利用美国陆地卫星监测1987-2016年全球海岸线变化

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海岸线是陆地和海洋相互交汇的界线,受海平面变化、潮汐、波浪和风暴潮等影响而表现出强烈的动态特征。海岸线变化信息是监测海岸带地区多要素影响下生态环境变化的重要指示标志。过去的几十年,区域至全球尺度的海平面上升及其加速已经被广泛观测到。很多区域尺度的研究观测到海岸线在向陆地后退。海平面上升也可能增加海岸带地区的脆弱性。海岸线变化监测有助于进一步揭示海岸线变化的驱动力,有助于进行科学合理的海岸带管理和可持续发展政策的制定。然而,已有的研究主要针对区域尺度的海岸线变化进行监测、评估和归因,并不能回答全球尺度的海岸线变化的问题。因此,本研究利用谷歌地球引擎云计算平台,结合Landsat TM/ETM+数据,以5年为时间间隔,完成了1987-2016年30米空间分辨率的全球(南北纬以内)海岸线探测和变化监测,并得到如下结论:(1)使用基于遥感光谱差异的水陆分界线作为海岸线的指示标志,结合水体指数、阈值分割和边缘检测方法,提出了利用Landsat TM/ETM+遥感时间序列进行海岸线探测和变化监测的普适方法。我们发现该方法能够有效减小海平面波动对海岸线位置估算的影响;(2)基于谷歌地球引擎云计算平台,收集全球海岸带地区1987-2016年间所有的Landsat-5 TM和Landsat-7 ETM+数据,利用上述方法完成以5年为时间间隔的1987-2016年全球海岸线探测和变化监测。选择20个1°×1°海岸线区域,获取人工解译结果对30年海岸线变化进行验证,效果较好。(3)基于上述数据集,分别在全球尺度、大洲尺度和国家尺度对海岸线变化进行展示和分析。我们发现大约65%的海岸获得了土地,即向海洋扩张。海岸带陆地净增加大约12577±2061km2。所有大洲都表现出海岸线扩张,其中亚洲的扩张总量最大(7933±1470 km2),大洋洲的扩张总量最小(510±94km2)。147个海洋国家(或地区)中,121个(82.3%)经历了海岸线扩张。中国是全球海岸线扩张幅度最大的国家,扩张面积为5210±1615km2,占全球扩张总面积的41%。该结果首次从全球尺度揭示了海岸线变化的情况,对研究气候变化和人类活动影响下全球海岸带的脆弱性有重要指导意义。
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