海洋功能区遥感监测方案探讨.docx

海洋功能区遥感监测方案探讨 海洋环境科学杂志2023年第四期 1海洋功能区遥感监测要点分析 确定海洋功能区遥感监测要点时应考虑三方面因素。首先，海洋功能区划既有对管辖海疆的整体约束，也有对详细功能区的功能定位和治理要求，但前者最终也是要通过后者来表达的，所以海洋功能区划监测应立足于对各个功能区的监测;其次，海洋功能区的位置、范围和功能定位是人为划定的，对功能区的监测，主要是指对功能区内开发利用活动状况的监测;第三，由于目前海疆动态监视监测系统主要采纳的是中高辨别率的光学遥感数据，因此，遥感监测对象主要考虑水面及以上的目标，且目标的空间尺度应在数十米以上。基于以上考虑，对比11中海洋功能区划的效力点，排查得出海洋功能区遥感监测要点如下:(1)功能区内规模较大的用海地物。据此可评估功能区内的用海布局、强度和集约度等开发利用状况。(2)用海地物对应的海疆使用类型。据此可评估功能区内用途管制要求的落实状况。(3)用海地物对应的用海方式和占用岸线长度。据此可评估功能区内用海方式掌握要求和围填海规模掌握指标、自然岸线长度保存指标的落实状况。 2海洋功能区遥感监测关键技术分析 要实现利用遥感数据监测海洋功能区划实施状况的目标，必需具备检测用海、鉴别用海和分析用海的力量。为此，需要解决几个关键环节的技术问题。 21地物识别和信息提取遥感图像的光谱信息是检测地物目标并实施分类的依据。像元间的光谱差异主要缘于对应地物的材质不同，但在海洋开发活动中，地物的材质与用途没有肯定的对应关系，如码头、桥梁、道路、平台等都有可能采纳砼质材料。因此，用海信息的提取不能采纳传统的基于像元的分类方法，而应采纳人工干预下的面对对象的影像分类方法。面对对象的影像分类方法要以相宜的尺度分割为根底，目前已有不少旨在实现图像最优分割的方法，效果较明显1。将专家在目视解译过程中所运用的学问和阅历归纳成规章集，可用于鉴别分割出的对象2。完备的学问系统是非常简单的，实际应用中常采纳局部简洁的学问规章来识别对象，一些学者3-4将这类方法应用于养殖用海的识别，取得了较好效果。海洋功能区遥感监测可以采纳上述方法，但尚需针对光学遥感所能监测的各类用海，制定有效的分类规章体系。 22海疆使用类型和用海方式判别海疆治理中对海疆使用类型、用海方式和用海面积的界定是根据现有行业标准海疆使用分类(HY/T123-2023)5和海籍调查标准(HY/T124-2023)6执行的，海疆适用分类以行业用途为主要依据，用海方式是按对海疆自然属性影响程度和特别治理要求划分的。而遥感手段仅能监测到用海地物，不能直接判别行业用途和特别治理要求。因此，对海疆使用类型和用海方式的判别，需要依据用海地物的特征进展推想。 23海洋功能区划实施状况帮助分析海洋功能区划实施状况分析的范围是整个管辖海疆，它的根底是每个功能区的监测结果，包括功能区内开发利用状况及其区划符合性两局部内容。对此，应建立相应的评价指标和方法。 3海洋功能区遥感监测方案设计 31主体思路监测方案设计既要瞄准业务化应用需要，又要充分发挥目视鉴别的直观性和计算机分析的高效性等优势，尽量简便易行。较为成熟的思路是在海疆动态监视监测系统平台上，在人工干预下，利用遥感技术对海洋功能区实施监测，帮助分析海洋功能区划实施状况。在检测功能区内用海活动时，参考视觉留意机制，执行从区域用海到用海单元，再到用海地物的检测流程;而在鉴别用海活动时，则执行从用海地物，到用海单元，再到海疆使用类型的推想流程。用海活动鉴别采纳视觉鉴别、计算机帮助分类和环境关联性分析相结合的方法。 32根底条件(1)信息系统平台。应在现有海疆动态监视监测系统根底上，扩大具有图像多尺度分割处理功能，并能统计图像对象的光谱特征、几何特征等特征参数的遥感影像处理模块。(2)资料根底。应在信息系统中预备以下资料:1)当前时段的监测资料。即经几何订正和辐射校正的光学遥感影像数据，波段数至少3个，空间辨别率优于10m。合成影像一般采纳真彩色合成模式，或以近红外、红、绿波段数据为GB的组合模式。2)前一时段的监测成果资料。包括前一监测时段获得的海陆分界限，要求采纳线型矢量数据格式;前一监测时段的海疆使用现状分布资料，采纳面状矢量数据格式，并含用海工程名称、用海地物名称、海疆使用类型、用海方式等属性信息。3)现状根底资料。包括海洋功能区划资料，要求采纳面状矢量数据格式，并含功能区等级表中全部的属性信息;现行有效的海陆治理界限，采纳线型矢量数据格式;现状水深数据，以理论最低潮面为基准，采纳栅格数据格式;现状海岸地貌数据，采纳面状矢量数据格式，并含沿岸植被、底质分布等属性信息。 33监测流程与方法(1)划分监测单元。将海洋功能区划图层与遥感影像叠置，按二级类海洋根本功能区界限(未细分二级类海洋功能区的按一级类功能区界限)划分对应的影像区域。(2)比对前一监测时段功能区内海疆使用信息。将前一时段的监测成果资料与遥感影像叠置，先判定前一监测时段已明确的用海单元，其次确定监测时段内的用海动态及变化区域，然后确定需要鉴别的新用海地物。(3)影像特征目视鉴别。目视检测用海目标，总结目视鉴别指标，包括地物位置、(与四周水体、地物的)颜色差异、空间构造、方向、尺寸、(与其它地物)相邻关系。(4)分析用海环境条件。提取影像单元周边的自然状况和开发状况信息。自然状况指标有平均水深、离岸距离、海岸底质等。开发状况指标有四周临海地物、四周海疆使用类型、四周用海方式、四周用海地物等。(5)提取影像特征。先选择相宜的尺度参数，在影像区域内进展影像分割处理。再在有待鉴别的海疆使用目标区域，针对每个分割后的影像单元，统计表1所列光谱特征、几何特征等标志信息。(6)鉴别用海地物。这一步骤是功能区遥感监测流程中的关键，需要依据各影像单元的特征标志，对比用海地物判读标志，鉴别用海地物。用海地物按表2分类。各类用海地物的鉴别规章由目视指标、影像特征测算指标和用海环境指标组成，以人工岛为例，鉴别规章如表3所列。(7)推断用海类型和用海方式。依据用海地物类型和用海环境条件，对比用海地物鉴别规章和海疆使用分类(HY/T123-2023)、海籍调查标准(HY/T124-2023)，判别用海单元及其用途与范围，推断海疆使用遥感目标的用海类型和用海方式。(8)海洋功能区划实施状况分析。先利用空间分析工具，根据相应指标，分析功能区内的开发利用状况，再根据相应标准，帮助分析用海活动的海洋功能区划符合性。海洋功能区划实施状况分析内容和指标见表4所示。(9)监测成果编制。生成定制格式的监测图件和监测报告。 4海洋功能区遥感监测方案适用性分析 上述方案的实质是针对海洋功能区划的效力点，明确了海疆使用遥感监测的技术流程，以及其中各环节的监测分析内容、方法、指标或规章。笔者的应用阅历说明，该方案适用于对海洋功能区内开发利用活动的快速检测和对海洋功能区划实施状况的帮助分析。方案的适用性来自以下几方面的保障:(1)新一轮的海洋功能区划(20232023年)中的目标指标和功能区治理要求都比拟明确。(2)海疆使用绝大局部在海面上都能得到反映。目前海疆使用动态监视监测采纳的遥感资料的空间辨别率已经很高，具备应用于海洋功能区监测的力量。(3)面对对象的遥感分类技术已在海岸带地区得到胜利应用，特殊近年来对各类用海分类规章的归纳越来越趋于成熟，使海疆遥感分类的精度和效率得到了显著提高。 5结语 本文针对海洋功能区划中的功能区治理要求，提出了一套涵盖资料、方法、流程和规章等的海洋功能区遥感监测方案。本方案一方面依据海洋功能区划的效力点，对海洋功能区遥感监测的要点进展了明确，同时构建了海洋功能区遥感监测的流程和各环节的技术方案。从笔者的应用阅历看，方案具有可行性。本方案的关键支撑是海疆使用遥感分类技术，核心是各类用海分类规章的科学归纳和有效使用，这将是本方案进一步完善的方向。 ：刘百桥刘利东单位：天津师范大学城市与环境科学学院