基于遥感解译的长岛南五岛海岸线时空变化研究*

陈小英，李梅娜 ，刘大海，刘金庆(1.青岛海洋地质研究所 青岛 266071；2.国土资源部海洋油气资源和环境地质重点实验室 青岛 266071；.国家海洋局第一海洋研究所 青岛 266061)



基于遥感解译的长岛南五岛海岸线时空变化研究*

陈小英1，2，李梅娜1，2，刘大海3，刘金庆1，2
(1.青岛海洋地质研究所 青岛 266071；2.国土资源部海洋油气资源和环境地质重点实验室 青岛 266071；3.国家海洋局第一海洋研究所 青岛 266061)

海岛是重要的国土资源，在维护国家海洋权益和海洋安全中有举足轻重的地位。文章利用高分辨率的遥感数据(SPOT5、SPOT6)以及海图、地形图等辅助数据，结合实地野外验证，分别获取了1970年、2005年、2009年和2013年长岛南五岛的岸线数据。结果表明：1970年以来，长岛南五岛岸线发生了明显的变迁，岸线变迁形式与海岸地貌类型和人类围填海活动密切相关：基岩海岸的岸段表现为缓慢侵蚀；砂砾质海岸表现为缓慢侵蚀或淤积；人工围填海岸段表现为岸线向海快速淤进，而人工固定海岸(如环岛公路、码头)等岸线则表现为稳定。

南五岛；海岸线；时空变化；围填海

1 引言

随着海洋经济的快速发展，海岛海岸带开发利用成为海洋经济发展的一项重要内容。然而，由于海岛海岸带资源有限，环境承载力低，海岛过度开发利用引起了一系列的环境问题，如海岸侵蚀、海岛面积缩小等。因此，开展海岛岸线时空变化研究，对保障海岛及周边海域可持续发展具有重要意义。卫星遥感技术具有空间分辨率高、定位精确和地物信息丰富等优势，成为研究海岛岸线动态变化的重要手段[1-5]。国内外在海岸线变化遥感监测方面做了许多研究，并取得很多成果[6-10]。利用遥感监测海岛海岸线变化，已成为科学评估海岛生态系统脆弱性的有效手段。

研究区为长岛南五岛(北长山岛、南长山岛、大黑山岛、小黑山岛、庙岛)，地处渤海、黄海交汇处，胶东半岛和辽东半岛之间，隶属山东省烟台市的长岛县管辖。长岛属于国家级重点风景名胜区、国家级自然保护区和国家森林公园，岛屿山清水秀，礁峻滩美，文化底蕴深厚。长岛海域的水产资源也相当丰富。据统计，长岛周边海域分布有约 274种生物，如刺参、皱纹盘鲍、栉孔扇贝、海胆、牡蛎、紫贻贝、蛤、红螺以及鹿角菜、羊栖菜、石花菜、裙带菜等[11]。近年来，随着社会经济的快速发展，海岛开发利用的程度不断加大，海岛面临的生态环境压力也越来越大。例如，长岛海域养殖业的兴起致使海岸带养殖水域面积大大增加，海岸的自然平衡状态遭到破坏，海岸线发生了明显的变迁。本研究通过对南五岛海岸带高分辨率的卫星遥感数据的解译，分析海岛岸线长度、岸线面积的时空变化及原因，从而为海岛生态环境保护与利用、可持续开发规划等提供参考依据。

2 数据来源与数据处理

2.1 数据来源

本研究收集了2005年和2009年的SPOT5影像2景(多光谱波段数据分辨率10 m，全色波段数据分辨率2.5 m)，2013年的SPOT6影像1景(多光谱波段数据分辨率6 m，全色波段数据分辨率1.5 m)作为基础研究数据，图像质量较好。此外，还收集了1970年的地形图，2012年的纸质海图。地形图经过扫描校正后，用于提取1970年的岸线。海图作为辅助数据，经过扫描数字化后，为海岸线信息提取作为解译参考。

2.2 数据处理

海岸线的提取是以ArcGIS10.1软件为平台，卫星融合图像为基础，辅以地面调查资料、地形图、海图以及其他文字和图片资料，采用目视解译，人工勾画方法提取海岸线。

岸线变迁解译具体做法是：首先在分析1970年、2005年、2009年和2013年4期海岸线基础上，合并“新岸线”和 “老岸线”，转换为岸线变迁面状信息目视判别岸线变迁类型，如淤积、侵蚀、稳定等。在解译完成后，再进行拓扑检查和验证，获得整体岸线不同时期变迁的最终解译成果。

3 长岛南五岛海岸线时空变化特征分析

3.1 岸线总长度变化分析

应用遥感技术解译卫星图像，获得了1970年、2005年、2009年和2013年的海岛海岸线数据。通过对不同时期的海岸线数据的统计分析(表1)，可以发现，经济相对发展较快的南长山岛、北长山岛和大黑山岛岸线呈明显增加趋势，小黑山岛和庙岛岸线变化较小。1970—2005年，各岛岸线长度均呈现增加的趋势，这和各海岛围填海活动有直接关系。其中南长山岛岸线长度变化最大，增加了2.11 km；2005—2009年，各岛岸线长度呈缓慢增加趋势，其中北长山岛岸线长度增加了0.46 km，其余4个岛变化较小；2009—2013年，庙岛和北长山岛岸线长度出现了小幅度的减小，长度分别缩短了0.29 km和0.16 km，而其他3个岛岸线长度仍然呈增加趋势。

表1 长岛南五岛不同时期岸线总长度及变化

岛名海岛岸线长度/km海岛岸线长度变化/km1970年2005年2009年2013年1970—2005年2005—2009年2009—2013年南长山岛19.8621.9722.3022.972.110.330.67北长山岛13.6514.1614.6214.460.510.46-0.16大黑山岛14.5316.4416.5816.861.910.140.28小黑山岛5.465.575.645.700.110.070.06庙岛9.7510.0210.059.760.270.03-0.29

3.2 长岛南五岛岸线变迁面积分析

本研究将“海岸线变迁面积”按淤进面积和蚀退面积分别进行统计，淤进面积是指由于自然淤积和人工围填海造成的面积变化；蚀退面积是指由于自然侵蚀等造成的面积变化。通过对岸线类型的遥感解译，得出长岛不同时期的岸线类型图和岸线变迁图。通过对比发现，南五岛岸线侵蚀主要发生在基岩岸段，岸线淤积主要发生在人工围填海和砂砾质岸段，而人工岸段(如环岛公路、码头等)表现为基本稳定。

表2统计了1970年以来南五岛海岸变迁面积。数据分析表明：1970—2005年，南长山岛和大黑山岛岸线变迁最为明显，其中南长山岛西部岸段由于人工围填海发生了明显的淤积，而大黑山岛的西北部及东部大部分基岩岸段发生了明显的侵蚀。其他3个岛屿岸线基本稳定，仅在部分岸段发生了较弱的侵蚀和淤积；2005—2013年，除南长山岛西部发生明显淤积外，其他岛屿岸线相对稳定，无明显的侵蚀和淤积现象。

俗话说，“眼过千遍，不如手过一遍”。对于经典篇目和句段，不仅要能达到“准确背诵，不错一字”，还要能做到字词准确，标点精准，以达到经典入心的效果。

表2 长岛南五岛海岸线变迁面积统计 km2

注：表中“0”表示没有明显的侵蚀或淤积.

4 海岸线变迁原因分析

长岛海岸主要发育有基岩海岸、砂砾质海岸、人工海岸等海岸地貌。不同类型海岸地貌环境通过海拔、坡度、岩性等因子限制人类活动的方式和强度，从而影响海岸线的变化。此外，人为因素(如滩涂围垦、填海造地等)破坏了海岸的天然屏障，改变了海岸带水沙平衡条件，从而导致海岸带发生淤积或者侵蚀变化。下面重点从海岸地貌环境和人类活动两个方面来分析。

4.1 海岸地貌环境

4.1.1 基岩海岸地貌

基岩海岸是长岛海岸的主要类型之一，占研究区总岸线长度的23%。主要分布于港湾内的岬角岸段。由于长岛南五岛地处开阔海域，山丘临海，基岩岸段直接遭受波浪的强烈冲蚀和沿岸流的冲刷作用，海岸切割剧烈，岸前几乎无海滩沉积。因此，基岩岸线的变迁主要以自然侵蚀为主。海岸地貌类型主要有海蚀崖、海蚀洞穴、海蚀平台等。如大黑山龙爪山附近的海蚀崖，1970—2013年，岸线发生了明显的侵蚀后退。

4.1.2 砂砾质海岸地貌

4.2 人类围填海

与自然因素(淤涨、侵蚀)相比，人类围填海活动是岸线变迁直接的驱动因素。近年来，海岛的围填海活动增加，使得岸线向海淤进，岸线由原来相对平直的状态变得相对曲折。围填海主要包括滩涂围垦和填海造地两种方式。

4.2.1 滩涂围垦

滩涂围垦指修建人工堤坝，利用潮间带的泥、沙海滩发展海水养殖，开辟盐田或农田的过程。近年来南长山岛西北部的滩涂围垦工程，使得海岸线明显向海淤进，淤积面积达到0.456 km2。

4.2.2 填海造地

填海造地指圈围部分海域，填土成陆的过程，用以修建港口以及工业和城镇用地。自20世纪70年代以来，长岛南五岛大力发展港口建设，使得海岛沿岸港口数量明显增多。由于停靠泊位的需要，港口岸线通常向海凸出，相对曲折，如大黑山港，该码头采用突堤式重力方块结构，码头长50 m，顶面高程3.0 m，前沿水深4.5 m，靠泊能力为500吨级。

5 结论

本研究通过综合运用遥感技术和GIS技术，对长岛南五岛岸线长度变化、岸线类型变化和岸线变迁面积等进行分析研究，得出如下结论：① 1970年以来，随着海岛经济的发展，海岛围填海活动大大增加，使得长岛南五岛岸线变化剧烈，且岸线形态变得相对曲折。② 海岛岸线中出现明显淤积的岸段主要集中在南长山岛的西部，其他几个岛屿岸线相对变化较小，这是由于南长山岛近年来频繁的围填海活动所导致的；岸线侵蚀岸段主要分布在基岩岸段和沙砾质岸段，表现为自然的缓慢侵蚀；人工固定海岸(如环岛公路、码头)等岸线表现相对稳定。

[1] 中国海岛志编纂委员会. 中国海岛志：山东卷(第一册)[M]. 北京：海洋出版社，2013．

[2] 翁宇斌，罗美雪，任岳森. 福建省海岛岸线修测及其意义[J]. 海洋开发与管理，2011，28：45-50．

[3] 马毅，张杰，李晓敏，等. 遥感技术应用于海岛保护与利用规划的可行性研究[J]. 海洋开发与管理，2009，26(7)：92-95．

[4] 隋玉正，黄韦艮，张华国，等. 基于遥感的海岛填海造地时空变化研究[J]. 海洋环境科学，2013，32(4)：594-598．

[5] 翁宇斌，罗美雪，任岳森. 福建省海岛岸线修测及其意义[J]. 海洋开发与管理，2011，28(5)：45-50．

[6] CHEN S S，CHEN L F，LIU Q H， et al. Remote sensing and GIS-based integratedanalysis of coastal changes and theirenvironmental impacts in Lingding Bay，Pearl River Estuary， South China[J]. Ocean & Coastal Management， 2005，48: 65-83．

[7] FROMARDA F， VEGA C，PROISY C. Half a century of dynamic coastal change affecting mangroveshorelines of French Guiana. A case study based on remotesensing data analyses and field surveys[J]. Marine Geology， 2004， 208: 265-280．

[8] 冯守珍，于甲，李杰. 广西海岛海岸线变迁与动态变化及影响分析[J]. 海岸工程，2010，29(3)：37-42．

[9] 孙美仙，张伟. 福建省海岸线遥感调查方法及其应用研究[J]. 台湾海峡，2004，23(2)：213-218．

[10] 焦红波，王平，金继业，等. 基于SPOT-5进行中国海岛海岸带1∶5万基础地理数据更新[J].海洋通报，2010，29(5):488-492．

[11] 姜胜辉. 南、北长山岛海域沉积动力特征研究[D].青岛：中国海洋大学，2009．

山东省地勘基金项目“山东省海岛综合=地质调查”((2013)77号).

P737.17

A

1005-9857(2015)07-0049-03