張海濤

(廣東省國土資源測繪院，廣東 廣州 510500)

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珠海市海岸線變化高分辨率遙感監(jiān)測分析

張海濤

(廣東省國土資源測繪院，廣東 廣州 510500)

基于2004、2007、2011和2014年覆蓋珠海市的SPOT-5、航空影像和WorldView-2等高分辨率影像，建立了適用于珠海市的海岸線分類體系，采用目視解譯方法提取了珠海市12類海岸線信息。結果表明：①2004—2014年間珠海市海岸線長度呈持續(xù)增長趨勢，10年間珠海市海岸線長度增加25.03 km，平均增長速度約2.50 km/a。②珠海市4期岸線中，每期人工岸線的比重都大于自然岸線，人工岸線處于持續(xù)增長狀態(tài)，變化劇烈，自然岸線變化相對平緩。10年間人工岸線總長度增加了42.57 km，自然岸線總長度減少了17.54 km，兩類岸線增長和減少速率分別約為4.26和1.75 km/a。③珠海市各類型岸線中，堤壩、港口碼頭岸線、閘和建設岸線長度處于持續(xù)增加狀態(tài)，基巖岸線、礫石岸線、養(yǎng)殖圍堤岸線長度處于持續(xù)減少狀態(tài)，其中增長和減少最為激烈的岸線類型分別為港口碼頭岸線和養(yǎng)殖圍堤。

遙感；海岸線變化；珠海；高分辨率

海岸線是海洋與陸地的分界線，在我國系指多年大潮平均高潮位時的海陸界線[1]。由于海陸相互作用和人類開發(fā)海洋進程的影響，海岸線時刻處于動態(tài)變化中。海岸線的動態(tài)變化是對各種動力作用的敏感性響應，是海岸環(huán)境脆弱性的直接體現(xiàn)。海岸線不僅標識了水陸分界，而且影響著海岸帶生態(tài)環(huán)境，海岸線位置及類型的變遷直接反映了沿海土地動態(tài)變化，折射出多種資源與生態(tài)過程的改變。因此研究海岸線變化對于了解海岸帶生態(tài)環(huán)境的變化及沿海居民的生存與發(fā)展具有重要意義。

21世紀以來，珠海地區(qū)經(jīng)濟迅猛發(fā)展，人類活動頻繁，在圍海造地、建閘蓄水、沿海養(yǎng)殖等經(jīng)濟活動的影響下，導致珠海岸線不斷向海推進，直接改變著海岸線的位置及其類型。關于珠江口區(qū)域的海岸線變化，已有若干學者進行了相關研究。朱小鴿利用1973、1992和1998年的三期影像對珠江口海岸線進行了遙感監(jiān)測[2]；李學杰利用1979—2003年間的四期遙感影像分析了珠江口伶仃洋的海岸線變遷及其環(huán)境效應[3]；李猷等對深圳市1978—2005年海岸線時空動態(tài)演變特征進行了分析，并探討了其驅動因素[4]；朱俊鳳等利用1998、2003和2008年的遙感影像對珠江三角洲海岸線進行了遙感調查和演變分析[5]；梁向陽利用1965、1990、2000和2002年的遙感數(shù)據(jù)，研究了整個珠江三角洲經(jīng)濟區(qū)的海岸演變動態(tài)及環(huán)境地質問題[6]；余威等利用1975—2005年珠江口內伶仃洋海區(qū)6個時期的海圖提取局部時序海岸線，使用Matlab編制程序進行海岸線變化預測，并用2005年實際海岸線對預測結果進行了驗證[7]；姚才華等構建了伶仃洋1990和2008年2期海底地形的四維時空模型，并結合210Pb測年定量分析了1975年以來伶仃洋海岸線變遷和海底沖淤時空變化[8]；張怡等基于Landsat和HJ-1 CCD 影像，通過人機交互提取了珠江口各類型海岸線，并以八大口門為界分段詳細分析了珠江口海岸線變遷[9]。上述研究在影像選擇方面，主要利用Landsat系列和HJ-1號等中低分辨率影像進行岸線信息提取，缺乏高分辨率遙感影像數(shù)據(jù)的支持；在研究區(qū)域方面，主要集中在珠江口區(qū)域，對珠海市海岸線變遷未進行詳細、具體的分析研究。

本文利用2004、2007、2011和2014年覆蓋珠海市的高分辨率影像，建立適用于珠海市海岸線的分類體系，提取珠海市4期海岸線信息。基于珠海市4期海岸線信息結果，對珠海市2004—2014年間海岸線變化進行了詳細的分析研究。

一、研究區(qū)概況

珠海市位于我國廣東省南部，與香港隔海相望，南與澳門相連，西鄰新會、臺山市，北與中山市接壤。珠海市為中國最早設立的經(jīng)濟特區(qū)之一，同時也是我國重要的海上交通要沖和對外交往的前沿，是我國南大門的海防前哨陣地。地理位置位于北緯21°48′—22°27′、東經(jīng)113°03′—114°19′之間，珠海市有大小島嶼146個，島嶼星羅棋布，大部分集中于東部海域的萬山群島。珠海屬亞熱帶季風氣候，冬無嚴寒，雨量充沛，常受南亞熱帶季候風侵襲，多雷雨，年平均氣溫22．3℃，年降雨量為1770～2300 mm。珠海市下轄香洲、金灣、斗門3個行政區(qū)，設有橫琴新區(qū)，以及高新、高欄、保稅、萬山、富山工業(yè)園、航空產業(yè)園6個經(jīng)濟功能區(qū)，是廣東省人口規(guī)模最小的地級市，占全省常住人口總量的1.5%。研究區(qū)如圖1所示。

圖1 研究區(qū)示意圖

二、數(shù)據(jù)及處理

1. 數(shù)據(jù)源

本文選用2004、2007、2011年和2014年覆蓋珠海市的高分辨率光學遙感影像為數(shù)據(jù)源。其中包括3景2004年的SOPT-5影像，空間分辨率為2.5 m；6景2007年珠海市大比例尺DOM航拍影像，空間分辨率為0.2 m；7景2011年覆蓋珠海市大比例尺DOM航拍影像與WorldView-2影像鑲嵌影像，空間分辨率為0.5 m；7景2014年覆蓋珠海市大比例尺DOM航拍影像，空間分辨率為0.1 m。影像信息詳見表1。

表1 影像數(shù)據(jù)信息

2. 數(shù)據(jù)預處理

收集影像存在投影坐標系統(tǒng)的差異，這將導致影像易位，嚴重影響珠海市海岸線提取結果，因此需統(tǒng)一各影像坐標系統(tǒng)。本文確定影像數(shù)據(jù)輸出投影坐標系統(tǒng)為CGCS2000坐標系，其中1990珠海獨立坐標系采用珠海市四參數(shù)模型，1980西安坐標系采用珠海市七參數(shù)模型轉換成CGCS2000坐標系，完成影像坐標系的統(tǒng)一。

影像數(shù)據(jù)均經(jīng)過正射校正處理，消除了遙感影像成像時因材料變形、物鏡畸變、大氣折光、地球曲率、地球自轉和地形起伏等因素導致的幾何畸變。但由于影像分辨率差異及影像經(jīng)過坐標投影轉換后，導致了影像之間的細節(jié)不匹配。本文以經(jīng)過正射校正的2014年DOM影像為標準數(shù)據(jù)，采用多項式模型及雙線性插值法對2004、2007及2011年影像進行配準，配準精度控制在0.5個像素之內。

三、海岸線信息提取

本文參考908專項“海島海岸帶衛(wèi)星遙感調查技術規(guī)程海岸線分類體系”[10]及國家海洋局制定的海岸基本功能規(guī)劃的海洋功能區(qū)類型[11]，結合研究區(qū)地物特征，基于覆蓋珠海市4個時相的遙感影像，從色彩、紋理、地物鄰接關系等方面建立適用于珠海市海岸線的分類體系。本文將珠海市海岸線類型分為自然岸線和人工岸線兩個一級類，在此基礎上進一步詳細劃分二級類，詳見表2。

表2 珠海市海岸線分類體系

基于建立的珠海市海岸線分類體系，結合覆蓋珠海市的2004年SPOT-5影像及2007、2011和2014年正射DOM影像特征，采用目視解譯方法進行珠海市海岸線位置、長度和類型等信息提取。在信息提取過程中，為消除人為誤差，確保未發(fā)生變遷的岸段海岸線位置及屬性不變，本文首先提取了珠海市2007年的海岸線，利用2007年的海岸線提取結果，將其與908專項海岸線矢量層進行對比，分類型對提取結果的精度進行了評價。精度評價結果表明提取海岸線與908專項海岸線能很好地吻合在一起，對于局部岸線提取精度的偏差是由于908專項的提取原則和本文的提取原則不一致導致的。因此認為，本文提取的2007年珠海市海岸線是可靠的，然后賦予類型、年份、長度等屬性信息，以2007年海岸線為基準修改得到其余3期岸線。

四、海岸線變遷分析

基于建立的海岸線分類體系，采用目視解譯方法提取了4期珠海市海岸線信息，海岸線信息結果如圖2所示，各類型海岸線信息統(tǒng)計結果見表3。

圖2 珠海4期海岸線提取結果

類型2004年2007年2011年2014年基巖岸線39．4937．6035．5234．96砂質岸線17．8915．7916．6317．09礫石岸線35．6733．0231．1924．74生物岸線11．4211．2511．5711．11河口岸線1．711．511．651．03淤泥質岸線4．085．374．093．78堤壩2．262．2612．4320．47港口碼頭70．2384．15112．77132．67建設岸線32．7037．0844．0552．17養(yǎng)殖圍堤195．32185．85169．67146．26閘0．830．961．572．13道路58．6656．4247．4348．84總計470．24471．25488．57495．27

1. 海岸線總體分析

通過圖2、表3可發(fā)現(xiàn)，2004—2014年間珠海市海岸線長度呈持續(xù)增長趨勢。其中2004—2007年內增長幅度較小，2004年珠海市海岸線總長為470.24 km，到2007年海岸線總長為471.25 km，3年內海岸線增長了1.01 km；2007—2011年岸線長度急劇增長，2011年珠海市海岸線長度增長到488.57 km，較2007年增加了17.32 km，增長速率約為4.34 km/a；2011—2014年珠海市海岸線呈增長趨勢，但較2007—2011年增長趨勢有所下滑，2014年珠海市海岸線長度為495.27 km，較2011年增加了6.7 km，增長速率約為2.23 km/a。2004—2014年，10年間珠海市海岸線長度增加25.03 km，平均增長速度約2.50 km/a，如圖3所示。

圖3 珠海市4期海岸線長度變化

通過珠海市海岸線分類體系及4期海岸線結果信息得到珠海市自然岸線與人工岸線統(tǒng)計結果，見表4，所占岸線比例如圖4所示。

表4 珠海市海岸線一級類信息統(tǒng)計 km

圖4 各岸線所占比例

由表4和圖4可知，珠海市4期岸線中，人工岸線相比于自然岸線比重較大，4期海岸線中人工岸線長度分別為359.98、366.72、387.92和402.55 km，所占各期總岸線長度的比重分別為76.55%、77.82%、79.40%和81.28%；自然岸線的長度分別為110.26、104.53、100.65和92.72 km。在研究期內，人工岸線處于持續(xù)增長狀態(tài)，2004—2007年增長了6.74 km，2007—2011年增長了21.20 km，2011—2014年增長了14.63 km；自然岸線長度處于持續(xù)減少狀態(tài)，2004—2007年減少了5.73 km；2007—2011年減少了3.88 km，2011—2014年減少了7.93 km。10年間人工岸線長度增加了42.57 km，自然岸線長度減少了17.54 km。

2. 各類型海岸線變遷分析

由表3和圖5可知，在研究期內珠海市自然岸線變化不太激烈。珠海市基巖岸線處于持續(xù)減少狀態(tài)，4期基巖岸線長度分別為39.49、37.60、35.52和34.96 km，10年內基巖岸線減少了4.53 km，平均減少速率約為0.45 km/a。砂質岸線處于先減少后增加的狀態(tài)，2004—2007年岸線長度由17.89 km減少到15.79 km，減少了2.10 km，2007—2014年處于上升階段，到2014年岸線長度變?yōu)?7.09 km，增加了1.30 km，在2007—2014年間砂質岸線增長的主要原因是由于人為活動的影響造成砂質岸線形態(tài)發(fā)生了變化，曲折度增大，如圖6(a)所示，10年內砂質岸線減少了0.8 km。10年內礫石岸線處于持續(xù)減少狀態(tài)，4期礫石岸線長度分別為35.67、33.02、31.19和24.74 km，10年內礫石岸線減少了10.93 km，平均減少速率約為1.09 km/a。生物岸線在2004—2014年間變化不明顯，從2004年的11.42 km變?yōu)?014年的11.11 km，減少了0.31 km，在2004—2007年處于減少狀態(tài)，2007—2011年呈增長態(tài)勢，這是由于生物岸線在這段時間內發(fā)生了向海增長，如圖6(b)所示。河口岸線呈先減少后增加再減少的態(tài)勢，2004—2007年岸線長度由1.71 km減少到1.51 km，減少了0.2 km，2007—2011年處于上升階段，4年內增長了0.14 km。增長原因是：2007年為養(yǎng)殖岸線類型，2011年轉變?yōu)楹涌陬愋?，如圖6(c)所示；到2014年岸線長度變?yōu)?.03 km，凈減少了0.62 km，10年內河口岸線減少了0.68 km。淤泥質岸線呈先增長后減少的態(tài)勢，2004—2007年間岸線長度由4.08 km增長到5.37 km，2004—2007年淤泥質岸線的增長是由于建設廢棄物的堆積，造成海岸的淤積形成岸線形態(tài)的變化，如圖6(d)所示；2007—2014年岸線呈持續(xù)減少態(tài)勢，2014年海岸線長度為3.78 km，7年內凈減少了1.59 km，平均減少速率約為0.23 km/a，10年內淤泥質岸線減少了1.30 km，平均增長速率約為0.13 km/a。

圖5 珠海市各海岸線類型結果統(tǒng)計

圖6 各岸線類型變遷因素示意圖

2004—2014年間珠海市人工岸線變化劇烈。其中堤壩、港口碼頭岸線、閘和建設岸線一直呈增加的態(tài)勢，堤壩、港口碼頭岸線、建設岸線和閘長度分別由2004年的2.26、70.23、32.70和0.83 km增長到2014年的20.47、132.67、52.17和2.13 km，分別增長了18.21、62.45、19.47和1.30 km，平均增長速率分別約為1.82、6.24、1.95和0.13 km/a。養(yǎng)殖圍堤岸線處于持續(xù)減少階段，4期養(yǎng)殖圍堤岸線長度分別為195.32、185.85、169.67和146.26 km，10年內養(yǎng)殖圍堤岸線減少了49.06 km，平均減少速率約為4.91 km/a。道路呈先減少后增加的態(tài)勢，2004—2011年岸線長度由58.66 km減少到47.43 km，減少了11.23 km，平均減少速率約為1.60 km/a，2011—2014年處于增加階段，到2014年岸線長度變?yōu)?8.84 km，增加了1.41 km；2004—2011年道路減少的原因是道路類型因填海造陸改變了用地屬性，歸類為其他人工用地類型，如圖7所示。10年內道路長度減少了9.82 km，平均減少速率約為0.98 km/a。

圖7 道路岸線變遷

五、結論與討論

本文基于2004、2007、2011和2014年覆蓋珠海市的SPOT-5、航空影像和WorldView-2等高分辨率影像，建立了適用于珠海市海岸線的分類體系，提取了珠海市4期海岸線信息?；谥楹Ｊ?期海岸線信息結果，分析了珠海市2004—2014年來4期海岸線變化。結論如下：

1) 2004—2014年間珠海市海岸線長度呈持續(xù)增加狀態(tài)。其中2004—2007年內增長幅度較小，2004年珠海市海岸線總長為470.24 km，到2014年海岸線總長為495.27 km，10年間珠海市海岸線長度增加25.03 km，平均增長速度約2.50 km/a。

2) 珠海市4期岸線中，每期人工岸線的比重都大于自然岸線比重，各期人工岸線長度分別為359.98、366.72、387.92和402.55 km，人工岸線處于持續(xù)增長狀態(tài)，變化劇烈，自然岸線變化相對平緩。10年間人工岸線總長度增加了42.57 km，增長速率約為4.26 km/a，自然岸線總長度減少了17.54 km，減少速率約為1.75 km/a。

3) 珠海市各類型岸線中，堤壩、閘和建設岸線長度處于持續(xù)增加狀態(tài)。其中增加最為劇烈的為港口碼頭岸線，增加了62.45 km，平均增長速率為6.24 km/a；基巖岸線、礫石岸線、養(yǎng)殖圍堤岸線長度處于持續(xù)減少狀態(tài)，減少最為迅速的岸線類型為養(yǎng)殖圍堤，10年內岸線長度減少了49.06 km，平均減少速率約為4.91 km/a。

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Monitoring of Coastline Change in Zhuhai Based on High Resolution Remote Sensing

ZHANG Haitao

2016-02-23

國家科技支撐計劃(2012BAB16B01)

張海濤(1976—)，男，高級工程師，主要從事海洋測繪和遙感監(jiān)測研究與應用。E-mail：332575991@qq.com

張海濤.珠海市海岸線變化高分辨率遙感監(jiān)測分析[J].測繪通報，2016(11)：55-59.

10.13474/j.cnki.11-2246.2016.0365.

P237

B

0494-0911(2016)11-0055-05