW)I其表達(dá)式為：NDWI =(p(Gree n)-p(NIR)/(p(Gree n)+p(NIR) 是基 于綠波段與近紅外波段的歸一化比值指數(shù)。 該NDW一般用來提取影像 中的水體信息，效果較好。局限性：用NDW來提取有較多建筑物背景的水體，如城市中的水 體，其效果會(huì)較差。2. 監(jiān)督分類(最大似然值)監(jiān)督分類 (supervised classificati on)又稱訓(xùn)練場(chǎng)地法，是以建立統(tǒng)計(jì)識(shí)

11、別函數(shù)為理論基礎(chǔ)，依據(jù)典型樣本訓(xùn)練方法進(jìn)行分類的技術(shù)。 即根據(jù)已知訓(xùn)練區(qū)提供的樣本，通過選擇特征參數(shù)，求出特征參數(shù)作 為決策規(guī)則，建立判別函數(shù)以對(duì)各待分類影像進(jìn)行的圖像分類，是模 式識(shí)別的一種方法。要求訓(xùn)練區(qū)域具有典型性和代表性。判別準(zhǔn)則若 1 滿足分類精度要求，則此準(zhǔn)則成立；反之，需重新建立分類的決策規(guī) 則，直至滿足分類精度要求為止。常用算法有：判別分析、最大似然 1 分析、特征分析、序貫分析和圖形識(shí)別等。3. 邊緣檢測(cè)算法圖像邊緣是指某一個(gè)物體周圍灰度呈階躍變化的那些像素的集合。圖 像邊緣對(duì)應(yīng)著圖像灰度的不連續(xù)性，且真實(shí)圖像的邊緣通常都具有有 限的寬度，呈現(xiàn)出陡峭的斜坡狀。邊緣檢測(cè)通過檢測(cè)

12、每個(gè)像素與其鄰域 的狀態(tài),來決定該像素是否處于一個(gè)物體的邊界上。如果一個(gè)像元位于 某一物體的邊界上，則其鄰域像元灰度值的變化就比較大，此時(shí)若能用 某種算法檢測(cè)出這種變化并將其量化表示，即可確定圖像的邊緣。當(dāng)圖 像中各個(gè)像素的灰度級(jí)均符合邊緣像素要求時(shí)，這種圖像即被稱為邊緣圖像當(dāng)然，亦可用二值圖像來表示圖像邊緣，這時(shí)對(duì)邊緣點(diǎn)只表示其 位置,而不顯示其強(qiáng)弱程度邊緣檢測(cè)算子通過檢查每個(gè)像元的鄰域并 對(duì)其灰度級(jí)進(jìn)行量化來確定邊界，且大部分算子都可以確定方向。邊緣 檢測(cè)算子大多基于方向?qū)?shù)掩模求卷積方法，其中最常用的有 Canny算子、Robert算子、Sobel算子、Prewitt算子等。七、本課題的

13、進(jìn)度安排第一周（）資料收集與數(shù)據(jù)獲取第二周（）水體指數(shù)提取海岸線第三周（）監(jiān)督分類提取海岸線第四周（）邊緣檢測(cè)方法提取海岸線第五周（）海岸線變化原因分析第六周（）資料整理與畢業(yè)設(shè)計(jì)論文撰寫 八、參考文獻(xiàn)1 Rajesh Karki. Using A Geographical InformationSystem (GIS)to Inv estigate Lon g-term Spatial and Temporal Chan ges alongGuyana's Coastline, the Degree of Master of Arts at the Un iversity of Wi

14、n dsor. 2002.2 Margaret 'Iorio. man groves and shoreli ne cha nge on Molokai Hawaii: Assess ing the Role Of In troduced Rhizophora man gle in Sediment Dynamics and Coastal Change Using Remote Sensing&GIS. The Degree of Doctor of Philosophy in Earth Scie nces. 2003.3 , Sathyanath, P,&Raje

15、gowda, G L. Digital Image Analysis Techniques to Estimate Waterspread for Capacity Evaluations of Reservoirs(J. Photogrammetric Engineering and RemoteSensing,(9) , 1389-1395.4 黃海軍，樊輝.1976年黃河改道以來三角洲近岸區(qū)變化遙感監(jiān)測(cè)(J.海洋與湖沼，2004,35(4): 306-314.5 李富林，龐家珍，姜明星.黃河三角洲海岸線變化及其環(huán)境地質(zhì)效 應(yīng)J.海洋地質(zhì)與第四紀(jì)地質(zhì)，2000 20(4): 17-21.6 蔡則健，吳曙亮.江蘇海岸線演變趨勢(shì)遙感分析J.國(guó)土資源遙 感.2002(3): 19-23.7 范典，郭華東，岳煥印等.基于二進(jìn)小波變換的s圖像湖岸線提取 J.遙感學(xué)報(bào)，2002. 6(6): 512-516.8 姜義，李建芬，康慧等.渤海灣西岸