地理信息系统在海岸海洋地貌研究中的应用

地理信息系统在海岸海洋地貌研究中的应用

摘要 : 随着现代海洋观测技术的发展 , 通过海岸海洋地貌调查获得的数据急剧增长 。运用地理信息系统 ( GIS) 将不同学科 、 不同来源 、 不同格式的数据进行集成管理 、 分析和表达已成为当前海岸海洋地貌研究的重点 。 系统介绍了 GIS 技术在海岸海洋地貌研究中新的方法体系 , 包括数据获取 、 数据处理 、 数据分析和数据表达四个部分 , 重点研究了 GIS 空间技术 、 海底地形建模和用三维可视化技术解译海洋地学 , 探索陆海交互作用中隐含信息的方法 , 并将其应用到沿海城市规划 、 海港选址 、 大陆架岛礁地貌环境研究的具体实例中 , 研究范围从陆到海涵盖整个海陆交互作用带 , 为海岸海洋社会发展 、 经济建设及外交权益提供科学基础和决策支持 。 通过上述方法体系与应用研究说明 , 以 GIS 为核心建立的多源地理空间信息平台使传统海岸海洋地貌研究的范围 、 内容及方法都发生了重大变化 , 但多源数据信息的精确解译和成功应用必须同时具有空间信息学和地貌学专家知识 。

关键词 : 海岸海洋 ; 地貌 ; 地理信息系统 ; 空间分析 ; 三维可视化

1 引言

海岸海洋地处海陆交互过渡带 , 它包括滨海平原 、 狭义的海岸带和大陆架三部分 , 大致相当于晚第四纪海平面波动时期被淹没和露出的范围 , 这一地区各种动力因素作用频繁 , 地貌类型多样且变化极为敏感。 由于区位和各种因素的限制 , 常规地貌调查困难大 , 耗费多 , 数据更新缓慢 , 难以满足海岸海洋科学研究与海岸带经济发展和管理的要求 。因此 , 应用现代地理空间信息技术获取不同尺度 、 不同层次的连续 、 动态的地貌环境信息显得尤其重要 。例如应用遥感技术提供的大范围 、 准同步 、 多时相影像信息来快速获取海岸地貌类型和空间分布特征 , 并可依据不同时相的影像对比研究海岸地貌演变和发育 ; 利用海底声呐技术探测水下深槽 、 潮流沙脊等海底地貌特征等 。 高新探测技术已成为海岸海洋地理信息系统 ( GIS) 的主要数据源。

从 20 世纪80 年代起国内外科学家开始探索利用 RS/ GIS 技术来提取海岸带地貌特征和解译它的理论和方法 , 并且成功地进行了河口三角洲 、 海岸滩涂 、湖沙坝 、 珊瑚礁等地貌类型的监测和制图。20 世纪在 90 年代利用 GIS 技术研究海岸地貌进入了新的阶段 , 这一时期海岸科学家注意到 GIS 技术在海洋和陆地应用中的差别 , 提出了海岸带本身的地形数学模型 , 如 L i et al .提出了海底地形概念数据模型 ; Ha t c he r提出专业的海洋网格系统 , 并把它应用到美国的纳拉甘西特 ( Na r r a ga n set t ) 湾海岸带地质数据的处理和制图 ; 近年来利用 GIS 技术研究海岸海洋地貌向着更高层次的三维可视化 、 虚拟现实和复杂地形数据建模方面发展, 应用 GIS 技术集成多源数据建立从陆地到海洋的综合地理信息平台 , 研究海岸带地貌空间分布 、 演变机理 , 为海岸带开发 、 管理和规划提供决策支持。

2 地理信息系统在海岸海洋地貌研究中的方法和技术

应用地理信息系统研究海岸海洋地貌的总体技术路线主要是利用遥感 ( RS) 、 空间定位 ( GPS) 和海底声呐等多种地球空间信息技术来获取海岸海洋地貌空间分布特征 , 然后通过直接读取和数据库录入的方式导入 GIS 软件下统一管理 , 建立综合信息共享平台 , 应用 GIS 技术特有的空间关系理论和分析功能对地貌特征 、 演变发育进行综合分析 , 进而为沿

海地区的资源 、 环境和社会经济发展服务 , 其中 GIS 技术是整个系统的核心 。 2 1 1 数据获取

现代海岸海洋数据获取的重要途径是建立从天空到陆地再到水下的四维立体观测网 , 包括海底观测 、 岸基监测 、 航测 、 卫星遥感四个部分 , 其中海底观测方法和仪器众多 , 主要有多波束 、 旁侧声呐 、 浅地层剖面 、 底质取样 、 钻探取样等 , 这些数据和资料是认识海底地貌环境特征的基础 ; 岸基监测包括雷达遥感 、 各级海洋水文监测站等 ; 航测目前广泛使用的L iDA R — — — 航空激光扫描和探测系统 , 它由传感器发射和接受激光脉冲的方法来迅速获取地球高程数据 , 在海岸海洋监测方面主要应用在海岸城市三维信息获取 、 海岸湿地和滩涂资源调查等 ; 卫星遥感是海岸海洋地貌研究的主要数据来源之一 , 当前在轨运行的涉海卫星约有 30 多颗 , 空间分辨率已达到米级 、 厘米级 , 主要包括 NOA A 卫星系列 、 L a nd sa t 卫星系列 、 MO S — 1 和 J ERS — 1 , GMS 、 “风云 — N ” 气象卫星 、 S PO T 卫星 、 ERS 卫星 、 Sea Wi F S , “资源一号” 及 MOD IS 卫星等数据, 借助卫星遥感提供的大范围 、 准同步 、 多时相的信息可快速获取河口三角洲 、 海岸平原 、 海岸滩涂 、 贝壳堤 、 海滨沙丘 、 沙坝 - 湖 、 红树林 、 珊瑚礁等海岸地貌类型和分布 , 间接获取海底地形 , 了解和监测海岸悬浮泥沙 、 海流 、 水温 、 海冰和海水污染的空间分布和特征 , 为海岸带资源调查提供可靠的信息源保障 。 2 1 2 数据处理

从不同数据源获取的海岸海洋地貌数据包括矢量和栅格数据两类 , 处理和组织这些数据的方式各不相同 , 影像数据重点在于预处理 , 如噪声去除 、 条带处理和几何校正以及多级产品的生成 , 而矢量数据处理的关键问题在于数据分类和编码及数据标准的转换 。 2 1 2 1 1 遥感数据预处理

遥感数据预处理主要包括波段选择 、 几何校正 、图像增强等前期的影像处理工作 。 遥感图像预处理工作是遥感地物分析重要的一环 , 它直接影响到后期图像的解译判读的准确性和图像分类的精度 。

( 1) 波段选择 : 遥感图像中的每个波段都有其特定的用途 , 如陆地卫星影像第 3 , 4 波段对地表植被比较敏感 , 可用来计算归一化植被指数 ( NDV I) ,一般在研究前应做定性判断 , 明确要求 , 选取合适的波段或波段组合 。

( 2) 几何校正 : 几何校正的目的是要校正因系统及非系统性因素引起的图像变形 , 从而使之实现与标准图像或地图的几何整合 。 一般在大比例尺地形图和遥感图像上对应选取地面控制点 ( gro u ndco nt rol po si t io n , GCP) ,要保证选取的 GCP 有一定数量且要均匀分布于整个区域内 , 具有明显的定位识别标志 。几何校正的过程包括了对图像的重采样 , 重采样常用的的方法有最近邻法 、 双线性内差法和三次卷积内差法。

( 3) 图像增强 :图像增强包括光学图像增强和数字图像增强。 光学图像增强的主要方法有反差调整、比值图像、 边缘增强、 专题抽取等 ; 数字图像增强技术包括分段线性函数法、 直方图变换法、 影像空间滤波法等。

2. 2 . 2 GIS 数据标准化和数据库建设

海岸海洋地学综合调查数据具有多源 、 多维 、 多学科和格式复杂的特点 , 把不同来源的数据录入到基础地理数据库必须做好以下的前期工作 。

( 1) 数据标准化 、 规范化设计 : 海岸海洋地学综合调查数据包括遥感影像 、 地形图 、 海图 、 实测数据 、各种影像 、 照片 、 文档等 , 在把它们录入到 GIS 数据库前首要的是对它们进行数据标准化 、 规范化设计 。

( 2) 统一地理参考框架 : 在基础地理底图的基础上建立统一的地理参考框架 , 将具有空间特性的所有数据经过空间配准 、 统一坐标后录入到 GIS 数据库 , 使之便于存储管理和数据分析 。

( 3) 数据转换 :建立统一数据转换标准 , 包括矢量数据、 栅格数据、 属性数据等标准格式 , 利用数据转换工具把所有数据转换成标准格式再录入数据库。

2 1 3 数据分析

2 . 3 . 1 GIS 空间分析方法

空间数据分析是 GIS 技术的最主要功能 , 在海洋地学研究领域中常用的空间分析技术有数据插值 、 叠加分析 、 等值线生成 、 缓冲区分析以及专题特征要素的融合 。数据插值 :在海岸带地区采集数据很困难且环境变化快 , 在一定的时空限定下数据量往往不能满足研究所需 , 必须通过 GIS 地学统计分析模块 ( ge o st ati sti2cal anal yst ) 来选择相应的插值函数 , 根据相邻样点的空间相似性原理来拟合未知地段的数据。空间叠置分析 : 叠置分析是进行时间序列变化研究的重要手段 。研究海岸冲淤变化时 , 将不同时期的等深线配准到同一坐标体系下 , 运用 GIS 技术可进行岸线变化和变化速率的计算 。 如果对海底高程模型 ( D EM) 叠加进行图形运算 , 那么就可以得到不同时段内地形冲淤的变化量 , 可用它来研究近岸海港工程 , 如海底及航道稳定性调查 、 港口疏浚等 。

2 . 3. 2 数字地形建模方法

海岸海洋数字地形模型包括陆上数字高程模型及水下数字海底模型 , 其原理一样 , 只是数字海底模型的水深点为负值 , 它表示水下的空间位置 。建立地形模型有网格和三角网 ( TIN ) 两种 : 网格是用规则的空间网格表示表面 , 网格中间任何一点的值可以通过插值进行估计 ; T IN 是用相邻的 、 互不重叠的三角面来拟合表面 。 由于水下大部分区域较为平坦 , 网格模型可以满足空间分辨率要求 , 且模型简单 , 但在模拟复杂的地形表面 , 如潮流沙脊 、 水下深槽等地貌时 , T IN 模型比网格模型更具优势。

2 . 3 .3 基于 GIS/ RS 的海岸地貌信息提取

基于 GIS / RS 技术支持下的海岸地貌信息提取方法需综合利用图像光谱信息、 空间特征、 色调差异、实际调查资料和相应地学背景知识。 在海岸带地区不同地貌在遥感影像上都具有各自可辨的地物形状特征、 纹理特征、 色调差异等 , 如平原海岸的盐田和网箱养殖、 潮滩地貌的潮水沟和波痕、 基岩海岸的沙嘴和沙坝等都具有明显的地物形状特征和纹理特

征。在分析海岸带断裂构造信息时 , 常使用陆地卫星多波段影像 , 对于较大的范围根据断裂带形成的线状或带状色调界面和断裂带两侧的色调差异 , 对比色调带的宽度来推断海岸断裂的走向和规模。在构建的海岸地形模型上应用 GIS 空间分析功能可提取地貌的空间形态因子 , 如高程、 水深、 长度和面积等形态数据 , 海岸地形的坡度、 坡向等。

2 1 4 数据表达

对地形的描述 、 表达及分析历来是地球系统科学关注的焦点 。 由于地表下垫面环境复杂 , 用三维建模方法很难达到地貌模拟的要求 , 一般将影像数据作为二维纹理与地形模型融合来进行海岸海洋虚拟地貌表达 。 对陆地使用高分辨率遥感影像 , 对海底用各种声呐影像作为纹理数据 , 这两种数据都具有空间地理坐标 , 只需进行相应的配准 , 将遥感或声呐数据映射到地形模型上 , 需注意由于海底地形相对平坦 , 为能够达到立体突出的视觉感观效果 , 一般对水深模型数据进行放大处理 , 将垂直比例适当放大 , 使地形起伏变化较易判读 。海岸海洋虚拟地貌可以更加直观地表达和揭示海岸带各种地质地貌现象 , 增强对沿岸陆地及水下岸坡地貌环境的空间解译和判读能力 。

3 地理信息系统在海岸海洋地貌研究中的应用

海岸海洋地区是我国经济 、 社会发展的黄金地带 。 根据实际工作经历和我国的发展现状 , GIS 在海岸海洋地貌研究中的应用可根据不同地貌单元从陆向海依次选取 。海岸滨海平原的城市规划研究 、河口海湾地区的港口选址及航道稳定性勘察以及大陆架岛礁环境研究为三个实例来探讨 GIS 技术在解决海岸海洋面临的社会发展 、 资源开发和主权权益等问题的方法途径 。

3 1 1 滨海平原 — — — 海岸城市发展和规划

目前全球 2/ 3 的大城市 ( 人口超过 160 万) 处于海岸带地区 , 随着我国经济的持续高涨 , 东部沿海城镇获得了快速发展 , 但城镇快速城市化及工业化导致城市周边海域生态环境恶化 、 海洋及各类地质灾害频发 , 它们制约了海岸城市的可持续发展 , 因此正确评价海岸城镇发展条件 、 科学规划 “海洋国土” 成为当代海岸海洋科学应用研究的新方向 。 区域发展规划应立足于对区域自然环境的深刻理解 , 其中地貌环境与区域可持续发展最为密切 , 它为城镇的形成和发展提供下垫面基础 , 制约着城镇的分布 、 发展和景观格局 。 研究案例选取深圳东部大鹏半岛来探讨怎样运用 GIS 集成技术从提取地貌基础数据 、 评价区域发展优势到对规划提供决策支持的新思路 。

( 1) 基于 GIS 技术的海岸地貌基础地理信息平台的建立 。根据 GIS 技术在海岸海洋地貌研究的方法体系 , 对东部地区数字高程模型 ( D EM) 、 矢量化数字地形图 、 区域地质地貌专题图及陆地卫星遥感影像进行数据预处理和分析 , 统一地理参考进行无缝集成 , 同时将沿岸野外实地测量的第一手数据包括海岸地貌 、 海洋水文 、 海洋沉积动力和海洋生态逐一录入到 GIS 属性数据库 , 建立深圳东部海岸地貌基础地理信息平台 , 便于检索和进行综合分析 , 其中将卫星影像作为纹理数据精确叠加到数字高程模型上得到东部海岸地貌基础底图 ( 图 1 ) , 分析可知深圳东部沿岸地形复杂 , 山地多 , 平原少 , 最高峰梧桐山为 943 1 7 m 。根据海岸网格地形模型 , 用 GIS 坡度模块计算得到东部山体坡度大体在 15 ° ～45 ° , 局部地区像梧桐山和半岛南端的七娘山坡度大于35° 的占 85 % , 它们系由火山岩构成 , 岩性坚硬 , 抗风化力强 , 山体脊尖坡陡 , 较大面积的平坦地块 ( 坡度小

于 3 ° ) 主要集中在沙头角盆地 、 盐田盆地 、 葵涌盆地 、 大鹏盆地 。地理信息平台中还包括东部海滩数据库 , 将图 1 所示东部基岩港湾海岸 20 多个砂质海滩的名称 、 位置 、 沙滩走向 、 长宽 、 沉积物粒度 、 水质 、 岸线利用现状等自然环境 、 经济数据集成一体 , 为城市滨海旅游和沙滩保护提供依据 。

( 2) 三维可视化及地貌综合剖面提取 。将陆地卫星影像叠加在东部海岸数字高程模型上以生成东部海岸地貌三维模拟图 ( 图 2 ) , 它的重要应用是为区域综合地貌剖面及地貌分类提供依据 。用 GIS 技术提取高程剖面 , 根据野外实地考察可以得到东部沿岸的地貌综合剖面 ( 见图 3 ) , 从陆向海可将其划分为四个地貌环境单元 : 低山丘陵地貌带 → 花岗岩山麓阶地平原地貌带 → 海岸沙坝 - 湖地貌带 →水下岸坡 。 不同地貌带形成相应的滨海生态系统 , 依次为 : ( Ⅰ ) 低山丘陵生态系 ; ( Ⅱ ) 阶地 、 平原 、 城镇 、 农田生态系 ; ( Ⅲ ) 海岸生态系 ; ( Ⅳ ) 海洋生态系 。 根据不同生态系统下垫面特征 , 即地貌环境的研究可为区域产业选择 、 空间规划提供科学基础 。

3 1 2 陆海作用过渡带 — — — 港口选建和航道勘察

此处的陆海作用过渡带系指狭义海岸带地区 , 其定义是向陆延伸 10 k m 左右 、 向海到 20 m 等深线 ( 即波浪的 1/ 3～1/ 2 波长) ,这里是现代海岸系统中最活跃的部分 。 选取渤海湾曹妃甸 , 应用 GIS 技术集成多种调查资料研究海底地貌演变规律 , 其成果可为港口选建 、 航道稳定性调查等提供技术支持 。

( 1) 基于 GIS 内插技术的海底地形模型建立 。将曹妃甸周边海域 2 万多个水深点数据运用反距离加权内插为规则网格数据 , 利用分层设色法生成海底地形模型 ( 图 4 ) , 它是进行等深线图 、 地貌渲晕图 、 三维可视化 、 坡度坡向计算等工作的基础 。

( 2) 海底地形任意剖面的绘制和应用 。海底地形模型是表示区域地形的整体状况 , 在应用当中常需要了解海底两点之间的地形起伏变化 , 这就需要绘制地形剖面 , 图 4 的 AB 连线是此项课题野外地震剖面老龙沟区域实测路线图 , 将其叠加到海底D EM 上可以提取测线的地形剖面 ( 见图 5) , 可对老龙沟复杂的潮流深槽地貌有一个直观的认识 , 对地震剖面的解译可起到重要的辅助作用 。

( 3) 海底稳定性研究 。通过曹妃甸海区 1966 ,1996 , 2006 年水深数据内插成不同时期海底 D EM 模型 , 通过 D EM 生成不同时期等深线进行对比以及不同时期 D EM 相减所计算的冲淤变化量 , 得到曹妃甸海域 40 a 来海底的总体变化为 : 曹妃甸甸头西侧 5 k m 到东侧 10 k m 范围内 ,5～20 m 等深线基本保持稳定 ; 曹妃甸甸头与蛤坨之间的岸线位置基本不变 , 而且其沙坝体系的面积略有增加 ; 局部陆域岸线向海推进 , 主要是由于人工围垦造地造成的 。10 a 来多数区域的冲淤幅度小于 1 m , 表明曹妃甸海区目前基本处于微冲或微淤的动态平衡之中 。

( 4) 海底三维可视化和地学分析应用 。海底三维可视化改变了传统的海底地形分析方法 , 实现了水下地形的模拟再现 。 曹妃甸海域海底地形三维立体透视使我们对老龙沟潮流通道 、 曹妃甸甸头深槽等地貌有了更加直观的认识 ( 图 6) 。 曹妃甸甸头深槽长约4 k m , 宽 3 1 4 k m ,最深处达到 42 1 9 m ,离岸仅 150 余米 , 水深即达 25 m , 甸头前缘海底最大坡度达到 9 1 6° , 由地质钻孔分析得知曹妃甸甸头下伏老黏土层 , 具有较强的抗侵蚀能力 , 从而形成甸头突出 、 两侧逐渐夷平的地貌形态 。海底三维可视化技术可为揭示海底地形与其他海洋要素之间所蕴含的关系和规律提供新的方法 。 未来进一步的工作是对三维海底地形与表层沉积物类型 、 沉积物粒度 、 流场等海洋环境要素进行叠加分析 , 研究表层沉积物类型的分布与地形 、 海洋动力条件等的空间相关性 , 发挥 GIS 技术手段在对海底地质现象的综合解读方面的优势 。

3 1 3 海岸大陆架地区 — — — 岛礁地貌和资源权益保障

我国拥有宽广的大陆架 , 大陆架地区有极为丰富的自然资源 , 这里是我国资源、 环境和权益问题最突出的地方 , 在周边海域的权益斗争中我国面临着部分岛屿被侵占、 海洋渔业和油气等资源被掠夺、 海域划界纷争等 , 其中南海的形势最为严峻。 由于对南海岛礁及其附近海域的具体情况缺乏了解 , 制约了我国对上述领域内利益得失的分析评估和科学决策 , 不利于在国际政治外交斗争中最大化地维护国家权益。南京大学主持研发的 “ 数字南海” 大型地理信息系统 , 把南海地区自然、 人文、 经济领域共 50 个数据源数字化 , 建立地理信息共享平台 , 其中南海的岛礁地貌研究和数据库的建设是系统的一个重要方面。 ( 1) 基于 GIS/ RS 技术的岛礁地貌特征研究 。对于岛礁地貌特征研究应综合利用地貌学基础知识和遥感图像影像特征 ( 包括图像光谱信息 , 空间形状特征 、 纹理特征 、 色调差异等) 。 岛礁包括岸礁 、 环礁和堡礁三种主要地貌类型 。南海岛礁主要是环礁 , 其中部是湖 , 影像上湖呈深色调 , 环礁的礁坪在高潮时都被海水淹没 , 只有礁坪顶部由激浪堆积形成或经风力改造过的白色珊瑚沙堤零散露出水面 , 西沙群岛的永乐环礁 、 华光礁 、 浪花礁等最为典型 。外海传来的波浪到达礁坪外缘 , 由于水深突然减小而发生破碎 , 在卫片上礁坪的外缘往往有一条亮线 , 这是珊瑚礁一个重要的影像特征, 同时碎浪将冲刷下来的珊瑚礁砂砾堆积在礁坪外缘形成略高于礁坪面的条带状浅滩 , 使高潮时的水深减小 , 底反射增强 , 亮线外侧的深色调代表珊瑚礁前坡的深水区 , 里侧浅色调代表浅水的礁坪 。

这些珊瑚

礁地貌基本特征是进行遥感解译的基础 。经测试南海珊瑚礁光谱规律性较强 , 反射光谱主要集中在 0 1 45 ～0 1 65 及 0 1 7 ～ 0 1 9 μ m 波段区间, 故在选取波段时选择相应波谱范围的 TM1 ,2 和 4 波段进行假彩色合成使珊瑚礁滩地貌信息得到充分反映 , 由于大部分单景影像中 , 岛 、 礁 、 滩和沙占据面积很小 , 需使用图像增强技术 , 包括直方图线性拉伸 、 色调反差增强和图像掩膜技术来突出南海岛礁地貌特征 , 并在 GIS 技术软件支持下依据遥感图像绘制主要岛礁地貌图 , 量取岛礁地貌主要的形态数据 。

( 2) 岛礁地理信息数据库的建立和应用 。根据1983 年正式公布的 287 个南海岛礁 , 对每一个岛礁建立档案信息库 , 包括岛礁的地质地貌 、 自然环境 、资源情况 、 历史沿革以及现状纷争信息 。文字资料经分等定级和编码后录入到属性库 , 实现属性信息和空间信息一一对应 , 便于检索和分析研究 。岛礁地理信息数据库包括 11 个属性字段 : 岛礁名称 ( 中 、英文) 、 地理位置 、 所属区域 、 地貌特征 、 水文气象 、 岛礁面积 、 资源情况 、 占领国家 、 占领时间 、 数据字典 、图像链接 ( 地形图和遥感影像) 。南海岛礁数据库实现了岛礁地质地貌资料的信息化 , 可为岛礁环境特征研究、 海洋资源开发、 海域勘界、海上航线管理等方面提供定性、 定位、 定量的科学辅助决策信息。 在认识岛礁环境特征方面 , 将岛礁图层叠加到海底三维地形图上就可看到南海的岛礁绝大部分分布在大陆坡上 , 东沙群岛在东沙台阶上 (水深 300～400 m) ; 中沙群岛的主体和西沙群岛在西沙 - 中沙台阶上(水深 1 000～2 400 m) , 个别岛礁植根于深海盆的海山上 , 如黄岩岛(水深 3 500 m 左右) ;南沙群岛的主体在南沙台阶上(水深 1 500～2 000 m) , 也有小部分分布在大陆架上 , 如南沙群岛南部北康暗沙、 南康暗沙和曾母暗沙等(水深 150 m 以内) 。 4 结语

以地理信息系统 ( GIS) 为核心 , 集成遥感 、 空间定位及海底声呐等建立的多源地理空间信息平台 , 为海岸海洋地貌研究提供了全新技术手段 , 使海岸海洋地貌研究的范围 、 内容及方法都产生了重要的变化 。文中重点介绍了 GIS 技术在海岸地貌研究中的关键技术 , 构建了从数据获取 、 数据处理 、 数据分析到数据表达的新的地貌研究方法体系 , 并根据海陆交互环境特点及我国当前发展现状 , 选取滨海平原的城市规划研究 , 河口海湾的港口开发以及海岸大陆架的岛礁地貌环境研究的实例 , 利用 GIS 技术的时空数据统一存储 、 多源数据集成管理 、 空间分析功能和三维可视化地学分析方法为海岸带开发管理提供依据 , 这样一个从基础研究到实际应用的过程是当前海岸海洋科学作为新型交叉 应用 基础 学科的 主要 任务 和 研 究 方向 。通过本项研究说明把 GIS 技术引入海岸海洋地貌学 比 传 统 地 貌 学 研 究 手 段 具 有 以 下 优 势 :

( 1 ) 多源空间信息平台的集成应用为海岸海洋地区提供了涵盖陆地和水下的大范围 、 准同步和精确定位的宏观影像信息 , 数据更新迅速且费用降低 ;

( 2 ) 由 GIS 技术建立的海岸带地形模型为地貌信息提取和定量分析奠定了基础 ;

( 3) 海岸带地貌虚拟表达将 过去 的二 维平面 发展 到三 维 空 间 分析 , 直观地显示了海岸带地貌现象和构造特征 , 揭示了大量陆海交互作用的隐含信息 , 增强了地貌综合解译能力 。把地理信息系统技术融入到现代海岸海洋地貌研究中 , 促进了学科交叉 , 增强了传统海岸地貌学科发展的动力 , 但同时也面临巨大的挑战 , 在精确提取和解译多源地貌数据信息和应用方面必须同时兼备丰富的现代信息学和地貌学专家知识 。

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