王同皓，章桂芳，2，3，張珂，2，3，傅強(qiáng)

1.中山大學(xué) 地球科學(xué)與工程學(xué)院,珠海 519000;

2.廣東省地球動(dòng)力作用與地質(zhì)災(zāi)害重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,廣州 510275;

3.南方海洋科學(xué)與工程廣東省實(shí)驗(yàn)室(珠海),珠海 519000

1 引言

海岸線是海洋與陸地的分界線，其位置、走向和形態(tài)的動(dòng)態(tài)變化反映了陸地與海洋之間的進(jìn)退關(guān)系，是對(duì)自然和人類社會(huì)等各種動(dòng)力作用的敏感性響應(yīng)。海岸線動(dòng)態(tài)變化研究是海岸帶環(huán)境監(jiān)測(cè)、資源開發(fā)與管理等研究的基礎(chǔ)，對(duì)促進(jìn)海岸帶生態(tài)環(huán)境的保護(hù)和資源的可持續(xù)開發(fā)具有重要意義（侯西勇等，2016）。

長(zhǎng)期以來，通過野外實(shí)地調(diào)查進(jìn)行海岸線研究是常用的方法，在海洋測(cè)繪中有著廣泛的應(yīng)用（張曉祥等，2014）。隨著遙感（RS）技術(shù)的不斷發(fā)展，海岸線研究進(jìn)入了新的時(shí)代。遙感技術(shù)能夠快速、大范圍、高效率地提取海岸線，彌補(bǔ)了傳統(tǒng)測(cè)量方法費(fèi)時(shí)費(fèi)力費(fèi)錢的缺點(diǎn)（于杰等，2009；于彩霞等，2014；馮永玖等，2015）。采用多類型衛(wèi)星數(shù)據(jù)并結(jié)合地形圖、潮汐表等非遙感數(shù)據(jù)，可以對(duì)海岸線進(jìn)行遙感調(diào)查與監(jiān)測(cè)（趙玉靈，2010；Kabir等，2020）。在海岸線變化研究上，利用多時(shí)相遙感影像對(duì)其進(jìn)行監(jiān)測(cè)是常用的方法（張霞等，2014；李剛等，2019）。影像的分辨率對(duì)海岸線的解譯和提取有重要影響，使用高分辨率的遙感影像能夠得到更準(zhǔn)確的結(jié)果（李清泉等，2016；張海濤，2016；Pardo-Pascual等，2018；Saleem和Awange，2019）。

在遙感解譯和提取的基礎(chǔ)上，地理信息系統(tǒng)（GIS）技術(shù)可以對(duì)海岸線的變化進(jìn)行系統(tǒng)研究，量化分析海岸沉積和侵蝕速率，并對(duì)海岸管理提出合理建議（Ghosh等，2015）。通過GIS 技術(shù)揭示海岸線時(shí)空變化并統(tǒng)計(jì)各項(xiàng)變化數(shù)據(jù)，在各時(shí)間尺度（孫曉宇等，2014；Hakkou等，2018；Wang等，2019）和空間尺度（侯西勇等，2016；Moussa等，2019；沈昆明等，2020）上均有廣泛應(yīng)用。近年來，使用GIS 和RS 相結(jié)合的方式對(duì)海岸線進(jìn)行綜合分析的研究大量開展。

基于RS 和GIS 的海岸線動(dòng)態(tài)變化的定量分析包括岸線長(zhǎng)度，岸線類型，岸線變化速率等多項(xiàng)指標(biāo)（李梅娜等，2016；康波等，2017）。岸線的長(zhǎng)度、類型可通過目視解譯獲得，但岸線變化速率需要專門的定量工具進(jìn)行計(jì)算。DSAS（Digital Shoreline Analysis System）是美國(guó)地質(zhì)調(diào)查局（USGS）開發(fā)的數(shù)字化岸線分析系統(tǒng)，在海岸線定量變化研究中得到較多的應(yīng)用，通過對(duì)DSAS 各個(gè)指標(biāo)的分析能夠提取研究區(qū)域海岸線在不同時(shí)間尺度和空間尺度上的動(dòng)態(tài)變化，并結(jié)合環(huán)境條件分析其動(dòng)態(tài)變化后面的驅(qū)動(dòng)因素（楊燕雄等，2017；丁小松等，2018；Muskananfola等，2020；沈昆明等，2020）。通過DSAS 可以計(jì)算某地區(qū)海岸線整個(gè)研究時(shí)間段和各個(gè)階段內(nèi)的短期海岸線速率變化，即長(zhǎng)期和短期變化，同時(shí)可以通過參數(shù)的設(shè)置對(duì)部分重點(diǎn)區(qū)域單獨(dú)計(jì)算速率變化。因此，DSAS 可以實(shí)現(xiàn)對(duì)地區(qū)內(nèi)長(zhǎng)期和短期以及不同空間尺度的海岸線監(jiān)測(cè)。

惠州市是廣東省重要的沿海城市，位于粵港澳大灣區(qū)東部，海岸線較長(zhǎng)且連續(xù)，在近幾十年的發(fā)展中已成為了粵港澳大灣區(qū)重要的組成部分。針對(duì)粵港澳大灣區(qū)和廣東省海岸線進(jìn)行的時(shí)空演變和分形特征研究中往往會(huì)包括惠州地區(qū)（朱俊鳳等，2013；楊晨晨等，2021；鐘蕊等，2021），但由于研究區(qū)域尺度較大，并未對(duì)惠州市海岸線進(jìn)行細(xì)致的定量研究和驅(qū)動(dòng)因素的深入探討。另外，也有學(xué)者基于遙感技術(shù)利用多時(shí)相衛(wèi)星數(shù)據(jù)對(duì)惠州市大亞灣海岸線進(jìn)行了研究，分析了該區(qū)域海岸線變化過程（夏真等，2000；于杰等，2009，2014），但是已有研究選取的范圍較小，僅限大亞灣海岸，且時(shí)間尺度較短，距今已有一定年限，經(jīng)過近年來的經(jīng)濟(jì)發(fā)展和環(huán)境保護(hù)，惠州市海岸線已經(jīng)產(chǎn)生了顯著變化。因此，對(duì)惠州市開展全面細(xì)致的、較長(zhǎng)時(shí)間尺度的海岸線動(dòng)態(tài)變化研究十分必要。本研究以Landsat 影像為基礎(chǔ)對(duì)惠州市1973年—2019年間的6 個(gè)時(shí)相的海岸線進(jìn)行人機(jī)交互式解譯，結(jié)合實(shí)地考察后對(duì)解譯結(jié)果進(jìn)行修正?；诤０毒€解譯，利用數(shù)字化岸線分析系統(tǒng)（DSAS）對(duì)海岸線變化進(jìn)行定量分析，總結(jié)海岸線變化特征并分析其驅(qū)動(dòng)因素。

2 研究區(qū)概況

惠州市海岸線東部與汕尾市相鄰（黃埠鎮(zhèn)東頭海岸附近），西部連接深圳市大鵬新區(qū)（小桂村高山腳），北端至范和灣北岸圭景河入海口，南端為雙月灣大星山西南角，海岸線范圍約為22°32′40″N—22°50′04″N，114°30′27″E—115°01′33″E?；葜菔泻０毒€類型多樣，結(jié)構(gòu)復(fù)雜、多內(nèi)灣和河口（圖1），自然岸線以砂質(zhì)岸線、基巖岸線為主，淤泥質(zhì)岸線、河口岸線、生物岸線僅在部分地區(qū)零星分布，人工岸線包括港口碼頭岸線、工業(yè)區(qū)岸線、居民區(qū)岸線、圍墾養(yǎng)殖岸線、道路、堤壩岸線。

圖1 研究區(qū)概況Fig.1 Introduction of study area

結(jié)合惠州市海岸線的走向、利用形式和復(fù)雜程度，本研究將該地區(qū)海岸線分為5個(gè)段落分別進(jìn)行提取和研究，即大亞灣段（包含大亞灣石化區(qū)、惠州港及其相鄰岸線）、范和灣段、巽寮灣段（巽寮灣及其周邊海岸）、雙月灣段（平海灣和紅海灣灣仔以南岸線段）和考洲洋段。如圖1所示，大亞灣段的起止點(diǎn)為惠州市海岸線最西點(diǎn)（小桂村東山腳，與深圳市相鄰）至惠州海灣大橋北端西側(cè)；范和灣段起止點(diǎn)為惠州海灣大橋北端西側(cè)至海灣大橋南端西側(cè)；巽寮灣段起止點(diǎn)為海灣大橋南端西側(cè)至牛灣（雙月灣西岸砂質(zhì)海岸與基巖海岸交界處）；雙月灣段起止點(diǎn)為牛灣至灣仔（雙月灣東岸東北角）；考洲洋段起止點(diǎn)為灣仔至惠州市海岸線最東點(diǎn)（黃埠鎮(zhèn)東頭海岸附近，與汕尾市相鄰），研究區(qū)域的岸線未包括海島岸線。

3 數(shù)據(jù)處理和研究方法

3.1 數(shù)據(jù)概況

本研究使用的Landsat MSS/TM/OLI_TIRS 衛(wèi)星影像下載于地理空間數(shù)據(jù)云平臺(tái)（http：//www.gscloud.cn/［2021-07-19］），共計(jì)6景，本研究采用遙感影像基本情況如（表1）所示。遙感數(shù)據(jù)條帶號(hào)為121/44，時(shí)間跨度為1973年—2019年，基本以10年為間隔，2013年以后的圖像選取了距今時(shí)間較近的2019年圖像。為保證數(shù)據(jù)在時(shí)間上的一致性，各時(shí)期圖像的成像時(shí)間均集中在10月和11月，同時(shí)該時(shí)期內(nèi)地區(qū)天氣狀況良好，云量控制在5%以下。遙感影像處理和分析在Exelis Visual Information Solutions 公司的ENVI 5.3 軟件和ESRI公司的ArcGIS 10.4軟件上完成。

表1 本研究采用遙感影像基本情況Table 1 The basic information of remote sensing images in this study

3.2 數(shù)據(jù)預(yù)處理

首先對(duì)遙感數(shù)據(jù)進(jìn)行FLASSH 大氣校正和輻射定標(biāo)，然后以2019年Landsat 8 OLI 圖像為參考基準(zhǔn)對(duì)歷年遙感影像進(jìn)行幾何精校正，共選取50 個(gè)地面控制點(diǎn)并控制誤差低于0.5 個(gè)像元。此外，對(duì)2013年和2019年影像進(jìn)行了多光譜波段和全色波段的圖像融合處理。

3.3 岸線分類和解譯

本研究將一級(jí)岸線分為自然岸線和人工岸線，其中自然岸線分為基巖岸線、砂質(zhì)岸線、淤泥質(zhì)岸線、河口岸線、生物岸線，人工岸線則分為港口碼頭岸線、工業(yè)區(qū)岸線、城鎮(zhèn)居民區(qū)岸線、圍墾養(yǎng)殖岸線、人工堤壩和道路岸線（表2）。

表2 惠州市各時(shí)期各類海岸線長(zhǎng)度變化Table 2 Changes of Huizhou various coastlines during each period/m

鑒于惠州市海岸線曲折，多內(nèi)海，淤泥質(zhì)岸線長(zhǎng)，部分海域水陸界限難以區(qū)分等特點(diǎn)，本研究的岸線解譯采取遙感影像人機(jī)交互式解譯并結(jié)合實(shí)地考察的方法。首先參考假彩色合成影像的色調(diào)、紋理、地貌和周邊地物等信息進(jìn)行岸線分類；然后根據(jù)不同岸線類型確定岸線位置：基巖岸線一般取水邊線（陡崖基部）；砂礫質(zhì)岸線一般取灘脊頂部線、植被線；淤泥質(zhì)岸線一般取植被線、雜物分布痕跡線；生物岸線一般取植被斑塊向陸一側(cè)的邊線（侯西勇等，2016）；河口岸以潮流界為限（朱俊鳳等，2013）；人工岸線參照建筑體的外部邊界。初步解譯后對(duì)解譯成果進(jìn)行驗(yàn)證，并對(duì)某些不確定的岸線進(jìn)行實(shí)地確認(rèn)，最后獲得最終的岸線解譯結(jié)果。需要說明的是，本文岸線解譯主要為大陸岸線，未對(duì)鹽洲島等島嶼海岸線進(jìn)行提取。

3.4 數(shù)字化海岸線分析系統(tǒng)

數(shù)字化海岸線分析系統(tǒng)DSAS（Digital Shoreline Analysis System）是美國(guó)地質(zhì)調(diào)查局（USGS）研發(fā)的用以分析海岸線時(shí)空變化速率的分析系統(tǒng)（Thieler等，2009）。它以插件的形式在ArcGIS 軟件中運(yùn)行，對(duì)各時(shí)期岸線進(jìn)行計(jì)算后可以得到凈移動(dòng)距離NSM（即最早時(shí)期的海岸線與最晚時(shí)期的海岸線之間的間隔距離）、終點(diǎn)變化率EPR（即海岸線變化的年速率）和線性回歸變化速率LRR（即擬合所有斷面上海岸線點(diǎn)的最小二乘回歸線）等結(jié)果，可以計(jì)算出海岸線的時(shí)空變化速率（Himmelstoss等，2018）。由于DSAS良好的模擬效果、靈活的參數(shù)設(shè)置和準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，已經(jīng)成為國(guó)內(nèi)外海岸線研究中重要的定量分析工具（Amrouni等，2019；沈昆明等，2020）。

利用DSAS 插件計(jì)算海岸線變化需要提前對(duì)海岸線（Shoreline）、基線（Baseline）和橫斷面線（Transect，后簡(jiǎn)稱為斷面）進(jìn)行設(shè)置（Himmelstoss等，2018）。本研究中海岸線為遙感解譯所得的6條歷年岸線，基線為人工繪制接近平行于2019年海岸線某一側(cè)的矢量線段。在基線的設(shè)置上考慮到惠州市海岸線十分曲折的特點(diǎn)，摒棄了簡(jiǎn)單沿海岸線走向變化進(jìn)行設(shè)置的方法，改為依據(jù)海岸展布情況對(duì)不同段落分別設(shè)置基線的方式，并選擇合適的間隔距離（基線與海岸線之間）。同時(shí)，在向海和向陸側(cè)均設(shè)置基線并對(duì)各段進(jìn)行分組，使海岸線變化可以分組呈現(xiàn)結(jié)果（圖2（a）和圖2（b））。斷面，即基本垂直于基線并連接各時(shí)期海岸線的線段（圖2（a）和圖2（b））。在斷面設(shè)置上，每?jī)蓚€(gè)斷面線間隔距離為100 m。斷面線延伸距離采用各自分組設(shè)置的方式來適應(yīng)不同區(qū)域海岸線跨度大小的差異問題，解決了復(fù)雜海岸區(qū)域斷面線延伸錯(cuò)亂的問題，從而使整個(gè)區(qū)域內(nèi)生成的斷面線準(zhǔn)確穿過歷年岸線。同時(shí)，斷面線設(shè)置為剪切展示，防止出現(xiàn)斷面線過長(zhǎng)，相互交叉的問題（圖2（a）和圖2（b））。本研究以惠州市西側(cè)海岸為起點(diǎn)，自西向東的5 個(gè)段落共生成1707 條斷面，其編號(hào)分別是：大亞灣段斷面范圍為1—421，范和灣段斷面范圍為422—641，巽寮灣段斷面范圍為642—930，雙月灣段斷面范圍為931—1282，考洲洋段斷面范圍為1283—1707。為清晰顯示海岸線、基線和斷面的設(shè)置情況，圖2（b）為范和灣段放大4倍后的圖像，圖中黑色線條為基線，紫色線條橫斷面線，各時(shí)期海岸線用紅—綠漸變淺殺表示。由斷面與各時(shí)期岸線的交點(diǎn)可以計(jì)算整個(gè)研究時(shí)期海岸線的NSM、EPR、LRR 等數(shù)據(jù)的變化，各個(gè)階段內(nèi)的短期海岸線速率變化則可以選擇兩條相鄰時(shí)期的岸線作為DSAS 中的海岸線參數(shù)進(jìn)行計(jì)算。此外，考慮到部分地區(qū)人類活動(dòng)強(qiáng)烈，本研究還對(duì)重點(diǎn)監(jiān)測(cè)岸線段單獨(dú)設(shè)置了基線來統(tǒng)計(jì)其速率變化。

圖2 數(shù)字化岸線分析系統(tǒng)參數(shù)情況Fig.2 Parameters of DSAS

4 結(jié)果

4.1 海岸線長(zhǎng)度和類型變化

分析1973年—2019年間6期海岸線的長(zhǎng)度可知，1973年—2019年惠州市海岸線長(zhǎng)度從224565 m 增加到249656 m，增加了25901 m?；葜菔泻０毒€的長(zhǎng)度在各時(shí)期內(nèi)表現(xiàn)出持續(xù)增長(zhǎng)后減少的趨勢(shì)：1973年—2013年該市海岸線長(zhǎng)度一直處于增長(zhǎng)狀態(tài)，共計(jì)增長(zhǎng)了30577 m，而2013年—2019年該市海岸線則減少了5486 m（表2）。

從岸線類型上看（表2 和圖3），1973年—2019年，惠州市自然岸線長(zhǎng)度從205995 m 減少到106228 m，減少了99767 m，其中基巖岸線由89703 m 降至44913 m，減少了約50%，淤泥質(zhì)岸線僅剩6.16%，為1964 m，生物岸線現(xiàn)存3033 m，僅保留了19.9%。人工岸線從18570 m 上升到143428 m，所占比例從8.27%增加到57.45%（表3），其中，港口碼頭岸線、工業(yè)區(qū)岸線、居民區(qū)岸線、和道路、堤壩岸線均持續(xù)增加，圍墾養(yǎng)殖岸線前期增長(zhǎng)，2003年后則持續(xù)減少。自然岸線中砂質(zhì)岸線長(zhǎng)度逐漸變短但變化相對(duì)較小，河口岸線基本保持穩(wěn)定。

圖3 惠州市各時(shí)期岸線分類結(jié)果Fig.3 Classification results of Huizhou coastlines in each period

從發(fā)展過程來看，海岸線類型在1973年—1984年間處于一個(gè)較穩(wěn)定的狀態(tài)，以自然岸線為主，人工岸線類型較少（表2），說明人類活動(dòng)對(duì)該時(shí)期的海岸影響較??；1984年—1993年間，隨著當(dāng)?shù)厝丝诘脑黾雍徒?jīng)濟(jì)發(fā)展需求（惠州市統(tǒng)計(jì)局和國(guó)家統(tǒng)計(jì)局惠州調(diào)查隊(duì)，2020），惠州市海岸線總長(zhǎng)度從225640 m 增長(zhǎng)到232749 m，但是自然岸線從200277 m 驟減到141809 m，而人工岸線中的港口碼頭岸線、工業(yè)區(qū)岸線和居民區(qū)岸線則從無到有，圍墾養(yǎng)殖岸線和道路、堤壩岸線和也有一定程度的增長(zhǎng)（表2）；1993年—2003年間，惠州市海岸線總長(zhǎng)度增長(zhǎng)較少，但是自然岸線向人工岸線轉(zhuǎn)換的趨勢(shì)沒有改變（表3），以工業(yè)區(qū)岸線和圍墾養(yǎng)殖岸線的增加為主，工業(yè)區(qū)岸線增加了10129 m（由4957 m增長(zhǎng)到了15086 m），圍墾養(yǎng)殖岸線增加了9728 m（從54634 m 增加到64362 m）（表2）；2003年—2013年，惠州市自然岸線比例和人工岸線比例仍分別表現(xiàn)出減小和上升的趨勢(shì)，人工岸線長(zhǎng)度占比達(dá)到55.74%（表3），超過了自然岸線；2013年—2019年惠州市海岸線總長(zhǎng)度基本不變，其中基巖岸線減少了4212 m，而工業(yè)區(qū)岸線則相應(yīng)增加2537 m（表2），這與考洲洋出?？谟覀?cè)工業(yè)區(qū)的建設(shè)有關(guān)，曲折的基巖岸線被改造為平直的工業(yè)區(qū)岸線，而其他的人工岸線則互有消長(zhǎng)（圖3）。

4.2 海岸線速率變化

通過DSAS 分別計(jì)算1979年—2019年間惠州市5 個(gè)分段及重點(diǎn)地區(qū)的海岸線變化指標(biāo)：NSM、EPR和LRR，數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)在表4中呈現(xiàn)，選取EPR作為主要結(jié)果如圖4所示。

表4 1973年—2019年惠州市及其重點(diǎn)監(jiān)測(cè)區(qū)域海岸線NSM、EPR和LRRTable 4 NSM，EPR and LRR of Huizhou coastline and its key monitoring regions from 1973 to 2019

圖4 惠州市1973年—2019年海岸線EPRFig.4 EPR of Huizhou coastline during 1973 and 2019

由表4，惠州市海岸線的平均NSM為185.46 m，平均EPR 為4.04 m/a，平均LRR 為4.67 m/a，整體表現(xiàn)為向海推進(jìn)，但是不同區(qū)域變化特征差異較大（圖4）。各個(gè)分段的海岸線長(zhǎng)期變化情況分述如下：

4.2.1 大亞灣段

由表4 可知，1973年—2019年大亞灣段的NSM 為440.06 m、年變化速率9.56 m/a（EPR）和11.1 m/a（LRR），遠(yuǎn)高于惠州市海岸線NSM和EPR的平均值，是5 個(gè)區(qū)段中變化最為劇烈的岸線段。大亞灣段岸線明顯向海擴(kuò)張的區(qū)域?yàn)槭瘏^(qū)和惠州港，其中，石化區(qū)岸線段平均NSM 達(dá)到1068 m，為整個(gè)惠州市變化最大的區(qū)域，最大增長(zhǎng)速率出現(xiàn)在石化區(qū)東部碼頭（圖4 中b 點(diǎn)）?；葜莞鄱魏０毒€同樣以較大幅度向海擴(kuò)張（表4），最大增長(zhǎng)速率出現(xiàn)在惠州港南部（圖4 中a 點(diǎn)）。此外，明顯后退的區(qū)域?yàn)榈暮雍涌诟浇▓D4），該段海岸線的后退分別與2008年開展的淡澳河環(huán)境整治活動(dòng)有關(guān)。

各短時(shí)期變化上（圖5），大亞灣段海岸線變化與惠州市的變化趨勢(shì)相似，表現(xiàn)為先后退再持續(xù)擴(kuò)張的特征：1973年—1984年為后退階段，海岸線NSM 為-30.09 m，而1984年—2019年為持續(xù)擴(kuò)張階段，期間NSM 分別為169.6 m，58.58 m，206.24 m，41.8 m，重點(diǎn)監(jiān)測(cè)區(qū)域如惠州港和大亞灣石化區(qū)分別在1984年—1993年和2003年—2013年擴(kuò)張最為激烈，至2019年上述兩段岸線總長(zhǎng)度占大亞灣段岸線總長(zhǎng)度的比例分別達(dá)到了13.02%和31.68%，是大亞灣段人工岸線最為集中的區(qū)域。

圖5 惠州市各時(shí)期海岸線NSM和EPRFig.5 NSM and EPR of Huizhou coastline during each period

從岸線類型變化來看，大亞灣段主要是淤泥質(zhì)、基巖、砂質(zhì)等岸線轉(zhuǎn)變?yōu)槿斯ぐ毒€（圖3）：1973年—2019年大亞灣段人工岸線的比例由2.7%增長(zhǎng)到78.15%，典型表現(xiàn)為大亞灣石化區(qū)、惠州港區(qū)以及居民區(qū)以填海造陸為主要形式的向海擴(kuò)張（圖4）。大亞灣段岸線的變化與該區(qū)域發(fā)展定位有關(guān)，近50年來該段海岸不斷開展港口和工業(yè)區(qū)建設(shè)。同時(shí)該區(qū)域（大亞灣區(qū)）人口也逐漸增長(zhǎng)，1993年—2019年該地區(qū)歷年常住人口由4.56萬增至23.83 萬（惠州市統(tǒng)計(jì)局和國(guó)家統(tǒng)計(jì)局惠州調(diào)查隊(duì)，2020）。

4.2.2 范和灣段

范和灣段1973年—2019年的NSM為117.02 m，年變化速率2.54 m/a（EPR）和2.97 m/a（LRR）（表4）。在范和灣段重點(diǎn)監(jiān)測(cè)區(qū)域中，北部圍墾養(yǎng)殖區(qū)域年變化速率達(dá)到了18.93 m/a（EPR），是惠州市圍墾養(yǎng)殖區(qū)域中變化最大的段落（圖4 中的3 分段），最大增長(zhǎng)速率出現(xiàn)在三連洲（圖4 中d 點(diǎn)），EPR 為47.72 m/a，最大侵蝕率出現(xiàn)在石角頭附近（圖4 中c 點(diǎn)），EPR 為-0.22 m/a。該區(qū)域速率較高的原因是當(dāng)?shù)匦藿▏鷫ǖ虊螌⑺猩持夼c陸地相連，導(dǎo)致該段岸線急速向海擴(kuò)張。此外，該段東部濱海旅游區(qū)岸線速率變化較為穩(wěn)定，最大增長(zhǎng)和最大侵蝕速率分別出現(xiàn)在青洲仔東側(cè)（圖4 中f 點(diǎn)）和近芙蓉村海岸（圖4 中e 點(diǎn)）為7.45 m/a、-1.65 m/a（EPR）。

1973年—2019年間，范和灣段海岸線總體變化表現(xiàn)為前期向陸后退，后期急速向海推進(jìn)，并逐漸穩(wěn)定（圖5）。其中，1984年—1993年為范和灣北部圍墾養(yǎng)殖區(qū)快速建設(shè)時(shí)期，NSM 高達(dá)515.76 m，EPR為57.27 m/a。范和灣早期（1973年—1984年）海岸線主要為淤泥質(zhì)岸線（圖3），潮間帶寬闊。1973年該區(qū)域人工岸線比例43.56%，2019年人工岸線比例增長(zhǎng)到90.16%（表3）。

與早期同為淤泥質(zhì)海岸為主的考洲洋段相比，范和灣段海岸線人工化比例較高（表3）。并且，范和灣北岸海岸帶地勢(shì)低平，易于開發(fā)圍墾。1973年范和灣段海岸線人工化程度已經(jīng)達(dá)到43.56%，遠(yuǎn)高于考洲洋段（5.6%）。至2019年該段部分岸線段經(jīng)歷了由淤泥質(zhì)岸線向圍墾養(yǎng)殖岸線再向道路、堤壩（防潮堤）岸線轉(zhuǎn)變的過程（圖3），開發(fā)程度和岸線轉(zhuǎn)化頻率高于考洲洋段。

4.2.3 巽寮灣段

1973年—2019年巽寮灣段的NSM 為66.04 m，年變化速率1.44 m/a（EPR）和1.46 m/a（LRR），是5 個(gè)區(qū)段中變化最小的兩個(gè)區(qū)域之一（表4）。該段核心旅游區(qū)域海岸線年變化速率為0.87 m/a（EPR），是各重點(diǎn)監(jiān)測(cè)岸線段中變化最小的。核心旅游區(qū)域海岸線最大增長(zhǎng)速率出現(xiàn)在長(zhǎng)咀角東側(cè)（圖4中h點(diǎn)），EPR為5.69 m/a，最大侵蝕率出現(xiàn)在下新村附近海岸（圖4中g(shù)點(diǎn)），EPR為-0.96 m/a。

1973年—2019年間巽寮灣段海岸線空間位置穩(wěn)定，EPR 均低于3 m/a，5 個(gè)階段里的EPR 分別為2.02 m/a、2.53 m/a、0.29 m/a、1.93 m/a、0.38 m/a（圖5）。從岸線類型的變化來看，1973年該地區(qū)無人工岸線，2019年人工岸線比例增長(zhǎng)到24.46%（表3）。

與雙月灣段類似，巽寮灣段早期人工岸線比例極低，但2019年巽寮灣段人工岸線比例遠(yuǎn)高于雙月灣段，這與二者地理位置、交通便利程度和開發(fā)歷史有關(guān)。巽寮灣的開發(fā)歷史較早，2014年建成的跨海大橋提高了巽寮灣的交通便利程度。人為因素對(duì)該段部分區(qū)域有驅(qū)動(dòng)作用，巽寮灣段人工岸線比例的較大提高與其西南湖頭角工業(yè)區(qū)平海發(fā)電廠的建設(shè)有關(guān)。自然岸線段如巽寮灣核心旅游區(qū)，在1973年—2019年岸線類型上沒有變化，并且速率穩(wěn)定（EPR 為0.87 m/a），由此可以推斷自然因素對(duì)該段海岸線的變化影響較小。

4.2.4 雙月灣段

1973年—2019年雙月灣段的NSM為53.89 m，年變化速率1.2 m/a（EPR）和1.27 m/a（LRR），如表4所示，是惠州市變化最小的分段。該段重點(diǎn)監(jiān)測(cè)區(qū)域中，雙月灣西岸海岸線最大增長(zhǎng)速率為8.8 m/a，出現(xiàn)在港口鎮(zhèn)出海碼頭（圖4 中j 點(diǎn)），最大侵蝕為-0.2 m/a，出現(xiàn)在港口鎮(zhèn)出海碼頭以北300 m 附近（圖4中i點(diǎn)）。雙月灣東岸海岸線最大增長(zhǎng)速率為3.43 m/a（EPR）（圖4 中k點(diǎn)，牛頭嶺以南1 km附近），無后退岸線段。

雙月灣段岸線位置展布的總體變化相比其他地區(qū)最小，在5個(gè)階段內(nèi)，EPR分別為1.27、4.11、0.63、0.1、-0.67 m/a，除1984年—1993年間因?yàn)╉斨脖缓笸藢?dǎo)致變化較大外，其余時(shí)期均十分穩(wěn)定。受海岸沉積作用影響，雙月灣段西岸和東岸的砂質(zhì)岸線在都有略微向海擴(kuò)張的趨勢(shì)（圖5），但速率上有一定差異，如1973年—2019年雙月灣西岸EPR為2.22 m/a，東岸EPR為1.46 m/a（表4）。在各研究期內(nèi)雙月灣西岸和東岸的變化有一致性，均在前3 個(gè)時(shí)期內(nèi)增長(zhǎng)，后兩個(gè)時(shí)期內(nèi)后退。此外，雙月灣西岸和東岸均在1984年—1993年具有較大變化，EPR為8.94 m/a、5.14 m/a。

雙月灣段是惠州市人工岸線比例最低的岸線段，該段岸線的變化可以反映惠州市自然岸線段的主要變化情況以及自然因素對(duì)海岸線變化的影響程度。由表4所示，雙月灣東、西岸砂質(zhì)岸線段在近50年來變化十分穩(wěn)定（EPR為1.46 m/a，2.22 m/a），可以推斷自然因素對(duì)該段海岸線變化影響較小。與巽寮灣段相同，雙月灣段早期無人工岸線，至2019年人工岸線比例為9.1%，低于巽寮灣段的24.46%。這與政府對(duì)巽寮灣段海岸開發(fā)歷史較早，基礎(chǔ)設(shè)施（如交通條件）更完善有關(guān)。

4.2.5 考洲洋段

考洲洋段是惠州市變化較為劇烈的區(qū)域，僅次于大亞灣段。如表4所示，1973年—2019年區(qū)域內(nèi)海岸線的NSM 為158.55 m，年變化速率3.46 m/a（EPR）和4.16 m/a（LRR）。在該段重點(diǎn)監(jiān)測(cè)岸線中，西部圍墾養(yǎng)殖區(qū)域海岸線最大增長(zhǎng)速率為22.37 m/a（EPR）（圖4 中m點(diǎn)，鵝崗頭西側(cè)海岸），最大侵蝕為-1.19 m/a（EPR）（圖4 中l(wèi)點(diǎn)，新寮小學(xué)附近海岸）。近黃埠鎮(zhèn)區(qū)域海岸線最大增長(zhǎng)速率為23.12 m/a（EPR）（圖4中o點(diǎn)，霞坑村西側(cè)海岸），最大侵蝕為-0.13 m/a（EPR）（圖4中n點(diǎn)，新吉鹽公路黃埠鎮(zhèn)岸線段）。

考洲洋段岸線展布具有先后退再持續(xù)向海擴(kuò)張的趨勢(shì)，可以分為后退（1973年—1984年）、快速增長(zhǎng)（1984年—1993年）、緩慢增長(zhǎng)（1993年—2019年）3個(gè)階段（圖5），快速增長(zhǎng)階段時(shí)的EPR達(dá)17.48 m/a?？贾扪蠖闻c范和灣類似，較早時(shí)期以淤泥質(zhì)海岸為主，但該段海岸大區(qū)域開發(fā)時(shí)間相對(duì)較晚。前期考洲洋周邊區(qū)域人口較少，且該段海岸基巖分布較多（圖3），難以開發(fā)進(jìn)行圍墾養(yǎng)殖活動(dòng)，因此人工岸線比例較低。隨著人口增加（惠州市統(tǒng)計(jì)局等，2020）當(dāng)?shù)貙?duì)加快對(duì)海岸線的開發(fā)，使岸線人工化比例短期內(nèi)迅速提高：從1973年的5.6%增長(zhǎng)到2019年的69.96%（表3）。該段海岸線的劇烈變化主要發(fā)生在1984年—1993年間，這與考洲洋西部圍墾養(yǎng)殖岸線快速發(fā)展有關(guān)，將淤泥質(zhì)海岸進(jìn)行圍墾開展水產(chǎn)養(yǎng)殖和海鹽產(chǎn)業(yè)（圖3）。

5 討論

本研究提取了1973年、1984年、1993年、2003年、2013年、2019年共計(jì)6個(gè)時(shí)相的海岸線數(shù)據(jù)，統(tǒng)計(jì)各個(gè)時(shí)期的海岸線NSM 和EPR（圖5）?？傮w來說惠州市海岸線近50年來受人類活動(dòng)影響較大，人工岸線比例持續(xù)上升并超過了自然岸線。短期來說1973年—1984年海岸線略微后退，此后呈現(xiàn)快速向海擴(kuò)張的態(tài)勢(shì)，但近幾年（2013年—2019年）表現(xiàn)趨于穩(wěn)定。在發(fā)展趨勢(shì)上遼東灣北部海岸與惠州市相似，1985年—1993年和2002年—2014年是遼東灣北部區(qū)海岸帶發(fā)生顯著向陸侵蝕和向海擴(kuò)張時(shí)期（閆曉露等，2019）。

岸線驅(qū)動(dòng)力可以分為自然因素和人為因素。以自然因素為主驅(qū)動(dòng)海岸線變化往往發(fā)生在人類活動(dòng)較少的地區(qū)，如位于孟加拉國(guó)Meghna 河口的Hatiya島，其海岸線變化主要受降雨量、河流輸沙量等自然因素影響（Ghosh等，2015）。本研究區(qū)位于南海北部地區(qū)，其海岸線變化可能受到海平面的影響。但近來的研究表明廣東沿海相對(duì)海平面上升速率僅為2—3 mm/a（湯超蓮等，2009），近岸帶水動(dòng)力相對(duì)穩(wěn)定，因此在百年尺度內(nèi)，海平面的升降對(duì)海岸帶影響較小。以雙月灣段為例，該段自然岸線比例達(dá)到90.9%，1973年—2019年雙月灣段海岸線變化十分穩(wěn)定（EPR 為1.2 m/a）。同時(shí)，巽寮灣核心旅游區(qū)岸線在研究期間岸線類型保持不變，速率較低，是重點(diǎn)監(jiān)測(cè)區(qū)域中最穩(wěn)定的。由此可見，自然因素對(duì)惠州市海岸線的影響較小，近50年來產(chǎn)生的明顯變化應(yīng)主要由人類活動(dòng)所主導(dǎo)。

綜合來看，影響惠州市海岸線變化的人為因素包括圍墾養(yǎng)殖、港口工業(yè)區(qū)建設(shè)、濱海旅游區(qū)建設(shè)及填海造陸等活動(dòng)。

（1）1973年—2003年惠州市海岸線變化最顯著的特征是圍墾養(yǎng)殖岸線由16949 m 增加到了64362 m（表2）?；葜菔泻０秶鷫B(yǎng)殖活動(dòng)由來已久，尤以范和灣段周圍村鎮(zhèn)開展較多，1973年—1984年圍墾養(yǎng)殖岸線主要分布在此（圖3）；1984年后圍墾養(yǎng)殖岸線在范和灣段及考洲洋段快速發(fā)展，至2003年其長(zhǎng)度達(dá)到最大值；2003年后范和灣段部分圍墾養(yǎng)殖岸線因旅游業(yè)的發(fā)展改成了濱海旅游區(qū)的海岸圍堤（防潮堤）；由于黃埠鎮(zhèn)于2000年調(diào)整農(nóng)業(yè)結(jié)構(gòu)，加快海水養(yǎng)殖業(yè)發(fā)展，考洲洋段內(nèi)圍墾岸線基本穩(wěn)定。范和灣和考洲洋地區(qū)的圍墾養(yǎng)殖業(yè)發(fā)展迅速主要為它們均屬于半封閉海灣，以淤泥質(zhì)海岸為主，水動(dòng)力較弱，具備沿岸養(yǎng)殖的有利條件。

（2）1993年—2019年惠州市海岸線變化受港口和工業(yè)區(qū)建設(shè)影響較大（表2）?；葜菔懈劭诤凸I(yè)區(qū)的建設(shè)時(shí)間較晚，但發(fā)展速度很快，特別在大亞灣段表現(xiàn)最為突出。1990年惠州港舉行奠基儀式并持續(xù)建設(shè)，以及1991年南海石化項(xiàng)目（一期）立項(xiàng)，使得這兩個(gè)區(qū)域岸線長(zhǎng)度快速增加，并不斷向海擴(kuò)張。除大亞灣段外，港口和工業(yè)區(qū)岸線在其他區(qū)域也有零星分布：2008年位于巽寮灣段西南的湖頭角工業(yè)區(qū)（平海發(fā)電廠）開始建設(shè)；考洲洋段也有工業(yè)區(qū)岸線分布，考慮到其區(qū)位優(yōu)勢(shì)，在未來一段時(shí)間內(nèi)其區(qū)段內(nèi)港口和工業(yè)區(qū)岸線可能還會(huì)有一定發(fā)展。

（3）從遙感影像解譯發(fā)現(xiàn)考洲洋段近黃埠鎮(zhèn)岸線段自1973年以來持續(xù)進(jìn)行填海造陸工程，將淤泥質(zhì)岸線逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)榕R近居民區(qū)的人工堤壩岸線并向海推進(jìn)，階段上在1984年—1993年表現(xiàn)最為迅猛（圖5）。該段海岸線變化與人口增長(zhǎng)之下的城市化建設(shè)密切相關(guān)，考洲洋所在的惠東縣歷年暫住人口由1997年的4.17 萬增長(zhǎng)到了2019年的22.7 萬（惠州市統(tǒng)計(jì)局和國(guó)家統(tǒng)計(jì)局惠州調(diào)查隊(duì)，2020）。

（4）濱海旅游區(qū)建設(shè)對(duì)惠州海岸線的驅(qū)動(dòng)主要在2003年以后，且在范和灣段影響較大，主要表現(xiàn)為淤泥質(zhì)或圍墾養(yǎng)殖岸線改造為海岸圍堤（圖3），這改變了人工岸線的結(jié)構(gòu)（表3），表明該段岸線由圍墾養(yǎng)殖產(chǎn)業(yè)驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)變?yōu)槁糜螛I(yè)驅(qū)動(dòng)。濱海旅游產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展也促使政府加強(qiáng)了基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)，道路堤壩岸線在2003年—2013年增加了20303 m（表2），如海灣大橋北岸沿海公路的建設(shè)，連接了多個(gè)沿岸濱海旅游區(qū)，形成了具有集聚效應(yīng)的濱海旅游帶。相反以旅游為核心產(chǎn)業(yè)的巽寮灣段和雙月灣段的人工岸線比例卻較低，原因在于巽寮灣段和雙月灣段的核心旅游資源為砂質(zhì)海岸，政府及當(dāng)?shù)鼐用穹浅Ｖ匾晫?duì)砂質(zhì)海岸的保護(hù)。同時(shí)但旅游業(yè)的快速發(fā)展還是間接改變了巽寮灣段和雙月灣段部分區(qū)域岸線類型，如巽寮灣段內(nèi)區(qū)紅月灣、磨子石公園岸線段在2003年—2013年期間被改為旅游碼頭，1993年—2003年雙月灣段西岸南端砂質(zhì)海岸被改為碼頭。此外，大亞灣段東部海岸開展的濱海旅游區(qū)建設(shè)也促進(jìn)了該區(qū)自然岸線向人工岸線的轉(zhuǎn)變，并表現(xiàn)出向海擴(kuò)張的趨勢(shì)（圖3）。

惠州市海岸線在1973年—2019年間表現(xiàn)出快速人工化的特征，尤其是1984年以來，人工岸線比例從10.35%升高至57.45%，這與中國(guó)大陸海岸線的變化特征相似：從1980年—2010年，中國(guó)大陸海岸人工岸線比例從24.6%增至56.1%（高義等，2013）。中國(guó)大陸海岸線發(fā)生顯著變化的時(shí)間節(jié)點(diǎn)是1990年，而惠州市海岸線在1984年后人工化進(jìn)程明顯，表明惠州市海岸線的人工開發(fā)早于全國(guó)的平均時(shí)期。

中國(guó)海岸線具有北方海岸變化速率高于南方海岸的特征（高義等，2013），比如，北方海岸中萊州灣地區(qū)1985年—2015年海岸線年變化速率即EPR為139.5 m/a（丁小松等，2018），遠(yuǎn)高于南方海岸中北部灣1987年—2013年的變化速率（3.48 m/a）（黎良財(cái)?shù)龋?015），而惠州市海岸線在1984年—2019年期間的變化速率是5.52 m/a，與北部灣地區(qū)變化相近，由此可見，中國(guó)海岸線整體增長(zhǎng)的趨勢(shì)下各地區(qū)變化速率仍存在一定差異。

通過近50年的發(fā)展，惠州市對(duì)海岸的利用越來多元化，形成了以工業(yè)建設(shè)為主，圍墾養(yǎng)殖和濱海旅游共同開發(fā)的格局。珠江口海岸帶在2010年—2017年期間85%以上為人工岸線（張?jiān)浦サ龋?019），其主要改造因素是圍墾養(yǎng)殖和填海造地，但是惠州市在2019年的人工岸線比例為55.74%，遠(yuǎn)低于珠江口的平均比例，這與惠州市重視砂質(zhì)岸線和基巖岸線等優(yōu)質(zhì)旅游岸線的保護(hù)密切相關(guān)。惠州市對(duì)海岸帶的開發(fā)早期以開發(fā)圍墾養(yǎng)殖為主，后期以工業(yè)建設(shè)為主，雖然旅游業(yè)發(fā)展迅速，但是對(duì)海岸線的直接改變較小，僅在部分岸線段如范和灣濱海旅游區(qū)將淤泥質(zhì)和圍墾岸線改造成了海岸圍堤以及砂質(zhì)岸線段旅游碼頭的建設(shè)。惠州市重視巽寮灣和雙月灣的環(huán)境保護(hù)，同時(shí)持續(xù)建設(shè)大亞灣石化區(qū)和惠州港等區(qū)域。該市海岸線開發(fā)方針與同在粵港澳大灣區(qū)的深圳市實(shí)行嚴(yán)格保護(hù)自然生態(tài)區(qū)域（如大鵬半島），重點(diǎn)開發(fā)經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)區(qū)域（鹽田區(qū)、南山區(qū)和寶安區(qū)）的政策（賈凱等，2022；李猷等，2009）相似。

本研究中，惠州市海岸線向海推進(jìn)的區(qū)域主要是港口碼頭、工業(yè)區(qū)和圍墾區(qū)，并在經(jīng)濟(jì)相對(duì)發(fā)達(dá)的地帶表現(xiàn)最為顯著，由此造成人工岸線比例不斷上升，砂質(zhì)岸線段則基本穩(wěn)定。鑒于本次研究區(qū)為人口較為密集地區(qū)，通過近幾十年的發(fā)展，海岸線的開發(fā)已達(dá)到較高程度，因此在未來一段時(shí)間內(nèi)該區(qū)域岸線不會(huì)出現(xiàn)大范圍向海擴(kuò)張的現(xiàn)象，變化相對(duì)較為穩(wěn)定。

6 結(jié)論

本研究基于1973年—2019年間的6 期Landsat影像數(shù)據(jù)，解譯惠州市各個(gè)時(shí)期的海岸線位置和類型，通過DSAS 分析1973年—2019年間惠州市海岸線的變化情況（NSM、EPR 和LRR），并結(jié)合當(dāng)?shù)刈匀缓腿藶橐蛩貙?duì)海岸線在空間和時(shí)間上的動(dòng)態(tài)變化進(jìn)行分析，得到以下結(jié)論：

（1）1973年—2019年期間，惠州市海岸線的總長(zhǎng)度由224565 m 增加到249656 m，人工岸線比例由8.27%上升到57.45%，變化最大的時(shí)間段為1984年—1993年（10.35%—39.07%）。大亞灣段、考洲洋段和范和灣段變化顯著（EPR分別為9.56 m/a，3.46 m/a 和2.54 m/a），巽寮灣段和雙月灣段較為穩(wěn)定（EPR分別為1.46 m/a和1.27 m/a）。

（2）惠州市1973年—2019年平均NSM 為185.46 m，平 均EPR 為4.04 m/a，平 均LRR 為4.67 m/a。1973年—1984年期間海岸線總體后退，1984年以后不斷向海推進(jìn)，其中1984年—1993年擴(kuò)張速度最高，NSM 達(dá)到100.2 m。各子岸線段中，大亞灣段在1984年—2019年為持續(xù)擴(kuò)張，其段落內(nèi)惠州港和大亞灣石化區(qū)分別在1984年—1993年和2003年—2013年發(fā)展最為迅速?？贾扪蠖巫兓饕l(fā)生在1984年—1993年間，并主要由圍墾養(yǎng)殖和填海造陸驅(qū)動(dòng)。范和灣段在1984年—1993年向海擴(kuò)張迅速，此時(shí)間段為其北部鹽田圍墾區(qū)快速建設(shè)時(shí)期。巽寮灣段和雙月灣段在各時(shí)間段內(nèi)總體較為穩(wěn)定。

（3）影響惠州市海岸線變化的主要因素為圍墾養(yǎng)殖、港口工業(yè)區(qū)、濱海旅游區(qū)建設(shè)及人口增長(zhǎng)下的填海造陸活動(dòng)。其中，圍墾養(yǎng)殖活動(dòng)在1973年—2003年在考洲洋段和范和灣段大力開展；港口工業(yè)區(qū)在1993年后不斷建設(shè)，主要分布在大亞灣段；濱海旅游區(qū)岸線段在范和灣段分布最長(zhǎng)，該活動(dòng)直接改變了海岸線類型但未使海岸線大幅擴(kuò)張或后退；填海造陸工程活動(dòng)自1973年以來在黃埠鎮(zhèn)岸線段附近持續(xù)進(jìn)行。自然因素對(duì)惠州市海岸線變化影響較小，典型自然岸線段如巽寮灣核心旅游區(qū)和雙月灣東、西岸海岸線在近50年內(nèi)均十分穩(wěn)定。

（4）惠州市海岸線變化趨勢(shì)與中國(guó)大陸一致，均表現(xiàn)為岸線的快速人工化，且惠州市海岸線的人工開發(fā)早于全國(guó)的平均時(shí)期。惠州市1984年—2019年海岸線變化速率為5.52 m/a，與同時(shí)期的北方萊州灣海岸線相比變化速率較低，但高于南方地區(qū)部分海岸。

（5）惠州市重視砂質(zhì)岸線和基巖岸線等優(yōu)質(zhì)旅游岸線的保護(hù)，人工岸線比例遠(yuǎn)低于珠江口平均水平。目前，惠州市形成了以工業(yè)建設(shè)為主，圍墾養(yǎng)殖和濱海旅游共同開發(fā)海岸的格局，預(yù)計(jì)該市海岸線短期內(nèi)不會(huì)發(fā)生較大改變。

本研究中使用的Landsat 衛(wèi)星數(shù)據(jù)因其良好的時(shí)序性被廣泛用于海岸線多時(shí)相監(jiān)測(cè)，但受限于分辨率問題，海岸線提取具有一定誤差。未來海岸線研究中可以使用更高分辨率圖像和其他高精度數(shù)據(jù)源，以期獲得更精確的海岸線。