深圳市岸线资源遥感调查

任治敏，易慧，阮明浩

(深圳市勘察研究院有限公司，广东 深圳 518026)

1 引 言

深圳拥有海域面积1 145 km2，海岸线长约 300 km，被大鹏半岛、香港九龙半岛、蛇口半岛分割为大亚湾、大鹏湾、深圳湾、珠江口(即“三湾一口”)，其中东部大鹏湾、西部深圳湾、珠江口水域水深湾阔，为珠江三角洲地区乃至华南地区难得的优良港湾资源。

传统的海岸线获取方法主要基于常规测量手段，通过测量拐点坐标，顺序连接后形成岸线，实测拐点的疏密在一定程度上影响了所获取的海岸线位置的准确性。遥感具有大范围同步、高效、经济的优点，尤其是高分辨率遥感具有较高的空间分辨率和定位精度，可弥补常规海岸线测量方法的不足[1]。

本文采用深圳市1981年～2014年共11期遥感影像，通过遥感解译、实地勘察等手段，对深圳市30年间岸线的位置、类型、分布等进行调查，并对调查结果进行详细的分析总结，极大地提升了海域管理的水平。

2 研究区域与数据

研究区域深圳市位于中国南部沿海，广东省东南部，毗邻香港，位于北回归线以南。陆域位置东经113°46′～114°37′，北纬22°27′～22°52′。东临大鹏湾，西连珠江口，南与香港新界接壤，北靠东莞、惠州两市。深圳全境地势东南高，西北低，大部分为低丘陵地，间以平缓的台地，西部为滨海平原。境内最高山为梧桐山，海拔 943.7 m。

为了更加全面的分析深圳岸线的现状及其历史变化情况，从深圳建设初期到现在共选取了在高、低潮位相近的11期影像，影像成像时刻、传感器类型及潮汐情况如表1所示。

遥感影像概况表 表1

续表1

3 影像预处理

收集遥感影像原始数据，对影像数据进行预处理，包括几何校正、影像融合以及影像增强，利用处理后的影像完成岸线信息提取，成果分析比较等工作，影像处理流程如图1所示。

图1 影像处理流程图

3.1 几何校正

通过一组地面控制点建立原始畸变图像空间与校正图像空间的坐标变换关系，利用这种对应关系把畸变空间中全部像元变换到校正空间中去，以实现几何精校正[2]。

本文选择多项式函数对影像进行几何精校正，在影像沿海区域内选取了91个均匀分布的点作为控制点，其中外业实测点有44个，地形图上测点47个。

图2 像控点分布图

3.2 影像融合

影像融合是将低空间分辨率的多光谱影像与高空间分辨率的单波段全色影像重采样生成为一幅高分辨率多光谱影像遥感的图像处理技术，可以提高信息提取的精度[3～5]。

融合方法有：HSV变换、Brovey变换、Gram-Schmidt、主成分(PC)变换、color normalized(CN)变换、Pan sharpening。本文选择Brovey变换，该方法光谱信息保持较好，要求数据具有地理参考，具有相同的尺寸大小，RGB输入波段为无符号8bit数据。

图3影像融合

3.3 影像增强

影像增强是影像处理最基本的手段[6]。影像增强的目的，是通过对影像灰度作修正，提高影像的对比度，改善影像的视觉效果[7]。

以下是对比度拉伸的示例。拉伸前直方图表示拉伸前影像中的像素值。通过在整个范围内拉伸值(如拉伸后直方图所示)，可以改变影像的外观并增强其视觉效果。

图4影像增强及直方图

4 岸线分类及提取方法

4.1 岸线分类

海岸线是陆地与海洋的分界线，在我国是指多年大潮平均高潮位时的海陆分界线[8]。

我国近海海洋综合调查与评价专项(简称908专项)设置有海岛海岸带卫星遥感调查任务，海岸线是其主要调查内容之一。该任务将海岸线类型划分为基岩岸线、砂质岸线、淤泥岸线、生物岸线和人工岸线五类[1]。

本文五类岸线的分类原则如下：

(1)基岩岸线，基岩岸线较杂乱曲折，纹理粗糙，由岩石组成，可直接直接勾画水陆分界线作为基岩岸线。

(2)砂质岸线，砂滩反射率较高，在影像上为白亮且平直的区域，但海水含量较高的部分反射率较低，在影像上较为黑暗。

(3)淤泥岸线，淤泥岸线位于淤泥质海岸上，反射率较低，受冲流影响，坡度平缓。

(4)生物岸线，深圳市生物岸线主要为红树林海岸，红树林生长在潮滩上或海岸沼泽区，平均大潮高潮淹没潮滩及沼泽区，红树林内边界即为高潮线位置，因此，红树林生物岸线的位置确定在红树林内边界上，海岸线以下为红树林，以上为养殖区和陆地植被等。

(5)人工岸线，人工岸线是人工建筑物形成的岸线，建筑物一般包括防潮堤、防波堤、码头、凸堤和盐田等。

岸线解译标志表2

续表2

4.2 提取方法

利用遥感影像对各类型岸线进行勾绘提取，若前一期影像已被判读、核实，且至当前时点未发现变化的岸线，可直接利用前一监测时点监测结果，不需要重新勾绘。若岸线位置或类型发生变化，勾绘当前监测时点的岸线。同一监测时点各类型岸线提取完成后进行拼接；将不同监测时点岸线进行叠加，得到深圳市同地段海岸线变化图。岸线提取应遵循以下原则：

(1)对人工岸线和基岩岸线，岸线边界较固定，直接勾绘遥感影像呈现的瞬时海陆分界线；

(2)对砂质、淤泥岸线，采用平均大潮高潮线，即平均高水位面与海岸的交线。

首先，对收集到的影像进行潮汐情况分析，根据影像航拍时相和海洋观测站发布的潮汐数据，统计出各个时相的水位和潮情。本文用于岸线提取的遥感影像及潮汐情况如表1所示：

其次，在砂质和淤泥海岸上提取滩脊痕迹线。痕迹线为潮起潮落时在岸滩上形成的痕迹线。

图5 滩脊痕迹线的提取

成像时刻潮位与平均高潮位对应的影像，直接用提取出的滩脊痕迹线作为岸线；成像时刻潮位与平均高潮位不对应的影像，需要对痕迹线进行潮位校正，才能获得准确的海岸线。

潮位校正一般根据卫星成像时刻的潮位高度、平均大潮高潮位高度以及海岸坡度等信息计算出痕迹线至高潮线的水平距离，从而确定海岸线的位置[9]。

图6 潮位改正原理图

如图6中的C1和C2为两景不同时刻图像中提取出的滩脊痕迹线，在图像上量出C1和C2滩脊痕迹线的距离，设为△L；同时设两景图像中卫星过顶时刻的潮位高度分别为h1和h2(假设h2>h1)，则岸滩坡度为：

φ=arctan[(h2-h1)/△L]

(1)

滩脊痕迹线至海岸线的距离为：

L=(H-h2)/tanφ

(2)

式中H为平均大潮高潮位高度，可根据多年潮位观测资料得到。

(3)对生物海岸，应勾绘生物海岸的内边界线，海岸线以下为红树林，以上为养殖区和陆地植被等。

5 深圳市岸线监测分析

5.1 岸线类型分布情况

到2014下半年，深圳市岸线长度为 299.81 km，由表3和图7可见，西部岸线主要为人工岸线，人工岸线长约 90.45 km，仅有 8.77 km为生物岸线，剩下的 11.68 km均为淤泥岸线。而东部主要为人工岸线和基岩岸线，砂质岸线为 26.83 km。从各类岸线类型分布来看，基岩岸线主要分布在东海岸大鹏半岛；砂质岸线主要分布在东海岸的大鹏湾地区；生物岸线主要分布在深圳湾红树林区域；人工岸线主要分布在西海岸地区，包括宝安区、南山区以及东海岸的盐田港区和大亚湾核电站附近；淤泥岸线主要分布在西部滩涂地区和深圳湾，多在人工养殖地附近。

2014年深圳市岸线类型统计(单位/km) 表3

图7 2014年深圳市岸线类型分布

5.2 岸线动态变化分析

自1981年以来，深圳市的岸线发生了很大的变化，而这一变化与深圳市的填海造地活动息息相关。其中，1985年前～2014年西海岸岸线增长 37.62 km，东海岸岸线增长 26.30 km，深圳市海岸线(不含海岛)由 235.89 km变为 299.81 km，增长 63.92 km。

对1981年～2014年岸线变化区域的土地利用类型进行统计，可以得到图8，新增土地中，城市面积最大，占新增土地面积的41%，其次是港口码头用占15%、机场用地占10%，这几类新增土地主要分布在深圳机场、大铲湾、深圳湾等西部海域，东部海域城市用地主要分布在盐田港附近。另外一个重要的土地利用方式是坑塘水面，主要分布在机场到茅洲河岸段以及大亚湾和坝光附近，以围垦形成的池塘或养殖水域为主，面积占总增加量的13%，裸地面积为 7.02 km2，占总增加量的10%，主要分布在大铲湾附近。1981年～2005年间，岸线不断向海平面快速延伸，其主要原因是填海造路和滩涂围垦活动的兴起；2005年以后，海岸线延伸速度明显减缓，深圳市海岸线变化趋于稳定。

1981年～2014年深圳市海岸线长度变化(单位/km) 表4

图8 1981年～2014年海岸线扩张区域土地利用分类饼状图

图9 1981年～2014年西部海岸面积扩张图

6 结 论

(1)20世纪80年代至今，西海岸岸线变化相比东海岸更为显著，并以向海延伸为主，极少向陆地后退，东海岸仅部分岸段发生明显变化，主要集中在盐田港区附近，由盐田港的开发建设引起。

(2)近年来，深圳沿岸岸线发生如此巨大变化，原因有二：①大规模的人为造陆活动，使土地资源和海岸带陆地面积增加，其主要方式包括滩涂围垦和填海造地。人类活动会形成新的人工岸线，如滩涂围垦和填海造地会使海岸线向海延伸，增加岸线长度，但有时填海造地也会使海岸线形态趋于平直，岸线长度有所减少。②在快速发展的沿海地区，海岸线长度变化与沿岸工程的阶段性有关，如1995年～2009年，深圳西海岸正值大规模开发建设阶段，导致该段岸线形态趋向几何曲折。

(3)对照深圳市不同海岸带地区重要发展行为发现，各热点区域海岸线动态变化的成因亦差异较大。沙井―新安海岸线变化往往与滩涂养殖区拓展有关，现阶段及今后主要用于机场扩建和深莞港湾新城建设；前海—蛇口岸段变化是因为前海新城建设和赤湾港口拓展的缘故；深圳湾填海区则主要用于西部通道项目、市民体育中心和高新区南区的建设。比较而言，深圳东部地区岸线变化目的相对简单，盐田区岸线变化剧烈岸段主要集中在盐田港区范围内，大鹏湾岸线变化区除少量用于核电站建设外，多数是由滩涂养殖区拓展形成的，而坝光岸段今后将作为深圳市的重要工业发展备用地。

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