【摘要】：在全球變化背景下，海岸帶地區(qū)必將成為生態(tài)環(huán)境研究的重點(diǎn)地區(qū)，而海灣表層沉積特征的演變是對其海岸動力、沉積機(jī)制研究的重要方面。位于黃、渤海之間的膠東半島是我國最大的半島，也是最近40年來我國社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展最為迅速、人類活動地海岸地貌改造最為強(qiáng)烈的地區(qū)之一。全新世最大海侵期間，海水侵入半島內(nèi)部，淹沒上游河谷，形成許多溺谷河口—潮汐汊道式海灣。經(jīng)過數(shù)百年的填充淤積，均已發(fā)展成為廣闊的潮灘、狹窄的中央深槽以及聯(lián)系其間的復(fù)雜的潮汐汊道系統(tǒng)，其中尤以丁字灣最為典型。近年來，丁字灣經(jīng)濟(jì)發(fā)展迅速，人類開發(fā)活動頻繁強(qiáng)烈，對海灣環(huán)境及其演變影響顯著。 本文以丁字灣為研究對象，通過野外實(shí)地采集潮灘表層沉積物及其表面實(shí)時光譜信息，在對大量實(shí)測數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計分析的基礎(chǔ)上，建立沉積物粒度參數(shù)與光譜反射率之間的數(shù)學(xué)關(guān)系模型，借助遙感影像來定量反演計算最近40年來丁字灣潮灘表層沉積特征。本文采集潮灘表層2cm沉積物，取晴朗狀態(tài)下實(shí)時地物光譜信息，選取平均粒徑、分選系數(shù)、粉砂和粘土含量等三個粒度參數(shù)與反射率之間分別建立多元回歸模型、BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型以及單一核支持向量機(jī)模型。通過對其預(yù)測值與實(shí)測值的相關(guān)系數(shù)、均方誤差值的對比，選取相關(guān)系數(shù)最大、均方根誤差值最小的模型為最終的反演模型。結(jié)果表明，支持向量機(jī)模型精度最高。其中，平均粒徑和粉砂及粘土含量的相關(guān)系數(shù)均超過0.8，確定為最終的反演模型，并基于此對近40年來丁字灣潮灘表層沉積特征進(jìn)行反演計算。 對結(jié)果進(jìn)行分析表明，丁字灣表層沉積特征主要受兩個方面因素影響——入海徑流泥沙量、海灣邊界條件。1980年以前，丁字灣沉積物粒度主要受自然因素影響。這一時期，，受氣候影響五龍河處于豐水期，且上游植被破壞嚴(yán)重，梯田建設(shè)、水利工程頻繁，入海水、沙量尤其是粗顆粒物質(zhì)量都很大。因此，1980年之前表層沉積物顆粒較粗。且在1971年之前海灣受落潮不對稱控制，海灣處于凈侵蝕狀態(tài)；1971年到1981年處在落潮不對稱向漲潮不對稱的轉(zhuǎn)化階段，漲潮流大于落潮流，漲潮流能量比落潮流強(qiáng)，可淤積大量粗顆粒物質(zhì)在灣內(nèi)，輸出細(xì)顆粒物質(zhì)，海灣沉積物顆粒呈現(xiàn)變粗狀態(tài)。而1980年以后，氣候狀況發(fā)生突變，降水量顯著減少，五龍河入海水沙量顯著減少，且水庫等工程使得上游泥沙遭圍堵。因此，1980年后沉積物顆粒整體上偏細(xì)。但1980年以后，受到海灣水利設(shè)施尤其是水庫等的圍堵，再加上大面積的圍墾潮灘、興建養(yǎng)殖池等，深刻改變海灣邊界，使得海灣在1981年到1989年漲潮不對稱成都增加，潮汐汊道發(fā)生淤塞并逐漸變短變窄，漲潮流速大于落潮流速，潮灘沉積物顆粒呈現(xiàn)變粗趨勢。但經(jīng)過短暫的快速淤積、從1989年開始直到2009年，丁字灣總體處在漲潮不對稱向落潮不對稱的轉(zhuǎn)化階段，海灣逐漸進(jìn)入沖淤變化微弱近似平衡的狀態(tài)，沖淤量很小，漲、落潮流速差別也很小，因此這一階段潮灘表層沉積特征的變化也很微弱，基本處于穩(wěn)定�？傊�1980年代之前，海灣主要受自然因素影響，沉積物整體較粗，且呈變粗趨勢；1980年以后，自然狀態(tài)變化使沉積物明顯偏細(xì)，但受到海灣邊界條件改變的影響，在整體偏細(xì)的基礎(chǔ)上，逐年出現(xiàn)變粗趨勢。 經(jīng)驗(yàn)證，對最近40年來丁字灣潮灘表層沉積特征的定量遙感反演，反演結(jié)果得到的沉積物粒度參數(shù)在變化趨勢上基本與海灣實(shí)動力地貌演變趨勢相一致。雖不能定量描述其數(shù)量特征，但可以定性反映自然與人類活動共同作用下丁字灣海灣動力、沉積環(huán)境狀況演變，其變化趨勢基本符合事實(shí)。在大范圍、長時間尺度的沉積特征研究方面具有一定的可行性。 但是，模型還有很多不足之處。受人為樣品采集規(guī)范性的影響，建模訓(xùn)練樣本自身就會導(dǎo)致誤差；受影像分辨率影響，混合像元現(xiàn)象普遍存在，反演結(jié)果代表的是整個像元區(qū)域的綜合值，不能精確到各區(qū)域準(zhǔn)確值或沉積物類型；受大氣等外界環(huán)境影響，影像前期的校正情況也會影響模型準(zhǔn)確性。此外，由于地理環(huán)境區(qū)域性的制約，模型的普適性還是相對較差，不同區(qū)域可能會建立差別較大的模型。但隨著遙感技術(shù)以及定量遙感算法的不斷發(fā)展，對表層沉積特征的定量遙感反演必將成為海灣動力、地貌、沉積研究的一條新的有效途徑。
【圖文】：

圖 2.1 研究區(qū)位置圖位于膠萊河以東的膠東半島（119°33’~122°42’E，36°16’~38°24’N）是我國最大的半島，其東、南、北三面環(huán)海，西北臨渤海，東北和南部臨黃海，西與華北平原相接，面積 3.4 萬平方千米，是我國面積最大的半島[106]。膠東半島岸線曲折，港灣、岬角交錯，島嶼羅列，是華北沿海良港集中地區(qū)。膠州灣的青島芝罘灣的煙臺、威海灣的威海、石島灣的石島和龍口等均為中國著名港口[20]。膠東半島地勢南北高、中部低，區(qū)域構(gòu)造基礎(chǔ)為膠北隆起、膠萊坳陷和膠南隆起三部分[107]，在地貌上表現(xiàn)為經(jīng)長期剝蝕的低緩山地丘陵與平原相間的景觀，丘陵海拔多在 500 米以下。本區(qū)屬暖溫帶季風(fēng)氣候，四季分明，夏季高溫多雨，冬季寒冷干燥。該區(qū)多短小季節(jié)性山溪河流，多年平均年徑流量一般為 100～300m3，由東南向西北遞減，降水多集中在夏季（6～9 月份），且降水強(qiáng)度大，常出現(xiàn)暴雨，多年平均年降水量一般為 600～900mm，雨季徑流量占全年徑流量的 84%～86%，徑流的年際變化劇烈[106]。其中，大沽河、東五龍河、乳山河、母豬河、白沙河等河上游

方位、高度角發(fā)生變化時，都需要對光譜儀的參考值及背景值進(jìn)行重新測定，才能保證數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。3.1.2 光譜數(shù)據(jù)預(yù)處理愛萬提斯自動光譜測量儀可自動對原始數(shù)據(jù)進(jìn)行最基本的校正，主要包括：原始數(shù)據(jù)輻射強(qiáng)度中暗電流去除，各光譜數(shù)據(jù)通道的增益校準(zhǔn)，波長訂正等。但是由于光譜儀在不同波長通道對能量響應(yīng)存在差異，且野外采集光譜時不可能存在完全理想的環(huán)境條件，因此光譜曲線仍然存在一些噪聲。為盡可能降低噪聲，得到真實(shí)平穩(wěn)的光譜曲線，需要對原始光譜數(shù)據(jù)進(jìn)行平滑去噪處理。常用的平滑處理方法有移動平均法、靜態(tài)平均法、傅里葉級數(shù)近似等。本文采用 5 步平均法對光譜曲線進(jìn)行平滑去噪，消除了部分過于極端的高頻數(shù)據(jù)，得到的光譜曲線為原來曲線的概略趨勢，使光譜數(shù)據(jù)更為平穩(wěn)，確保所建的反演模型預(yù)測結(jié)果更為精確。
【學(xué)位授予單位】：魯東大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2013
【分類號】：P737.1

【參考文獻(xiàn)】

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1 盧連戰(zhàn);史正濤;;沉積物粒度參數(shù)內(nèi)涵及計算方法的解析[J];環(huán)境科學(xué)與管理;2010年06期

2 魏興華;王大鵬;王周龍;;膠東半島城鎮(zhèn)群空間結(jié)構(gòu)分形研究[J];測繪科學(xué);2007年06期

3 吳志峰,胡偉平;海岸帶與地球系統(tǒng)科學(xué)研究[J];地理科學(xué)進(jìn)展;1999年04期

4 李加林;楊曉平;童億勤;;潮灘圍墾對海岸環(huán)境的影響研究進(jìn)展[J];地理科學(xué)進(jìn)展;2007年02期

5 許炯心;孫季;;長江上游重點(diǎn)產(chǎn)沙區(qū)產(chǎn)沙量對人類活動的響應(yīng)[J];地理科學(xué);2007年02期

6 夏東興,王文海,武桂秋,崔金瑞,李福林;中國海岸侵蝕述要[J];地理學(xué)報;1993年05期

7 郭其蘊(yùn),蔡靜寧,邵雪梅,沙萬英;東亞夏季風(fēng)的年代際變率對中國氣候的影響[J];地理學(xué)報;2003年04期

8 王慶,楊華,仲少云,杜國云,張云吉,高光辰;山東萊州淺灘的沉積動態(tài)與地貌演變[J];地理學(xué)報;2003年05期

9 王慶;全新世中期以來山東半島東北岸相對海面變化與海積地貌發(fā)育[J];地理研究;1999年02期

10 李凡;海岸帶陸海相互作用（LOICZ）研究及我們的策略[J];地球科學(xué)進(jìn)展;1996年01期

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3 張學(xué)慶;近岸海域環(huán)境數(shù)學(xué)模型研究及其在膠州灣的應(yīng)用[D];中國海洋大學(xué);2006年

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5 劉鋒;黃河口及其鄰近海域泥沙輸運(yùn)及其動力地貌過程[D];華東師范大學(xué);2012年

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5 薛允傳;山東半島月湖潮汐汊道沉積物輸運(yùn)與堆積[D];中國科學(xué)院海洋研究所;2000年

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7 馬妍妍;基于遙感的膠州灣濕地動態(tài)變化及質(zhì)量評價[D];中國海洋大學(xué);2006年

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10 李濤;基于遺傳神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的糧食產(chǎn)量預(yù)測方法研究[D];哈爾濱工程大學(xué);2008年

本文編號：2683176