基于3S技术的九段沙湿地DEM构建及动态变化研究

论文摘要

九段沙湿地位于长江口北槽与南槽之间,是国家级湿地自然保护区,也是上海市重要的后备土地资源之一。然而,由于长江三峡工程等的影响,长江的输沙率和含沙量将下降到长江口前沿潮滩的冲淤转换临界值之下,加之海平面的加速上升,今后几十年长江口前沿潮滩将遭受侵蚀。因此,九段沙湿地的动态变化问题倍受人们关注。本文通过3S技术,即遥感（RS）、全球定位系统（GPS）和地理信息系统（GIS）技术,对九段沙湿地在近20a来的冲淤动态变化进行了研究,其主要内容和成果如下:1、对利用RTK-GPS在九段沙湿地的实测散点数据进行投影坐标转换、基于理论最低潮位基准的高程换算和数据质量检测等预处理,为构建数字高程模型（DEM）提供可靠的数据。2、针对RTK-GPS实测数据分布极其不规则的特点,分别采用普通Kriging插值法构建栅格DEM、采用带边界约束条件的Delaunay三角剖分方法构建TIN,精度分析结果表明:两者的精度相近,但从DEM的表面光滑性来看,普通Kriging方法要优于约束TIN方法。3、通过研究提取遥感水边线的最佳波段与九段沙涨落潮情的关系,总结出在涨潮中期提取水边线的最佳波段是短波红外波段,而在其他潮情条件下提取水边线的最佳波段是红色波段。4、针对九段沙潮间带遥感水边线空间跨度大而且明显起伏的特点,提出了通过遥感水边点宋获取潮间带高程的方法,与把水边线当作等高线宋处理的方法相比,更具合理性。5、针对数据源包括等高线、水边点（接近于等高线分布）及散点数据,而且数据分布又非常不均匀的特点,采用带多种约束条件的狄洛尼TIN来逼近九段沙湿地的实际地形,获得了较可靠的多时相DEM数据。6、依据多吋相DEM数据,分别从面积变化、水平方向的空间冲淤变化以及垂直方向的沉积速率等方面,讨论了九段沙湿地在近20a来的沖淤动态变化特征。7、为了客观评价湿地的稳定性问题,提出了年均冲淤活跃度的概念,即年均冲淤活跃度=100%×（（淤积面积+冲刷面积）/起始面积）/相隔年数。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 研究背景及意义
• 1.1.1 研究背景
• 1.1.2 研究意义
• 1.2 国内外研究现状
• 1.2.1 3S技术概述
• 1.2.2 国外研究现状
• 1.2.3 国内研究现状
• 1.3 存在的问题
• 1.4 论文的研究目的与主要工作
• 1.5 论文的整体框架
• 第二章 研究区域
• 2.1 地理位置及组成
• 2.2 主要工程建设
• 2.3 地貌与沉积物特征
• 2.4 水动力环境与气候特征
• 2.5 植被分布与动物活动
• 第三章 基于 RTK-GPS和 GIS的九段沙湿地DEM构建
• 3.1 RTK-GPS实地观测数据
• 3.1.1 RTK-GPS观测原理
• 3.1.2 采样点布设方法
• 3.1.3 RTK-GPS野外观测结果
• 3.2 RTK-GPS数据处理
• 3.2.1 统一空间坐标系统
• 3.2.2 基于理论最低潮面的高程换算
• 3.2.3 数据质量检验
• 3.3 DEM构建
• 3.3.1 数字高程模型（DEM）的概念
• 3.3.2 DEM的类型
• 3.3.3 DEM数据来源
• 3.3.4 DEM构建方法
• 3.3.4.1 正方形格网 DEM（Grid）构建方法
• 3.3.4.2 不规则三角网 DEM（TIN）构建方法
• 3.3.4.3 Grid与TIN比较
• 3.3.5 DEM结果
• 3.3.5.1 Grid-DEM
• 3.3.5.2 TIN-DEM
• 3.3.5.3 DEM比较
• 第四章 基于 RS和 GIS的九段沙湿地 DEM构建
• 4.1 深水带高程数据获取
• 4.1.1 深水带高程数据来源
• 4.1.2 深水带高程数字化表达
• 4.2 潮间带高程遥感获取
• 4.2.1 多时相遥感数据选择
• 4.2.2 遥感水边线提取
• 4.2.2.1 水体的波谱特征
• 4.2.2.2 提取水边线的最佳波段
• 4.2.2.3 水边线提取结果
• 4.2.3 遥感水边点高程计算
• 4.2.4 高程精度分析
• 4.3 DEM构建
• 4.3.1 DEM构建方法与结果
• 4.3.2 DEM精度分析
• 第五章 九段沙湿地动态变化分析
• 5.1 面积变化分析
• 5.2 水平冲淤分析
• 5.2.1 潮间带水平冲淤分析
• 5.2.2 深水带水平冲淤分析
• 5.2.3 年均冲淤活跃度分析
• 5.3 沉积速率分析
• 5.4 动态变化与环境变化的关系
• 第六章 结论与展望
• 6.1 结论
• 6.2 存在的问题与下一步工作目标
• 附录
• 参考文献
• 致谢