海岸线分形性质与利用潜力1.

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海岸线分形模拟方法及其应用—以江苏省为例

采用了中点随机位移的方法［。图ｌ所示为递归生成的示意图。用此法构造的曲线，｛］是
收稿日期：０２０－０２０－３２
修订日期：０２０－７２０－５２
基金项目：育部 “ 育振兴计划 ” 年教师奖励基金资助项目（１０８９）教教青２２８Ａ８２
维普资讯
第２卷第２０期
２００２年６月
ＪＵＲＡＬＯＣＡＯＡＨＡＮＡＩＬＯＨＥＯＮＦＯＥＮＧＲＰＹＯＦＨＵＧＨ８ＢＡＩＡＳＳ５７
仅能够非常有效地、真地生成海岸线，且同时可以计算出相应的分维值。它用较少的逼而基元和控制参数便能产生复杂形态的曲线并使曲线具有自相似性。在曲线生成过程中，
（）１Ｊ一１时，点沿ＡＢ向中
左侧移动ｗ距离；
公司利益最显著的贡献是使用该公司的计算机生成Ｍａｄｌｒｔ。目前分形模拟已成ｎｅｂｏ集为计算机文化的一部分，算机程序员可以生成包含分形集的录像带和磁盘，制形如河计绘川、形边界线、地山形轮廓等“ 态 ” ，绘制结果大多形似神不似，实测结果还有一定病线但与差距。同时许多学者也利用手工方法计算出了江苏省海岸线的分维，对海岸线的］］但再现模拟还不够，文即利用分形理论对江苏省海岸线进行了模拟，利用该模拟过程，本并计算了江苏省海岸线的分维值，时探讨了影响分维的一些条件和因素。同

人教版选修二第五章第一节海岸带的开发

说明
是指大潮期间的最高潮位和最低潮位之间的海岸部分。
本章所讨论的海岸带开发利用是指广义海岸带，包括部分陆地、滩涂、沿海湿地、河口、海湾、近岸岛屿及周边海域
2、海岸带的区位优势（表格归纳）
区位因素
地理位置
自然区位
气候资源
生物生产力
相应优势
处于海陆交接地带，地理位置十分优越
受海洋影响显著，温和湿润
其自然资源海陆兼备，类型最为丰富
是海-陆-气相互作用最活跃地区，具有很高的能量和生
物生产力
社会经济区位
劳动力
交通
信息、技术、资金
集中了全球近一半的人口
海陆兼备，水陆运输便利
世界主要的特大城市、工业中心、金融中心、科研机构
分布在此
探究活动：
据统计，全球大约有一半的人口居住在海岸带，为什么人们会选择在海岸带居住？
水域
陆域
探究活动：
根据材料，用表格梳理并对比鹿特丹港、安特卫普港、新加坡港和上海港的区位特征、疏集运能力和腹地条件？
资料1：上海港是中国上海市港口，位于中国大陆海岸线中部、长江入海口处，前通中国南北沿海和世界大洋，后贯长江流域和江浙皖内河、太湖流域
材料2：截至2005年，上海港水域面积3620.2平方公里。其中长江口水域3580平方公里；黄浦江水域33平方公里，港区陆域7.2平方公里。海港港区陆域由长江口南岸港区、杭州湾北岸港区、黄浦江港区、洋山深水港区组成。
•
7.中国这块大地上，存在过许多民族。这许多民族，不管是共时态存在还是历时态存在，均可以寻到某种内在的关系。族与族之间的关系有两种：一为血缘性；另为社会性。民族之间不只是存在着血缘性的关系，也还存在社会性的关系，其中最主要是文化关系。

海岸线的形容

海岸线的形容1. 引言海岸线是指海洋与陆地相交的边界线，是大自然的杰作之一。

它的形状各异，有的崎岖多变，有的平坦开阔。

海岸线的形容因地理位置和地质特征不同而有所差异。

本文将全面、详细、完整且深入地探讨海岸线的形容。

2. 海岸线的分类2.1 依据地质特征海岸线可以按照地质特征来分类，常见的类型有：2.1.1 岩石海岸线岩石海岸线由坚硬的岩石构成，形状多样。

有的岩石海岸线呈现出陡峭的悬崖，岩壁直立而雄伟；有的则是暗礁纵横，形成了美丽的海蚀地貌。

岩石海岸线常常给人一种刚毅、坚强的印象。

2.1.2 沙滩海岸线沙滩海岸线由海浪冲刷积累的沙粒所组成，柔软而细腻。

它铺展开来，延伸数十甚至数百米，给人以开阔、舒适的感觉。

有的沙滩海岸线面积广阔，洁白如玉；有的沙滩则呈现出金黄色，仿佛镶嵌在海洋与陆地之间。

2.1.3 环礁海岸线环礁海岸线由珊瑚礁构成，呈现出独特的景观。

环礁犹如一条浪漫的项链环绕在海洋之中，构筑起一道道纤细的屏障。

环礁海岸线常常给人一种神秘、幽静的感觉，同时也是潜水和浮潜的热门地点。

2.2 依据地理位置海岸线还可以按照地理位置来分类，常见的类型有：2.2.1 大陆海岸线大陆海岸线是指位于陆地边缘的海岸线，它通常呈现出多样化的特征。

有些大陆海岸线辽阔开阔，拥有美丽的沙滩和平坦的平原；有些则崎岖险峻，岩石嶙峋。

2.2.2 岛屿海岸线岛屿海岸线是指围绕着岛屿的海岸线。

岛屿周围的海岸线变化万千，有的呈现出壮丽的海峡，有的则是纤细的沙滩。

岛屿海岸线常常给人一种隐秘、神秘的感觉。

3. 海岸线的特点海岸线具有以下特点：3.1 多样性海岸线的形状因地理位置和地质特征而不同，可以是崎岖的、陡峭的，也可以是平坦的、开阔的。

每一条海岸线都有着独特的特点和美景。

3.2 生态丰富海岸线是海洋与陆地的交界，是生物种类最为集中的地区之一。

各种珊瑚、鱼类、海藻等生物丰富多样，形成了独特的海岸生态系统。

3.3 旅游资源海岸线作为自然景观的重要组成部分，具有丰富的旅游资源。

海岸线与分形

海岸线与分形摘要：本文以海岸线的测量为线索通俗易懂地介绍了规整几何图形的测量及其相关特征，引出分维的概念，最后由海岸线过渡到分形，展示了分形在生活中无处不在和应用。

关键字：海岸线；规整几何；分形英国科学家理查逊曾探索过大量关于自然复杂现象的问题，并对海岸线和国境线的测量问题感到怀疑，他核查了西班牙、葡萄牙、比利时和荷兰的百科全书，发现这些国家对他们共同边界的长度的估计相差竟达20%！他向世界提出了海岸线的问题，难道是海岸线不可以测量吗？为了探讨这个问题，先来谈谈我们对平时所学的几何对象是如何测量的。

一、规整几何图形的测量所谓规整的几何图形是指，直线与直线段；平面与平面上的正方形、矩形、梯形、菱形、三角形以及正多边形；三维空间中的长方体、正六面体与正四面体等。

另一类就是由曲线或曲面所围成的几何图形；平面上的圆与椭圆；空间中的球、椭球、圆柱、圆台与圆锥等。

[1] 在规整几何中，为了测量一块平面图形的面积，可以用一个边长为l ，面积为2l 的“标准”方块去覆盖它。

所得的方块数目就是它的面积（以2l 为单位）：面积有限数平面图形面积==2l。

[2]因此，也就是说，先确定一个“标准”，然后求得的含有这样“标准”的个数就是测量的结果。

这个“标准”也就是特征尺度。

下面，我们用这个方法去测量海岸线的长度吧！设想测量员用两脚规，把它张成一定的长度，例如1r ，然后沿着海岸线一步一步地测量，所得数为1r N ，则海岸线在这一尺度下的近似长度为111r N l r ⨯=，说“近似”，是出于为测量时忽略了小于1r 的那些曲曲弯弯的曲线。

如果把两脚规张成较1r 小的长度，比如2r （12r r <），再沿着海岸线一步一步地测量，所得的数为2r N ，则海岸线在该尺度下的近似长度为222r N l r ⨯=，“近似”理由同上，此时，那些小于2r 的弯弯曲曲的海岸线仍被忽略了，……，如此，会得到关于海岸线长度的一系列不同的结果：,,21l l …，n l ，…，并且显然有<<21l l …<<n l …。

基于分形的海岸线形态测量技术

基于分形的海岸线形态测量技术一、海岸线形态测量技术概述海岸线是海洋与陆地相接的边界，其形态复杂多变，对于海洋学、地理学、环境科学等多个领域具有重要的研究价值。

海岸线的形态测量技术，是指通过科学的方法对海岸线的形态进行定量分析和描述的技术。

随着科技的发展，海岸线测量技术已经从传统的手工测量，发展到现代的遥感技术、GIS技术等高科技手段。

1.1 海岸线形态测量技术的重要性海岸线形态测量技术对于理解和管理海岸带环境具有重要意义。

它可以帮助科学家们了解海岸线的变化趋势，预测海岸侵蚀和沉积过程，评估海平面上升对沿海地区的影响，以及制定海岸带管理策略等。

1.2 海岸线形态测量技术的发展海岸线测量技术经历了从简单到复杂，从手工到自动化的发展过程。

早期的海岸线测量主要依赖于地图和实地测量，随着技术的进步，遥感技术、卫星影像、无人机等现代技术手段被广泛应用于海岸线形态的测量。

二、基于分形的海岸线形态测量技术分形几何是一种描述自然界中复杂形状的数学工具，它能够以自相似的方式无限细分。

基于分形的海岸线形态测量技术，是将分形理论应用于海岸线形态的定量描述和分析。

2.1 分形理论在海岸线测量中的应用分形理论提供了一种新的视角来观察和测量海岸线。

海岸线的分形维数可以反映其复杂性，分形维数越高，海岸线越曲折。

通过计算海岸线的分形维数，可以定量地分析海岸线的形态特征。

2.2 基于分形的测量方法基于分形的海岸线测量方法主要包括以下几个步骤：- 数据采集：使用高精度的遥感技术或实地测量获取海岸线数据。

- 数据预处理：对采集到的数据进行清洗和标准化处理，以消除噪声和异常值。

- 分形维数计算：应用分形理论中的算法，如盒维数计算方法，来计算海岸线的分形维数。

- 结果分析：对计算结果进行分析，探讨海岸线形态的变化规律和影响因素。

2.3 基于分形的测量技术的优势与传统的海岸线测量技术相比，基于分形的方法具有以下优势：- 高度的定量性：分形维数提供了一种定量描述海岸线复杂性的方法。

人教版选修二第五章第一节海岸带的开发(共16张PPT)精品课件

（2）港口选址的基本要求： ①要有广阔的经济腹地和良好的疏集运能力，以便充分发挥港口的服务功能； ②陆域要宽阔平坦，水域要水深浪缓，便于船只航行、停靠以及货物装卸和堆放； ③要有足够的岸线长度和陆域面积，方便布局仓库、交通线路等辅助设施； ④要尽可能减少对生态环境和自然景观的不利影响，并能与依托的城市协调发展。
材料3：2016年底，上海港已经与全球214个国家和地区的500多个港口建立了集装箱货物贸易往来，拥有国际航线80多条。2018年上海港完成货物吞吐量7.02 亿吨，完成集装箱吞吐量3713万标准箱。港口货物吞吐量世界排名升至第二位。
探究活动：
根据材料，用表格梳理并对比鹿特丹港、安特卫普港、新加坡港和上海港的区位特征、疏集运能力和腹地条件？
其自然资源海陆兼备，类型最为丰富
是海-陆-气相互作用最活跃地区，具有很高的能量和生
物生产力
社会经济区位
劳动力
交通
信息、技术、资金
集中了全球近一半的人口
海陆兼备，水陆运输便利
世界主要的特大城市、工业中心、金融中心、科研机构
分布在此
探究活动：
据统计，全球大约有一半的人口居住在海岸带，为什么人们会选择在海岸带居住？
滨海旅游活动方式
海滨观光、海滨度假疗养、海水浴场、海上体育娱乐活动等
滨海旅游资源主体滨海旅游资源特点
岸部分。
广义
是指从海岸线向海陆两侧扩展到一定宽度的带状区域
本章所讨论的海岸带开发利用是指广义海岸带，包括部分陆地、滩涂、沿海湿地、河口、海湾、
近岸岛屿及周边海域
一、海岸带及其开发利用优势
1、海岸带的含义
含义
概念

海岸线的性质及其对领海国家的意义

国系指多年大潮高潮位时的海陆界限”。
海岸线又分为大陆海岸线和岛屿海岸线，我国拥
有１８０（１０多千米的大陆海岸线和１４０００多千米的岛屿海
岸线。海岸线作为地理环境信息的重要内容，几乎所有地图都要表示它，但由于地图的用途不同，海岸线的划定又有所差异。在航海图上，为避免船舰搁浅，
同、海岸性质不同的地区，海平面与陆地的交界线在高潮和低潮时更是相差甚远，如在台湾东部海岸，高、低潮时这一交界线变化很小，而在苏北沿岸，则
可达几千米，甚至几十千米。为方便在测绘、统计工
随着海底的扩张，引发海盆本身体积或容量的改变，导
围海造地、修筑人工海堤等也会导致海岸线的变化。
挤压、凹陷、褶皱、破碎等都会影响到海岸线的形态
变化，如欧亚板块与太平洋板块交汇处的系列岛弧海岸
２．海岸线多呈现曲折延伸的形态地图上的海岸线有的地方蜿蜒曲折（如欧洲），
线。此外，大规模的围海造地、人工海堤的修筑等也会人为地改变海岸线的形态。３．海岸线的长度无法精确确定不同国家、不同地区（包括同一国家或地区数据来源不同的资料）公布的海岸线数据都有所差异，有的
并处于不断变化的状态中，在实际工作中，其长度是无法精确测定的，但统一标准，定期更新和公布国家有关海岸线的地理数据对于海洋资源开发、国防建设乃至维护国家主权来说则是十分必要的。
关键词：海岸线；性质；领海国家；意义
一
、
海岸线的定义

高中海岸带的开发教学地理课件

社会条件： ①信息交流快，信息量大②资金雄厚③人才密集，技术水平高
二、海岸带开发利用方式
1、滩涂养殖
（1）滩涂的范围及重要性
滩涂范围：大潮时高潮线以下，低潮线以上的“亦海亦陆”的特殊地带
陆
大潮高潮线
大潮低潮线
重要性：土地资源、矿产资源、生物资源及其他海洋资源
（2）滩涂养殖的有利条件：阳光充足、温度适宜；营养丰富
海底旅游滨海旅游（最基本、最有魅力）
按距陆域远近划分：
近海海上旅游远洋旅游
（3）滨海旅游
滨滨海海旅旅游游资方资源式源特：主点海体：滨：浪观阳缓光光、、沙海沙软滨滩、度、滩假海平疗水、养、、海岛海水异岛浴、场新、鲜海空上气体等育娱乐活动等
北仑河口
3、海洋旅游
鸭绿江口
问题探究：我国沿海地区发展旅游业有哪些优势？
想一想:哪一类海岸适宜发展滩涂养殖?为什么?江苏沿海滩涂是否适宜发展滩涂养殖?
二、海岸带开发利用方式
（3）滩涂的其它利用方式
观察图片思考:除了水产养殖，滩涂还有哪些利用方式?
长芦盐场
崇明东滩农场
围海造陆（造田）、
围海晒盐等
我国滩涂资源利用中存在的问题：
二、海岸带开发利用方式
2、港口建设（1）港口：
（1）自然条件：
①地理位置: 长江三角洲河口港，南北海岸线的中点, 江海联运
②地貌：三角洲地貌地势开阔平坦，为港口设备、建筑及城市平面布置提供有利条件
③河流：长江、黄浦江为港口提供淡水,保证了船舶入港航道应有的宽度和锚地空间
（2）社会经济条件:
①经济腹地: 是中国经济最发达的地区 ②交通运输处于铁路、公路、航空交汇点，疏集运能力强

分形之海岸线

海岸线与分形（刘婷数学科学学院 06205006）我们生活的世界里充满了分形，喧闹的都市生活、美轮美奂的自然风光、复杂的生命现象、蜿蜒曲折的海岸线，坑坑洼洼的地面等都到处有分形的影子。

电话卡、头巾、书签、包装材料的图案也表现了丰富的现象（如图1）。

那么到底是什么导致分形几何的产生？分形几何又与我们平时学习的几何有什么不同呢？我们试图给出问题的答案。

图1一、经典几何的特点两千多年来，古希腊人创立的几何学，一直是人们认识自然物体形状的有力工具。

经典几何学所描绘的都是由直线或曲线、平面或曲面、平直体或曲体所构成的各种几何形状，它们是现实世界中物体形状的高度抽象。

天文学家们用这种几何知识构造了多种宇宙理论，建筑师们利用它设计出大量宏伟的建筑；以致于近代物理学的奠基者、伟大的科学家伽利略极其权威地断言：大自然的语言是数学，“它的标志是三角形、圆和其他几何图形”。

在欧氏空间中，人们习惯把空间看成三维的，平面或球面看成二维，而把直线或曲线看成一维。

也可以稍加推广，认为点是零维的，还可以引入高维空间，但通常人们习惯于整数的维数。

在数学上,把欧氏空间的几何对象连续地拉伸、压缩、扭曲,维数也不变,这就是拓扑维数。

自然界的现象通常都发生在某种特征标度上，如特征长度、特征时间等特征尺度上。

科学家关于事物特征的描述最基本的莫过于问它有多大，持续多久。

这都是依赖于标度（尺度）的一些基本性质。

每种事物都有其特征尺度，例如天体物理学家描写的宇宙结构，大约在数百万光年的范围上；生物学家认识的微生物的结构大约有微米的长度；物理学家研究的夸克，约在10-13厘米的数量级上。

每一个具体事物，都与特定的尺度相联系。

几厘米长的昆虫与几米、十几米大小的巨兽在形态、结构上必然极不相同，否则它们就无法生存和繁衍。

《楚辞·卜居》中说：“夫尺有所短，寸有所长”。

这也是说事物都有其自己的特征尺度，要用适宜的尺去测度。

用寸来量度细菌，用尺来量度万里长城，前者失之过长，后者又嫌太短。

海岸线知识点总结

海岸线知识点总结海岸线的类型（一）海岸类型1. 冰岸北极地区和南极地区的海岸线处于极地气候环境之下，因而形成了冰岸。

这类海岸线常被浮冰、冰川覆盖着，有时还有冰崖、冰堤等冰形，呈现出雄伟壮观的景象。

2. 沙岸沙岸是由泥沙在海浪、潮流的作用下沉积而成的，大部分位于低纬度和低纬度地区。

沙岸常常有细软的沙滩，是度假胜地和旅游胜地。

3. 岩岸岩岸是由岩石或礁石组成的海岸线，表面凹凸不平，充满了各种形态的岩石和石头。

这类海岸线给人一种崎岖粗犷的感觉。

4. 混合型海岸部分海岸线的地质结构复杂，岩石、沙滩和泻湖等多种地形构造，这种海岸线被称为混合型海岸。

5. 计谋型海岸在海洋侵蚀和沉积作用下，部分海岸呈现平直不下凹的特点，这种海岸线被称为属于坡型海岸。

（二）潮汐类型1. 鮾潮海岸在赤道以两侧海岸为界分布有鮾潮现象，潮差小，日变幅大者称为赤道型海岸。

2. 日潮海岸主要分布在中纬度和低纬度靠近海洋的河口深水海岸，日传度小，但潮差大者称为中、低纬地区型海岸。

3. 门潮海岸指以盆形水湾海岸为界的海岸，海潮作用是一个明显的潮汐现象。

4. 其他类型所述各种类型的海岸在特定地域望中，常常构成了多样性的混合海岸类型，例如，上一潮岸与低纬度河口型海岸，上一潮岸与低纬度河口型海岸，上一潮差大，日变幅大者可称为上一低纬度鮾潮混合型海岸。

海岸线的形成（一）海岸侵蚀1. 海洋的侵蚀作用海岸线的侵蚀是海浪、潮汐等海洋作用力作用下陆地岩层和土层的侵蚀。

海浪的侵蚀是最主要的，多呈碾磨式侵蚀。

它在海岸线上长时间的摩擦作用和撞击力，使得岩石和土层的碎石、碎屑、杂秽像料质、风景展项形变体几率不停地发生变动和彩变运动。

2. 河流的侵蚀作用河流的侵蚀是由于河流产生于地表的地势落差，由此产生的垂直流水作用和槽谷式激滚作用呈现一种类似碾磨的动态过程。

而这种河流流水对海岸线的碾磨侵蚀也间接日深深影前一中国海岸线开裂度和变化。

（二）海岸沉积1. 海浪侵蚀甾斯海浪侵蚀产生的大量泥沙和流水流到海岸线，沉积成海滩和海岸平缓地带。

海岸性质总结

海岸性质总结1. 引言海岸是陆地和海洋交汇的地带，是地球上极具特色和复杂性的地理现象之一。

海岸的性质对于海洋生态系统、沿海资源开发和自然灾害管理等方面都具有重要影响。

本文将总结海岸的性质，包括形成原因、地质特征、沉积物组成、生物多样性和人类活动等方面。

2. 形成原因海岸的形成是由于海洋浪潮、潮汐及其他海洋动力作用与陆地相互作用的结果。

形成海岸的主要原因包括：•活动板块构造：地球板块的运动导致海岸线的抬升或陷落，形成不同类型的海岸。

•海平面变化：气候变化和冰川活动等导致海平面上升或下降，进而影响海岸线的位置和性质。

•河流冲积：河流冲刷和泥沙的运输使得海岸线的位置发生改变。

•海洋侵蚀：海洋浪潮、潮汐和海浪的冲击作用使得海岸线受到侵蚀和改变。

3. 地质特征海岸的地质特征受到形成原因的影响，主要包括以下几个方面：•海岸地形：包括海湾、海角、海峡、海蚀崖等，形状各异。

•海岸线的类型：根据形成机制和地质作用不同，有悬崖海岸、沙滩海岸、湿地海岸等多种类型。

•岩性和岩溶地貌：海岸的地质构造和岩性决定了海岸的抗侵蚀能力和地貌特征，如石灰岩海岸、火山岩海岸等。

•地质构造：包括断层、褶皱等地质构造对海岸性质的影响。

4. 沉积物组成海岸的沉积物组成决定了海岸的景观和生态系统特征：•河流输入物质：河流运输的泥沙、生物遗骸、有机质等被输入海岸，影响海岸的地表形态和生态特征。

•潮汐作用：潮汐作用将海洋中的沉积物带到海岸，形成沙滩、湿地等海岸类型。

•海洋侵蚀：海浪和海洋流动冲刷和重新分布沉积物，改变海岸的地貌特征。

5. 生物多样性海岸是众多生物物种的栖息地和繁殖场所，具有丰富的生物多样性：•海洋生物：包括海洋浮游生物、底栖生物、海洋哺乳动物等。

•潮间带生物：海岸线与海洋之间的潮间带是众多生物物种的繁殖和生活空间，包括藻类、软体动物、甲壳类等。

•湿地生态系统：海岸湿地是丰富的生物多样性热点区域，红树林、湿地鸟类等物种丰富。

6. 人类活动海岸地区是人类活动频繁的地带，人类活动对海岸的性质产生了广泛影响：•沿海城市与港口建设：人类居住、渔业、交通等需要导致了沿海城市和港口的建设和发展。

论海岸线的资源属性和特点

为施压影响，海岸线显示出脆弱的系统特征，反映在质和量上具有变动性的特点。在利用上，由
２．２海岸线的功能多样性目前，港口和旅游是海岸线最主要的利用方
式。此外，利用海岸线特殊的空间区位和丰富的
比，增加了２０００ｋｍ余。海岸线变动一方面可以表现为空间的移动：有自然的原因，即海洋自身
产与生活有不同的作用，并以不同的方式提供给
海水、泥沙以及边界条件；也有人为的原因，即人为的筑造堤坝、围滩和工程建设，主要表现为岸滩的侵蚀和淤长。另一方面表现为开发条件的变化。随着技术的进步，海岸线越来越多地留下了人类活动的烙印，航道的整治，堤坝的维护，港口等基础设施的建设，逐步提高了海岸线的资源
关键词：海岸线；功能多样性；分等定级
中图分类号：Ｐ７４文献标志码：Ａ文章编号：１００５ —９８５７（２０１５）０３ —００３３一Ｏ４
１资源的概念及属性
资源的概念可以理解为：在一定的经济社会条件、技术手段和发展预期内，由自然界或者人类社会直接提供的，具有稀缺性并且能被利用、
２０１５年

厦门岛海岸线分形特性演变规律的研究

第３８卷第１期２０２０年１月海洋科学进展A D V A N C E S I N MA R I N E S C I E N C E V o l ．３８㊀N o ．１J a n u a r y,２０２０厦门岛海岸线分形特性演变规律的研究林㊀松１,俞晓牮２,３∗,庄小冰１,李焱龙４,张㊀宇１,赵志庆３(１．厦门大学海洋与地球学院,福建厦门３６１００５;２．闽南师范大学生物科学与技术学院,福建漳州３６３０００;３．哈尔滨工业大学建筑学院寒地城乡人居环境科学与技术工业和信息化部重点实验室,黑龙江哈尔滨１５０００１;４．厦门大学建筑与土木工程学院,福建厦门３６１００５)收稿日期:２０１９Ｇ０２Ｇ２３资助项目:国家重点研发计划项目闽三角城市群生态安全保障及海岸带生态修复技术(２０１６Y F C ０５０２９０１);２０１７年住建部科学技术计划资助项目传统文化资源可持续发展的城市更新研究(２０１７ＧR ２Ｇ０１５)作者简介:林㊀松(１９９４Ｇ),男,硕士研究生,主要从事海洋科学方面研究．E Ｇm a i l :２２３２０１７１１５０８５１＠s t u ．x m u ．e d u ．c n ㊀∗通讯作者:俞晓牮(１９７３Ｇ),女,副教授,硕士,硕士生导师,主要从事海岸带空间规划及在线监测方面研究．E Ｇm a i l :j e n _y u ＠１６３．c o m (王㊀燕㊀编辑)摘㊀要:滨海城市海岸线的空间特征演变规律及其影响因素对于陆海统筹的空间规划具有重要的研究意义.将改进的归一化水体指数(M o d i f i e d N o r m a l i z e dD i f f e r e n c e W a t e r I n d e x ,MN DW I )和C a n n y 边缘检测法相结合,从L a n d s a t 遥感影像中提取了厦门岛１９７６２０１８年共九景海岸线,并对其进行分形分析.采用自主编写的图像分形维数计算程序计算了研究期间厦门岛海岸线的盒维数,总结分析了其变化趋势以及变化原因.结果表明:厦门岛的海岸线具有分形特性,其盒维数的变化范围为１．０９８９~１．１１８１,先后经历降低㊁增加㊁再降低和最后缓变四个阶段,总体呈现下降的趋势;进一步分析,发现厦门岛在快速发展进程中,海洋工程对海岸线空间形态复杂性有显著的影响,其中,填海造陆工程的实施导致海岸线盒维数降低,而港口㊁码头建设却导致盒维数增加.盒维数的变化程度间接反映了海洋工程对海岸带的改造程度.本研究对厦门海岸线分形特征的分析,可为该区域资源开发㊁生态保护和城市规划提供有价值的参考依据.关键词:厦门岛海岸线;遥感;分形特性;演变规律中图分类号:P ７３７．１㊀㊀㊀㊀文献标识码:A㊀㊀㊀㊀文章编号:１６７１Ｇ６６４７(２０２０)０１Ｇ０１２１Ｇ０９d o i :１０．３９６９/j ．i s s n ．１６７１Ｇ６６４７．２０２０．０１．０１３引用格式:L I NS ,Y U XJ ,Z HU A N GXB ,e t a l ．F r a c t a l c h a r a c t e r i s t i c s e v o l u t i o n of c o a s t l i n e o f t h eX i a m e n I s l a n d[J ]．A d v a n c e s i n M a r i n eS c i e n c e ,２０２０,３８(１):１２１Ｇ１２９．林松,俞晓牮,庄小冰,等．厦门岛海岸线分形特性演变规律的研究[J ]．海洋科学进展,２０２０,３８(１):１２１Ｇ１２９．海岸带是海洋与陆地系统交叉作用㊁相互影响的地理单元,是研究滨海城市发展的重要平台,海岸线是海岸带与海洋边界的重要标识,人们常以多年平均大潮高潮时的水陆分界痕迹线来指代海岸线.海岸带的环境变化会影响海岸线的空间形态,研究海岸线的变迁对海岸带环境演变研究具有重要意义[１].近年来,港口建设㊁填海造陆等海岸带经济开发活动日益频繁,数据表明[２],仅在１９７９２０１４年,中国的填海造地面积就高达２１５６．７７k m ２,严重改变了海岸带的生态环境,加剧了海岸线的变迁过程.因此,监测海岸线变化反映海岸带的动态过程,对于制定填海造陆㊁港口开发等海洋工程规划具有重大意义.海岸线具有多重的凹凸复杂结构[３],它是典型的㊁具有自相似特性的系统,不能简单地用点㊁线㊁面等整维数的几何体来描述.１９６７年,M a n d e l b r o t [４]研究英国海岸线中首次引入了海岸线分形的概念,并在后续研究中运用量规法模拟计算出包括英国㊁法国以及非洲等一系列区域海岸线的分形维数为１．２~１．３[５].之后几十年,海岸线的分形理论逐渐发展成熟,不再局限于分形维数的模拟计算,而是利用遥感影像来计算海岸线的实际分形维数,运用的计算方法包括改进的量规法[６Ｇ８]㊁谱分析法[６]和盒子计数法[８Ｇ１０]等.当前,国内外已有较多应用分形理论分析海岸线变迁的研究,例如:J i a n g 采用改进的量规法,分割计算了美国各海岸弧的分形维数,发现美国的大西洋海岸的分形维数要比太平洋海岸高得多,并将计算结果与海岸线复杂程度相１２２㊀海㊀洋㊀科㊀学㊀进㊀展３８卷联系,解释了沿海物种分布和多样性模式[７];叶晓敏基于遥感数据,采用盒子计数法,计算了胶州湾[１０]和渤海湾[１１]历史岸线的分形维数,并分析了其演变特性,发现海湾岸线变迁的主要驱动因素是养殖场建造㊁围填海和港口建设等.可见,分形理论是描述海岸线几何特征有效工具之一,可以为滨海城市海岸线的复杂性演变研究提供重要的定量分析手段.厦门岛是厦门经济特区的发祥地,是东南沿海地区经济发展最快速的区域之一.快速的城市化进程使得厦门岛的自然海岸几乎完全被人工海岸所取代,并且由于大规模的填海工程,岛屿面积从最初的１１０．８０k m２,扩展到１５７．７６k m２[１２],这使得厦门岛海岸线的复杂程度大大降低.由此可见,厦门岛海岸线的变迁和岛屿的城市化进程存在一定的内在关系,通过对厦门岛海岸线分形特性演变规律的研究,能够反映厦门岛海岸带和海岸环境的变动,为岛屿的市政与海洋工程规划提供一定的参考.选取厦门岛为案例区,利用１９７６２０１８年厦门岛海岸带的L a n d s a t卫星图像资料,结合改进的归一化水体指数(M o d i f i e dN o r m a l i z e dD i f f e r e n c eW a t e r I n d e x,MN DW I)和基于C a n n y算子的边缘检测法,以数字图像处理方式,提取研究期间厦门岛的海岸线图像.然后,根据提取出的海岸线图像,计算出各年间厦门岛海岸线的分形维数并分析其演变规律.最后结合研究期间厦门岛的填海造陆规划,探讨厦门岛海岸线变迁与其分形特性演变之间的内在关系.１㊀研究区域与研究方法１．１㊀研究区域概况厦门岛(１１８ʎ０２ᶄ~１１８ʎ１３ᶄE,２４ʎ２５ᶄ~２４ʎ３３ᶄN),隶属于福建省厦门市,位于福建南部的海湾㊁九龙江口外侧,岛屿土地总面积约１５７．７６k m２,它是典型的人口高度集中和经济高度发展的滨海区域,目前岛上已经高度城市化.由于海峡西岸经济区的建设,厦门岛经历过多次海洋工程,目前岛屿的淤泥质海岸出现严重退化.所以,厦门岛的海岸类型以人工海岸和基岩海岸为主,还保留少部分砂质海岸.１．２㊀数据来源数据来源于L a n d s a t２和L a n d s a t３卫星多波段扫描仪(M u l t i S p e c t r a l S c a n n e r,M S S)影像㊁L a n d s a t５卫星主题成像仪(T h e m a t i cM a p p e r,T M)影像㊁L a n d s a t８卫星陆地成像仪(o p e r a t i o n a l l a n d i m a g e r,O L I)影像[１３].M S S影像数据包含４个波段(绿色㊁红色㊁波长不同的２个近红外波段),所有波段的分辨率均为６０m.T M影像数据包含７个波段(蓝色㊁绿色㊁红色㊁近红外㊁波长不同的２个中红外和热红外波段),其中,热红外波段的空间分辨率为１２０m,其余波段空间分辨率为３０m.O L I影像数据在T M影像数据的基础上增加了气溶胶(分辨率为３０m)㊁全色(分辨率为１５m)和卷云(分辨率为３０m)波段,此外还缩小了近红外波段的波长范围.为保证海岸线提取的精确性,我们对原始数据做了初步的筛选,以确保所研究的卫星影像中厦门岛的海岸带附近无云层覆盖,并且成像时间接近于当日的高潮时,因为高潮时岛屿的潮间带大部分或全部被海水覆盖,能较好地反映海岸线的信息.经过筛选,我们选取１９７６年和１９８１年的M S S影像,１９８７年㊁１９９５年㊁２０００年㊁２００５年和２０１０年的T M影像以及２０１５年和２０１８年的O L I影像作为研究对象(图１).之后,对满足条件的卫星影像数据做系统辐射校正和大气校正,并且通过数字高程模型(D i g i t a lE l e v a t i o n M o d e l, D E M)进行地形校正,目的是消除大气㊁太阳高度角㊁视角和地形等对地面光谱反射信号的影响,以确保所提取的海岸线的精确度[１２].１期林㊀松,等:厦门岛海岸线分形特性演变规律的研究１２３㊀图１㊀１９７６２０１８年厦门岛卫星图像以及海岸线提取结果F i g．１㊀S a t e l l i t e i m a g e a n d c o a s t l i n e e x t r a c t i o n r e s u l t s o fX i a m e n I s l a n d f r o m１９７６t o２０１８２．３㊀研究方法２．３．１㊀海岸线的提取方法２０世纪初,航空遥感技术的高速发展降低了实时获取高精度㊁大面积的海岸带影像的难度,促进了利用遥感影像提取海岸线技术的成熟.在这个时期,科研人员提出了三类提取海岸线的方法:１)简单利用水体和陆地图像灰度值差异或者根据水陆边界灰度值梯度值提取海岸线,例如神经网络分类器法[１４]㊁边界跟踪法㊁基于小波变换和S n a k e算子边缘检测法等[１５];２)将卫星不同波段图像叠加成红Ｇ绿Ｇ蓝三原色(R G B)图后,增强水陆边界色彩差异性后提取海岸线,例如边界直方图法与波段组合法[１４];３)对原始图像做模糊增强变换,得到模糊特征数据,再映射回原始图像上,增强边界差异性的基于模糊信息处理的边缘检测法[１６]等.在这三类方法中,边缘检测法因算法简单,能直接获取边界图像,使用率最高,但是对于水陆边界差异性不明显的遥感影像,该方法提取的海岸线精度却不高;波段组合法虽然能够增强水陆边界差异性,提高提取精度,但不能直接获取海岸线图像.因此,本研究先利用波段组合法中的常用的归一化水体指数(N o r m a l i z e d D i f f e r e n c eW a t e r I n d e x,N DW I)或改进的归一化水体指数(MN DW I)对原始卫星影像做预处理,以提高水陆边界灰度级梯度,再进行基于C a n n y算子的边缘检测,以能够高精度地提取厦门岛在各年份厦门岛高潮时的水边线.高潮时,岛屿的水边线可以近似看作与岸线位置一致,因此在后续的计算分析中,我们用高潮时的水边线代替海岸线计算分析分形维数,这相较于传统的㊁通过历年的地图和海图来直接提取高潮时的水边线具有实时性㊁精度高㊁针对性和可自动化处理等优势(下文所提及的海岸线,均为高潮时的水边线).归一化水体指数(N DW I)是M c F e e t e r s提出的一种利用不同地类在不同波段中的波谱特点,利用比值计算快速提取水体信息的方法[１７],N DW I定义公式为N DW I＝R G R E E N－R N I RR G R E E N＋R N I R,(１)１２４㊀海㊀洋㊀科㊀学㊀进㊀展３８卷式中:R G R E E N 为影像中不同地类在绿光波段的反射率,R N I R 为在近红外波段的反射率.经过N DW I 计算可以降低影像中植被㊁土壤的灰度级,将其与灰度级较高的水体区分开,但是在很多情况下,用N DW I 提取的水体信息中仍然夹杂着较多非水体信息,特别是在提取人工地类与周边水体方面效果很差.因此,为了更好地提取人工地类中的水体信息,徐涵秋将N DW I 公式中不同地类在近红外波段的反射率替换为在中红外波段的反射率,提出了改进的归一化水体指数(MN DW I )[１８],MN DW I 的定义公式为MN DW I ＝R G R E E N －R M I R R G R E E N ＋R M I R ,(２)式中:R M I R 代表影像中不同地类在中红外波段的反射率.经过MN DW I 计算,不仅降低了影像中植被㊁土壤的灰度级,还降低了影像中人工地类㊁阴影的灰度值,因此能更好地将人工海岸和水体区分开.在研究中采用MN DW I 对T M 与O L I 影像进行预处理,采用N DW I 对M S S 影像进行预处理,这是由于M S S 影像中没有中红外波段.将经过预处理后的卫星图像导入编写的C a n n y 边缘检测程序[１９],边缘检测程序的思路是采用多路径检测,计算图像上每一点的梯度和边缘方向,根据边缘点在梯度方向上强度最大的特点,将所有的边缘点提取出来,连接边缘点后就可以得到高精度的厦门岛的海岸线.采用MN DW I 或N DW I 和C a n n y 算子相结合的方法提取的海岸线和岛屿的轮廓线贴合程度高,能较大程度地保留海岸线信息.２．３．２㊀分形维数的计算方法盒维数是一种被广泛应用的分形维数,在分形理论的应用研究中被提出的许多维数的概念都是盒维数的变形,并且由于盒维数是由相同形状集的覆盖确定的,可以进行程序化的计算,因此研究中将厦门岛海岸线的盒维数作为分析的对象.盒维数的计算方法就是使用不同边长的正方形盒子去覆盖待测海岸线图像,当正方形盒子的边长l 发生变化时,包含海岸线图形的盒子数目N (l )也会发生变化,根据分形理论[３],N (l )ɖl －D ,对公式两边同时取对数,可以得到:l n N (l )＝D l n １l æèçöø÷＋C ,(３)式中:C 为待定系数,D 为待测海岸线的盒维数.取不同边长的盒子去覆盖海岸线图像,得到对应的N (l )值,再开展拟合分析,即可得到盒维数D .为实现盒维数的计算,本研究编写了相关的M a t l a b 软件程序,程序计算的具体过程为:１)对海岸线图像进行背景扩充,使图像的长宽相等;２)对扩充完的图像进行二值化处理,使得海岸线在图中显示为黑色,在相应的图像矩阵中表示为０;３)用行数和列数均为l 的矩阵对海岸线图像进行盒子覆盖,得到一系列覆盖盒子数,即包含海岸线图像点(像素点为０)的盒子数和盒子大小的数据对(N (l ),１/l );４)将所有数据绘制在双对数坐标系中,并进行线性回归分析,如能得到一条拟合直线,则输出拟合直线的斜率以及拟合优度R ２,拟合直线的斜率即为海岸线的盒维数.为在保证足够的数据量的同时降低程序的运算量,研究中设计了一个递增的盒子大小的序列(l ０＝０):l i ＝l i －１＋１㊀㊀１ɤl i ＜N ６４２l i －１㊀㊀㊀N ６４ɤl i ɤN ìîíïïïï.(４)为了验证分形维数计算程序的准确性,对已知分形维数的几何图形(圆形㊁K o c h 曲线㊁A p o l l o n i a n 垫片等)与经典海岸线(挪威海岸线㊁英国海岸线)的盒维数进行了计算和比较(表１),结果表明:对于圆这一类细节较少㊁分形维数为１的平滑曲线,其相对误差仅为０．２１％,而对于K o c h 曲线㊁V i c s e k 分形和S i e r pi n s k i 三角等具有较多细节的分形图形,相对误差略大一些,这是由于分形图形具有无限的细节,而所使用的图片分辨率是有限的,无法展示分形图形的所有细节,为计算结果带来了一定的误差.但总体来看研究中所设计的程序,无论对经典分形图形还是对经典海岸线分形维数的计算,相对误差均低于５％,具有较高的精度.１期林㊀松,等:厦门岛海岸线分形特性演变规律的研究１２５㊀表１㊀分形图形盒维数计算结果圆S i e r p i n s k i三角K o c h曲线挪威海岸线A p o l l o n i a n垫片英国海岸线V i c s e k分形㊀㊀注:空白处无数据３㊀结果与分析３．１㊀厦门岛海岸线提取结果从通过C a n n y边缘检测程序提取的１９７６２０１８年厦门岛海岸线结果(图１)可以明显地看出:厦门岛海岸线具有不规则性和复杂性,这类似于经典的分形海岸线(如英国㊁挪威等)[４,７];厦门岛海岸线表现了一定程度上整体与局部的空间相似性,这种自相似是分形的重要特性,因而可以用分形理论来描述厦门岛复杂海岸线.从提取效果来看,对于基岩和人工海岸,采用MN DW I(N DW I)和C a n n y算子相结合的方法提取的海岸线基本贴合岛屿轮廓,但是对于砂质和淤泥质海岸,提取的结果和岛屿轮廓会有所偏差.以２０１８年厦门岛卫星图像数据的海岸线提取结果(图２)为例:对于岛屿北部人工海岸,所提取的海岸线基本贴合海岸轮廓;但是对与岛屿东南部的沙滩,仍有小部分海岸线没能完全贴合海岸轮廓,这是因为砂质海岸边缘灰度值梯度小,边缘探测精度不够高[２０].厦门经济发展带来的高度城市化使得岛屿的砂质㊁淤泥质海岸退化严重,进而致使整座岛屿以基岩㊁人工海岸为主,因此,从整体来看,所提取出的海岸线基本贴合整座岛屿,对厦门岛盒维数的计算与分形特性演变规律分析影响不大.１２６㊀海㊀洋㊀科㊀学㊀进㊀展３８卷图２㊀２０１８年厦门岛人工海岸线(岛屿北部)与砂质海岸线(岛屿南部)提取效果对比F i g．２㊀C o m p a r i s o no f t h e e x t r a c t e d c o a s t l i n e a l o n g t h e a r t i f i c i a l c o a s t(n o r t h e r n i s l a n d)a n d s a n d y c o a s t(s o u t h e a s t e r n i s l a n d)o f t h eX i a m e n I s l a n d i n２０１８３．２㊀厦门岛海岸线分形特性分形维数计算程序计算了厦门岛１９７６２０１８年海岸线的盒维数值(表２),发现其历史海岸线的盒维数为１．０９８９~１．１１８１.可以看出,由于厦门岛历史海岸线复杂程度的不同,计算出的盒维数也不同.其中,厦门岛在１９７６年的海岸线盒维数值最大,而在２０１０年的海岸线盒维数值最小,结合厦门岛在这２个时期的海岸线图像(图１a和图１g),相比于２０１０年,１９７６年的厦门岛的存在大量的海湾,海岸线显得更加复杂,由此可见盒维数的大小和海岸线的复杂程度有关,海岸线复杂的岛屿的盒维数较大,海岸线简单的岛屿的盒维数较小.此外,由表２可知l n N(l)与l n(１l)的拟合优度均在０．９９７９以上,可见厦门岛各个时期海岸线的分形特性是客观存在的.综上所述,分形维数可以作为表征厦门岛海岸线随时间变化的特征参数.表２㊀１９７６—２０１８年厦门岛海岸线盒维数和拟合度注: 表示缺失上一年对比数据;空白处表示无数据根据表２的结果,绘制出厦门岛海岸线１９７６２０１８年间的盒维数演变曲线(图３),结合表２和图３的结果,可以看出,厦门岛海岸线的盒维数总体呈下降趋势.其中,１９７６１９８１年,厦门岛海岸线盒维数呈现出１期林㊀松,等:厦门岛海岸线分形特性演变规律的研究１２７㊀急剧降低的趋势,仅在５a间,盒维数下降了１２ɢ;１９８１１９９５年盒维数呈现升高的趋势,在１４a间增加了８．９５ɢ;在１９９５２０１０年盒维数呈现快速降低趋势,在１５a间下降了１３．２３ɢ;而２０１０２０１８年,盒维数不再有大幅度的变化,变化幅度都在１．４ɢ以内.由于海岸线的盒维数与其复杂程度有关,本研究根据海岸线提取结果绘制了１９７６２０１０年厦门岛海岸线变迁图(图４),分阶段探讨厦门岛海岸线盒维数变迁的原因.图３㊀１９７６２０１８年间厦门岛海岸线盒维数的变化F i g．３㊀B o xd i m e n s i o nv a r i a b i l i t y o f t h eX i a m e nI s l a n d f r o m１９７６t o２０１８图４㊀厦门岛１９７６２０１０年海岸线变迁阶段图F i g．４㊀S t a g em a p o f c o a s t l i n e c h a n g e s i n t h eX i a m e n I s l a n d f r o m１９７６t o２０１０１)１９７６１９８１年,厦门岛海岸线盒维数急剧下降,从１．１１８１降低至１．１０３７,这主要是因为岛屿西北部象屿保税区的大规模填海工程使得西北部的天然海湾大量消失,弯曲的岸线变得平直,直接导致盒维数的降低.此外,岛屿东部的填海造田工程,也降低了厦门岛东岸的海岸线的复杂程度,从而使总的海岸线盒维数减小.２)１９８１２０００年,厦门岛海岸线盒维数出现较大幅度的增加,从１．１０３７增加至１．１１３３.在此期间,厦门岛的填海工程依旧集中在岛屿西北部的象屿保税区,在原有的基础上向外扩建,此外还修建了码头与港口,造成了人工海岸线的增加,提高了海岸线的复杂弯曲程度,造成了海岸线盒维数的上升.３)２０００２０１０年,厦门岛海岸线盒维数再次急剧下降,从１．１１３３降低至１．０９８９.在此期间,岛屿北部的五缘湾地区进行了大型的填海工程,使得北海岸的岸线复杂程度大大降低,导致了盒维数的下降.值得注意的是:２００５２０１０年厦门岛的海岸线盒维数急剧降低,５年间下降了９．７３ɢ,这主要是因为高崎机场的建成,使得原本曲折不平的自然海岸线变成了平直的人工海岸线,大大降低了海岸线的复杂程度,从而使总的海岸线的盒维数急剧降低.４)２０１０２０１８年,厦门岛海岸线的盒维数变化开始变得缓慢,在１．１０００左右波动.盒维数的变化主要是自然过程造成的,例如五缘湾的泥沙淤积㊁海水侵蚀等.由此可见,填海造陆工程是影响海岸线盒维数的最主要原因.通过分析不同年份之间的盒维数的变化,我们就可以评估填海工程对海岸线复杂程度以及海岸带的影响.一般情况下,只要在研究期间出现了盒维数的大幅下降,就意味着这一时期填海工程的主要区域为海湾地带,使得海岸线变得平直;而在研究期间出现盒维数的上升,则说明这一时期的填海工程主要是为了建设新的码头或者港口,使得海岸线变得复杂.对于整个厦门岛来说,１９７６２０１８年,其整体海岸线分形维数呈总体下降的趋势,这说明期间对海岸线的填海工程使得厦门岛的整体海岸线趋于平直.而若将厦门岛海岸线二等分,可以发现其填海工程主要集１２８㊀海㊀洋㊀科㊀学㊀进㊀展３８卷中在岛屿的西北部,而南部在１９７６年以后几乎没有很大的开发计划,这种明显的对海岸线的填海工程的空间分布特征非常值得对海岸线分段并做进一步的分形分析.４㊀结㊀论本研究提出基于卫星遥感影像的厦门岛海岸线分形维数分析方法,获得了厦门岛１９７６２０１８年的海岸线盒维数,在此期间,厦门岛海岸线的盒维数先后经历了急剧降低(１９７６１９８１年),增加(１９８１２０００年),再迅速降低(２０００２０１０年),最后缓变(２０１０２０１８年)四个阶段.分析表明,填海造陆工程是导致厦门岛海岸线分形特性变化的主要原因,盒维数的变化大小,直接反映了填海造陆工程对厦门岛自然海岸线的人为改造程度.滨海城市发展过程中,海岸线空间形态的分形定量研究有重要的理论和实践意义.对海岸线进行分形量化分析,能估计海岸线的具体变动,预估人类活动对海岸带生态环境所带来的影响,给海岸带资源开发㊁生态保护以及城市规划提供参考依据.致谢:南京大学物理学院硕士研究生林懿然和厦门大学海洋地球学院工程师徐晓辉分别在盒维数算法和遥感数据处理方面提供了帮助.参考文献(R 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o:F r e e m a nP r e s s,１９８２．[６]㊀C A R RJR,B E N Z E R W B．O n t h e p r a c t i c e o f e s t i m a t i n g f r a c t a l d i m e n s i o n[J]．M a t h e m a t i c a lG e o l o g y,１９９１,２３(７):９４５Ｇ９５８．[７]㊀J I A N GJ,P L O T N I C K R E．F r a c t a l a n a l y s i so f t h ec o m p l e x i t y o fU n i t e dS t a t e sc o a s t l i n e s[J]．M a t h e m a t i c a lG e o l o g y,１９９８,３０(５):５３５Ｇ５４６．[８]㊀Z HU X H．C o a s t l i n e f r a c t a l d i m e n s i o nc a l c u l a t i o nm e t h o d s a n d t h e i r c o m p a r a t i v e s t u d y[J]．A d v a n c e s i n M a r i n eS c i e n c e,２００２,２０(２):３１Ｇ３６．朱晓华．海岸线分维数计算方法及其比较研究[J]．海洋科学进展,２００２,２０(２):３１Ｇ３６．[９]㊀F E D E RJ．F r a c t a l s[M]．N e w Y o r k:P l e n u m P r e s s,１９８８:２７５Ｇ２８３．[１０]㊀Y EX M,J IY Q,Z H E N G Q A,e t a l．F r a c t a l a n a l y s i so f t h e c o a s t l i n e c h a n g e so f t h e J i a o z h o uB a y[J]．A d v a n c e s i n M a r i n eS c i e n c e,２００９,２７(４):４９５Ｇ５０１．叶小敏,纪育强,郑全安,等．胶州湾海岸线历史变迁的分形分析[J]．海洋科学进展,２００９,２７(４):４９５Ｇ５０１．[１１]㊀Y EX M,D I N GJ,X U Y,e t a l．O n t h e c h a n g e s o f t h e c o a s t l i n e i nB o h a i c a y d u r i n g t h e l a s t３０y e a r s[J]．O c e a nD e v e l o p m e n t a n dM a nＧa g e m e n t,２０１６,３３(２):５６Ｇ６２．叶小敏,丁静,徐莹,等．渤海湾近３０年海岸线变迁与分析[J]．海洋开发与管理,２０１６,３３(２):５６Ｇ６２．[１２]㊀WA N GL,X U H Q,L I S．D y n a m i cm o n i t o r i n g o f t h e s h o r e l i n e c h a n g e s i nX i a m e n i s l a n dw i t h i t s s u r r o u n d i n g a r e a s o f S EC h i n a u s i n g r e m o t e s e n s i n g t e c h n o l o g y[J]．R e m o t e S e n s i n g T e c h n o l o g y a n dA p p l i c a t i o n,２００５,２０(４):４０４Ｇ４１０．王琳,徐涵秋,李胜．厦门岛及其邻域海岸线变化的遥感动态监测[J]．遥感技术与应用,２００５,２０(４):４０４Ｇ４１０．[１３]㊀G e o s p a t i a lD a t aC l o u d S i t e,C o m p u t e rN e t w o r k I n f o r m a t i o nC e n t e r,C h i n e s eA c a d e m y o f S c i e n c e s[D B/O L]．(２０１８Ｇ１２Ｇ２０)[２０１９Ｇ０４Ｇ２０]h t t p//w w w．g s c l o u d．c n．中国科学院计算机网络信息中心．地理空间数据云平台[D B/O L]．(２０１８Ｇ１２Ｇ２０)[２０１９Ｇ０４Ｇ２０]h t t p:ʊw w w．g s c l o u d．c n．[１４]㊀A L E S H E I K H A A,S A D E G H IN,F T A L E B Z A D EA．I m p r o v i n g c l a s s i f i c a t i o n a c c u r a c y u s i n g e x t e r n a l k n o w l e d g e[J]．G I MI n t e r n a t i o nＧa l,２００３,８(１７):１２Ｇ１５．１期林㊀松,等:厦门岛海岸线分形特性演变规律的研究１２９㊀[１５]㊀N I E D E RM E I E RA,R OMA N E E S S E NE,L E HN E RS．D e t e c t i o n o f c o a s t l i n e s i n S A R i m a g e s u s i n g w a v e l e tm e t h o d s[J]．I E E ET r a n s a cＧt i o n s o nG e o s c i e n c e a n dR e m o t eS e n s i n g,２０００,３８(５):２２７０Ｇ２２８１．[１６]㊀B O G,D E L L E P I A N ES,L A U R A N T I I SR．S e m i a u t o m a t i c c o a s t l i n e d e t e c t i o n i n r e m o t e l y s e n s e d i m a g e s[C]ʊI n s t i t u t e o f E l e c t r i c a l a n dE l e c t r o n i c sE n g i n e e r s．I G A R S S２０００P r o c e e d i n g s．H o n o l u l uH a w a i i:I E E E,２０００:１８６９Ｇ１８７１．[１７]㊀M C F E E T E R SSK．T h e u s e o f t h e n o r m a l i z e d d i f f e r e n c ew a t e r i n d e x(N D W I)i n t h e d e l i n e a t i o n o f o p e nw a t e r f e a t u r e s[J]．I n t e r n a t i o n a l J o u r n a l o fR e m o t eS e n s i n g,１９９６,１７(７):１４２５Ｇ１４３２．[１８]㊀X U H Q．As t u d y o n i n f o r m a t i o n e x t r a c t i o n o fw a t e r b o d y w i t h t h em o d i f i e d n o r m a l i z e d d i f f e r e n c ew a t e r i n d e x(MN D W I)[J]．J o u r n a l o f R e m o t e S e n s i n g,２００５,９(５):５８９Ｇ５９５．徐涵秋．利用改进的归一化差异水体指数(MN D W I)提取水体信息的研究[J]．遥感学报,２００５,９(５):５８９Ｇ５９５．[１９]㊀C A N N YJ．C o l l i s i o nd e t e c t i o n f o rm o v i n gp o l y h e d r a[J]．I E E ET r a n s a c t i o n s o nP a t t e r nA n a l y s i s&M a c h i n e I n t e l l i g e n c e,１９８６,８(２):２００Ｇ２０９．[２０]㊀L I U XL,F A N YR．S t u d y o n c o m p a r i s o n o f c o mm o n e d g e d e t e c t i o n a l g o r i t h m s e x t r a c t i o n i n d i f f e r e n t i m a g e c o a s t l i n e[J]．G e o m a t i c s& S p a t i a l I n f o r m a t i o nT e c h n o l o g y,２０１４(１１):１４９Ｇ１５１．刘晓莉,范玉茹．常用边缘检测算法在不同影像海岸线中提取比较研究[J]．测绘与空间地理信息,２０１４(１１):１４９Ｇ１５１．F r a c t a l C h a r a c t e r i s t i c sE v o l u t i o no fC o a s t l i n e o f t h eX i a m e n I s l a n dL I NS o n g１,Y U X i a oＧj i a n２,３,Z HU A N G X i a oＧb i n g１,L IY a nＧl o n g４,Z H A N G Y u１,Z H A OZ h iＧq i n g３(１．C o l l e g e o f O c e a na n dE a r t hS c i e n c e s,X i a m e nU n i v e r s i t y,X i a m e n３６１００５,C h i n a;２．S c h o o l o f B i o l o g i c a lS c i e n c e a n dB i o t e c h n o l o g y,M i n n a nN o r m a lU n i v e r s i t y,Z h a n g z h o u３６３０００,C h i n a;３．S c h o o l o f A r c h i t e c t u r e,H a r b i nI n s t i t u t e o f T e c h n o l o g y,K e y L a b o r a t o r y o f C o l dR e g i o nU r b a na n dR u r a lH u m a n S e t t l e m e n tE n v i r o n m e n t S c i e n c e a n dT e c h n o l o g y,M i n i s t r y o f I n d u s t r y a n dI n f o r m a t i o nT e c h n o l o g y,H a r b i n１５０００１C h i n a;４．S c h o o l o f A r c h i t e c t u r e a n dc i v i l e n g i n e e r i n g,X i a m e nU n i v e r s i t y,X i a m e n３６１００５,C h i n a)A b s t r a c t:T h e s p a t i a l e v o l u t i o n c h a r a c t e r i s t i c s o f c o a s t a l c i t i e s a r e o f g r e a t s i g n i f i c a n c e t o s p a t i a l p l a n n i n g．T h i s s t u d y c o m b i n e d t h eM o d i f i e dN o r m a l i z e dD i f f e r e n c eW a t e r I n d e x(MN DW I)a n d t h eC a n n y o p e r a t o r t oe x t r a c t t h e c o a s t l i n e s o f t h eX i a m e n I s l a n d f r o m９l a n d s c a p e s o f L a n d s a t r e m o t e s e n s i n g i m a g e s b e t w e e n １９７６a n d２０１８．T h e nw e d e v e l o p e d a p r o g r a mt o c a l c u l a t eb o xＧc o u n t i n g d i m e n s i o n．T h e r e s u l t s s h o wt h a t t h e c o a s t l i n e so fX i a m e nI s l a n dh a v ef r a c t a lc h a r a c t e r i s t i c s．D u r i n g t h es t u d yp e r i o d,t h eb o xＧc o u n t i n g d i m e n s i o nv a r i e s f r o m１．０９８９t o１．１１８１,w h i c hh a se x p e r i e n c e dt h es t a g e so fe v o l u t i o n:d e c r e a s i n g, i n c r e a s i n g,d e c r e a s i n g,a n dt h e nk e e p i n g s t e a d y．F u r t h e ra n a l y s i ss h o w st h a t t h ee v o l u t i o no fc o a s t l i n e b o xＧd i m e n s i o n i s c l o s e l y r e l a t e d t o t h eo c e a ne n g i n e e r i n g d u r i n g d i f f e r e n t p e r i o d s．T h e i m p l e m e n t a t i o no f l a n d r e c l a m a t i o n p r o j e c t l e a d st ot h ed e c r e a s i n g o fb o xＧd i m e n s i o n,w h i l et h ec o n s t r u c t i o no f p o r t sa n d w h a r f s i n c r e a s e s b o xd i m e n s i o n．T h i s s t u d y m i g h t p r o v i d ev a l u a b l e i n f o r m a t i o n f o r r e s o u r c ee x p l o r a t i o n, e c o l o g i c a l p r o t e c t i o n,a n du r b a n p l a n n i n g i n c o a s t a l c i t i e s．K e y w o r d s:c o a s t l i n e o f t h eX i a m e n I s l a n d;r e m o t e s e n s i n g;f r a c t a l;f r a c t a l e v o l u t i o nR e c e i v e d:F e b r u a r y２３,２０１９。

世界的主要海岸线和海洋利用

海岸线未来的发展趋势
海岸线开发和利用的趋势
海岸线保护与可持续发展：随着环境保护意识的提高，海岸线将更加注重生态平衡和可持续发展，以实现经济、社会和环境的协调发展。
海洋能源开发利用：随着能源需求的增加和资源的日益枯竭，海洋能源的开发利用将成为海岸线发展的重要趋势，例如海洋风能、波浪能等可再生能源的开发。
海岸线的渔业利用
捕捞业：利用海岸线资源丰富的海洋生物资源，发展捕捞业，提供渔业产品。养殖业：在海岸线附近海域发展养殖业，如养殖贝类、鱼类等，提供养殖产品。渔业资源保护：保护海岸线周边的渔业资源，采取措施防止过度捕捞和环境破坏。渔业管理与法规：制定渔业法规和政策，规范海岸线渔业活动，确保可持续利用。
海岸线保护和管理的挑战
海岸线保护和管理的措施
海岸线保护和管理的前景
海岸线可持续发展的前景
保护和恢复自然海岸线：通过生态工程和自然恢复技术，减少人为干预，保护和恢复受损的海岸线生态系统。
可持续利用海岸资源：合理规划和管理海岸资源，平衡经济发展和生态保护，避免过度开发和破坏自然海岸线。
创新科技应用：利用先进科技手段，如大数据、人工智能等，提高海岸线监测和管理水平，实现海岸线可持续发展的精细化管理和智能化决策。
海洋经济产业的崛起：海岸线是海洋经济产业的重要载体，未来将有更多的海洋产业在海岸线集聚，如海洋旅游、海洋渔业、海洋交通运输等。
海岸线城市化进程加速：随着城市化进程的加速，海岸线地区将逐渐成为城市发展的重点区域，将有更多的城市基础设施和公共服务设施在海岸线地区建设和完善。
海岸线保护和管理的趋势
海岸线保护和管理的重要性
加强海岸线监测和预警系统建设，及时应对环境变化
推广生态友好的海岸线开遇

海岸带和海岛资源的可持续利用

海岸带和海岛资源的可持续利用海岸带和海岛资源的可持续利用绪论1. 海岸带的独特位置决定了它的开发强度2. 海岸带的问题（1）开发带来的（2）大环境变化带来的（3）海岸带系统内部冲突引起的3. 海岸带综合管理——有效解决海岸带资源开发矛盾的管理方法4. 发展历程（1）最初沿海国家在此方面的实践（2）联合国及国际组织的倡导（3）《21世纪议程》对ICZM的意义（4）海岸大会的成果（5）其他组织的报告和建议第一节海岸带的自然属性一、海岸带1. 通常的定义海岸带是海陆交互作用的地带，是沿海岸线向陆、海两侧扩展一定宽度的带状区域，其宽度随海岸地貌形态和研究领域不同而异。

2. 不同研究领域和国家的定义二、海岸的分类三、中国的海岸1. 海岸分布特征2. 各种海岸类型的分布（1）三角洲与三角湾海岸（2）淤泥质平原海岸（3）砂质或砾质平原海岸（4）山地丘陵海岸（接）第一节海岸带的自然属性（4）山地丘陵海岸（5）断层海岸（6）岬湾式海岸（7）珊瑚礁海岸（8）红树林海岸四、海岸带的特点海岸带是一个特殊的地区，海岸带地区赋存着多种资源，对人类具有重要意义。

（1）各种循环活跃的动态区域；（2）特殊的生态系统，最富饶和最有价值的生物圈生态环境；（3）抵御灾害的天然屏障；（4）自然动力机制场所；（5）独特的景色和现象；（6）能源油气开采、海水利用、淡化、海盐等等资源；（7）吸收、净化和减轻陆源污染的影响；（8）海岸带地区适合于发展临海产业。

第二节海岸带的重要产业及其问题1. 海岸带地区被称为第一海洋经济带，适合发展海水养殖业、海港和航运业、海盐业、海滨娱乐和旅游业、修造船业、重化工业、海产食品工业等等。

2. 海岸带适合的临海产业分类（略）3.海岸带产业带来的主要问题（1）80年代主要的海岸带问题（2）90年代主要的海岸带问题（3）不同海洋开发行为带来的海岸带破坏①农业②水产养殖③林业④重工业⑤基础设施⑥采矿业⑦国防安全⑧石油工业⑨港口与油船码头第三节海洋开发利用引发的综合管理问题1. 第一类开发利用海洋的活动都有两类管理问题，我们要解决的是第二类。

海岸线分类利用

海岸线分类利用
海岸线分类利用是指根据海岸线的地貌特征、潮汐、波浪、沉积物等因素进行分类，然后利用不同类型的海岸线进行相关的活动和利用。

1. 旅游和休闲：对于具有美丽海岸线的地区，可以开展旅游和休闲活动。

例如，人们可以在沙滩上晒日光浴、游泳、冲浪、海边野餐等。

同时，海岸线上的独特景观也可以吸引大量的游客。

2.渔业和捕捞：一些海岸线提供了丰富的海洋生物资源，可以进行渔业和捕捞活动。

渔民可以在海岸线附近设置渔网或放置渔船，捕捞各种鱼类和其他海洋生物。

3. 海洋能源开发：一些海岸线具有丰富的海洋能源资源，例如潮汐能、波浪能和海洋热能等。

可以利用这些能源进行海洋能源开发，如建设潮汐发电厂和波浪发电厂等。

4. 海岸线防护：一些海岸线面临海岸侵蚀和风暴潮的威胁。

可以利用海岸工程技术，如建设海堤和防波堤等，保护沿岸地区的人口和财产安全。

5. 盐业和沿海草原养殖：一些海岸线地区适合盐业和沿海草原的养殖。

通过利用海水进行晒盐和养殖草原动物，可以实现资源开发和经济效益。

总之，海岸线分类利用可以使不同地区根据自身的特点和资源
进行合理的开发和利用，同时也要考虑环境保护和可持续发展的因素。