凌婷婷，達(dá)利春，顧鈺培

（1.西安測繪總站，陜西 西安 710054）

我國大陸有18 000 km的海岸線，海域分布著6 500個大小島嶼，島嶼岸線總長約14 000 km。海岸線是多年平均大潮高潮所形成的海水和陸地分界的痕跡線，是劃分海洋與陸地行政管理區(qū)域的基準(zhǔn)線，是確定領(lǐng)海內(nèi)水和陸地的分界線，也是區(qū)分海洋深度基準(zhǔn)和陸地高程基準(zhǔn)的分界線。海岸線測量是地圖測繪、海道測量、海岸帶調(diào)查、海岸演變研究、海岸和海域管理等的重要內(nèi)容，也是重要的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。

1 海岸線的界定及測量方法

1.1 海岸線定義與表示方式

海岸線在地理學(xué)上有明確的定義，是指平均大潮高潮的痕跡所形成的水陸分界線，在測繪行業(yè)中，目前各類圖式規(guī)范所定義的海岸線均指多年平均大潮高潮面的水陸分界線。但在實(shí)際生產(chǎn)中，海岸線的確定還存在很多問題。根據(jù)海岸線的定義，生產(chǎn)中所測得的海岸線只能是一條近似于平均大潮高潮面與岸灘相交的線[1,2]。

不同的海岸類型，海岸線的位置確定原則不同。海岸線按性質(zhì)可分為基巖海岸、沙質(zhì)海岸、粉沙淤泥海岸、生物海岸、人工海岸5類?；鶐r海岸由巖石組成，岸線比較曲折；沙質(zhì)海岸一般比較平直；粉沙淤泥海岸灘面坡度平緩，灘面寬度可達(dá)數(shù)km甚至更寬；生物海岸又可分為紅樹林海岸、珊瑚礁海岸、蘆葦海岸；人工岸線是人工建筑物形成的，一般包括防潮堤、防波堤、碼頭、凸堤、養(yǎng)殖區(qū)和鹽田等[3]。

1.2 目前的作業(yè)手段及局限

根據(jù)不同的作業(yè)方法，海岸線的位置確定方法也不同，遇到的困難也不盡相同。在目前的實(shí)際作業(yè)中，海岸線探測手段有實(shí)地測量法和攝影測量方法。

1）實(shí)地測量法。實(shí)地測量通過測量拐點(diǎn)坐標(biāo)，順序連接后形成岸線?？梢岳脗鹘y(tǒng)光學(xué)測量儀器采用交會的方法采集特征點(diǎn)，或者采用GPS定位測量。不管用何種方式都存在以下缺陷：①只能根據(jù)當(dāng)?shù)氐暮Ｎg坎部、海灘堆積物或海濱植被來確定高潮潮位線，采集者對海岸線實(shí)地痕跡的理解判斷不同，會造成一定的測量誤差；②只有人工海岸、沙質(zhì)海岸、礫質(zhì)海岸容易進(jìn)入實(shí)地進(jìn)行測量，其他海岸類型難以到達(dá)，無法進(jìn)行實(shí)地測量，而實(shí)測拐點(diǎn)的疏密影響海岸線位置的準(zhǔn)確性；③外業(yè)測量成本高、效率低、工作周期長，難以快速反映海岸線的動態(tài)變化。

2）攝影測量法。攝影測量方法有兩種：①利用攝影相片人工調(diào)繪海岸線；②利用遙感影像進(jìn)行室內(nèi)人工判讀采集或計(jì)算機(jī)自動提取岸線。人工調(diào)繪海岸線跟實(shí)地測量一樣存在大量野外工作，成本高、效率低。基于遙感影像提取岸線，不管是人工判讀采集還是計(jì)算機(jī)自動提取，需給出具體的海岸線遙感解譯標(biāo)志及提取原則，目前關(guān)于海岸線遙感解譯標(biāo)志及提取原則并沒有統(tǒng)一規(guī)定或規(guī)范。受潮位影響提取的是瞬時水涯線，并不是嚴(yán)格意義上的海岸線。

1.3 攝影測量生產(chǎn)海岸線修正方法

目前攝影測量內(nèi)業(yè)判讀的海岸線都需要進(jìn)行校正，結(jié)合驗(yàn)潮數(shù)據(jù)才能獲取高精度的海岸線。下面介紹兩種實(shí)際生產(chǎn)中應(yīng)用較廣的方法。

1.3.1 基于瞬時水涯線修正的方法[4-6]

圖1 瞬時水涯線修正的方法示意圖

基于正射影像提取瞬時水涯線，結(jié)合驗(yàn)潮數(shù)據(jù)進(jìn)行修正生成海岸線。如圖1所示，首先分別提取2幅在不同潮位時刻獲取影像的瞬時水涯線，設(shè)為C1、C2，量出影像上兩瞬時海岸線的距離L1，同時確定2幅影像攝影時刻的潮位高度，設(shè)為h1、h2，計(jì)算岸灘的坡度α=tan-1[（h1-h2）/L1]，然后根據(jù)多年潮位觀測資料確定平均大潮高潮位的潮位高度H，計(jì)算瞬時水涯線至海岸線的距離L2=（H-h2）/tanα，將提取的瞬時水涯線C2向陸地方向移動L2，即得到真正意義上的海岸線位置。

這種方法的原理簡單，且不要求必須有三維立體，缺點(diǎn)是：①適用范圍較窄，要求地形起伏小、坡度緩，僅適用于沙質(zhì)海岸、粉沙淤泥海岸。人工海岸、沒有或僅有很狹窄的干出灘的基巖海岸可以認(rèn)為瞬時水涯線就是海岸線，生物海岸則無法按這種方法修正。因此大規(guī)模測圖時，涉及到人工判讀，需要按性質(zhì)將海岸線進(jìn)行分段處理。②需要多幅不同時期正射影像及詳細(xì)的驗(yàn)潮數(shù)據(jù)，資料收集成本高。③如果自動提取問題不能很好地解決，瞬時水涯線的人工提取工作量依然很大。

1.3.2 三維立體判繪法

根據(jù)海岸線高程為常數(shù)這一特性進(jìn)行測繪，一般情況下，同一區(qū)域內(nèi)海岸線應(yīng)處于同一水平面上，在三維立體測圖下，可以根據(jù)海岸線的高程反推海岸線位置。根據(jù)驗(yàn)潮數(shù)據(jù)計(jì)算海岸線高程的過程為：根據(jù)驗(yàn)潮數(shù)據(jù)、圖幅的中心坐標(biāo)及曝光時刻，推算相應(yīng)曝光時刻該區(qū)域海岸線距離瞬時水涯線的高差，以圖幅為單位，依據(jù)公式（海岸線＝瞬時水涯線量測平均值 ＋高差）計(jì)算每個曝光時刻的海岸線高程，再將多個曝光時刻的海岸線高程平均，得到該圖幅的海岸線高程。以圖幅為單位，依據(jù)海岸線高程值在立體環(huán)境下跟蹤采集海岸線。不同圖幅的海岸線，其高程限差在1 m 以內(nèi)，按各自高程采集，平面位置正常接邊。當(dāng)圖幅內(nèi)無法提取瞬時水涯線時，以最近圖幅的海岸線高程作為該圖幅的海岸線高程；當(dāng)圖幅內(nèi)瞬時水涯線的高程大于或等于海岸線高程時，按瞬時水涯線位置采集瞬時水涯線，同時拷貝海岸線。當(dāng)岸線與附近地物出現(xiàn)矛盾時，可在高程限差0.4 m范圍內(nèi)，調(diào)整海岸線，消除矛盾。

該方法的優(yōu)點(diǎn)是不管哪種性質(zhì)的海岸線都適用，缺點(diǎn)是：①需要在立體環(huán)境下跟蹤采集海岸線，要求高、工作量大；②要求有詳細(xì)的驗(yàn)潮數(shù)據(jù)。

比較兩種方法，如果自動提取的瞬時水涯線能夠滿足大規(guī)模生產(chǎn)的精度要求，則基于瞬時水涯線修正的方法能較快捷地生成海岸線；如果自動提取問題不能解決，三維立體判繪法相對而言工作量小、精度高，在有立體環(huán)境的情況下，更適用于大規(guī)模生產(chǎn)。

2 特殊地區(qū)海岸線的位置界定與處理

不管用何種方法，都有一些岸線的具體位置仍然不容易確定，下面針對具體情況給出解決方法。

2.1 自然海岸

1）陡峭岸。直立式陡坎海岸與海岸線重合時，陡坎準(zhǔn)確表示，海岸線拷貝陡坎定位線。

2）河口。河口岸線是陸地與海洋兩類水體之間的分隔線，入海河口指枯水季節(jié)最大潮流界至洪水季節(jié)小潮時海水所至處，海岸線與河岸線連接處應(yīng)位于此范圍內(nèi)。在河口地區(qū)測繪海岸線時，潮差較大的地區(qū)，仍按平均大潮高潮線測繪；在河水影響大于潮汐影響的河口內(nèi)部地段，則以河水的常水位（1 a大部分時間平穩(wěn)的水位）作為河岸線。海岸線與江河岸線連接要自然；河海劃界確定，如有水閘、大橋或兩岸有界點(diǎn)標(biāo)志物的，以標(biāo)志物連線為界線；未劃定河海劃界的，分界線一般定在河流縮窄或兩岸曲率最大處[7]。

2.2 人工海岸

1）填海造地的人工建筑，海岸線位置應(yīng)在人工建筑與海水的交界處；

2）鹽田區(qū)域，以鹽田區(qū)域海一側(cè)的海擋外邊緣為海岸線；

3）壘石護(hù)坡，以植物或壘石護(hù)坡向海一側(cè)的陡肩連線為海岸線；

4）道路，以道路向海一側(cè)外邊緣線為海岸線，路擋合一的道路以海擋向海一側(cè)外緣線為海岸線；

5）閘、取水口，以閘或取水口主體構(gòu)筑物的向海一側(cè)外邊緣為海岸線；

6）防潮大堤與海產(chǎn)養(yǎng)殖相結(jié)合的區(qū)域，以防潮大堤外側(cè)為海岸線。

2.3 生物海岸

1）紅樹林海岸，海岸線位置在紅樹林內(nèi)邊界，海岸線以下為紅樹林；

2）蘆葦海岸，在沼澤、河口等淺水濕地形成密集的群落，由陸向海逐漸稀疏，以蘆葦茂盛與稀疏程度明顯差異處為海岸線。

3 結(jié) 語

海洋經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，對海洋領(lǐng)土的重視，使得對海岸線的測繪需求大增，但在實(shí)際生產(chǎn)中，海岸線的提取還存在很多有待解決的問題，如海岸線遙感解譯標(biāo)志及提取原則的統(tǒng)一、瞬時水涯線智能提取精度的提高、潮汐模型的建立、生產(chǎn)效率的提升等?？焖倬_生成海岸線，對滿足國家政治、經(jīng)濟(jì)、軍事和社會發(fā)展需求，具有非常重要的意義。

[1]楊玉娣,邊淑華.海岸線及其劃定方法探討[J].海洋開發(fā)與管理,2001(3):34-35

[2]張朝陽.遙感影像海岸線提取及其變化檢測技術(shù)研究[D].鄭州:信息工程大學(xué),2006

[3]孫偉富,馬毅,張杰,等.不同類型海岸線遙感解譯標(biāo)志建立和提取方法研究[J].測繪通報,2011(3):41-44

[4]申家雙,翟京生,郭海濤.海岸帶地形圖及其測量方法研究[J].測繪通報,2007(8):29-32

[5]黃海軍,李成治,郭建軍.衛(wèi)星影像在黃河三角洲變化研究中的應(yīng)用[J].海洋地質(zhì)與第四紀(jì)地質(zhì),1994(2):30-37

[6]馬小峰,趙冬至,邢小罡,等.海岸線衛(wèi)星遙感提取方法研究[J].海洋環(huán)境科學(xué),2007(2):185-189

[7]林桂蘭,鄭勇玲.海岸線修測的若干技術(shù)問題探討[J].海洋開發(fā)與管理,2008(7):61-67