تشخیص تغییر مکانی-زمانی خط ساحلی نینگبو با استفاده از تصاویر سری زمانی Landsat طی سال‌های 1976-2015

خلاصه

شهر نینگبو در استان ژجیانگ یکی از بزرگترین شهرهای بندری چین است که در دهه های گذشته به توسعه اقتصادی بالایی دست یافته است. ساخت بندر، احیای زمین، توسعه شهری و رسوب گل و لای در منطقه ساحلی نینگبو منجر به تغییر گسترده خط ساحلی شده است. در این مطالعه، تغییر مکانی-زمانی خطوط سواحل نینگبو طی سال‌های 1976 تا 2015 با استفاده از تصاویر سری زمانی Landsat از حسگرهای مختلف، از جمله اسکنر چندطیفی (MSS)، نقشه‌برداری موضوعی (TM)، نقشه‌بردار موضوعی پیشرفته (ETM+) شناسایی و تجزیه و تحلیل شد. ) و تصویرگر زمین عملیاتی (OLI). چهارده صحنه منفرد (شامل هفت مرحله) از تصاویر Landsat بدون ابر در محدوده جزر و مدی مورد نیاز 63± سانتی متر جمع آوری شد. تصویر ZiYuan-3 (ZY-3) در سال 2015 برای استخراج خط ساحلی مرجع برای ارزیابی دقت استفاده شد. شاخص تفاوت نرمال شده آب (NDWI) و شاخص تفاوت نرمال شده آب اصلاح شده (MNDWI) به ترتیب برای تشخیص ویژگی‌های آب سطحی و زمین اعمال شد. سپس رویکرد دیجیتالی کردن روی صفحه برای اصلاح بیشتر خطوط ساحلی سری زمانی استخراج شده در دوره 1976 تا 2015 استفاده شد. شش شاخص مرتبط، طول، تغییر طول، تغییر طول سالانه، بعد فراکتال (FD)، میانگین حرکت خالص خط ساحلی ( NSM) و میانگین سالانه NSM، برای تجزیه و تحلیل و بررسی ویژگی‌های تغییر مکانی-زمانی خطوط ساحلی نینگبو محاسبه شد. نتایج نشان می دهد که طول خطوط ساحلی نینگبو از 910 کیلومتر به 986 کیلومتر افزایش یافته است، و مقدار FD از 1.09 به 1.12 افزایش یافته است، و مورفولوژی خط ساحلی از سینوسی به راست تغییر کرده است. میانگین NSM از 187 متر به 298 متر افزایش یافت و میانگین سالانه NSM به 85 متر در سال رسید. نشان دهنده پیشروی خطوط ساحلی به سمت دریا در سطح بالایی است. الگوهای تغییر مکانی-زمانی نیز در مناطق مختلف متفاوت است. در خلیج هانگژو، پیشرفت قابل توجهی در امتداد خطوط ساحلی از سال 2001 عمدتاً به دلیل ساخت و ساز شهری و احیای زمین تجربه شده است. در خلیج Xiangshan، نیروهای طبیعت نقش مهمی در پویایی خط ساحلی قبل از سال 2008 داشتند، در حالی که ساخت بندر، ساخت و ساز شهری و پیش‌بینی‌های پیوند جزیره، خطوط ساحلی را به سمت دریا حرکت دادند. تغییرات خط ساحلی خلیج سانمن تحت تأثیر تعامل طبیعت و فعالیت های انسانی قرار گرفت. همه این مشاهدات نشان می دهد که نیروهای طبیعت و فعالیت های انسانی دو عامل تاثیرگذار مهم در تغییر خط ساحلی مشاهده شده بوده اند. در این مورد، تنوع پیچیدگی خط ساحلی مسئول تغییر الگوهای مختلف خط ساحلی ساحل نینگبو در نظر گرفته شد. علاوه بر این، فرسایش و افزایش به نوبه خود به دلیل نیروهای طبیعت و فعالیت های انسانی، مانند توسعه شهری و بهره برداری کشاورزی رخ داده است.

کلید واژه ها:

تغییر خط ساحلی ؛ الگوی مکانی – زمانی ; نینگبو _ لندست ; شاخص آب تفاوت نرمال شده

1. معرفی

مناطق ساحلی در سرتاسر جهان مکان‌های آسیب‌پذیری هستند که به دلیل تشدید اختلالات طبیعی و انسانی، نیازمند توجه ویژه هستند. نواحی مجاور دریا در معرض پدیده های طبیعی مختلفی مانند فرسایش، نفوذ آب شور، فرونشست، سونامی و سیل ناشی از موج ها و رودخانه ها هستند [ 1 ، 2 ]. جمعیت ساکن در اطراف ساحل (در 100 کیلومتری افقی و 100 متری عمودی از خطوط ساحلی) تقریباً 23٪ از جمعیت جهان در سال 1990 بود [ 3] .]، و تعداد و تراکم جمعیت در دهه های گذشته به طور مداوم در حال افزایش بود. فعالیت های انسانی و ساخت و ساز در مقیاس بزرگ، مانند ساخت بندر، تولید ماهیگیری و صنعت پرورش، به طور قابل توجهی بر شکل خلیج و طول خط ساحلی تأثیر می گذارد [ 4 ، 5 ]. به طور قابل توجهی، تغییر منطقه ساحلی تأثیر قابل توجهی بر اکوسیستم ساحلی و تنوع گونه‌ها و همچنین پیامدهای اجتماعی-اقتصادی برای ساکنان محلی و گردشگری دارد [ 6 ، 7]]. همه این اختلالات بر لزوم ایجاد برنامه های موثر و مدیریت علمی مناطق ساحلی برای توسعه پایدار ساحلی تاکید دارد. علاوه بر این، نظارت بر موقعیت تغییر فضایی-زمانی خط ساحلی به ما کمک می کند تا واکنش ساحلی به تغییرات آب و هوایی معاصر و فعالیت های انسانی را درک کنیم [ 8 ، 9 ].

آنالیزهای تغییر خط ساحلی معمولاً با استفاده از روش های بررسی زمینی و فتوگرامتری هوایی انجام می شود [ 10 ، 11 ]. با این حال، هر دو روش زمان‌بر و پرهزینه هستند، در نتیجه نظارت بر دینامیک ساحلی در مقیاس بزرگ مشکل است. با توسعه تکنیک های ماهواره ای، سنجش از دور به ابزاری مناسب برای پایش دینامیک سواحل به روشی سریع و مقرون به صرفه تبدیل شده است. تصاویر سنجش از دور با وضوح فضایی بالا، مانند SPOT، IKONOS و QuickBird، برای نظارت بر تغییرات خط ساحلی استفاده شده‌اند. به عنوان مثال، چن و همکاران. از تصاویر SPOT چند زمانی استفاده کرد که مجموعه داده ارتفاع جزر و مدی مرتبط را برای تشخیص تغییرات خط ساحلی ترکیب می‌کرد [ 12]]. دی و همکاران نشان داد که تصاویر استریوی IKONOS Geo را می توان برای استخراج موقعیت های خط ساحلی با دقت بالا استفاده کرد [ 13 ]. Puissant و همکاران یک رویکرد جدید برای استخراج خطوط ساحلی با استفاده از الگوی فضایی و طیفی در تصاویر چندطیفی Quickbird پیشنهاد کرد [ 14 ]. جدا از تصاویر ماهواره ای نوری با وضوح فضایی بالا، لی و همکاران. [ 15 ]، نیدرمایر و همکاران. [ 16 ]، لیو و همکاران. [ 17 ، 18 ]، دلپیان و همکاران. [ 19 ] و Baselice و همکاران. [ 20] همچنین از تصاویر رادار دیافراگم مصنوعی (SAR) برای تشخیص تغییرات خط ساحلی استفاده کرد، زیرا تصاویر SAR عاری از شرایط آب و هوایی هستند. این منابع داده، از جمله تصاویر ماهواره‌ای نوری و SAR، می‌توانند نتایج تشخیص خط ساحلی را با وضوح فضایی خوب در سطح دقت بالا ارائه دهند. با این حال، هزینه برای مشاهدات مکرر در مناطق بزرگ بسیار زیاد است [ 8]. علاوه بر این، وضوح زمانی تصاویر سنجش از دور با وضوح فضایی خوب کم است، در نتیجه فرصت‌های نظارت بلندمدت تغییرات خط ساحلی را محدود می‌کند. تصاویر ماهواره ای به دست آمده از رادیومترهای پیشرفته با وضوح بسیار بالا (AVHRR)، طیف سنج تصویربرداری با وضوح متوسط (MODIS) یا طیف سنج تصویربرداری با وضوح متوسط (MERIS) می توانند خطوط ساحلی را با وضوح زمانی خوب رصد کنند. با این حال، وضوح فضایی آنها برای استخراج تغییرپذیری ظریف تغییرات خط ساحلی به طور قابل توجهی درشت است و نتایج تخمین معمولاً دارای عدم قطعیت بالایی هستند [ 8 ].

تصاویر سری Landsat از حسگرهای مختلف، از جمله اسکنر چندطیفی (MSS)، نقشه‌برداری موضوعی (TM)، نقشه‌بردار موضوعی پیشرفته (ETM+) و آخرین تصویرگر زمین عملیاتی (OLI)، به طور بالقوه برای نظارت بر تغییرات خط ساحلی در مناطق بزرگ مناسب هستند. آنها مشاهداتی از مناطق مورد مطالعه را با وضوح فضایی نسبتاً خوب 30 متر از سال 1972 ارائه کردند [ 21 ]. تصاویر سری Landsat از زمان در دسترس بودن عمومی سازمان زمین شناسی ایالات متحده (USGS) در سال 2008 آشکار شد. تا به امروز، بسیاری از محققان از تصاویر سری Landsat برای استخراج تغییرات خط ساحلی مناطق مختلف مطالعاتی استفاده کرده اند. به عنوان مثال، کوین و همکاران. از تصاویر Landsat TM که سواحل دلتای نیل را در سال های 1984، 1987 و 1991 پوشش می دهد برای تشخیص تغییرات موقعیت خط ساحلی استفاده کرد [ 15]]. ریو و همکاران [ 22 ] تصاویر Landsat TM را برای بررسی اینکه کدام نوار برای استخراج خط آب در صافی جزر و مدی موثر است، اعمال کرد. چن و همکاران [ 23 ] تصاویر Landsat MSS و TM یکپارچه برای نظارت بر پویایی مناطق ساحلی، مانند حرکت خط ساحلی، گسترش شهری، تغییر کاربری زمین، مهاجرت سواحل و کانال های آب های عمیق. الاسما و همکاران موقعیت خط ساحلی را در دلتای نیل ردیابی کرد و تغییرات قابل توجه سطح تالاب مانزالا را با استفاده از تصاویر Landsat MSS و TM تخمین زد [ 24 ]. لی و همکاران از تمام تصاویر موجود TM و ETM+ از سال 1984 تا 2013 برای نظارت بر دینامیک یک خط ساحلی گل آلود در غرب فلوریدا استفاده کرد [ 8]]. دیوی و همکاران تغییرات خط ساحلی را از تصاویر چند زمانی Landsat TM، ETM+ و OLI با استفاده از یک روش فازی توسعه‌یافته شناسایی کرد [ 10 ].

تصاویر سری لندست امکان استخراج موثر خطوط ساحلی را فراهم می کند. شاخص های طیفی آب بر اساس روش های نقشه برداری بدنه آبی به دلیل قابلیت اطمینان، کاربر پسند بودن و هزینه محاسباتی کم، به طور گسترده برای استخراج خط ساحلی از تصاویر Landsat استفاده می شوند . در دهه‌های گذشته، شاخص‌های مختلف آب برای نقشه‌برداری بدنه آبی توسعه یافته است. McFeeter [ 26 ] با استفاده از نسبت نوارهای سبز و نزدیک به فروسرخ (NIR) شاخص تفاضل نرمال شده آب محبوب (NDWI) را برای افزایش حضور ویژگی های آب در تصاویر سنجش از دور پیشنهاد کرد. جین و همکاران [ 27 ] و هوی و همکاران. [ 28] از NDWI برای مدل‌سازی تغییرات فضایی-زمانی خط ساحلی با استفاده از تصاویر سری Landsat چند زمانی استفاده کرد. اگرچه NDWI می تواند اطلاعات آب را به طور موثر در بیشتر موارد افزایش دهد، این شاخص به ویژگی های ساخته شده حساس است و اغلب منجر به تخمین بیش از حد بدنه های آبی می شود [ 29 ]. بنابراین، Xu [ 29 ] با بهبود NDWI با جایگزینی باند فروسرخ میانی (MIR) مانند باند TM 5 Landsat برای باندهای NIR، یک شاخص جدید، یعنی به عنوان شاخص تغییر نرمال شده آب اصلاح شده (MNDWI) ایجاد کرد. . تحقیقات قبلی قابل توجه نشان داده است که MNDWI می تواند ویژگی های آب را بهبود بخشد و بدنه های آبی را با دقت بالاتری نسبت به NDWI استخراج کند [ 24 , 28 , 30 , 31]. بنابراین MNDWI به طور گسترده برای استخراج خط ساحلی استفاده می شود [ 11 ، 24 ].

نینگبو یک شهر معاون استانی در چین است که در ساحل جنوب شرقی واقع شده است. خطوط ساحلی در نینگبو در دهه های گذشته به طرز چشمگیری تغییر کرده است. به عنوان تقاطع مسیر ابریشم دریایی قرن بیست و یکم و مناطق اقتصادی رودخانه یانگ تسه [ 32 , 33نینگبو نه تنها منطقه اصلی توسعه اقتصاد دریایی در استان ژجیانگ چین است، بلکه دروازه مهمی برای تبادلات اقتصادی و فرهنگی در آسیا و اقیانوسیه است. ارتباط فزاینده با جهان از طریق اقتصاد و فرهنگ، توسعه شهری نینگبو را تسریع کرده است. توسعه مناطق ساحلی نینگبو نیز حیاتی شد، به ویژه پس از اصلاحات چین و باز شدن در سال 1978. علاوه بر این، نینگبو توجه زیادی به ترویج توسعه بندر جامع به عنوان یک مرکز توزیع و لجستیک بین المللی داشته است. منابع دریایی فراوان توجه مردم را به خود جلب کرد و به مجموعه ای از گردشگری و تفریح تبدیل شد. در همین حال، محیط طبیعی متنوع یک اکوسیستم ساحلی پیچیده را برای ساحل نینگبو ایجاد می کند. انواع مختلف بنادر، مصب ها و سردرها در منطقه ساحلی ویژگی های خط ساحلی نینگبو را منحصر به فرد می کند. به طور خاص، مصب قیف‌شکل رودخانه کیانتانگ، نینگبو را در جنوب و شانگهای را در شمال جدا می‌کند. خور از فرسایش عمدتاً در شمال و برافزایش عمدتاً در جنوب تحت تأثیرات دراز مدت جزر و مد و امواج یا انتقال رسوب در امتداد ساحل رنج می برد. سواحل نزدیک رودخانه یونگ (تنها کانال رودخانه به دریای ساحل نینگبو) عمدتاً سواحل گل آلود و سواحل نیمه سنگی هستند که به راحتی در دسترس هستند. خطوط ساحلی نینگبو طی دهه های گذشته با توسعه شرایط اجتماعی و طبیعی نینگبو یک سری تغییرات را تجربه کرد. بنابراین، نظارت بر پویایی خط ساحلی نینگبو در طول زمان مهم است. خور معروف رودخانه کیانتانگ که به شکل قیف است، نینگبو را در جنوب و شانگهای را در شمال جدا می کند. خور از فرسایش عمدتاً در شمال و برافزایش عمدتاً در جنوب تحت تأثیرات دراز مدت جزر و مد و امواج یا انتقال رسوب در امتداد ساحل رنج می برد. سواحل نزدیک رودخانه یونگ (تنها کانال رودخانه به دریای ساحل نینگبو) عمدتاً سواحل گل آلود و سواحل نیمه سنگی هستند که به راحتی در دسترس هستند. خطوط ساحلی نینگبو طی دهه های گذشته با توسعه شرایط اجتماعی و طبیعی نینگبو یک سری تغییرات را تجربه کرد. بنابراین، نظارت بر پویایی خط ساحلی نینگبو در طول زمان مهم است. خور معروف رودخانه کیانتانگ که به شکل قیف است، نینگبو را در جنوب و شانگهای را در شمال جدا می کند. خور از فرسایش عمدتاً در شمال و برافزایش عمدتاً در جنوب تحت تأثیرات دراز مدت جزر و مد و امواج یا انتقال رسوب در امتداد ساحل رنج می برد. سواحل نزدیک رودخانه یونگ (تنها کانال رودخانه به دریای ساحل نینگبو) عمدتاً سواحل گل آلود و سواحل نیمه سنگی هستند که به راحتی در دسترس هستند. خطوط ساحلی نینگبو طی دهه های گذشته با توسعه شرایط اجتماعی و طبیعی نینگبو یک سری تغییرات را تجربه کرد. بنابراین، نظارت بر پویایی خط ساحلی نینگبو در طول زمان مهم است. خور از فرسایش عمدتاً در شمال و برافزایش عمدتاً در جنوب تحت تأثیرات دراز مدت جزر و مد و امواج یا انتقال رسوب در امتداد ساحل رنج می برد. سواحل نزدیک رودخانه یونگ (تنها کانال رودخانه به دریای ساحل نینگبو) عمدتاً سواحل گل آلود و سواحل نیمه سنگی هستند که به راحتی در دسترس هستند. خطوط ساحلی نینگبو طی دهه های گذشته با توسعه شرایط اجتماعی و طبیعی نینگبو یک سری تغییرات را تجربه کرد. بنابراین، نظارت بر پویایی خط ساحلی نینگبو در طول زمان مهم است. خور از فرسایش عمدتاً در شمال و برافزایش عمدتاً در جنوب تحت تأثیرات دراز مدت جزر و مد و امواج یا انتقال رسوب در امتداد ساحل رنج می برد. سواحل نزدیک رودخانه یونگ (تنها کانال رودخانه به دریای ساحل نینگبو) عمدتاً سواحل گل آلود و سواحل نیمه سنگی هستند که به راحتی در دسترس هستند. خطوط ساحلی نینگبو طی دهه های گذشته با توسعه شرایط اجتماعی و طبیعی نینگبو یک سری تغییرات را تجربه کرد. بنابراین، نظارت بر پویایی خط ساحلی نینگبو در طول زمان مهم است. خطوط ساحلی نینگبو طی دهه های گذشته با توسعه شرایط اجتماعی و طبیعی نینگبو یک سری تغییرات را تجربه کرد. بنابراین، نظارت بر پویایی خط ساحلی نینگبو در طول زمان مهم است. خطوط ساحلی نینگبو طی دهه های گذشته با توسعه شرایط اجتماعی و طبیعی نینگبو یک سری تغییرات را تجربه کرد. بنابراین، نظارت بر پویایی خط ساحلی نینگبو در طول زمان مهم است.

در این مطالعه، تغییرات خط ساحلی نینگبو در یک بازه زمانی بزرگ (1976-2015) بر اساس تصاویر سری زمانی Landsat با استفاده از شاخص‌های آب طیفی (NDWI و MNDWI) شناسایی شد. شرایط گذشته و حال خط ساحلی با تخمین معیارهای تغییر طول خط ساحلی، تغییر طول، تغییر طول سالانه، بعد فراکتال (FD)، میانگین حرکت خالص خط ساحلی (NSM) و میانگین سالانه NSM مورد تجزیه و تحلیل قرار گرفت. این مطالعه می تواند عوامل اصلی طبیعی و انسانی کنترل کننده تغییرات خط ساحلی را متمایز کند و توسعه پایدار منطقه ساحلی را برای بهره برداری مناسب تسهیل کند.

2. منطقه مطالعه

نینگبو در نزدیکی سواحل شرقی چین و گوشه جنوب شرقی رودخانه یانگ تسه [ 34 ] قرار دارد، همانطور که در شکل 1 نشان داده شده است . توپوگرافی نینگبو در جنوب غربی بالاتر و در شمال شرقی پایین تر است و میانگین ارتفاع آن تقریباً 4 متر از سطح متوسط دریا است. نینگبو آب و هوای نیمه گرمسیری موسمی دارد. میانگین سالانه دما، بارندگی و تبخیر تشت در منطقه به ترتیب 16.4 درجه سانتی گراد، 1480 میلی متر و 820 میلی متر است. دو رودخانه اصلی، رودخانه کیانتانگ (شاخه ای از رودخانه یانگ تسه) و رودخانه یونگ، از طریق نینگبو به سمت شرق به دریای چین شرقی می ریزند. رژیم جزر و مد در رودخانه Qiantang یک جزر و مد نیمه شبانه منظم با میانگین و حداکثر دامنه 4 متر و 8.93 متر در خور است [ 33]، به ترتیب. متاثر از توپوگرافی، چاله جزر و مدی معروف جهانی وجود دارد. رواناب سالانه نزدیک به 38640 کیلومتر ^مکعب است که عمدتاً در ژوئن رخ می دهد. در مقابل، رودخانه یونگ دارای یک کانال نسبتاً باریک با جزر و مد کوچک است.

دو بندر و یک خلیج در داخل نینگبو وجود دارد، یعنی خلیج هانگژو، خلیج شیانگشان و خلیج سانمن ( شکل 1 ). خلیج هانگژو بخش فراساحلی در رودخانه کیانتانگ است که شکل قیفی معمولی را نشان می‌دهد. شکل قیفی خلیج منجر به تغییر شکل شدید امواج جزر و مدی می شود و جریان جزر و مدی را تقویت می کند. این دو ویژگی به طور قابل توجهی بر فرآیندهای ژئومورفولوژیکی تأثیر گذاشت و منجر به فرسایش در شمال و رسوب در جنوب خلیج هانگژو شد [ 35 ]. خلیج شیانگشان و سانمن مناطق مهم کشت دریایی در نینگبو هستند و خلیج‌های نیمه بسته معمولی هستند [ 36]]. خلیج شیانگشان خلیجی طولانی و باریک است که در شمال خلیج هانگژو و در جنوب با خلیج سانمن و از شرق با مجمع الجزایر ژوشان همسایه است [ 37 ، 38 ]. امواج جزر و مدی که از باد غالب که از شرق دریای چین شرقی می‌آید، در بیشتر سال‌ها به امواج ساکن تبدیل می‌شوند، زیرا جزیره لیوهنگ، یکی از مجمع‌الجزایر ژوشان در دهانه خلیج شیانگ‌شان مسدود می‌شوند [37 ] . علاوه بر این، خلیج Xiangshan به دلیل احاطه شدن توسط تپه ها به یک بندر ایده آل در آب های عمیق برای کشتی ها تبدیل می شود. خلیج سانمن نیز از سه طرف توسط کوه ها احاطه شده است و در جنوب شرقی رو به دریای چین شرقی است.

یک برنامه توسعه منطقه ای برای توسعه سه منطقه اقتصادی نسبتا مستقل بر اساس تقسیم اداری و منابع مشخص سه خلیج تدوین شده است [ 38,39,40 .]. در نهایت، عملیات لجن کشی جزئی جنوب که ناشی از جزر و مد و باد بود، فرهنگ باشکوه Hemudu را ایجاد کرد و Riffle معروف Sanbei را با عرض 2 تا 6 کیلومتر توسعه داد. در سه دهه اخیر، مجموعه ای از فعالیت های توسعه و ساخت و ساز در Riffle Sanbei اجرا شده است. منطقه جدید خلیج محبوب Hangzhou در این منطقه گنجانده شده است. رشد جمعیت و ساخت و سازهای شهری تغییرات قابل توجه پوشش زمین را در این منطقه از زمان تأسیس منطقه جدید در سال 2001 تسهیل کرد. ماهیگیری دریایی، امرار معاش اقتصادی ساکنان نزدیک خلیج است. برای مدت طولانی، ترویج توسعه مشترک صنعت،

3. داده ها و روش

3.1. منابع اطلاعات

تصاویر سری Landsat از سال 1976 تا 2015 به عنوان منابع داده برای تجزیه و تحلیل خط ساحلی Ningbo استفاده شد. تغییرات مکان افقی در مقیاس بزرگ در زمان های مختلف ضبط به طور کلی به دلیل نوسانات جزر و مدی وجود دارد، به ویژه برای یک خط ساحلی با شیب ملایم [ 7 ، 41 ]. مجموعه داده های ماهواره ای سری زمانی باید در سطوح جزر و مدی مشابه جمع آوری شود تا خطوط ساحلی در زمان های مختلف مقایسه شود. شیب پایین نزدیک به ساحل ساحل نینگبو از حدود 21 ‰ تا 56‰ متغیر است. تفاوت جزر و مد بین خط ساحلی نینگبو نباید بیش از 63 ± سانتی متر باشد تا خطای تصاویر Landsat در کمتر از یک پیکسل (با وضوح مکانی 30 متر) حفظ شود [42 ] .

بر اساس در دسترس بودن داده ها و محدودیت سطح جزر و مد، 14 تصویر سری Landsat بدون ابر در محدوده جزر و مد مورد نیاز 63± سانتی متر در این مطالعه انتخاب شدند. تصاویر Landsat از دو دوره زمانی مشابه برای ایجاد یک موزاییک تصویر، که کل منطقه ساحلی نینگبو را برای هر فاز پوشش می دهد، استفاده شد ( جدول 1 ). هفت مرحله از 14 صحنه تصاویر سری Landsat، شامل 4 تصویر Landsat MSS، 6 تصویر Landsat TM، 2 تصویر Landsat ETM+ و 2 تصویر Landsat OLI در 39 سال (از 1976 تا 2015) برای شناسایی فضایی-زمانی خط ساحلی Ningbo استفاده شد. تغییر می کند. تمام تصاویر سری Landsat در قالب GeoTIFF از وب‌سایت کاوشگر زمین ( http://earthexplorer.usgs.gov/ سازمان زمین‌شناسی ایالات متحده (USGS) دانلود شده‌اند.). این مجموعه داده های Landsat پایگاه داده قابل استفاده با کیفیت خوب (محصول سطح 1)، بدون ابر (حداقل خطوط ساحلی مورد نظر را پوشش می دهد) و نقص حسگر، مانند نوار یا نوار، تشکیل می دهند. اطلاعات بیشتر در مورد مشخصات داده های ماهواره ای مورد استفاده در مطالعه در جدول 1 ارائه شده است .

3.2. روش شناسی

روش تحقیق شامل: (1) پیش پردازش تصویر. (2) استخراج ویژگی خط ساحلی. و (3) برآورد تغییر خط ساحلی. نمودار جریان پردازش خاص تشخیص تغییرات مکانی-زمانی خط ساحلی نینگبو در طول سال‌های 1976-2015 در شکل 2 نشان داده شده است .

3.2.1. پیش پردازش تصویر

در این مطالعه، تمامی تصاویر لندست با همان سیستم هماهنگی پروجکشن (یو تی ام پروجکشن، سیستم مرجع WGS-84) از نظر رادیومتری و هندسی تصحیح شدند. مقادیر تشعشع در حسگر (عدد دیجیتال، ND) با مدل FLAASH در نرم افزار ENVI به بازتاب سطحی تبدیل شد تا اثرات جوی را کاهش دهد. وضوح فضایی تصویر MSS 60 متر است، در حالی که وضوح تصویر TM/ETM+/OLI 30 متر است. به منظور یکسان سازی مقیاس فضایی تصاویر MSS و TM/ETM+/OLI، چهار تصویر MSS از سال‌های 1976 و 1983 به روش نمونه‌گیری مجدد نزدیک‌ترین محله به 30 متر نمونه‌برداری شدند. به دلیل گستره وسیع ساحل نینگبو و پوشش صحنه محدود تصاویر Landsat MSS/TM/ETM+/OLI، باید دو صحنه Landsat با ردیف‌های مختلف موزاییک‌سازی شوند تا منطقه مورد مطالعه را پوشش دهند. موزاییک تصویر با ENVI 5 انجام شد. نسخه 1 نرم افزار، در نتیجه یک تصویر ترکیبی برای کل منطقه ساحلی نینگبو به دست می آید. علاوه بر این، از روش ثبت تصویر به تصویر در ENVI برای تصحیح هندسی تصاویر سری زمانی Landsat استفاده شد.43 ]. تصویر Landsat OLI در سال 2015 به عنوان مرجع برای سایر تصاویر استفاده شد و خطاهای ثبت همه تصاویر در یک پیکسل (کمتر از 30 متر) بود. به طور خاص، میانگین خطاهای ثبت برای MSS، TM، و ETM+ به ترتیب 0.81 پیکسل، 0.56 پیکسل و 0.43 پیکسل است.

3.2.2. استخراج خط ساحلی

در این مطالعه از شاخص‌های طیفی آب بر اساس عملیات‌های حسابی تفاوت نرمال شده، یعنی NDWI و MNDWI، به دلیل کارایی و راحتی، برای ترسیم نواحی بدنه آبی استفاده شد. یک روش تنظیم آستانه به نام الگوریتم OTSU برای تصاویر NDWI و MNDWI اعمال شد [ 44 ]. این روش آستانه های دینامیکی و متغیری را بر اساس مناطق مختلف در فازهای مختلف ارائه کرد [ 45 ]. در ادامه، خطوط ساحلی فازهای مختلف منطقه مورد مطالعه از نقشه‌های بدنه آبی استخراج شد.

تولید شاخص های طیفی آب

NDWI توسط McFeeters (1996) برای ارزیابی منابع آب پیشنهاد شد. یک باند NIR و یک نوار سبز برای افزایش اختلاف بین ویژگی‌های آب سطحی و غیرآبی استفاده می‌شود [ 26 ]. NDWI [ 26 ] به صورت تعریف شده است

NDWI = ρ جی آر ای E ن - ρ ن من آر ρ جی آر ای E ن + ρ ن من آر

(1)

جایی که $ρ_{G R E E N}$ مقدار بازتاب نوار سبز است و $ρ_{N I R}$ مقدار بازتاب باند NIR است. دو باند برای: (1) به حداکثر رساندن بازتاب آب با استفاده از طول موج سبز انتخاب می شوند. (2) بازتاب کم ویژگی آب در NIR را به حداقل برسانید. و (3) از انعکاس بالای پوشش گیاهی و ویژگی های خاک در باند NIR استفاده کنید [ 44 ، 45 ]. در نتیجه برای محاسبه این شاخص می توان از سنسورهایی که دارای نوار سبز و باند NIR هستند استفاده کرد. بر این اساس، مقادیر مثبت ویژگی های آبی و مقادیر صفر یا منفی پوشش گیاهی و خاک خشکی را می توان به دست آورد. بنابراین، حضور آب به طور قابل توجهی افزایش می یابد، در حالی که وجود پوشش گیاهی و خاک سرکوب شده یا حذف می شود [ 26 ].

با این حال، سردرگمی بین ویژگی‌های آبی و غیرآبی همیشه در کاربرد NDWI در مناطق آبی با پس‌زمینه ساخته شده وجود دارد. همانطور که قبلاً در [ 29 ، 30 ، 44 ، 46 ] گزارش شد، الگوی بازتاب ویژگی‌های تجمع در نوار سبز و نوار NIR مشابه آب است و دقت استخراج آب با تجمع مخلوط کاهش می‌یابد. امکانات. بنابراین NDWI با جایگزینی باند MIR برای باند NIR اصلاح می شود تا نویز ویژگی ایجاد شده هنگام اعمال شاخص NDWI برای استخراج آب حذف شود. شاخص جدید مشتق شده MNDWI [ 29 ] نامیده می شود که به صورت بیان می شود

MNDWI = ρ جی آر ای E ن - ρ م من آر ρ جی آر ای E ن + ρ م من آر

(2)

جایی که $ρ_{M I R}$ بازتاب باند MIR است. محاسبه MNDWI می تواند به مقادیر منفی زمین های ساخته شده منجر شود و مقدار نسبت مثبت آب می تواند بیشتر از NDWI باشد. چنین نتایجی به ویژگی خاصی نسبت داده می شود که آب نور MIR بیشتری نسبت به نور NIR جذب می کند.

همانطور که همه می دانیم، MSS یک سنسور چهار بانده است که از یک باند سبز، یک باند قرمز و دو باند NIR تشکیل شده است. بنابراین، تنها NDWI را می توان با استفاده از تصاویر MSS برای از دست رفتن باند MIR محاسبه کرد. تصویر TM دارای نوارهای موج زیر است: باندهای 1-3 که طیف مرئی را در رنگ های آبی، سبز و قرمز پوشش می دهند. باند 4 با محدوده طول موج در NIR. باندهای 5 و 7 که MIR را می پوشانند. و باند 6 پوشش مادون قرمز حرارتی (TIR). سنسور +ETM تشعشعات منعکس شده از سطح زمین را در همان هفت باند TM تشخیص می دهد و دارای پانکروماتیک اضافی است (باند 8). ابزار OLI از حسگر ETM+ قبلی بهبود می‌یابد و دارای دو باند طیفی اضافی، یعنی نوار آئروسل ساحلی (باند 1) و باند سیروس (باند 9) است. بنابراین، هر دو شاخص NDWI و MNDWI را می توان بر روی تصاویر TM، ETM+ و OLI محاسبه کرد. در نهایت،جدول 2 ). تصاویر NDWI یا MNDWI از تصاویر مختلف Landsat در سال های مختلف در ستون دوم شکل 3 نشان داده شده است . تصویر زیر منطقه خلیج هانگژو در این مثال استفاده شده است.

نقشه برداری بدنه آب با استفاده از الگوریتم OTSU

سپس با استفاده از تصاویر NDWI و MNDWI تولید شده، دو کلاس (زمین و آب) با روش تقسیم بندی آستانه در این بخش استخراج شد. با این حال، دستیابی به یک آستانه بهینه معین برای استخراج آب از تصاویر NDWI و MNDWI یک چالش بود. مقادیر آستانه NDWI McFeeter و MNDWI Xu همیشه روی صفر تنظیم می شوند، اما آستانه یک مقدار ثابت نیست و بسته به اجزای زیرپیکسل پوشش زمین تغییر می کند [ 47 ]. بنابراین یک روش تنظیم آستانه برای دستیابی به استخراج دقیق خط ساحلی مورد نیاز بود. روش Otsu، پیشنهاد شده توسط Nobuyuki Otsu [ 48 ]، یک روش پویا است که با موفقیت برای تقسیم تصویر شطرنجی ورودی به مناطق همگن زمین و آب از طریق به حداقل رساندن واریانس درون طبقه استفاده شده است.21 ، 44 ، 45 ]. با فرض اینکه t نشان دهنده مقدار آستانه است که از a تا b ( $- 1 \leq a \leq b \leq 1$ ، مقدار آستانه بهینه t* را می توان با الگوریتم زیر بدست آورد:

⎧⎩⎨⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪ σ 2 = پ n w \cdot (م n w - م) 2 + پ w \cdot (م w - م) 2 م = پ n w \cdot م n w + پ w \cdot م w پ n w + پ w = 1 تی * = A r g م یک x a \leq t \leq b {پ n w \cdot (م n w - م) 2 + پ w \cdot (م w - م) 2}

(3)

جایی که $σ$ واریانس بین کلاس پیکسل های غیرآبی و آبی است و $P_{n w}$ و $P_{w}$ امکانات سوژه های پیکسل به کلاس های غیر آب و آب هستند. $M_{n w}$ و $M_{w}$ نشان دهنده مقادیر میانگین پیکسل های غیر آب و آب است، در حالی که $M$ مقدار میانگین کل تصویر است.

با استفاده از الگوریتم OTSU می توان مقادیر ایده آل آستانه t* را برای تشخیص پیکسل های آبی و غیرآبی به دست آورد. پیکسل هایی با مقادیر مساوی یا بالاتر از مقدار آستانه به آب اشاره می کنند. در غیر این صورت، پیکسل ها به عنوان اجسام غیرآبی طبقه بندی می شدند. نقشه‌های بدنه آب (ستون سوم شکل 3 ) برای تصاویر مختلف NDWI و MNDWI با استفاده از مقادیر آستانه بهینه خودشان تولید شدند.

استخراج خط ساحلی از نقشه های بدنه آب

فرآیندهای تبدیل شطرنجی به برداری با استفاده از نرم‌افزار ArcGIS برای ردیابی خطوط ساحلی از نقشه‌های باینری بدنه آب تولید شده توسط مراحل ذکر شده در بالا انجام شد. علاوه بر این، یک اصلاح دقیق بازرسی بصری روی صفحه برای اطمینان از دقت و قابلیت اطمینان نتایج استخراج خط ساحلی اعمال شد [ 24 ]. ستون آخر شکل 3 شکل خطوط ساحلی (خلیج هانگژو) را از سال 1976 تا 2015 نشان می دهد.

3.2.3. تخمین تغییر خط ساحلی

تجزیه و تحلیل کمی از الگو و معیارهای تغییرات خط ساحلی مکانی-زمانی باید بر روی خطوط ساحلی سری زمانی منفرد استخراج شده از تصاویر Landsat انجام شود. شش شاخص شامل طول، تغییر طول، تغییر طول سالانه، FD، میانگین NSM و میانگین سالانه NSM به عنوان شاخص‌های کمی تغییر مکانی-زمانی استفاده شد. نرم افزار ArcGIS می تواند شاخص های طول، تغییر طول و تغییر طول سالانه را تخمین بزند. اطلاعات بیشتر در مورد شاخص های FD، میانگین NSM و میانگین سالانه NSM به شرح زیر ارائه شده است.

بعد فراکتال

FD به طور گسترده ای برای توصیف زبری و خود شباهت در اندازه گیری، تجزیه و تحلیل و طبقه بندی شکل و بافت استفاده می شود [ 49 ]. FD را می توان با استفاده از روش های تقسیم کننده و جعبه شمارش محاسبه کرد [ 50 ]. دومی به دلیل کارایی و کاربر پسند بودن آن بسیار مورد استفاده قرار می گیرد. روش شمارش جعبه شامل پوشاندن منحنی با یک شبکه مربع و با طول های متغیر است. اندازه شبکه مربع به عنوان نشان داده شده است $ε$ و تعداد شبکه هایی که منحنی ها را پوشش می دهند N نشان داده می شود . بر اساس تئوری فراکتال، تخمین FD را می توان به معادله معادل زیر تبدیل کرد:

ورود به سیستم N = - D log ε + A

(4)

که در آن A یک ثابت و D FD منحنی است. اگر تغییر در مقدار $ε$ وجود دارد، سپس یک مقدار متناظر از N تولید می شود. بدون در نظر گرفتن مقدار A می توان مقدار D را با روش حداقل مربع به دست آورد.

روش ترانسکت از پایه

اصل رویکرد ترانسکت از خط مبنا بر این فرض استوار است که فاصله مرتبط با این انتقال اندازه‌گیری تغییر خط ساحلی است اگر موقعیت یک نقطه در یک خط ساحلی به موقعیت متناظر در خط ساحلی سری زمانی دیگر تغییر کند. 51 ]. سیستم تجزیه و تحلیل خط ساحلی دیجیتال (DSAS) [ 52 ]، یک برنامه افزودنی رایگان برای ArcGIS، برای اندازه گیری فاصله مهاجرت خط ساحلی از طریق ساخت ترانسکت ها به طور خودکار از یک خط پایه به مجموعه ای از داده های خط ساحلی تاریخی استفاده شد [53 ] . یک خط مبنا برای این عملیات ضروری است و این خط پایه باید در مجاورت روند کلی سری خط ساحلی ایجاد شود [ 51]. یک راه کارآمد برای ایجاد خط مبنا، ایجاد تطابق موازی با روند کلی مجموعه خطوط ساحلی است. همانطور که در [ 51 ] گزارش شده است، خط پایه بر اساس فاصله بافر 1000 متر مناسب ترین برای تمام خطوط ساحلی است. بنابراین، خط پایه در این مطالعه تقریباً 1000 متر از خشکی با استفاده از تکنیک بافر و ابزار ویرایش ArcGIS ساخته شد. بنابراین، تمام خطوط ساحلی در یک طرف خط پایه قرار داشتند.

با استفاده از خط پایه و تمام خطوط ساحلی سری زمانی، تجزیه و تحلیل DSAS برای ایجاد مکان‌های ترانسکت و محاسبه آمار تغییرات مربوطه انجام شد. فاصله افقی در تحلیل DSAS 500 متر تعیین شد و سپس 1060 ترانسکت ایجاد شد. NSM کوتاه ترین فاصله بین قدیمی ترین و جدیدترین خطوط ساحلی را برای هر ترانسکت نشان می دهد [ 52 ]. یک مقدار مثبت نشان می دهد که تمایل به مهاجرت به سمت دریا رخ می دهد. در غیر این صورت، مهاجرت به سمت خشکی حرکت می کند.

زیرمجموعه منطقه مطالعاتی

کل خطوط ساحلی نینگبو بر اساس محیط طبیعی و استراتژی توسعه منطقه ای به سه بخش ساحلی گسترده تقسیم شد ( شکل 1 ). با انجام این کار، می توان تغییرات سری زمانی خطوط ساحلی را به وضوح تحلیل و ارائه کرد. سه بخش وسیع ساحلی شامل خلیج هانگژو، شیانگشان و سانمن بود. این خلیج ها به دلیل محدودیت منابع دریایی، محیط زیست و جهت گیری توسعه منطقه ای، الگوهای متفاوتی از تغییرات خطوط ساحلی را ارائه می دهند. خلیج هانگژو از رودخانه Qiantang تا رودخانه یونگ شروع می شود. خلیج Xiangshan یک خلیج باریک و طولانی نیمه بسته است و در وسط خط ساحلی Ningbo قرار دارد. خلیج سانمن در جنوب خط ساحلی نینگبو واقع شده است.

4. نتایج و بحث

4.1. ارزیابی دقت

روش مقایسه نقطه به نقطه [ 54 ] برای ارزیابی دقت نتایج استخراج خط ساحلی استفاده شد. تصویر چند طیفی ZiYuan-3 (ZY-3) با وضوح فضایی 5.8 متر [ 55 ] به عنوان داده سنجش از راه دور مرجع برای استخراج وضوح فضایی زیرمنطقه ای خوب خط ساحلی نینگبو انتخاب شد. تصویر ZY-3 با وضوح فضایی خوب در ساعت 2:43 بامداد (UTC) در 12 مارس 2015 به دست آمد. این تصویر تقریباً همان زمان دریافت تصاویر چندطیفی Landsat 8 OLI در سال 2015 را به اشتراک گذاشت ( جدول 1)). در این مورد، زمان‌های دریافت تصاویر ZY-3 و Landsat OLI سطوح جزر و مد تقریباً مشابهی را تضمین می‌کنند. قبل از مطالعه بیشتر، ZY-3 به صورت هندسی به تصویر OLI با خطای 0.5 پیکسل از تصویر ZY-3 تصحیح شد. تبدیل چند جمله‌ای مرتبه اول و مدل‌های نمونه‌گیری مجدد نزدیکترین همسایه به ترتیب در فرآیندهای تبدیل و ثبت استفاده شد. شکل 4 نشان می دهد که تصویر چندطیفی زیرمنطقه انتخاب شده ZY-3 در خلیج Xiangshan قرار دارد که شامل انواع خطوط ساحلی است. تصویر چند طیفی ZY-3 دارای چهار باند شامل یک باند NIR و سه باند قابل مشاهده است. روش شاخص NDWI برای تمایز بدنه های آبی از سایر پوشش های زمین به کار گرفته شد. خط ساحلی استخراج شده از تصویر ZY-3 (خطوط زرد در شکل 4) به عنوان خط ساحلی مرجع استفاده شد. مجموعه‌ای از نقاط (مجموعاً 556) در امتداد خط مبنا در مقیاس فاصله‌ای 100 متری به‌عنوان نقاط آزمایشی برای اعتبارسنجی خط ساحلی استخراج‌شده از تصویر Landsat OLI در مقایسه با خط ساحلی مرجع انتخاب شدند. به منظور سرکوب شرایط خاص: یک تف گسترده [ 56 ]، حداقل فاصله بین خط ساحلی استخراج شده از تصویر Landsat OLI و خط ساحلی مرجع اندازه گیری شد [ 52] .]، و به عنوان یک شاخص برای نشان دادن حداقل خطا بین خط ساحلی استخراج شده و خط ساحلی مرجع استفاده می شود. خط ساحلی مرجع موقعیت دقیق را نشان می دهد، در حالی که خط ساحلی استخراج شده مقدار مشخص شده را ارائه می دهد. خطا تفاوت بین مقادیر واقعی و نشان داده شده، یعنی فاصله بود. با استفاده از آزمون کولموگروف-اسمیرنوف [ 42 ، 57 ]، خطاها در سطح اطمینان 95٪ به دست آمد. به طور خاص، میانگین خطای بین خط ساحلی تولید شده از تصاویر Landsat OLI و خط ساحلی مرجع ZY-3 1.68 متر با انحراف معیار 25.46 متر بود. این مقدار خطا کمتر از اندازه یک پیکسل در تصاویر Landsat است و برای برنامه قابل قبول است [ 42 ].

4.2. تغییر خط ساحلی عمومی

خطوط ساحلی تولید شده توسط تصاویر سری زمانی Landsat در طول سال های 1976-2015 به صورت خطوط رنگی متفاوت در شکل 5 نشان داده شده است . به طور کلی، تغییر در خطوط ساحلی روند مهاجرت به دریا را نشان داد. این روند به ویژه در شمال و جنوب منطقه مورد مطالعه مشهود بود. یعنی خلیج هانگژو و سانمن. با این حال، نوارهای طولانی خط ساحلی بین خلیج هانگژو و سانمن بدون تغییر قابل توجهی وجود داشت. این نتیجه عمدتاً ناشی از بنادر بسیار توسعه یافته و سواحل سنگ بستر به سختی توسعه یافته است. تغییرات در خلیج Hangzhou، Xiangshan و Sanmen در بخش های بعدی بیشتر مورد بحث قرار می گیرد.

شکل 6مقادیر طول خط ساحلی و FD را طی سال‌های 1976-2015 نشان می‌دهد. هر دو منحنی شکل “V” را با حداقل مقدار در سال 1990 نشان دادند. از سال 1976 تا 2015، طول خط ساحلی از 807 کیلومتر به 1005 کیلومتر تغییر کرد. در همین حال، حداقل و حداکثر مقدار FD در سال 1990 1.07 و در سال 2008 1.13 بود. با توجه به ویژگی مورفولوژیکی خط ساحلی، خط ساحلی در سال 1990 به دلیل تبدیل بدنه‌های آبی به اراضی کشاورزی منظم، مستقیم‌تر از خطوط ساحلی در سال‌های 1976 و 1983 شد. خط ساحلی در سال 2008 یک فرآیند پیشرفته آشکار را تجربه کرد و سینوسیته بالایی را حفظ کرد. به عنوان مثال، خط ساحلی در منطقه جدید خلیج هانگژو به دلیل ساخت و ساز شهری، از جمله فعالیت های صنعتی و تفریحی و ساخت و ساز مسکن، از دسامبر 2001 به سمت دریا پیش می رود. روند تغییر FD با افزایش طول خط ساحلی ملایم تر از طول خط ساحلی بود. نرخ تغییر FD در برخی موارد منفی بود. مقدار FD در سال 2001 بیشتر از آن در سال 2015 بود. قابل توجه، خط ساحلی در سال 2015 بیشتر از سال 2001 بود و اختلاف طول خط ساحلی تنها 3 کیلومتر بود. نرخ تغییر طول خط ساحلی (0.30٪) بسیار کمتر از FD (0.73٪) بود. پیشرفت خط ساحلی ناشی از نیروهای طبیعت، مانند رسوب گذاری، ممکن است پیچیدگی تغییر خط ساحلی را در منطقه افزایش دهد. در مقابل، رگرسیون خط ساحلی ممکن است پیچیدگی را تضعیف کند، به خصوص برای سواحل گل آلود. فعالیت های انسانی، مانند ساخت دیوارهای دریایی و احیای زمین های کشاورزی، می تواند طول خط ساحلی را به طور قابل توجهی تغییر دهد. اگر این پدیده در آینده ادامه پیدا کند، سپس مقدار FD خط ساحلی می تواند تقریباً یک باشد. به عبارت دیگر، خط ساحلی می تواند یک خط مستقیم بدون ویژگی های طبیعی ذاتی باشد.

جدول 3اطلاعات تغییر خط ساحلی را در سالهای متوالی طی سالهای 1976-2015 نشان می دهد. سه نرخ بزرگ تغییر به طور متوسط 16 کیلومتر در سال در طول 1990-1996، 15 کیلومتر در سال در طول 1996-2001 و -8 کیلومتر در سال در طول 1976-1983 بودند. حداقل کاهش و افزایش ارزش خطوط ساحلی به ترتیب 3- و 3 کیلومتر در سال بود. میانگین NSM و میانگین سالانه NSM نرخ مثبت بود به جز موارد از 1983 تا 1990 و 1996 تا 2001. حداکثر میانگین NSM در بازه زمانی 1990-1996 561 متر بود. بر این اساس، حداکثر میانگین سالانه NSM 85 متر در سال بود، در حالی که حداقل آن 8 متر در سال در طول 1983-1990 بود. از سال 1990 تا 1996، خط ساحلی پیشرفت قابل توجهی را تجربه کرد زیرا رسوبات ناشی از نیروهای طبیعت در خلیج Xiangshan و Sanmen ایجاد شد. خطوط ساحلی طی سال های 2001-2008 و 2008-2015 پیشرفت قابل توجهی را نشان دادند. روند معکوس برای طول خط ساحلی پیدا شد و مقادیر در دوره های فوق کمتر از 1990-1996 بود. تصاویر Landsat در سال‌های 2001، 2008 و 2015 نشان می‌دهند که ساخت‌وسازهای فشرده در امتداد سواحل، زمین را تا آب گسترش داده و خطوط ساحلی را صاف کرده است.

4.3. تغییر در یک منطقه ساحلی معمولی: خلیج هانگژو

تغییر موقعیت خط ساحلی بین سالهای 1976 و 2015 در امتداد خلیج هانگژو در شکل 7 نشان داده شده است . در مجموع 200 نقطه اندازه گیری در طول خط پایه انتخاب شد. همانطور که در شکل 7 ج نشان داده شده است، کوتاه ترین فواصل خط ساحلی از سال قبل تا سال بعد برای ایجاد فاصله تغییر خط ساحلی جمع شد . در این شکل یک مقدار منفی نشان دهنده فرسایش و یک مقدار مثبت نشان دهنده برافزایش است. تجزیه و تحلیل آماری بر اساس شکل 7a-c افزایش قابل توجهی را در مناطق خشکی در امتداد خط ساحلی، به ویژه در بخش شمالی خلیج هانگژو نشان می دهد. میانگین سالانه NSM در منطقه خلیج هانگژو 112 متر در سال بود. در همین حال، طول خط ساحلی 41 کیلومتر افزایش یافت و روند تغییر طول مشابه الگوی مقدار FD بود ( شکل 7 ب).

در طول سالهای 1976-1990، خط ساحلی از 110 کیلومتر به 127 کیلومتر با افزایش جابجایی به سمت دریا گسترش یافت و میانگین پیشروی خط ساحلی 46 متر در سال بود. این افزایش عمدتاً در بخش از Xinpu تا دهانه رودخانه یونگ به دلیل گل‌آلودگی سنگین در انتقال جزر و مد رودخانه یانگ تسه و رودخانه Qiantang و کارهای احیا از Xinpu به Zhangqi و Xiepu به دهانه رودخانه یونگ رخ داده است. . که در آن، میانگین سالانه NSM خط ساحلی در طول سال‌های 1976 و 1983، 79 متر در سال و میانگین سالانه NSM خط ساحلی در طول سال‌های 1983 و 1990، 10 متر در سال بود که نشان‌دهنده پیشرفت تدریجی برافزایش ناشی از تأثیر انسان است. فعالیت ها و تعادل نسبی رسوب و فرسایش. از سال 1990 تا 1996، برافزایش ادامه یافت و بخش شمالی خط ساحلی خلیج هانگژو شروع به افزایش قابل توجهی کرد، در حالی که بقیه خط ساحلی پایداری را نشان دادند. میانگین پیشرفت خط ساحلی 44 متر در سال بود زیرا چندین پیشرفت آبزی پروری در منطقه ساحلی وجود داشت. علاوه بر این، ساخت مخزن سیزائوپو به طور قابل توجهی به پیشرفت کمک کرد. علاوه بر این، جابجایی کانال اصلی رودخانه Qiantang منجر به تجمع رسوب زیادی از Xinpu به Zhangqi شد.58]. افزایش در طول سالهای 1996-2001 با میانگین سالانه NSM 148 متر در سال ادامه یافت. در این پردازش، نیروهای طبیعت دیگر عامل اصلی جابجایی فضایی خط ساحلی نبودند. فعالیت‌های انسانی، از جمله احیای کشاورزی و ساخت دیوارهای دریایی بر اساس خاک تثبیت نشده، به طور قابل‌توجهی به مهاجرت خط ساحلی کمک کردند. در طول 2001-2008 و 2008-2015، خط ساحلی در خلیج هانگژو افزایش قابل توجهی را به نمایش گذاشت. که در آن، میانگین سالانه NSM خط ساحلی و طول در طی سال های 2001-2008، 226 متر در سال و 8 کیلومتر در سال بود. میانگین سالانه NSM خط ساحلی طی سال های 2008-2015 به 182 متر در سال افزایش یافت. در همین حال، طول خط ساحلی طی سال‌های 2008-2015 کاهش 7- کیلومتر در سال را تجربه کرد. پیشرفت آشکاری بین خطوط ساحلی Xiaocaoe و Zhangqi در طی سال‌های 2001-2008 مشاهده شد. و خط ساحلی Yandong در طول 2008-2015 به سمت دریا حرکت کرد. چنین افزایش شدیدی ناشی از فعالیت های انسانی قابل توجهی مانند ساخت کارخانه، ساخت و ساز مسکن، ساخت فضای سبز عمومی شهری در پوشش دیوار دریا و احیای کشاورزی به سمت دریا بود که با ایجاد منطقه جدید خلیج هانگژو در سال 2001 مرتبط بود. علاوه بر این، ساخت Cixi Seawall بر جریان جزر و مد و تخلیه رسوب تأثیر گذاشت، به عنوان مثال، در ساحل بین خطوط ساحلی Xiaocaoe و Yandong.

4.4. تغییر در یک منطقه ساحلی معمولی: خلیج Xiangshan

تغییرات در موقعیت خط ساحلی خلیج Xiangshan بین شبه جزیره Chuanshan و Xiangshan در شکل 8 نشان داده شده است . الگوی تغییر برافزایش فرسایش خلیج Xiangshan با خلیج Hangzhou متفاوت بود. چهار جابجایی مکان غالب، از جمله مکان های A، B، C و D، در شکل 8 الف نشان داده شده است. تمایلات طول خط ساحلی و مقادیر FD در شکل 8 ب ارائه شده است. کوتاه ترین فواصل مهاجرت به دست آمده از 484 نقطه اندازه گیری در امتداد خط ساحلی خلیج Xiangshan در شکل 8 نشان داده شده است.ج از سال 1976 تا 2015، طول خط ساحلی از 356 کیلومتر به 424 کیلومتر افزایش یافت و مقدار FD 0.04 کاهش یافت و پس از سال 1990 به شدت افزایش یافت. در این میان، میانگین فاصله تغییر خطوط ساحلی 12 متر در سال بود که بسیار کمتر بود. از خلیج هانگژو. این پدیده به دلیل فرآیند برافزایش-فرسایش پویا ناشی از جزر و مدهای تناوبی و ساحل طولانی سنگی است.

از سال 1976 تا 1990، میانگین مهاجرت خط ساحلی 2 متر در سال بود. به طور خاص، میانگین سالانه مقادیر NSM از 1976 تا 1983 و 1983 تا 1990 به ترتیب 20 متر در سال و -17 متر در سال بود. بنابراین، یک انتقال تعادل پویا از برافزایش به فرسایش رخ داد. بین سال‌های 1990 و 1996، سایت‌های B و C افزایش طولی سریعی را تجربه کردند که خط ساحلی را از 350 کیلومتر به 411 کیلومتر افزایش داد. در همین حال، ارزش FD 0.07 افزایش یافت. در این دوره، رسوب گذاری در کنار ساحل، فرآیند غالب ژئوفیزیکی برای میانگین پیشرفت خط ساحلی 83 متر در سال بود. برافزایش ناشی از رسوب بیش از حد رسوب به دام افتاده در سایت های B و C. میانگین فاصله تغییر خطوط ساحلی از سال 1996 تا 2001 -60 متر در سال بود، در حالی که طول آن از 411 کیلومتر به 403 کیلومتر کاهش یافت. بیشتر فرسایش‌ها در سه خلیج کوچک سایت‌های B و C رخ داده‌اند. مقایسه میانگین سالانه NSM در طول سال‌های 1990-1996 با سال‌های 1996-2001 نشان می‌دهد که میزان برافزایش از فرسایش فراتر رفته است. در نتیجه، پیشرفت خط ساحلی سالانه 12 متر در سال بود و طول خط ساحلی طی سال‌های 1996-2001 به میزان 53 کیلومتر افزایش یافت. از سال 2001 تا 2008، سایت‌های A و B فرسایش را تجربه کردند، در حالی که سایت C افزایشی را تجربه کرد، و بقیه خط ساحلی به دلیل ساحل صخره‌ای پایدار شرایط نسبی مقاومی را نشان دادند. از سال 2008 تا 2015، افزایش چشمگیری در سایت‌های A، B و D رخ داد که به دلیل پروژه‌های پیوند جزیره در سایت‌های A و D و خاک‌ریز مصنوعی برای ساخت و ساز شهری در سایت‌های A و B بود. دو جزیره (جزیره میشان در بخش A و جزیره نانائو در بخش D) نزدیک به سرزمین اصلی از طریق هدایت خاکریزها و جاده ها به قاره متصل شدند. در این مورد، موقعیت خط ساحلی مهاجرت آشکاری را نشان داد، در حالی که مقدار FD خط ساحلی برای خطوط ساحلی مستقیم‌تر کاهش یافت. دیواره دریا در سایت B به طور کامل از ورود آب دریا جلوگیری کرد و آب داخلی که توسط دیواره دریا احاطه شده بود به خشکی تبدیل شد. بنابراین، خط ساحلی سینوسی با یک خط مستقیم منطبق با دیواره دریا جایگزین شد. دیواره دریا در سایت B به طور کامل از ورود آب دریا جلوگیری کرد و آب داخلی که توسط دیواره دریا احاطه شده بود به خشکی تبدیل شد. بنابراین، خط ساحلی سینوسی با یک خط مستقیم منطبق با دیواره دریا جایگزین شد. دیواره دریا در سایت B به طور کامل از ورود آب دریا جلوگیری کرد و آب داخلی که توسط دیواره دریا احاطه شده بود به خشکی تبدیل شد. بنابراین، خط ساحلی سینوسی با یک خط مستقیم منطبق با دیواره دریا جایگزین شد.

4.5. تغییر در یک منطقه ساحلی معمولی: خلیج سانمن

تغییرات موقعیت خط ساحلی در امتداد خلیج سانمن در شکل 9 الف نشان داده شده است و تغییر طول خط ساحلی و مقادیر FD در شکل 9 ب نشان داده شده است. در مجموع 264 نقطه اندازه گیری در امتداد خط ساحلی خلیج سانمن انتخاب شد و فواصل تغییر خط ساحلی در شکل 9 ج نشان داده شده است. سایت های A، B و C در شکل 9 a مهاجرت قابل توجه در امتداد خط ساحلی خلیج Sanmen را نشان می دهند. میانگین سالانه NSM تمام خطوط ساحلی 10 متر در سال بود. با توجه به طول و مقدار FD، الگوی تغییر کلی خطوط ساحلی به سه مرحله تقسیم شد: مرحله کاهش سریع (1976-1990)، مرحله افزایش سریع (1990-2001)، و مرحله کاهش کوچک (2001-2015). ).

در طول دوره بین سالهای 1976 و 1983، طول خط ساحلی از 353 کیلومتر به 284 کیلومتر و مقدار FD از 1.16 به 1.15 کاهش یافت. حتی با ساخت مخزن Huchengang، خط ساحلی در این خلیج تغییر قابل توجهی نکرد و این مرحله به عنوان دوره پایدار در نظر گرفته شد. در طول سال‌های 1983-1990، خط ساحلی شاهد یک فرسایش متوسط 20- متر در سال بود که عمدتاً در سایت‌های A، B و C رخ داد. این پدیده به دلیل انتقال از افزایش به فرسایش تحت وقوع باد غالب جنوب شرقی در سراسر خلیج سانمن بود. . از سال 1990 تا 1996، افزایش با نرخ متوسط 136 متر در سال در سایت های A، B و C رخ داد. طول خط ساحلی از 236 کیلومتر به 285 کیلومتر و مقدار FD از 1.10 به 1.13 افزایش یافت. بین سالهای 1996 و 2001، فرسایش عمدتاً در سایت‌های B و C با میانگین خروج از خط ساحلی -33 متر در سال رخ داده است. موج باد محلی و از دست دادن شن و ماسه توسط جریان جزر و مدی، عوامل اصلی فرسایش در خط ساحلی خلیج سانمن بودند. از سال 2001 تا 2008 و 2008 تا 2015، فرسایش با میانگین مهاجرت به خشکی به ترتیب 13- متر در سال و 8- متر در سال ادامه یافت. طول خط ساحلی خلیج سانمن طی سال‌های 2001-2008 به میزان 23 کیلومتر کاهش یافت، در حالی که تغییرات FD مربوطه از 1.17 به 1.16 کاهش یافت. پس از آن، طول خط ساحلی و مقدار FD از سال 2008 تا 2015 اندکی افزایش یافت. در طول دو دوره، خط ساحلی تغییرات زیادی را در سایت‌های B و C تجربه کرد. از سال 2001، حوضچه‌های آبزی پروری جدید و ساخت و سازهای خاکریزی، خط ساحلی را به سمت دریا حرکت داد و خط ساحلی را صاف کرد. در کل دوره مطالعه، عوامل اصلی که باعث تغییر خط ساحلی خلیج سانمن طی سال‌های 1976-2001 شد، رسوب و فرسایش رسوب بود. افزایش اراضی کشاورزی و سکونتگاه ها نیز به طور قابل توجهی به تغییر خط ساحلی در دوره 2001 تا 2015 کمک کرد.

5. بحث

نینگبو، یک شهر بندری مهم در چین، از دهه 1970 به سرعت توسعه یافته است. در نتیجه نیروهای طبیعت و انسان، مورفولوژی خط ساحلی به سرعت در حال تغییر است. به دلیل عدم انجام تحقیقات قبلی در مورد خط ساحلی در نینگبو، داده‌های سنجش از دور به ما کمک می‌کنند تا واکنش جابجایی فضایی خط ساحلی به تغییرات آب و هوایی معاصر و فعالیت‌های انسانی را درک کنیم. پژوهش حاضر تغییرات خط ساحلی فضایی-زمانی استخراج شده از تصاویر Landsat MSS، TM، ETM+ و OLI از منطقه ساحلی نینگبو را در طول دوره 1976-2015 بررسی کرد. نتایج نشان می دهد که تغییرات قابل توجهی در خط ساحلی نینگبو در طول دوره مطالعه، به ویژه در خلیج هانگژو رخ داده است. به طور خاص، میانگین سالانه NSM خط ساحلی خلیج هانگژو 112 متر در سال بود که بسیار بیشتر از دو منطقه ساحلی انتخاب شده دیگر بود. بعلاوه، طول خط ساحلی خلیج هانگژو از 110 کیلومتر به 151 کیلومتر در دوره 1976 تا 2015 افزایش یافت. بر این اساس، مقدار FD از 1.01 به 1.06 افزایش یافت. فعالیت های انسانی عامل اصلی پیشرفت خط ساحلی در خلیج هانگژو بود. در همین حال، جابجایی های اصلی خط ساحلی خلیج Xiangshan در سایت های A، B، C و D رخ داده است.شکل 8). بقیه خطوط ساحلی خلیج Xiangshan به دلیل کانال آب های عمیق و ساحل صخره ای طولانی اندکی تغییر کردند. در این مورد، جابجایی فضایی سالانه خط ساحلی خلیج Xiangshan تنها 12 متر در سال بود و طول خط ساحلی 71 کیلومتر در دوره مورد مطالعه افزایش یافت. در مقابل، طول خط ساحلی خلیج سانمن 22 کیلومتر با پیشرفت 10 متر در سال طی سال های 1976-2015 کاهش یافت. مقدار FD خط ساحلی در خلیج Sanmen در سطح بالایی با حداکثر 1.17 از سال 1976 تا 2015 باقی ماند، که نشان می دهد الگوی خط ساحلی خلیج Sanmen پیچیده تر از سایر خطوط ساحلی مورد بررسی است. با توجه به جابجایی فضایی خط ساحلی خلیج سانمن، زیر سایت های A، B و C تغییرات آشکاری را تجربه کردند و تحت تأثیر عوامل طبیعی و انسانی قرار گرفتند. به طور خلاصه، فرسایش و افزایش در خط ساحلی نینگبو طی سال‌های 1976 تا 2015 به دلیل عوامل طبیعی و انسانی بود. در مرحله اول، ویژگی هیدرولوژیکی و زمین شناسی ساحل نینگبو به تغییرات سریع مورفولوژی و طول خط ساحلی نینگبو توسط فرسایش و تجمع رسوب منجر شد. در این مورد، خط ساحلی Ningbo پیچیدگی بالایی داشت و تمایل تغییر مقدار FD با تغییر طول سازگار بود. ثانیاً، توسعه آبزی پروری در منطقه ساحلی و احیای زمین در سواحل گل آلود، ثبات خط ساحلی را به دلیل فرسایش پایین رانش و افزایش رانش بالا در امتداد ساحل مختل کرد. علاوه بر این، ساخت بنادر و دیوارهای دریایی منجر به گسترش چشمگیر به سمت دریا شد. طول خط ساحلی به دلیل جایگزینی خط ساحلی سینوسی با خط ساحلی مستقیم کاهش یافت.

قابل توجه است که مجموعه داده های قدیمی لندست (MSS 1976 و 1983) دارای وضوح فضایی 60 متر است که دو برابر درشت تر از تصاویر Landsat TM/ETM+/OLI است. این محدودیت منجر به خطای ثبت نسبتاً بالاتر شده است، و سپس کنترل خطای ثبت بین تصاویر Landsat MSS و OLI برای استخراج مکانی-زمانی خط ساحلی Ningbo بسیار مهم است. علاوه بر این، برای از دست رفتن باند MIR، MNDWI نمی تواند برای تصویر MSS استفاده شود تا رابط زمین-آب را متمایز کند، که همچنین اختلاف مکان مکانی بین خطوط ساحلی استخراج شده از تصویر MSS و تصاویر TM/ETM+/OLI را افزایش می دهد.

اگرچه وضوح فضایی مجموعه داده سری Landsat برای نظارت بر تغییرات مکانی-زمانی خط ساحلی Ningbo مناسب است، اما همچنان محدود به تمایز آب‌های سطحی و ویژگی‌های غیرآبی در سطح دقت بالاتر است. به دلیل وضوح فضایی محدود تصاویر Landsat، پیکسل های لبه احتمالاً از مخلوطی از اجزای آب و غیرآب تشکیل شده اند. در تحقیقات آینده، خط ساحلی استخراج شده در سطح زیر پیکسل از تصاویر Landsat بسیار مورد توجه است. از سوی دیگر، برای مکانی که تغییرات قابل توجهی در اطراف خط ساحلی نینگبو در طول زمان مطالعه رخ داده است، مانند خلیج هانگژو، تصاویر سنجش از راه دور با وضوح فضایی بالاتر باید برای تجزیه و تحلیل بیشتر تغییرات خط ساحلی در وضوح فضایی بهتر اعمال شوند. علاوه بر این،

6. نتیجه گیری

در این مطالعه، موقعیت فضایی خط ساحلی نینگبو و الگوهای در حال تغییر آن در طول چهل سال گذشته (1976-2015) با ادغام تکنیک‌های سنجش از دور و GIS نقشه‌برداری شده است. نتایج نشان می دهد که تغییرات خط ساحلی قابل توجهی در دوره مورد مطالعه رخ داده است. قبل از سال 2001، نیروی طبیعت نقش مهمی در جابجایی فضایی خط ساحلی نینگبو ایفا می کرد و هیچ تغییر شدیدی را نشان نمی داد. طی سال‌های 2001 تا 2015، خط ساحلی روند پیشرفت قابل توجهی را تجربه کرد، به ویژه در خلیج هانگژو. در این دوره، فعالیت های انسانی تأثیر زیادی بر تغییرات مکانی-زمانی خط ساحلی ایجاد کرد. نتایج برای درک تغییرات مکانی-زمانی خط ساحلی نینگبو مهم هستند و برای تصمیم‌گیری در مورد برنامه‌ریزی کاربری زمین خط ساحلی نینگبو مفید هستند.

منابع

نیکولز، RJ; کوچک، C. برآوردهای بهبود یافته از جمعیت ساحلی و قرار گرفتن در معرض خطرات منتشر شده. Eos Trans. صبح. ژئوفیز. اتحادیه 2002 ، 83 ، 301-305. [ Google Scholar ] [ CrossRef ]
مرفای، MA; آل محمد، ح. دی، س. سوزانتو، بی. کینگ، L. نقشه برداری پویا و خط ساحلی ساحلی: تجزیه و تحلیل داده های فضایی چند منبعی در سمارنگ اندونزی. محیط زیست نظارت کنید. ارزیابی کنید. 2008 ، 142 ، 297-308. [ Google Scholar ] [ CrossRef ] [ PubMed ]
کوچک، سی. نیکولز، RJ تجزیه و تحلیل جهانی از سکونت انسان در مناطق ساحلی. جی. ساحل. Res. 2003 ، 19 ، 584-599. [ Google Scholar ]
لین، ال. پان، ز. کانگ، ایکس. Ye, N. استخراج خط ساحلی استان فوجیان بر اساس سری زمانی طولانی تصویر سنجش از دور. در مجموعه مقالات 2013 کنفرانس بین المللی سنجش از دور، محیط زیست و مهندسی حمل و نقل، نانجینگ، چین، 26-28 ژوئیه 2013. آتلانتیس پرس: آمستردام، هلند، 2013; صص 63-66. [ Google Scholar ]
جین، دی. هوگلند، پی. Au، DK; Qiu، J. تغییر خط ساحلی، دیوارهای دریایی، و ارزش املاک ساحلی. ساحل اقیانوس. مدیریت 2015 ، 114 ، 185-193. [ Google Scholar ] [ CrossRef ]
Arkema، KK; گوانل، جی. وروتس، جی. چوب، SA; گوری، ا. راکلشائوس، ام. کاریوا، پ. لاکایو، ام. نقره، JM زیستگاه های ساحلی از مردم و دارایی ها در برابر افزایش سطح دریا و طوفان محافظت می کنند. نات. صعود چانگ. 2013 ، 3 ، 913-918. [ Google Scholar ] [ CrossRef ]
یو، ک. هو، سی. مولر-کارگر، FE; لو، دی. سوتو، I. تغییرات خط ساحلی در غرب مرکزی فلوریدا بین سال های 1987 و 2008 از مشاهدات Landsat. بین المللی J. Remote Sens. 2011 ، 32 ، 8299-8313. [ Google Scholar ] [ CrossRef ]
لی، دبلیو. Gong, P. نظارت مستمر از دینامیک خط ساحلی در غرب فلوریدا با یک سری زمانی 30 ساله از تصاویر Landsat. سنسور از راه دور محیط. 2016 ، 179 ، 196-209. [ Google Scholar ] [ CrossRef ]
تاماسوکی، ای. امیری، ح. سلیمانی، ز. پایش تغییرات خطوط ساحلی با استفاده از سنجش از دور (مطالعه موردی: شهر ساحلی بندرعباس). در مجموعه مقالات مجموعه کنفرانس IOP: زمین و علوم محیطی، کوالالامپور، مالزی، 22 تا 23 آوریل 2014. پ. 12023.
دیوی، RS; بیکر، دبلیو. استین، ا. Marfai، MA طبقه بندی فازی برای نظارت بر تغییر خط ساحلی در بخشی از منطقه ساحلی شمالی جاوا، اندونزی. Remote Sens. 2016 , 8 , 190. [ Google Scholar ] [ CrossRef ]
Ghosh, MK; کومار، ال. روی، سی. نظارت بر تغییر خط ساحلی جزیره هاتیه در بنگلادش با استفاده از تکنیک‌های سنجش از دور. ISPRS J. Photogramm. Remote Sens. 2015 ، 101 ، 137-144. [ Google Scholar ] [ CrossRef ]
چن، LC تشخیص تغییرات خط ساحلی برای مناطق جزر و مد با استفاده از تصاویر ماهواره ای چند زمانی. بین المللی J. Remote Sens. 1998 ، 19 ، 3383-3397. [ Google Scholar ] [ CrossRef ]
دی، ک. وانگ، جی. ما، ر. Li, R. استخراج خودکار خط ساحلی از تصاویر ماهواره ای IKONOS با وضوح بالا. در مجموعه مقالات کنفرانس سالانه ASPRS 2003، انکوریج، AK، ایالات متحده آمریکا، 5-9 مه 2003; موجود به صورت آنلاین: https://www.researchgate.net/profile/Kaichang_Di/publication/241058589_Automatic_shoreline_extraction_from_high_resolution_IKONOS_satellite_imagery/links/004635383f80004.pdf.1 Marchaccess.
پوسانت، ا. Lefevre, SEB; استخراج خط ساحلی وبر، جی در تصاویر VHR با استفاده از مورفولوژی ریاضی با دانش فضایی و طیفی. در مجموعه مقالات کنگره SPRS پکن 2008، پکن، چین، 3 تا 11 ژوئیه 2008. ص 1305–1310.
لی، جی. Jurkevich، I. تشخیص و ردیابی خط ساحلی در تصاویر SAR. IEEE Trans. Geosci. Remote Sens. 1990 , 28 , 662-668. [ Google Scholar ]
نیدرمایر، آ. رومانیسن، ای. Lehner, S. تشخیص خطوط ساحلی در تصاویر SAR با استفاده از روش موجک. IEEE Trans. Geosci. Remote Sens. 2000 , 38 , 2270–2281. [ Google Scholar ] [ CrossRef ]
لیو، اچ. Jezek، KC خط ساحلی کامل قطب جنوب با وضوح بالا که از تصاویر تصحیح شده Radarsat SAR استخراج شده است. فتوگرام مهندس Remote Sens. 2004 , 70 , 605-616. [ Google Scholar ] [ CrossRef ]
لیو، اچ. وانگ، ال. شرمن، دی جی؛ وو، کیو. Su, H. پایه الگوریتمی و ابزارهای نرم افزاری برای استخراج ویژگی های خط ساحلی از تصاویر سنجش از دور و داده های LiDAR. جی. جئوگر. Inf. سیستم 2011 ، 3 ، 99-119. [ Google Scholar ] [ CrossRef ]
دلپیان، اس. د لورنتیس، آر. Giordano، F. استخراج خط ساحلی از تصاویر SAR و روشی برای ارزیابی دقت خط ساحلی. تشخیص الگو Lett. 2004 ، 25 ، 1461-1470. [ Google Scholar ] [ CrossRef ]
بیسلیس، اف. Ferraioli، G. استخراج خط ساحلی بدون نظارت از تصاویر SAR. IEEE Geosci. Remote Sens. 2013 ، 10 ، 1350-1354. [ Google Scholar ] [ CrossRef ]
دو، ز. لی، دبلیو. ژو، دی. تیان، ال. لینگ، اف. وانگ، اچ. گی، ی. Sun، B. تجزیه و تحلیل تصاویر Landsat-8 OLI برای نقشه برداری آب سطح زمین. سنسور از راه دور Lett. 2014 ، 5 ، 672-681. [ Google Scholar ] [ CrossRef ]
ریو، جی. برنده، جی. استخراج خط آبی حداقل، KD از داده های Landsat TM در یک تخت جزر و مد: مطالعه موردی در خلیج گومسو، کره. سنسور از راه دور محیط. 2002 ، 83 ، 442-456. [ Google Scholar ] [ CrossRef ]
چن، اس. چن، ال. لیو، کیو. لی، ایکس. Tan، Q. سنجش از دور و تجزیه و تحلیل یکپارچه مبتنی بر GIS از تغییرات ساحلی و اثرات زیست محیطی آنها در خلیج Lingding، رودخانه مروارید، جنوب چین. ساحل اقیانوس. مدیریت 2005 ، 48 ، 65-83. [ Google Scholar ] [ CrossRef ]
الاسمار، HM; در اینجا، ME تشخیص منطقه ساحلی شرق دلتای نیل را با استفاده از سنجش از دور تغییر می دهد. محیط زیست علوم زمین 2011 ، 62 ، 769-777. [ Google Scholar ] [ CrossRef ]
کوی، بی. لی، X. تغییر خط ساحلی مصب رودخانه زرد و پاسخ آن به رسوب و رواناب (1976-2005). ژئومورفولوژی 2011 ، 127 ، 32-40. [ Google Scholar ] [ CrossRef ]
Mcfeeters، SK استفاده از شاخص تفاوت عادی آب (NDWI) در ترسیم ویژگی‌های آب آزاد. بین المللی J. Remote Sens. 1996 ، 17 ، 1425-1432. [ Google Scholar ] [ CrossRef ]
جین، SK; سینگ، RD; جین، MK; لوهانی، AK ترسیم مناطق سیل خیز با استفاده از تکنیک های سنجش از دور. منبع آب مدیریت 2005 ، 19 ، 333-347. [ Google Scholar ] [ CrossRef ]
هوی، اف. خو، بی. هوانگ، اچ. یو، کیو. گونگ، پی. مدل‌سازی تغییر مکانی-زمانی دریاچه پویانگ با استفاده از تصاویر چندزمانی Landsat. بین المللی J. Remote Sens. 2008 , 29 , 5767-5784. [ Google Scholar ] [ CrossRef ]
Xu، H. اصلاح شاخص آب تفاوت نرمال شده (NDWI) برای افزایش ویژگی های آب باز در تصاویر سنجش از راه دور. بین المللی J. Remote Sens. 2006 ، 27 ، 3025-3033. [ Google Scholar ] [ CrossRef ]
وانگ، ی. هوانگ، اف. Wei, Y. استخراج بدنه آب از تصویر Landsat ETM+ با استفاده از تبدیل MNDWI و KT. در مجموعه مقالات بیست و یکمین کنفرانس بین المللی ژئوانفورماتیک IEEE 2013، کایفنگ، چین، 20 تا 22 ژوئن 2013. صص 1-5.
شن، ال. Li, C. استخراج بدنه آب از تصاویر Landsat ETM+ با استفاده از الگوریتم adaboost. در مجموعه مقالات IEEE 2010 هجدهمین کنفرانس بین المللی ژئوانفورماتیک، پکن، چین، 18-20 ژوئن 2010. صص 1-4.
لی، ال. لی، ی. لیو، ک. وانگ، پی. ارزیابی و تحلیل عوامل تاثیرگذار در سطح توسعه شهرهای گره در مسیر ابریشم دریایی. در مجموعه مقالات کنفرانس بین المللی 2016 آموزش، علم مدیریت و اقتصاد، پکن، چین، 28-29 مه 2016؛ آتلانتیس پرس: آمستردام، هلند، 2016; ص 478-484. [ Google Scholar ]
یانگ، اچ. تعریف مرز مدیریتی بین رودخانه و دریا در نینگبو. J. Mar. Sci. 2009 ، 27 ، 64-75. (به زبان چینی) [ Google Scholar ]
نی، اچ. یی، بی. یین، جی. نیش، تی. او، تی. دو، ی. وانگ، جی. ژانگ، اچ. زی، ال. دینگ، ی. و همکاران ویژگی های اپیدمیولوژیک و علت شناسی بیماری دست، پا و دهان در نینگبو، چین، 2008-2011. جی. کلین. ویرول. 2012 ، 54 ، 342-348. [ Google Scholar ] [ CrossRef ] [ PubMed ]
چن، جی. لیو، سی. ژانگ، سی. واکر، HJ توسعه ژئومورفولوژیکی و رسوب در خور کیانتانگ و خلیج هانگژو. جی. ساحل. Res. 1990 ، 3 ، 559-572. [ Google Scholar ]
یانگ، اچ. ژو، بی. جین، ال. ژو، اس. لیو، دبلیو. بی‌فنیل‌های پلی‌کلره‌شده در رسوبات سطحی خلیج Yueqing، خلیج Xiangshan، و خلیج Sanmen در دریای چین شرقی. Chemosphere 2011 ، 83 ، 137-143. [ Google Scholar ] [ CrossRef ] [ PubMed ]
هوانگ، SC; لو، HF; Xie، YL; محیط هیدرودینامیکی هو، جی جی و اثرات آن در خلیج شیانگشان در مجموعه مقالات کنفرانس بین المللی مصب ها و سواحل، هانگژو، چین، 9-11 نوامبر 2003. ص 9-11.
لی، دبلیو. یانگ، اچ. گائو، کیو. پان، اچ. یانگ، اچ. باقیمانده‌های آفت‌کش‌های آلی کلر در آب و ذرات معلق از خلیج Xiangshan، دریای چین شرقی. گاو نر محیط زیست آلوده. سموم 2012 ، 89 ، 811-815. [ Google Scholar ] [ CrossRef ] [ PubMed ]
لی، دبلیو. یو، تی. لی، جی. چن، پی. Chen, Y. ارزیابی مناسب بودن استفاده از زمین در مناطق ساحلی: مطالعه موردی در خلیج هانگژو جنوبی. Geogr. Res. 2015 ، 34 ، 701-710. (به زبان چینی) [ Google Scholar ]
چن، ایکس. ژانگ، جی. ممکن است.؛ Cui، T. نظارت و تجزیه و تحلیل تغییرات خط ساحلی خلیج Sanmen با سنجش از دور در طول 40 سال گذشته. مارس Sci. 2015 ، 39 ، 43-49. (به زبان چینی) [ Google Scholar ]
بواک، ای اچ. ترنر، تعریف و تشخیص خط ساحلی IL: بررسی. جی. ساحل. Res. 2005 ، 214 ، 688-703. [ Google Scholar ] [ CrossRef ]
Pardo-Pascual, JE; آلموناسید-کابالر، جی. رویز، لس آنجلس؛ Palomar-Vázquez, J. استخراج خودکار خطوط ساحلی از تصاویر چند زمانی Landsat TM و ETM+ با دقت زیرپیکسلی. سنسور از راه دور محیط. 2012 ، 123 ، 1-11. [ Google Scholar ] [ CrossRef ]
یانگ، سی. کای، ایکس. وانگ، ایکس. یان، آر. ژانگ، تی. ژانگ، Q. لو، ایکس. تحلیل مسیر سنجش از راه دور مهاجرت کانال در دسترسی به جین‌جیانگ پایین در طول دوره 1983-2013. Remote Sens. 2015 ، 7 ، 16241–16256. [ Google Scholar ] [ CrossRef ]
دو، ی. ژانگ، ی. لینگ، اف. وانگ، کیو. لی، دبلیو. Li, X. نقشه‌برداری اجسام آبی از تصاویر نگهبان-2 با شاخص تفاوت نرمال شده آب اصلاح شده در وضوح فضایی 10 متری که با تیز کردن نوار SWIR تولید می‌شود. Remote Sens. 2016 ، 8 ، 354. [ Google Scholar ] [ CrossRef ] [ نسخه سبز ]
لی، دبلیو. دو، ز. لینگ، اف. ژو، دی. وانگ، اچ. گی، ی. سان، بی. ژانگ، X. مقایسه نقشه برداری آب سطح زمین با استفاده از شاخص تفاوت نرمال شده آب از TM، ETM+ و ALI. Remote Sens. 2013 , 5 , 5530–5549. [ Google Scholar ] [ CrossRef ]
Xu, H. مطالعه ای در مورد استخراج اطلاعات بدنه آبی با شاخص تغییر نرمال شده آب اصلاح شده (MNDWI). J. Remote Sens. 2005 ، 5 ، 589-595. (به زبان چینی) [ Google Scholar ]
جی، ال. ژانگ، ال. Wylie, B. تجزیه و تحلیل آستانه های دینامیکی برای شاخص آب تفاوت نرمال شده. فتوگرام مهندس Remote Sens. 2009 ، 75 ، 1307-1317. [ Google Scholar ] [ CrossRef ]
Otsu، N. روش انتخاب آستانه از هیستوگرام های سطح خاکستری. Automatica 1975 ، 11 ، 23-27. [ Google Scholar ] [ CrossRef ]
سرکار، ن. Chaudhuri، BB یک رویکرد دیفرانسیل شمارش جعبه برای محاسبه ابعاد فراکتالی تصویر. IEEE Trans. سیستم مرد سایبرن. 1994 ، 24 ، 115-120. [ Google Scholar ] [ CrossRef ]
زو، ایکس. کای، ی. Yang, X. در مورد ابعاد فراکتال خطوط ساحلی چین. ریاضی. جئول 2004 ، 36 ، 447-461. [ Google Scholar ]
اسمیت، ام جی. کراملی، RG اندازه گیری تغییرات ساحلی تاریخی با استفاده از GIS و رویکرد چند ضلعی تغییر. ترانس. GIS 2012 ، 16 ، 3-15. [ Google Scholar ] [ CrossRef ]
Thieler، ER; هیملستوس، EA; زیچیچی، جی ال. Ergul, A. Digital Shoreline Analysis System (DSAS) نسخه 4.0-An. پسوند ArcGIS برای محاسبه تغییر خط ساحلی . Open-File Report 2008–1278 (به روز شده برای نسخه 4.3). سازمان زمین شناسی ایالات متحده: وودز هول، MA، ایالات متحده آمریکا، 2009; صفحات 1-81.
لواتی، م. سعیدی، ح. Zargouni، F. ارزیابی تغییر خط ساحلی با استفاده از تکنیک‌های سنجش از دور و GIS: مطالعه موردی سواحل دلتای Medjerda، تونس. عرب جی. ژئوشی. 2015 ، 8 ، 4239-4255. [ Google Scholar ] [ CrossRef ]
ژانگ، ی. لی، ایکس. ژانگ، جی. Song, D. مطالعه ای در مورد استخراج خط ساحلی و روند آن بر اساس داده کاوی تصویر سنجش از دور. Abstr. Appl. مقعدی 2013 ، 2013 ، 1-6. [ Google Scholar ] [ CrossRef ]
وانگ، تی. ژانگ، جی. لی، دی. تانگ، ایکس. جیانگ، ی. پان، اچ. زو، ایکس. Fang, C. اعتبارسنجی دقت هندسی برای تصاویر ماهواره‌ای ZY-3. IEEE Geosci. Remote Sens. 2014 ، 11 ، 1168-1171. [ Google Scholar ] [ CrossRef ]
کائرگارد، ک. Fredsoe, J. مدل عددی خط ساحلی برای خطوط ساحلی با انحنای زیاد. ساحل. مهندس 2013 ، 74 ، 19-32. [ Google Scholar ] [ CrossRef ]
یانگ، اثبات فناوری اطلاعات بدون تعصب: استفاده از آزمون کولموگروف-اسمیرنوف برای تجزیه و تحلیل هیستوگرام از سیستم های جریان و منابع دیگر. J. هیستوشیم. سیتوشیم. 1977 ، 7 ، 935-941. [ Google Scholar ] [ CrossRef ] [ PubMed ]
زی، دی. وانگ، ز. گائو، اس. د Vriend، HJ مدلسازی مورفودینامیک کانال جزر و مدی در یک فروافتادگی جزر و مدی ماکرو، خلیج هانگژو، چین. ادامه Shelf Res. 2009 ، 29 ، 1757-1767. [ Google Scholar ] [ CrossRef ]

شکل 1. موقعیت جغرافیایی منطقه مورد مطالعه و تصویر Landsat OLI از نینگبو به عنوان یک تصویر ترکیبی رنگ نادرست (R: باند 7، G: باند 5، B: باند 3).

شکل 2. فلوچارت تشخیص تغییرات مکانی-زمانی خط ساحلی نینگبو در طول 1976-2015.

شکل 3. فرآیند استخراج خط ساحلی در خلیج هانگژو (ستون اول تصویر ترکیبی رنگ نادرست است (R: باند 7، G: باند 5، B: باند 3).

شکل 4. خطاهای استخراج خط ساحلی بین خط ساحلی مرجع تولید شده از تصویر چند طیفی ZY-3 ( زرد ) و خط ساحلی تولید شده از تصویر Landsat OLI ( قرمز ) در سال 2015.

شکل 5. خطوط ساحلی نینگبو از سال 1976 تا 2015.

شکل 6. تغییرات طول خط ساحلی و مقادیر FD در طول 1976-2015.

شکل 7. تصاویر خطوط ساحلی سری زمانی خلیج هانگژو از 1976 تا 2015: ( الف ) موقعیت های چند زمانی خطوط ساحلی. ( ب ) تغییرات طول خط ساحلی و بعد فراکتال. و ( ج ) جابجایی در امتداد خطوط ساحلی.

شکل 8. تصاویر خطوط ساحلی سری زمانی خلیج Xiangshan از 1976 تا 2015: ( الف ) موقعیت های چند زمانی خطوط ساحلی و پیش بینی بهره برداری از زمین. ( ب ) تغییرات طول خط ساحلی و بعد فراکتال. و ( ج ) جابجایی در امتداد خطوط ساحلی.

شکل 9. تصاویر خط ساحلی خلیج سانمن از 1976 تا 2015: ( الف ) موقعیت های چند زمانی خطوط ساحلی. ( ب ) تغییرات طول خط ساحلی و بعد فراکتال. و ( ج ) جابجایی در امتداد خطوط ساحلی.

جدول 1. مشخصات تصاویر سری زمانی Landsat انتخاب شده.

جدول 2. شاخص های آب، شاخص تفاوت نرمال شده آب (NDWI) و شاخص تغییر نرمال شده آب تغییر یافته (MNDWI)، برای انواع مختلف تصویر لندست.

جدول 3. جزئیات تغییر خط ساحلی ساحل نینگبو از سال 1976 تا 2015.

© 2017 توسط نویسندگان. دارنده مجوز MDPI، بازل، سوئیس. این مقاله یک مقاله با دسترسی آزاد است که تحت شرایط و ضوابط مجوز Creative Commons Attribution (CC BY) ( http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/ ) توزیع شده است.

;کاربردهای GIS مقالات

درخواست مشاوره

09120049370

8 صبح تا 12 شب