江苏海岸带遥感监测及时空变化

赵明月,牟乃夏,刘文宝,曹益铭,徐玉静

(山东科技大学 测绘科学与工程学院,山东 青岛 266590)

江苏海岸带遥感监测及时空变化

赵明月,牟乃夏,刘文宝,曹益铭,徐玉静

(山东科技大学 测绘科学与工程学院,山东 青岛 266590)

由于各种地质因素、气象因素的相互影响作用，工业化、城镇化使得海岸线和沿岸土地利用类型处于不断地变化之中。本文利用1990年、1995年、2000年、2006年及2010年5期遥感影像数据，通过遥感手段，用可视化的方式，以江苏沿海海岸线为研究对象，通过20 a的遥感图像研究其变迁情况，分析探讨其形成的驱动力，并提出了相关的改进创新的建议。

遥感；江苏海岸带；土地利用；时空变化

江苏海岸带因为沿岸的快速工业化使得海岸线与沿岸的土地利用发生了较大的变化，其变化会引起周围生态环境的改变，影响着人们的生活[1]。因此，海岸带的变迁以及海岸带土地利用类型的研究对整体海岸带的生态环境保护以及了解海岸带生态变化有着深远的意义。由于自然和人为的原因，使得海岸线不断地变化[2-3]。与传统的方法相比，利用卫星遥感方法监测海岸线的变化具有非常大的优点，主要表现为卫星的数据获取非常方便，可以克服传统的实地调查的限制，可对同一区域进行重复监测，比一般方法更为高效[4]。

1 研究区域及数据来源

1.1 研究区域

江苏海岸带位置非常优越，海岸线从南起长北侧，北到鲁苏交界的绣针河口，东侧为黄海，其岸线长度约1 000 km，其海岸带大多为粉砂淤泥质海岸，但也有部分砂质海岸和基岩港湾。海岸带的开发就成为新兴的经济增长点。其中典型的有灌河口段、大丰港段和老坝港段，本文选取了这3个点对其海岸带以及土地利用类型进行了分析和计算。

1.2 数据源及预处理

文章中选取了1990年、1995年、2000年、2006年及2010年共5个年份的Landsat遥感影像数据进行分析，并且各个年份都备有2幅～3幅影像作为解译参考，以便能更好地提取海岸线信息。首先是对图像进行大气校正，以获得准确的地表辐射特征，然后用1∶50 000地形图进行几何精校正的处理，进而对图像做直方图均衡化等图像增强处理，最后进行镶嵌配准。在研究中用742(RGB)波段合成影像作为海岸带的解译图像，用432(RGB)标准假彩色合成图像作为植被提取影像。

2 研究方法

首先分析江苏海岸带的整个研究区域，然后划分出灌河口段、大丰港段和老坝港等变化较为明显的区域，最后分别进行土地利用变化和海岸线变迁的解译与分析。海图上海岸线的确定方法为多年平均大潮高潮的水陆分界线，砂质海岸在遥感影像上的反射率高于其他地物，文中的海岸线是砂质海岸线靠陆地的一侧。

本文采用的是Canny算子半自动提取人工海岸线，用ENVI软件进行分类和密度分割，用IDL确定阈值之后用Canny算子提取水边线，后期通过ArcGIS软件进行人工修正。对于天然淤泥质海岸线的提取，根据李秀梅[5]文章中的算法用三角形模型推算大潮平均高潮位的水边线。首先选取多幅代表影像获取瞬时水边线，然后采用修复归一化水体指数的方法提取瞬时水边线，之后查阅验潮资料算出大潮平均高潮的潮高，进而推算出高潮位水边线，采用1∶150 000的海图修正。最后用ENVI利用专家分类和监督分类方法结合提取土地利用类型，再在ArcGIS中进行矢量化，对比实地调查记录进行修正，最后进行属性对比分析。

3 遥感时空变化分析

3.1 海岸线变迁及面积变化

用多个时段的遥感数据来分析比较海岸线变迁，可获得更高的海岸线变化信息[6]。通过分析1990年、1995年、2000年、2006年、2010年共5期的TMETM+图像，得到江苏海岸带的海岸线和陆地面积的变化情况统计表如表1所示。

表1 江苏海岸带以及典型区域海岸线变化统计表 /km

从表1可以得出以下结论：① 江苏海岸带的海岸曲折度变化明显，但是近些年来海岸线趋于平直化，并且变化幅度越来越小。② 4个典型研究区域中，大丰港和老坝港的海岸线变化明显，有增有减，从2006年到2010年，各地区海岸线变化都不是很大，主要是受到人工干预之后，海岸线变得相对稳固。

3.2 沿岸土地类型提取

本文将海岸线内外各10 km作为研究对象，划区域进行研究；其中的区域分成了8个分区：海洋、自然湿地、滩涂、河流水库、养殖池、水田、盐田、其他，其他包括盐沼、建筑用地、林地等。研究区域各个时间段中海岸土地利用面积变化如图1所示。

图1 江苏海安土地利用面积

从图1可以得出： ①该地区相对海洋面积总体趋于减少，这说明江苏沿海在做填海造陆工程，对沿海不断进行开发利用， ②该地区水田面积变化趋于增加，但是近10年变化不大，说明江苏沿岸种植业已经基本稳定。③养殖池的面积从1995年后稳步上升，很明显能看出来在1990年间至1995年之间，养殖池的面积大幅度下降，原因是1992年8月28日到9月1日，发生了1949年以来影响范围最广、损失非常惨重的风暴潮，并且沿岸滩涂面积大幅度增长。

以下以江苏灌河口、大丰港和老坝港为例，分类研究了该地区的沿岸土地利用类型和情况。

3.2.1 灌河口

灌河口地区是新亚欧大陆桥东桥头堡连云港的重要南翼，是江苏省沿海重要开发点之一。各类型土地面积如表2所示。灌河口土地利用分布图如图2所示。

表2 灌河口土地利用统计表 /km2

图2 灌河口土地利用分布图

从20 a的土地利用来看，该地区盐田的发展非常迅速，为该地的经济发展起着至关重要的作用。由表2数据也可以看出，该地区的海岸线处于不断变化之中，滩涂面积在2000年到2006年很少，但是在2010年又出现增长的势头；另外，养殖池的面积趋势是减少的，取而代之的是盐田面积的不断增加，由1990年的14.51 km2增长到2010年的38.02 km2，人为干预比较明显。

3.2.2 大丰港

文中选取了大丰港的部分区域，作为研究对象，通过对比往年的数据，得出相关结论。其土地利用统计如表3所示。

表3 大丰港土地利用统计表 /km2

总体看来，大丰港的这块区域是相比之下是减少的趋势，从20 a土地利用来看，陆地面积增加了75.01km2,其中包括建筑用地和人工经济用地，海产养殖面积由1990年的8.45 km2增加到2010年的48.26 km2，年平均增长1.99 km2，但是该地区不像其他地区，没有盐田的发展，海岸线也逐渐趋于平直化，逐渐改造成利于货船进港的区域；同时该地区还重视自然湿地的保护，自然湿地面积总体趋于增长趋势，说明该地区已经开始重视沿海的湿地保护。

3.2.3 老坝港

文中选取了老坝港部分典型区域作为研究对象，能比较好地说明该地区的状况。其土地利用统计如表4所示。

表4 老坝港土地利用统计表 /km2

该地区海洋的相对面积总体趋势是趋于减少的，并且速率非常地快，由1990年的105.35 km2，到2010年的37.33 km2，年平均减少3.40 km2，出现该现象的原因主要是该地区处在沿海地区的凹口处，海浪的作用强，泥沙堆积，使得陆地面积不断地增加；其次，人为的干预也使得该地区沿海土地得以充分得利用，沿岸的养殖池面积不断增加，盐田的面积也趋于增长。在全国潮滩湿地不断减少的情况下，该地区的潮滩湿地不断增加，这对于该地区改善环境和提高该地区生物多样性起着非常关键的作用。

4 海岸带变化原因分析

土地利用对可持续发展有着至关重要的作用，是研究的核心问题，而海岸带是陆地和海洋共同作用的结果，沿海也是人类经济发展最为重要的部分之一。出现不同类型的土地利用格局的原因有多方面的，包括社会原因和自然原因，在比较小的范围内，土地利用的变化则主要是人为干预的原因，人类活动是影响土地利用类型的最为活跃的因素， 1980年，江苏海岸带开始发展水产养殖业，各种产业也相继发展，使得滩涂的开发向多元化发展，另外，国家政策也对土地利用起着重要的影响作用，从1995年“海上苏东”，战略实施以后，滩涂的开发，自然湿地的利用，使得堤外湿地面积逐年减少。

5 结 语

遥感技术为海岸带的土地利用监测提供了先进的高科技手段[7]，使得研究效率大大提高，本文通过对江苏省海岸带1990年、1995年、2000年、2006年以及2010年的5期遥感影像为研究对象，分析了江苏省典型海岸带土地利用景观格局和海岸线的变化，从土地的利用层面来看，这几个时间段中土地的利用变化都是比较大的，土地的利用结构是基本稳定。综合各种驱动力分析，江苏省海岸带土地利用以及海岸线变化主要是人类经济活动造成的结果。因此，为了更好地保护海岸带，要从自然因素和人为因素两个方面进行综合整治。

[1] 杨争.基于CBERS-02卫星数据的山核桃种植面积提取研究[J].西南林业大学学报,2012(03):60-63.

[2] 张春桂,曾银东.台湾海峡海水透明度遥感监测及时空变化分析[J].气象与环境学报,2015(02):73-81.

[3] 李刚.国土资源地表物变化监测方法[J].资源信息与工程,2016(04):135-136.

[4] 朱长明.新疆博斯腾流域湿地遥感监测及时空变化过程[J].吉林大学学报(地球科学版),2013(03):954-961.

[5] 李秀梅,袁承志,李月洋.渤海湾海岸带遥感监测及时空变化[J].国土资源遥感,2013(02):156-163.

[6] 杨晓飞.矿山环境遥感动态监测方法与应用研究[D].北京:中国地质大学,2014:50-70.

[7] 张春桂.福建三大城市群气溶胶遥感监测及时空变化分析[J].气象,2010(08):92-99.

Remote Sensing Monitoring and Spatial-Temporal Variation of Jiangsu Coastal Zone

ZHAO Mingyue, MU Naixia , LIU Wenbao, CAO Yiming, XU Yujing

(Shandong University of Science and Technology, Qingdao 266590,China)

With rapid development of the industrialization and urbanization, the coastline and coastal land use types have been changed constantly because the mutual influences between geological factor and meteorological factor. In paper, coastline of Jiangsu province is thought as the research object, by means of remote sensing, visualization is taken to study the difference through the five remote-sensing images of twenty five years. Finally, the driving force of that is analyzed, and improving propose is put forward.

remote sensing; Jiangsu coastal zone; land use; spatial-temporal variation

2016-12-10

赵明月(1991-), 女, 山东滨州人, 在读硕士研究生, 主要从事遥感应用与监测方面研究.

10.3969/i.issn.1674-5403.2017.01.005

U652

A

1674-5403(2017)01-0015-04