熊華偉

（贛州市政公用投資控股集團(tuán)有限公司，江西 贛州 341000）

湖泊的岸線特征是表征湖泊形態(tài)特征的一項(xiàng)重要內(nèi)容，了解岸線變化對(duì)湖泊資源的開發(fā)與保護(hù)有著重要的意義。遙感技術(shù)因其大范圍、高效率、低成本等優(yōu)勢(shì)，逐漸成為一種實(shí)現(xiàn)湖岸線提取及監(jiān)測(cè)其動(dòng)態(tài)變化的方式，克服了傳統(tǒng)湖岸線提取方法的時(shí)間周期長(zhǎng)、勞動(dòng)強(qiáng)度大等缺點(diǎn)[1]。本文基于遙感技術(shù)與 GIS 技術(shù)，提取了太湖2008 年、2010 年、2012年、2014 年、2016 年、2018 年共計(jì)6 個(gè)時(shí)期的海岸線，并對(duì)其面積、長(zhǎng)度變化進(jìn)行了分析。太湖岸線的變化，將有可能導(dǎo)致諸如岸線侵蝕等環(huán)境問(wèn)題，應(yīng)注意合理開發(fā)，利用岸線資源。

1 提取區(qū)域概況

太湖（119°52′32"E—120°36′10"E，30°55′40"N—31°32′58"N）位于長(zhǎng)江三角洲南部，橫跨江蘇省和浙江省，為中國(guó)第三大淡水湖。太湖主要有61 條入出口河流，平均水位在3.0～3.5 m 之間，具有典型的淺水湖泊特征。太湖形似向西突出的新月，湖盆呈淺碟狀特征，湖底平坦，東北部湖岸線曲折，多見岬角與湖灣，西南部湖岸線平滑呈圓弧狀。同時(shí)，太湖是一個(gè)巨大的天然調(diào)節(jié)水庫(kù)，對(duì)周邊調(diào)蓄防洪、供水、灌溉、航運(yùn)及繁衍水產(chǎn)等經(jīng)濟(jì)社會(huì)活動(dòng)具有重要作用[2]。

2 數(shù)據(jù)與處理

2.1 數(shù)據(jù)源及預(yù)處理

綜合考量遙感數(shù)據(jù)的云量、數(shù)據(jù)質(zhì)量、太湖岸線變化狀況及數(shù)據(jù)可獲得性等因素，本次提取以兩年為間隔選取了由中國(guó)科學(xué)院對(duì)地觀測(cè)與數(shù)字地球科學(xué)中心和美國(guó)地球資源觀測(cè)與科學(xué)中心提供的2008 年、2010 年、2012 年、2014年、2016 年、2018 年共計(jì)6 景遙感影像數(shù)據(jù)，共收集了Landsat7 ETM+3 景，Landsat8 OLI_TIRS3 景，具體遙感信息如表1 所示。

表1 遙感影像信息

在ENVI5.3 中對(duì)Landsat7 影像進(jìn)行去條帶處理后，分別對(duì)6 景影像進(jìn)行輻射校正與大氣校正。同時(shí)對(duì)Landsat8 OLI 數(shù)據(jù)進(jìn)行564 波段合成，Landsat7 ETM 數(shù)據(jù)進(jìn)行543波段合成處理，合成后影像更易區(qū)分陸地與水體。

2.2 提取方法

采用改進(jìn)的歸一化水體差異指數(shù)MNDWI（Modified Normalized Difference Water Index），此方法更易區(qū)分陰影與水體。取閾值0.1 對(duì)已預(yù)處理的MNDWI 指數(shù)遙感影像中的湖泊水體進(jìn)行提取，其中MNDWI 公式如下：

式（1）中：G為綠光波段，對(duì)應(yīng)著Landsat7 ETM 影像的2和5 波段；M為中紅外波段，對(duì)應(yīng)著Landsat8 OLI 影像的3和6 波段。同時(shí)在Arcgis10.2 軟件上對(duì)提取的湖泊岸線矢量文件進(jìn)行處理，結(jié)合假彩色合成影像進(jìn)行局部修改得到真實(shí)湖泊岸線。在已提取的各期岸線資料基礎(chǔ)上，本文綜合采用面積法與基線法，采用美國(guó)地質(zhì)調(diào)查局（USGS）研發(fā)的數(shù)字海岸線分析系統(tǒng)（DSAS，Digital Shoreline Analysis System）對(duì)太湖湖泊岸線變化進(jìn)行定量化分析。DSAS 分析借助Arcgis10.2平臺(tái)進(jìn)行操作，采用終點(diǎn)變化速率（EPR，End Point Rate）和凈海岸線變化距離（NSM，Net Shoreline Movement）分析太湖岸線的時(shí)空變化特征，如圖1 所示。

圖1 用于DSAS 分析的太湖基線和剖面線分布

2.2.1 終點(diǎn)變化速率

EPR 是指兩個(gè)時(shí)期岸線之間距離的變化速率。EPR的優(yōu)勢(shì)是可對(duì)兩條海岸線直接進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，缺陷是多條海岸線統(tǒng)計(jì)分析時(shí)，一些局部信息會(huì)被忽略（如侵蝕速率、變化周期[3]）。EPR 指標(biāo)在本文中用來(lái)分析兩條岸線之間的變化速率。計(jì)算公式如下：

式（2）中：E（i，j）為相鄰年份間沿某條切線H的岸線終點(diǎn)變化速率；dj為沿切線H第j期海岸線到基線的距離；di為沿切線H第i期海岸線到基線的距離；ΔY（j，i）為沿切線H第i期與第j期海岸線年份數(shù)的差值。

2.2.2 凈海岸線變化距離

凈海岸線移動(dòng)報(bào)告的是距離，而不是速率。計(jì)算公式如下：

式（3）中：dj為沿切線H第j期海岸線到基線的距離；di為沿切線H第i期海岸線到基線的距離。

3 結(jié)果

太湖岸線長(zhǎng)度變化如圖2 所示。從圖2 中可看出，太湖岸線長(zhǎng)度整體變化較大，呈減小—增長(zhǎng)—減小的趨勢(shì)。2008—2014 年總體呈緩慢增長(zhǎng)的趨勢(shì)，從441.8km 增加到449.42km，增長(zhǎng)幅度為1.72%。2014—2018 年總體變化很大，從2014年的449.42 km 到2016 年的484.61 km，增加了8.01%，從2016 年的484.61 km 到2018 年的 443.63 km，減小了9.07%。太湖面積變化如圖3 所示。從圖3 中可看出，太湖面積變化較小，變化趨勢(shì)呈平行狀。從2008 年的2 419.15 km2到2018年的2 443.53 km2。不同時(shí)期太湖岸線變化如圖4 所示。

圖2 太湖岸線長(zhǎng)度變化

圖3 太湖面積變化

圖4 不同時(shí)期太湖岸線變化