近40年椒江—台州湾滩涂围垦土地利用变化的遥感调查

张登荣， 许思莹， 谢斌， 吴文渊， 路海峰

(1.杭州师范大学遥感与地球科学研究院，杭州　311121; 2.浙江省城市湿地与

区域变化研究重点实验室,杭州　311121)



近40年椒江—台州湾滩涂围垦土地利用变化的遥感调查

张登荣1,2， 许思莹1,2， 谢斌1,2， 吴文渊1,2， 路海峰1,2

(1.杭州师范大学遥感与地球科学研究院，杭州311121; 2.浙江省城市湿地与

区域变化研究重点实验室,杭州311121)

摘要：利用1971年和1981年2版次地形图数据以及1981年、1990年、2001年和2011年4期遥感影像数据对近40 a来椒江—台州湾的滩涂围垦土地利用变化进行了调查。依据上述资料，利用GIS空间分析功能，获得了5期滩涂围垦土地利用现状及各期次之间的滩涂围垦土地利用变化转移矩阵。调查结果表明，近40 a来，椒江—台州湾滩涂围垦总体上呈增加趋势，土地利用变化的类型逐渐增多。1971—1990年间滩涂围垦土地利用类型多为耕地、养殖场和围垦用地； 1990年以后，滩涂处于围垦开发利用热潮，光滩及围垦用地等多向耕地、居住用地、港口码头及养殖场等类型转化，而原本耕地及养殖场用地则多转化为居住用地。2001—2011年间，有80.77%的滩涂转化为围垦用地，光滩面积减少程度大，椒江—台州湾滩涂围垦扩张速度达到各时期最大值。

关键词：椒江—台州湾; 滩涂围垦; 土地利用变化; 遥感

0引言

滩涂作为水产养殖和发展农业生产的重要基地，是开发海洋、发展海洋产业的宝贵财富。发展海洋经济已经上升为国家战略[1]，滩涂围垦成为推动沿海经济建设、缓解人地矛盾的重要手段。浙江省作为海洋经济大省，近年来，相关部门对椒江—台州湾地区进行了大量的滩涂围垦，沿海地区土地利用方式发生了较大变化。了解滩涂围垦的现状和动态变化对于国家战略的顺利实施具有重要意义。

应用遥感技术对土地利用/覆被变化(land use and land cover change，LUCC)进行研究，国内外已经有很多成功先例。在国外，早在1993年国际地圈生物圈计划(international geosphere-biosphere program，IGBP)和国际全球环境变化人文因素计划(international human dimensions programmer on global environmental change，IHDP)共同拟定发表了《土地利用覆盖变化科学研究计划》，并将其列为全球变化的核心项目[2-3]。研究人员将遥感(RS)与GIS技术相结合，利用卫星影像数据及其他数据资料，对早期沿海、河口地区的滩涂围垦和填海造地状况进行了调查，并对围填类型的变换做了研究分析[4-5]。在国内，从方法学角度，研究人员利用主成分分析(principal component analysis，PCA)方法[6]、决策树法[7-8]、动态度模型和马尔科夫模型(Markov)[9]等进行滩涂围垦区的土地利用变化研究。在数据源方面，研究人员利用多时相的TM/ETM[10-13],QuickBird和IRS[14]系列卫星等遥感数据及数字海图[15]、历史地形图和地方志[16]等资料进行滩涂围垦区的土地利用类型解译，并且结合GIS技术分析其影响因素和发展趋势[17]。

但上述对椒江—台州湾滩涂围垦的土地利用变化研究还相对有限，时间跨度也较短； 而近年来椒江—台州围垦工程建设发展迅速，围垦用地变化明显。为此，本文基于RS和GIS技术，利用1971年和1981年地形图数据和卫星遥感影像进行目视解译，结合ArcGIS软件计算土地利用转移矩阵，探讨分析了近40 a来椒江—台州湾滩涂围垦现状及其土地利用变化趋势和原因。

1研究区概况

椒江—台州湾研究区位于浙江省东部沿海中段，属台州市管辖，东临东海，台州湾为椒江入海口，呈喇叭形状(图1)。滩涂围垦土地利用变化研究区域以1971年岸线为边界，对1971—2011年间解译的各类型土地利用面积取并集，从而得到研究区本次滩涂围垦的遥感解译区域范围，面积为231.32 km2。

图1研究区地理位置及解译区域

Fig.1Geographic location of study area and

interpretation region

2数据源及其处理

2.1数据源

研究中采用的数据包括地形图数据和遥感数据。遥感数据的选择需考虑到数据的存档情况、价格因素、成像时间、数据质量、波谱分辨率及空间分辨率等因素[18]。其中空间分辨率、成像时间、数据质量及价格是本次研究主要考虑的因素。具体数据如表1所示。

表1　数据资料一览表

2.2数据处理及信息提取

以地形图为基准，对遥感图像进行几何纠正(纠正精度： 平地1个像素，丘陵2个像素，山地3个像素)和镶嵌处理； 采用HSV变换对SPOT5图像进行融合。此外，参考文献[19]对获取的多期遥感影像进行了潮位校正处理。

参考国家《土地利用现状分类标准(GB/T 21010—2007)》[20]、Anderson遥感土地利用体系[21]以及贺秋华对沿海滩涂利用土地分类的研究[22]，结合研究区土地利用现状和覆被特征，制定了本次研究的土地利用分类体系(表2)。其中，光滩与围垦用地的区别主要在于是否存在具有清晰轮廓的围垦区(围垦区堤坝在遥感影像上的色调为白色，外围呈蓝色调的水体和呈灰色调的滩涂，表现出明显的人为痕迹和规则的几何特征)。

表2　椒江—台州湾土地利用分类

土地利用转移矩阵用于描述各种土地利用类型之间的转换情况。土地间的相互转化比率可以清楚地反映2个时期之间的土地相互转化关系，土地间转化的面积可以反映土地开发利用的情况。因此，本研究依据上述分类体系建立解译标志，通过目视解译出各期次的滩涂围垦土地利用现状，然后利用ArcGIS软件计算出相邻期次土地利用转移矩阵，最后得到土地利用的转化面积和转化率。

3滩涂围垦分析

3.1各期滩涂围垦利用现状

根据各种土地利用类型的影像特征，对椒江—台州湾滩涂围垦土地利用进行了解译，得到椒江—台州湾1971年、1981年、1990年、2001年及2011年各时期的滩涂围垦土地利用现状遥感解译图(图2)。

图2椒江—台州湾滩涂围垦土地利用现状图

Fig.2Land use status of Jiaojiang-Taizhou Estuary

根据解译结果统计分析，得到具体各期滩涂围垦土地利用现状及面积百分比，如表3所示。

表3　各年滩涂围垦土地利用现状

从表3可以看出，1971—2011年间港口码头用地、居住用地、耕地、养殖场及沼泽地面积均为上升趋势，其中1990—2001年间上述各类用地面积增加幅度较大，说明在此阶段滩涂围垦土地利用程度加剧。1971—2011年间各时间段河流或海域及光滩的总面积持续递减，[1971，1981)年间面积减少了12.80%(指该时间段的末年相对于起始年的减少幅度，下同)，[1981，1990)年间面积又减少了15.52%，[1990，2001)年间面积继续减少28.96%，[2001，2011]年间面积的减少则达到了79.83%，说明在[2001，2011]年间光滩及河流或海域转化率高，围垦用地土地利用呈波动变化，但总体为上升趋势； 在[1990，2001)年间围垦用地面积略有减少，在[2001，2011]年间围垦用地面积剧增，说明此阶段滩涂围垦活动剧烈。

3.2滩涂围垦用地变化分析

椒江—台州湾滩涂围垦土地利用变化以1990年为分界点。1990年以前相互转化较少，滩涂围垦活动也不剧烈； 1990年以后相互转化频繁，转化形式多样化，人为活动是引起土地利用变化的主要原因。[1971，2001)年间的滩涂利用开发主要为耕地及养殖场，[2001，2011]年间滩涂围垦用地主要转化为居住用地、围垦用地和养殖场。各期滩涂围垦土地利用变化面积的转移矩阵见表4—7，表格小括号内为转移类型所占比例。

表4　[1971，1981)年间椒江—台州湾滩涂围垦土地利用变化面积转移矩阵

表5　[1981,1990)年间椒江—台州湾滩涂围垦土地利用变化面积转移矩阵

表6[1990,2001)年间椒江—台州湾滩涂围垦土地利用变化面积转移矩阵

Tab.6Area transfer matrix of land use change of reclaimed mud flats in Jiaojiang-Taizhou Estuary from 1990 to 2001

(km2)

表7[2001,2011]年间椒江—台州湾滩涂围垦土地利用变化面积转移矩阵

Tab.7Area transfer matrix of land use change of reclaimed mud flats in Jiaojiang-Taizhou Estuary from 2001 to 2011

(km2)

由表4—7可知，1971—2011年间，滩涂资源的变化表现出不同的特点。其中，[1971，1981)年间滩涂围垦土地利用主要用于农业耕种和养殖；[1981，1990)年间滩涂开发利用强度小，滩涂围垦的转化率低，土地利用类型转化主要为耕地和围垦用地；[1990，2001)年间浙江省出现滩涂开发利用的热潮，滩涂开发利用强度提高，土地利用转化类型多，滩涂围垦主要转化为养殖场和耕地，居住用地和港口码头用地都有较大幅度的提高，围垦用地继续持有一定面积；[2001，2011]年间，围垦用地面积突增，土地利用转化率突升，说明台州正在大力进行滩涂围垦，开发利用滩涂资源。光滩是滩涂围垦的重要对象，在[1981，1990)年间光滩围垦开发利用率约为14%，开发强度不高，在[1990，2001)年间约1/3的光滩主要发展养殖业、农业和建筑工业等，在[2001，2011]年间光滩处于被围垦开发利用高涨期，大量的光滩被围垦形成了围垦用地，还有部分被围垦开发用于发展养殖业和农业等。

4结论

以遥感影像为信息源，以GIS为空间分析手段，通过近40 a椒江—台州湾滩涂围垦土地利用变化遥感调查分析发现：

1)椒江—台州湾滩涂围垦以向东边海域扩张为主，围海造地、人工养殖及农业种植是造成滩涂围垦土地利用变换的主要原因。

2)1990年是滩涂围垦土地利用类型转变的一个重要转折点。在此之前，滩涂围垦土地利用方式主要是农业耕地及养殖场； 在此之后，居住用地及围垦用地迅速上升，耕地开始出现向其他用地类型转化。

3)光滩及河流或海域总体呈下降趋势，经济利益为主的人为围垦活动是其面积减少的主要驱动因素。

大量的滩涂围垦使海岸线发生很大的变化，众多的海湾因填海或围海而改变其物质流与能量流，近海环境因之而变。特别值得注意的是台州湾湾口悬浮泥沙浓度较高[23]，但在2011年遥感影像上解译出的光滩面积小，且与2001年相比面积减少迅猛。出现上述现象的原因有可能是由于人为围垦活动剧烈，导致台州湾泥沙淤积的环境改变，影响了泥沙淤积的速率，后续可考虑针对人为围垦活动对台州湾泥沙淤积变化的影响开展研究。

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(责任编辑： 刁淑娟)

Land use change of reclaimed mud flats in Jiaojiang-Taizhou Estuary in the past 40 years based on remote sensing technology

ZHANG Dengrong1,2， XU Siying1,2， XIE Bin1,2， WU Wenyuan1,2， LU Haifeng1,2

(1.RemoteSensingandEarthSciencesResearchInstitute，HangzhouNormalUniversity，Hangzhou311121,China;2.ZhejiangProvincialKeyLaboratoryofUrbanWetlandsandRegionalChange，Hangzhou311121,China)

Abstract:In this paper, not only the topographic maps of 1971 and 1981 but also the remote sensing images of 1981, 1990, 2001 and 2011 were used for investigating the land use change of reclaimed mud flats of Jiaojiang-Taizhou Estuary in the past 40 years or so. Based on the topographic maps and satellite images and supported by the GIS spatial analysis functions, the authors acquired the current land use status of five periods and the land use change matrix between each period of reclaimed mud flats. The remote sensing survey results showed that in the past 40 years or so the trend of reclaimed mud flats of Jiaojiang-Taizhou Estuary was totally exacerbated and the types of land use were gradually increased. From 1971 to 1990, the land use types of reclamation zone mostly were converted into cultivated fields, breeding farms and reclamation land. After 1990, the upsurge of developing the reclamation of mud flats appeared. The beach and the reclamation land were converted into other land use patterns, such as cultivated fields, residential land, port land, and breeding farms. From 2001 to 2011, 80.77% of the beach was converted into the reclamation land. The area of beach was reduced heavily. The expanding speed of reclamation of mud flats achieved the maximum in this period.

Keywords:Jiaojiang-Taizhou Estuary; reclamation of mud flats; land use change; remote sensing

通信作者：谢斌(1983-)，男，讲师，主要从事遥感图像处理与GIS应用方面的研究。Email： xiebinbingdiao@gmail.com。

作者简介：第一 张登荣(1966-)，男，教授，主要从事遥感地质与GIS开发应用方面的研究。Email： zju_rs@126.com。

中图法分类号：TP 79

文献标志码：A

文章编号：1001-070X(2016)01-0101-06

基金项目：浙江省地质环境监测院项目“浙江海洋经济示范区1∶5万遥感解译”(编号： QSZB-WZDH-1210713DY)和浙江省重点科技创新团队项目“无人机数据自动纠正和匹配技术研究”(编号： 2012R10039-14)共同资助。

收稿日期：2014-08-27；

修订日期：2014-12-02

doi:10.6046/gtzyyg.2016.01.15

引用格式： 张登荣，许思莹，谢斌,等.近40年椒江—台州湾滩涂围垦土地利用变化的遥感调查[J].国土资源遥感,2016,28(1):101-106.(Zhang D R，Xu S Y，Xie B,et al.Land use change of reclaimed mud flats in Jiaojiang-Taizhou Estuary in the past 40 years based on remote sensing technology[J].Remote Sensing for Land and Resources,2016,28(1):101-106.)