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国产陆地观测卫星数据在海岛海岸带动态监测中的应用

2017-09-22 11:54:02来源:卫星应用 编辑:乌冬喵浏览:

由于国产陆地观测卫星数据具有国土覆盖度高、自主性强、重访周期短等优势,已在我国海岛海岸带资源环境动态变化监测中担当起重任,为我国海岛海岸带资源的合理开发利用和保护以及海岛海岸带的可持续发展提供了技术支撑和数据保障。然而,由于国产卫星发射较晚,历史上可用的国产卫星数据较少,因此在进行海岛海岸带动态变化监测时,多是采用联合使用国外与国产卫星数据的方式,历史上以国外卫星数据为主。进入21世纪以来,随着我国国产卫星数量的不断增多和数据质量的不断提升,逐渐转为以国产卫星数据为主。

1.国产高分辨率卫星数据在我国海岛海岸带区域应用评价

卫星数据的应用往往受制于遥感影像的定位精度和成像质量,为了更好地将国产高分卫星数据应用于海岛海岸带区域,海洋一所研究人员开展了资源一号02C、资源三号、高分一号、高分二号等国产高分卫星影像在我国海岛海岸带区域的定位精度评价、成像质量评价和地物识别能力分析。

选取典型海岛海岸带区域作为研究区,利用现场实测的地面控制点,对资源一号02C、资源三号、高分一号、高分二号等卫星影像的定位精度进行了评价,结果表明:这些国产高分卫星影像均具有较高的定位精度,能够满足我国海岛海岸带遥感调查任务的需要;利用国外空间分辨率相当、频段设置近似的遥感影像,采用主观和客观评价相结合的评价方法,对上述卫星影像的成像质量进行了评价,结果显示:这些国产高分卫星影像在海岛海岸带地物表现能力和地物细节信息方面相近于国外同类影像,具有较高的成像质量,达到甚至优于国外同等分辨率的卫星影像成像质量,能够很好地应用于海岛海岸带地物识别,在应用推广方面具有巨大的潜力。

2.海岛动态变化遥感监测

我国是一个海岛大国,泥沙岛是重要的海岛类型,由于其物质组成特点,在人类活动和海洋动力的共同作用下,岛体变化速率快,现场调查难以实现对其动态的监测。遥感技术具有大面积、同步、长时间序列、对同一区域可进行重复观测等优势,可不依赖于海域和地表状况进行长期、灵活的调查,通过不同时相遥感影像的叠加,可有效监测泥沙岛的动态变化过程。

海洋一所研究人员利用不同时相遥感影像对多个泥沙岛群和典型海岛进行了动态变化过程监测,为海岛的开发、保护与管理提供了数据支持。例如:利用2000—2013 年逐年的资源一号(CBERS) 电荷耦合(CCD)影像和环境一号(HJ-1) CCD 影像,监测了长江口北支主要沙洲的发育、消亡以及并陆等演变过程;利用1973—2004 年的7 期Landsat 影像和2008—2011年逐年的环境一号(HJ-1)CCD 影像,分析了广东省罗斗沙岛的动态变化情况;利用2008—2013年逐年的环境一号(HJ-1)CCD 影像,对河北省滦河口外泥沙岛群的动态变化开展了监测,分析了海岛数量、岸线长度和面积的变化情况及其原因。

3.海岸线变迁遥感监测

海岸带是海洋和陆地的交汇地带,是人类最为密集、开发活动最为频繁、经济最为发达的区域。随着海洋经济的迅猛发展,海岸带区域港口建设、围海养殖等活动频繁,导致海岸线在不断变化。遥感与地理信息(GIS)技术相结合,能准确及时地监测海岸线的动态演变。

海洋一所研究人员利用历史上的Landsat 影像和国产的资源一号CBERS、环境一号(HJ-1)影像,定量分析了我国沿海各省的海岸线变迁情况;同时还对鸭绿江口、辽河口、珠江口等重要河口 和莱州湾、杭州湾、海州湾等典型海湾 的海岸线类型构成、时空变化特征及海岸开发方式等进行了系统研究,为海岸线资源的合理开发和可持续利用提供了科学支持。

4.滨海湿地遥感监测

滨海湿地是陆地生态系统和海洋生态系统的交错过渡地带,典型滨海湿地类型包括河口湿地、海湾湿地、澙湖湿地、红树林湿地、珊瑚礁湿地等,这些滨海湿地孕育了丰富的生物多样性,对近海渔业可持续发展和候鸟保护具有不可替代的重要作用。然而,受经济利益的驱使,人们对滨海湿地的过度开发使其发生了普遍且严重的退化,大面积的围填海是造成滨海湿地持续退化的主要原因。

河口湿地处于咸淡水生态系统交汇处,生态环境较脆弱,极易受到破坏。海洋一所研究人员以资源三号(ZY-3)、高分一号(GF-1) 和高分二号(GF-2)为数据源,分别对黄河口、大沽河口、图们江口等河口湿地状况进行了精细遥感调查和变化监测分析;利用1986、1995、2004 年的Landsat 影像和2012 年的HJ-1 影像,分析了辽宁省双台河口国家级自然保护区自建立以来芦苇和碱蓬湿地的退化状况,提出了保护和管理建议;利用环境一号A星(HJ-1A)超光谱成像仪(HSI)和高分一号(GF-1)宽覆(WFV)影像,结合现场同步测量的典型植被地物光谱、盖度和地上生物量数据,建立了黄河口湿地主要植被类型芦苇、碱蓬和柽柳的盖度和生物量反演模型,为黄河口湿地生态评价、保护和利用提供了重要的基础数据。

澙湖是海岸带上由滨外坝、沙坝或沙嘴与海洋隔开,或围栏河口或包络海湾的封闭、半封闭浅海水域,是一种特殊类型的滨海湿地。海洋一所研究人员使用1979、1990、2000 年的Landsat 影像和2010 年的环境一号(HJ-1)影像,利用遥感和GIS 技术对我国大陆海岸澙湖进行了遥感监测,首次调查统计了我国大陆海岸澙湖的名称、数量、分布、岸线长度和面积信息,并对近31 年来我国大陆海岸澙湖的变迁状况进行了分析。

红树林是自然分布于热带和亚热带海岸潮间带的木本植物群落,具有御风消浪、护堤护岸、护滩促淤和保护生物多样性等作用。我国的红树林自然分布介于海南的榆林港至福建福鼎的沙埕湾之间,人工种植北至浙江省乐清湾。海洋一所研究人员利用1990、2000 年的Landsat 影像和2010 年的环境一号(HJ-1)影像,采用卫星遥感和现场调查相结合的方法,对我国的红树林资源状况进行了监测,并分析了其时空变化情况。

5.海域使用遥感监测

随着经济的发展,人地矛盾突出,围填海已经成为缓解矛盾的主要方式。近30 年来,沿海各省的围填海十分剧烈。海洋一所研究人员利用1990、2000年的Landsat 影像、2008 年的CBERS CCD 影像,采用卫星遥感与现场调查相结合的方法,获取了广东省近20 年来围填海的类型、面积、地理分布情况,并对不同时段的围填海结构组成、围填速度、围填海热点地区和驱动因素进行了分析。

《海洋功能区划管理规定》指出:海洋功能区划批准实施两年后,县级以上海洋行政主管部门对本级海洋功能区划可以开展一次区划实施情况评估;遥感已成为海洋功能区划实施情况监测的主要技术手段,所获得的区划实施情况监测结果可为海洋功能区划修编提供重要基础数据,为合理开发利用海域提供决策支持。海洋一所研究人员以山东省青岛市海域为例,利用CBERS-02B CCD 影像,提取海域使用现状,与海洋功能区划图件对比,分析了开发利用现状与功能区划的符合情况,对青岛市海洋功能区划实施情况进行了监测;海洋一所研究人员以广东省6 个主要海岛为例,利用CBERS-02B CCD 影像,分析了海岛开发利用现状与功能区划的符合情况,进而监测了海岛功能区划的实施情况。

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