王立貴，賈旭飛，張冉

(唐山市海洋局 唐山 063000)

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基于WorldView-2衛(wèi)星遙感影像的唐山灣國際旅游島開發(fā)利用現(xiàn)狀調(diào)查分析

王立貴，賈旭飛，張冉

(唐山市海洋局 唐山 063000)

文章利用高精度的WorldView-2衛(wèi)星遙感影像開展了唐山灣國際旅游島開發(fā)利用現(xiàn)狀調(diào)查，獲得了最新的海島利用現(xiàn)狀。調(diào)查結(jié)果表明，唐山灣的祥云島、月島和菩提島的現(xiàn)有面積分別為21.264 011 km2、1.877 119 km2和4.910 803 km2，其中已開發(fā)利用的面積分別占35.3%、59.7%和48.6%，表明3個海島的開發(fā)利用狀態(tài)存在較大差異。根據(jù)海島開發(fā)利用現(xiàn)狀和海島智能化管理的需要，文章就海島開發(fā)利用規(guī)劃、常態(tài)化監(jiān)測調(diào)查和“智慧海島”建設(shè)等提出了建議。

無居民海島；海島開發(fā)利用現(xiàn)狀；唐山灣；遙感調(diào)查；WorldView-2

1 引言

我國海島數(shù)量眾多，分布于渤海、黃海、東海和南海等廣大海域。雖然絕大多數(shù)海島為無居民海島，但其開發(fā)利用歷史仍然較為悠久，尤其是近幾十年人們對海島的開發(fā)利用不斷增強(qiáng)。但在開發(fā)過程中，存在盲目開發(fā)和粗放開發(fā)的現(xiàn)象，造成了海島、海岸帶生態(tài)系統(tǒng)的退化、資源價值的枯竭，甚至造成海島生態(tài)環(huán)境的惡化和海島的消失。隨著我國“海洋強(qiáng)國”戰(zhàn)略的實(shí)施，包括海島在內(nèi)的沿海地區(qū)成為國民經(jīng)濟(jì)進(jìn)一步發(fā)展的重要陣地，其對國民經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展起著重要的作用。因此，要嚴(yán)格按照海島保護(hù)規(guī)劃進(jìn)行無居民海島的開發(fā)和保護(hù)管理，對海島開發(fā)利用現(xiàn)狀進(jìn)行調(diào)查和動態(tài)監(jiān)測，保障海島的有序開發(fā)和可持續(xù)發(fā)展。傳統(tǒng)的海島調(diào)查方式主要是采用實(shí)地采樣或者測繪的作業(yè)方式，但這種方法需要投入大量的人力和物力、費(fèi)用高、勞動強(qiáng)度大、數(shù)據(jù)更新周期長，并且所獲得的數(shù)據(jù)只是離散點(diǎn)上的數(shù)據(jù)，因此覆蓋面較窄。衛(wèi)星遙感技術(shù)具有高精度、大范圍覆蓋和高實(shí)效性等優(yōu)點(diǎn)，特別是亞米級高分辨率衛(wèi)星遙感技術(shù)的普遍使用，極大地提高了遙感調(diào)查監(jiān)測的精度和效率，正日益成為海島現(xiàn)狀調(diào)查的常規(guī)手段。

本研究區(qū)域?yàn)樘粕綖硣H旅游島，包括祥云島、月島和菩提島，位于河北省唐山市東南樂亭縣渤海之濱，擁有得天獨(dú)厚的海島、溫泉、沙灘、廟宇等自然及人文旅游資源，為國家級海島開發(fā)利用示范基地[1]。前人對唐山灣國際旅游島的研究僅停留在開發(fā)模式、景觀設(shè)計(jì)的探討方面[2-3]，付佳等[2]應(yīng)用SPOT圖像對唐山灣3島的土地利用進(jìn)行了分類，著重于海島土地利用遙感分類方法的探索。在無居民海島的開發(fā)現(xiàn)狀與管理方面，前人的研究多著重于海島開發(fā)中存在的問題、海島保護(hù)、管理建議、海島規(guī)劃等的論述[5]，尚無對無居民海島開發(fā)過程中的用島現(xiàn)狀進(jìn)行遙感監(jiān)測的研究。唐山灣國際旅游島早已制定了詳細(xì)的開發(fā)建設(shè)規(guī)劃，如《唐山灣三島旅游區(qū)總體規(guī)劃(2008-2020)》《唐山灣三島保護(hù)與利用規(guī)劃(2009-2020)》《唐山灣國際旅游島總體規(guī)劃(2010-2020)》等，但經(jīng)過幾年的開發(fā)建設(shè)，唐山灣國際旅游島開發(fā)利用的現(xiàn)狀如何，有沒有按照既定的規(guī)劃進(jìn)行開發(fā)利用，成為管理部門迫切關(guān)心的問題。本文針對唐山灣國際旅游島管理的需要，采用具有0.5 m空間分辨率的WorldView-2衛(wèi)星遙感影像，從用島類型角度對海島開發(fā)利用現(xiàn)狀進(jìn)行全面細(xì)致的調(diào)查，掌握其最新開發(fā)利用現(xiàn)狀，為前期規(guī)劃的監(jiān)督實(shí)施和下一步的開發(fā)利用調(diào)整及海島的保護(hù)管理提供詳實(shí)可靠的數(shù)據(jù)支持。

2 調(diào)查數(shù)據(jù)

2.1 遙感數(shù)據(jù)

通過編程拍攝方式取得了2014年11月4日的WorldView-2遙感影像數(shù)據(jù)。WorldView-2遙感衛(wèi)星是美國DigitalGlobe公司的商業(yè)衛(wèi)星之一，于2009年10月6日發(fā)射，具有先進(jìn)的地理定位技術(shù)，其自主定位精度優(yōu)于10 m。獲取WorldView-2衛(wèi)星遙感影像的全色和多光譜波段影像空間分辨率分別為0.5 m和2.0 m。

2.2 現(xiàn)場踏勘調(diào)查

為滿足高精度海島開發(fā)利用現(xiàn)狀調(diào)查的需要，在衛(wèi)星遙感編程拍攝的同期(2014年10月28日至11月4日)開展了現(xiàn)場踏勘調(diào)查，對唐山灣的祥云島、月島和菩提島進(jìn)行了海島開發(fā)歷史調(diào)研、開發(fā)利用現(xiàn)狀調(diào)查和定位測量。初步了解海島的開發(fā)利用現(xiàn)狀，并進(jìn)行攝影記錄。選取典型的堤壩、道路交叉和坑塘拐點(diǎn)等特征地物，測量獲得75個高精度遙感地面控制點(diǎn)，用于遙感影像的幾何校正處理和定位檢驗(yàn)。

3 數(shù)據(jù)處理與分析

3.1 遙感影像處理

遙感影像處理主要包括影像融合處理和幾何定位處理。首先對WorldView-2的全色和多光譜影像進(jìn)行融合，本研究選用Gram-Schmidt變換方法進(jìn)行融合。該方法能自動對全色和多光譜波段影像進(jìn)行光譜匹配，能得到較好的融合結(jié)果。融合后獲得0.5 m分辨率的彩色影像，紋理清晰，色彩明亮，比多光譜影像分辨率更高，更清晰，比全色影像色彩更豐富，更易于進(jìn)行地物識別和信息提取。

遙感影像幾何定位處理是選取18個現(xiàn)場測量的遙感地面控制點(diǎn)進(jìn)行幾何校正，獲得2000年中國大地坐標(biāo)系(CGCS2000)、高斯-克呂格投影的遙感影像。然后，選擇26個遙感地面控制點(diǎn)進(jìn)行精度評價。表1為WorldView-2遙感影像定位精度評價的結(jié)果：通過計(jì)算遙感圖像上點(diǎn)與實(shí)測點(diǎn)的距離，得出同名點(diǎn)的誤差，進(jìn)一步計(jì)算出平均誤差為0.64 m，均方根誤差為0.75 m。由此可見，處理后的WorldView-2遙感影像具有很高的定位精度，可以滿足海島開發(fā)利用現(xiàn)狀的高精度調(diào)查需要。

表1 WorldView-2遙感影像定位精度評價 m

續(xù)表

3.2 開發(fā)利用現(xiàn)狀信息提取

為滿足無居民海島開發(fā)與管理的需要，本研究依據(jù)國家海洋局有關(guān)無居民海島使用和區(qū)塊劃分的規(guī)定進(jìn)行開發(fā)利用現(xiàn)狀信息提取。國家海洋局于2011年6月9日發(fā)布了《無居民海島使用測量規(guī)范》和《無居民海島使用金征收使用管理辦法》，其中規(guī)定：根據(jù)無居民海島的使用方式劃分用島基本類型，共15類，包括填海連島、土石開采、房屋建設(shè)、倉儲建筑、港口碼頭、工業(yè)建設(shè)、道路廣場、基礎(chǔ)設(shè)施、景觀建筑、游覽設(shè)施、觀光旅游、園林草地、人工水域、種養(yǎng)殖業(yè)和林業(yè)用島等。用島類型的劃分原則參照2011年8月15日國家海洋局發(fā)布的《無居民海島用島區(qū)塊劃分意見》。

通過現(xiàn)場踏勘，唐山灣的祥云島、月島和菩提島沒有填海連島、土石開采、工業(yè)建設(shè)、基礎(chǔ)設(shè)施等4類用島區(qū)塊。同時，考慮到島上有很大部分土地尚處于未利用狀態(tài)，故增加了一類“未利用區(qū)塊”。

本研究中共涉及11類用島區(qū)域，①房屋建設(shè)用島區(qū)塊，范圍包括實(shí)際建筑物用島區(qū)域、建筑物外緣的綠地和道路等必要的附屬設(shè)施用島區(qū)域，這些區(qū)域應(yīng)作為整體予以認(rèn)定，不得拆分。包含了臨時房屋、廢棄的房屋。②倉儲建筑用島區(qū)塊，范圍包括倉儲設(shè)施(庫房、堆場和包裝加工車間等)用島區(qū)域和附屬設(shè)施(內(nèi)部道路、綠地等)用島區(qū)域，這些區(qū)域應(yīng)作為整體予以認(rèn)定，不得拆分。③港口碼頭用島區(qū)塊，范圍包括碼頭及其相應(yīng)設(shè)施用島區(qū)域，這些區(qū)域應(yīng)作為整體予以認(rèn)定，不得拆分。④道路廣場用島區(qū)塊，范圍包括道路、公路、鐵路、橋梁、廣場、機(jī)場等設(shè)施用島區(qū)域。包括了水泥路及土路等。。⑤景觀建筑用島區(qū)塊，范圍包括亭、塔、雕塑等人造景觀建筑及其附屬設(shè)施(內(nèi)部道路、綠地、座椅等)用島區(qū)域。⑥游覽設(shè)施用島區(qū)塊，范圍包括索道、觀光塔臺、游樂場等設(shè)施(懸空設(shè)施用島范)。⑦圍為最外緣投影線圍城區(qū)域的范圍)及外延緩沖區(qū)域(寬度以游覽安全為原則確定)。⑧園林草地用島區(qū)塊，范圍包括園林、草地及其附屬設(shè)施(便道、小道、噴灌等)用島區(qū)域。⑨人工水域用島區(qū)塊，范圍包括水渠、水塘、水庫、人工湖(河)等及附屬設(shè)施(橋梁等)用島區(qū)域。包括填島過程中形成的水域、廢棄的養(yǎng)殖池塘等。⑩林業(yè)用島區(qū)塊，范圍包括種植、培育林木及必要的配套設(shè)施(不包括產(chǎn)品加工車間、廠房、大規(guī)模房屋建筑等)用島區(qū)域。種養(yǎng)殖業(yè)用島區(qū)塊，范圍包括種養(yǎng)殖區(qū)及配套設(shè)施用島區(qū)域。未利用區(qū)塊，多為填好的沙質(zhì)鹽堿地或正在圍填的區(qū)域。

4 結(jié)果與分析

基于WorldView-2高分辨率遙感影像，對祥云島、月島和菩提島的用島現(xiàn)狀進(jìn)行信息提取，并基于現(xiàn)場踏勘數(shù)據(jù)進(jìn)行驗(yàn)證，可獲得唐山灣無居民海島開發(fā)利用現(xiàn)狀圖。

表2為祥云島、月島和菩提島的用島類型統(tǒng)計(jì)信息。由表2可知，研究區(qū)海島陸地總面積28.051 932 km2，其中已利用面積為11.001 744 km2，未利用面積為17.050 188 km2，分別占39.2%和60.8%。已開發(fā)利用區(qū)塊中人工水域面積最大，占了65.9%，主要為祥云島和月島上因圍填海形成的水域及養(yǎng)殖池塘。其次為園林草地，占18.0%，主要分布于菩提島和月島，尤以菩提島上綠樹成蔭，分布有廣闊的濕地景觀，成為鳥類棲息的天堂。房屋建設(shè)占4.7%，3個島均有少部分分布，主要為旅游賓館和別墅，這與旅游島的定位相符。其他類型包括道路廣場、觀光旅游、景觀建筑等，以游覽設(shè)施最少，占約0.1%。

表2 唐山灣無居民海島用島類型現(xiàn)狀統(tǒng)計(jì)

4.1 祥云島

祥云島面積21.264 011 km2，為唐山灣最大的島，其北部已通過橋梁與大陸相連。島上大部分區(qū)域仍處于未開發(fā)利用狀態(tài)，僅有南部的金沙灣區(qū)域和中部的淺水灣區(qū)域開發(fā)較成熟。從北至南依次有祥云灣浴場、淺水灣浴場、金沙灣浴場，配套有相應(yīng)的賓館餐飲、溫泉別墅等；島上交通設(shè)施很不完善，有兩條連接南北的道路；北部有兩個漁船碼頭，南部有月亮湖游船碼頭。島上未利用面積為13.762 434 km2，占全島的64.7%，分布于島的北部和中部。已利用面積為7.501 577 km2，占35.3%，其中絕大部分為人工水域，主要為圍填海過程中留下的水域及廢棄的養(yǎng)殖池塘，分布于島的中部和東部。其他用島類型總面積只有約1.1 km2，包括觀光旅游、房屋建設(shè)、港口碼頭、道路廣場、水產(chǎn)養(yǎng)殖、倉儲建筑等。其中房屋建設(shè)面積最大，主要位于南部的金沙灣區(qū)域、中東部的淺水灣區(qū)域和東北部區(qū)域，包括旅游賓館、別墅區(qū)及部分廢棄房屋等。道路廣場面積次之，主要包括西部連接南北的土路和中部通往淺水灣浴場的水泥路。

4.2 月島

月島形似彎月，面積最小，僅有1.877 119 km2，總體尚處于開發(fā)利用初期，主要開發(fā)有沙灘浴場、景觀長廊、水上木屋、賓館別墅等。目前周邊仍在進(jìn)行大規(guī)模圍填，圍填完成后的面積會比現(xiàn)在擴(kuò)大很多。島上未利用面積為0.762 119 km2，占40.6%，在島的南部和北部均有分布，主要為尚處于圍填狀態(tài)而未利用的區(qū)域。已利用面積為1.11 4919 km2，占59.7%。其中人工水域面積最大，為0.577 895 km2，占了已利用面積的一半多，分布于島的北部和中東部，主要為圍填海過程中形成的水域及廢棄的養(yǎng)殖池塘。其次為園林草地，分布于島的中部，以林地為主。景觀建筑、觀光旅游區(qū)塊位居其后，內(nèi)灘因建有貫穿南北的景觀長廊，劃分為景觀建筑區(qū)塊，面積0.103 844 km2。外灘為細(xì)軟的沙灘海水浴場，屬于觀光旅游區(qū)塊，面積0.077 802 km2。月島的房屋建設(shè)面積0.032 415 km2，以賓館為主，有少量的工棚。種養(yǎng)殖業(yè)區(qū)塊在島上有兩處分布，主要種植蔬菜等。島上有兩處碼頭，中部的登島碼頭和北部的離島碼頭。游覽設(shè)施主要有連接內(nèi)灘和外灘的外灘橋。

4.3 菩提島

菩提島是3個島中開發(fā)最成熟的1個島，離岸距離僅有300 m余，有連島堤與大陸相連。島上旅游設(shè)施齊全，建有賓館、別墅、寺廟、廣場等設(shè)施，開發(fā)有溫泉度假、朝圣旅游、觀鳥賞景等旅游活動。交通方面，有環(huán)島的柏油路，有登島碼頭、離島碼頭及游客服務(wù)中心，旅游服務(wù)較好。全島總面積4.910 803 km2，其中已利用面積2.385 248 km2，占48.6%；未利用面積2.525 554 km2，占51.4%。未利用的區(qū)域主要是已圍填好的沙地，主要分布于島的西部，部分區(qū)域可作為沙漠景觀區(qū)。已利用區(qū)塊中，園林草地面積最大，為1.676 648 km2，占了已利用面積的70.2%，有林地、灌木和草地，廣泛分布于房屋建筑間、景觀建筑間，并有大片的濕地景觀。人工水域面積次之，占已利用面積的11.3%，在島上沿中間的道路東側(cè)和景觀建筑間呈水網(wǎng)分布。道路廣場等交通設(shè)施也較為完善，占已利用面積的5.2%，在島的中間及東部沿岸有貫通南北的整潔的柏油路，并與北部的靈珠廣場、馬踏蟹橋廣場連通。島上的房屋建設(shè)主要為別墅區(qū)，在北部有小片的職工生活區(qū)。景觀建筑主要包括朝陽庵和潮音寺兩大區(qū)塊，在島的北部有半圓形的登島碼頭和伸出岸的離島碼頭。

5 結(jié)語

利用高精度的WorldView-2衛(wèi)星遙感影像開展了唐山灣國際旅游島開發(fā)利用現(xiàn)狀調(diào)查，獲得了最新的海島利用現(xiàn)狀。研究表明遙感影像空間分辨率和定位精度高，能滿足海島開發(fā)利用現(xiàn)狀的高精度調(diào)查和分析，可以準(zhǔn)確識別各種用島類型，提取海島開發(fā)利用現(xiàn)狀信息。

調(diào)查結(jié)果表明，唐山灣的祥云島、月島和菩提島的現(xiàn)有面積分別為21.264 011 km2、1.877 119 km2和4.910 803 km2，其中已開發(fā)利用的面積分別占35.3%、59.7%和48.6%。根據(jù)用島現(xiàn)狀，祥云島面積最大，但開發(fā)利用強(qiáng)度最弱，已有的開發(fā)利用類型以自發(fā)修建的房屋建筑為主，島上交通設(shè)施很不完善；月島是面積最小的海島，但其周邊正處于大規(guī)模的圍墾造地中，島上開發(fā)有沙灘浴場、景觀長廊、水上木屋和賓館別墅等用島類型；菩提島是3個海島中開發(fā)利用最為成熟的海島，有較為完善的景點(diǎn)、賓館、碼頭、道路等旅游設(shè)施。

針對唐山灣祥云島、月島和菩提島的開發(fā)利用現(xiàn)狀，為促進(jìn)海島可持續(xù)開發(fā)利用，適應(yīng)海島管理需要，應(yīng)加強(qiáng)以下幾個方面的工作：①進(jìn)一步強(qiáng)化海島發(fā)展規(guī)劃的整體性，強(qiáng)化規(guī)劃落實(shí)，實(shí)現(xiàn)協(xié)調(diào)發(fā)展；②完善海島基礎(chǔ)設(shè)施，加強(qiáng)水電環(huán)衛(wèi)交通等設(shè)施建設(shè)，提高島際之間、海島與大陸之間的交通能力；③實(shí)施海島開發(fā)利用的動態(tài)監(jiān)視監(jiān)測和定期調(diào)查，實(shí)現(xiàn)海島開發(fā)利用現(xiàn)狀的動態(tài)掌握和定期更新；④盡早啟動“智慧海島”規(guī)劃與建設(shè)，基于現(xiàn)代互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)和虛擬信息化技術(shù)，建設(shè)“智慧海島”，實(shí)現(xiàn)唐山灣國際旅游島的智慧化管理。

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