中圖分類號(hào)：TP79 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A doi：10.12128/j.issn.1672 -6979.2025.06.010

0引言

海岸帶的海陸交互相對(duì)頻繁，人類活動(dòng)對(duì)其影響甚為巨大[1-2]。海岸線變遷是海岸帶研究的基礎(chǔ)內(nèi)容之一，同時(shí)也是海岸帶研究調(diào)查的重點(diǎn)[3]。宋昊等[4使用增強(qiáng)歸一化差異水體指數(shù)對(duì)水體富營養(yǎng)化進(jìn)行研究，熊珂等[5]利用歸一化差異水體指數(shù)進(jìn)行了水體面積變化監(jiān)測，李浩等[對(duì)1973—2023年威海灣海岸線變遷及驅(qū)動(dòng)力予以研究分析，孫曉林等對(duì)1988—2017年威海市海岸線時(shí)空變化及其驅(qū)動(dòng)力進(jìn)行了研究，李梅娜等[8對(duì)1990—2013年威海海岸線變遷開展了分析，王菡9對(duì)1975—2020 年威海市城市化影像的海灣空間資源時(shí)空演變予以研究，對(duì)但均對(duì)榮成市海岸線變遷研究甚少，因此本文采用2000、2005、2010、2015、2022年多期遙感影像數(shù)據(jù)，對(duì)榮成海岸線變遷開展研究，分析榮成20年來榮成海岸線變遷情況，為榮成市海岸帶的管理及開發(fā)利用提供數(shù)據(jù)參考。

1 研究區(qū)概況與數(shù)據(jù)源

1. 1 研究區(qū)概況

該研究區(qū)位于山東省威海榮成市，西、西南與文登市接壤，西北與環(huán)翠區(qū)相鄰，北、東、南三面瀕臨黃海，東與韓國隔海相望。研究區(qū)海岸線長491.9km ，海岸地貌和底質(zhì)類型復(fù)雜多樣，海岸線蜿蜒曲折，岬灣交錯(cuò)，巖礁星羅棋布，淺海灘涂面積廣闊，水產(chǎn)資源豐富，研究區(qū)位置見圖1。

研究區(qū)南北高、中間低，呈馬鞍形，地勢(shì)整體由西北向東南傾斜。在地質(zhì)演化史上，該區(qū)自太古-元古代以來長期處于緩慢上升狀態(tài)而未接受顯著沉積，中生代印支期和燕山晚期以來，陸臺(tái)活化上升，巖漿活動(dòng)加劇，侵蝕作用強(qiáng)烈，隨后趨于穩(wěn)定，陸臺(tái)經(jīng)歷了長期剝蝕，特別是第四紀(jì)以來的風(fēng)化、剝蝕和搬運(yùn)堆積作用，各種營力對(duì)其進(jìn)一步雕塑，形成當(dāng)今的地貌[10-11]。因研究區(qū)三面環(huán)海，海洋性氣候特點(diǎn)突出，表現(xiàn)為四季分明，春冷、夏涼、秋溫、冬暖。這種氣候特點(diǎn)對(duì)研究區(qū)的生態(tài)環(huán)境和生物多樣性產(chǎn)生了重要影響，也為該區(qū)域的海洋資源開發(fā)和利用提供了有利條件。

1. 2 數(shù)據(jù)源

海岸帶地質(zhì)環(huán)境解譯通常采用多光譜、多時(shí)相、高分辨率全色衛(wèi)星數(shù)據(jù)，目前常用的衛(wèi)星遙感影像數(shù)據(jù)源有Landsat、SPOT、QUICKBIRD、IKONOS、ASTER、ALOS、北京一號(hào)小衛(wèi)星、高分系列衛(wèi)星、中巴資源衛(wèi)星等[12-17]。Landsat系列衛(wèi)星自1972年發(fā)射以來，至今已發(fā)射9顆衛(wèi)星，廣泛應(yīng)用于地下礦藏、海洋資源和地下水資源的調(diào)查，以及自然植物的生長和地貌研究等領(lǐng)域[18-21]。我國的高分系列衛(wèi)星于2013年發(fā)射，現(xiàn)已發(fā)射7顆基礎(chǔ)系列衛(wèi)星，其影像數(shù)據(jù)在國土資源勘查、環(huán)境監(jiān)測與保護(hù)、城市規(guī)劃等領(lǐng)域發(fā)揮了重要作用[22-25]。由于早期米級(jí)和亞米級(jí)的高分辨率遙感影像數(shù)據(jù)相對(duì)較少，且本次研究時(shí)間跨度相對(duì)較大，單顆衛(wèi)星數(shù)據(jù)很難滿足研究需求，因此，本研究使用Landsat系列衛(wèi)星影像數(shù)據(jù)開展榮成市海岸線變遷研究。具體使用的遙感影像數(shù)據(jù)見表1。

2 數(shù)據(jù)處理

2.1 數(shù)據(jù)預(yù)處理

數(shù)據(jù)預(yù)處理主要包括輻射定標(biāo)、大氣校正、正射校正以及影像融合與鑲嵌4個(gè)關(guān)鍵步驟。輻射定標(biāo)是將不同時(shí)相、不同傳感器獲取的影像亮度灰度值轉(zhuǎn)換為絕對(duì)輻射亮度的過程，其核心目的是消除傳感器自身誤差，確保獲取準(zhǔn)確的輻射值。大氣校正則是通過消除大氣因素引起的輻射誤差，反演出地物真實(shí)的地表反射率，從而提高數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。正射校正旨在消除Landsat原始影像中因光學(xué)系統(tǒng)畸變、姿態(tài)變化和地球曲率等因素導(dǎo)致的數(shù)據(jù)畸變和失真，保證影像的空間幾何精度。影像融合與鑲嵌是將多幅不同類型和分辨率的影像進(jìn)行整合，生成一幅綜合影像，從而提取更多有效信息，大幅提高數(shù)據(jù)的使用效率。本次使用ENVI5.3和ArcMapl0.8兩種軟件相結(jié)合的方式，對(duì)Landsat影像數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理。

2.2 海岸線專題信息提取

目前，遙感影像海岸線專題信息提取主要采用目視解譯和自動(dòng)解譯2種方法。傳統(tǒng)的目視解譯通過手工透圖作業(yè)實(shí)現(xiàn)，雖然方法簡單直觀，但存在較大的人為誤差。自動(dòng)解譯則是將海岸線作為影像的邊緣特征進(jìn)行檢測，以提取影像海岸線。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的快速發(fā)展，自動(dòng)解譯技術(shù)取得了顯著進(jìn)步，各類新算法層出不窮，逐漸成為當(dāng)前海岸線解譯的主流方向。本次使用ArcMaplO.8對(duì)Landsat影像進(jìn)行岸線信息提取。

歸一化差異水體指數(shù)（MNDWI）能夠結(jié)合綠色波段和短紅外波段增強(qiáng)水體與背景地物（如建筑物、植被、裸土）的光譜差異，同時(shí)對(duì)含沙量較高的渾濁水體也有一定識(shí)別能力，能夠有效減少城市區(qū)和植被的錯(cuò)誤分類，提高海岸線提取精度。因歸一化差異水體指數(shù)具有上述特點(diǎn)，所以本文采用歸一化差異水體指數(shù)提取海岸線，根據(jù)文獻(xiàn)[5]，歸一化差異水體指數(shù)公式見式（1）：

其中： ρ（Green） 為綠波波段，對(duì)應(yīng)Landsat影像的第2個(gè)波段； ρ（MIR） 為中紅外波段，對(duì)應(yīng)Landsat影像的第5個(gè)波段。

3變遷結(jié)果

3.1 海岸線類型

我國近海海洋綜合調(diào)查與評(píng)價(jià)專項(xiàng)中設(shè)置了海岸帶衛(wèi)星遙感調(diào)查任務(wù)，該任務(wù)將海岸線類型劃分為人工岸線、基巖岸線、砂質(zhì)岸線、粉砂淤泥質(zhì)岸線和生物岸線五類。本研究基于Landsat影像，分析了各種海岸類型在影像中的構(gòu)筑特征，從顏色、紋理、地物鄰接關(guān)系等方面建立海岸類型的遙感解譯標(biāo)志，提出研究區(qū)所包含的岸線（主要是人工岸線、基巖岸線、砂質(zhì)岸線）的提取原則，最后對(duì)提取結(jié)果進(jìn)行詳細(xì)分析。

3.1.1 人工岸線

人工岸線是由人工建筑物形成的海岸線，其主要由混凝土等材料建造的水工建筑構(gòu)成，旨在阻擋海水。在設(shè)計(jì)上，這些建筑物需確保在大潮期間海水不會(huì)漫過堤岸。研究區(qū)內(nèi)的人工岸線分布廣泛，類型多樣，主要包括防潮堤、防波堤、凸堤、碼頭、養(yǎng)殖區(qū)、道路和鹽田等。這些人工建筑物往往具有規(guī)則的形狀，取其外沿作為海岸線，在遙感影像上可以清晰的識(shí)別（圖2）。

3.1.2 基巖岸線

基巖海岸分布于易受波浪沖蝕和沿岸流沖刷的區(qū)域，其典型地貌特征是突出的海岬和深入陸地的海灣，水邊線大多呈不規(guī)則鋸齒狀，岸外廣泛遍布礁巖、巨石、海蝕平臺(tái)、海蝕崖?；鶐r海岸有明顯的起伏狀態(tài)和巖石構(gòu)造特征，近岸水域較深，在遙感影像上顏色呈現(xiàn)深色調(diào)，破波帶呈亮白色，近岸礁石呈灰白色，分布散亂且亮度不均，紋理較為粗糙。在遙感解譯中，基巖岸線的位置應(yīng)在明顯的水陸分界線上。

具體而言，礁石、破波帶等特征位于岸線的向海一側(cè)，而植被、裸巖和建筑物等地物則位于岸線向陸一側(cè)。海岸植被根據(jù)不同的長勢(shì)呈淺紅色或暗紅色，裸巖則表現(xiàn)為灰白色?；鶐r海岸與海水交界處具有明顯的邊界特征，其解譯標(biāo)志體現(xiàn)在海岬角以及直立陡崖與海水的交界部位（圖3）。

3.1.3 砂質(zhì)岸線

砂質(zhì)岸線位于砂質(zhì)海岸上，砂質(zhì)海岸常分為一般砂質(zhì)海岸和具有陡崖的砂質(zhì)海岸兩類。研究區(qū)的砂質(zhì)岸線分布廣泛，特征明顯，典型的砂質(zhì)海岸通常呈現(xiàn)較為平直的地貌特征，其海灘上部因受大潮潮水搬運(yùn)作用，常常堆積成一條與岸平行的脊?fàn)钌百|(zhì)沉積——灘脊。灘脊的位置即為海岸線的實(shí)際位置，一般在干燥的沙灘下限處，堆積成一條痕跡線。從遙感影像特征來看，干燥灘面由于具有較高的光譜反射率，在影像上呈現(xiàn)為明亮的白色區(qū)域，而灘脊痕跡線處因堆積有植物碎屑及其他雜物，其亮度相對(duì)較低，海水的光譜反射率較低，含水量較高的沙灘光譜反射率也較低，在影像上表現(xiàn)為較暗的色調(diào)?；谶b感影像解譯特征，砂質(zhì)岸線的準(zhǔn)確位置應(yīng)取在灘脊痕跡線上限處（圖4）。

需要特別說明的是，由于潮汐作用的影響，沙灘區(qū)域會(huì)出現(xiàn)周期性淹沒現(xiàn)象，當(dāng)海水退去時(shí)，曾被淹沒的沙灘區(qū)域在影像上呈現(xiàn)較低的亮度值，而未被淹沒的區(qū)域則保持較高的亮度特征。從海岸線定義的角度而言，海岸線應(yīng)是水體與陸地的分界線，而非僅區(qū)分砂質(zhì)與非砂質(zhì)地物。

3.2 海岸線提取

本文基于2000年、2005年、2010年、2015年和2022年5個(gè)時(shí)相的Landsat遙感影像數(shù)據(jù)，對(duì)海岸線進(jìn)行瞬時(shí)水邊線進(jìn)行提取。其中2000年影像顯示榮成海岸線形態(tài)相對(duì)自然，潟湖、海灣等典型地貌特征顯著，影像中發(fā)現(xiàn)局部海灣出現(xiàn)港口建設(shè)、人工養(yǎng)殖區(qū)圍堰的現(xiàn)象，岸線開始呈現(xiàn)局部規(guī)則化趨勢(shì)。2000—2022年間榮成海岸線總長度增加53.81km ，年均變化速率僅為 2.45km 。

3.3 海岸線類型解譯

本文基于上述岸線類型識(shí)別方法，對(duì)榮成市海岸線進(jìn)行了系統(tǒng)解譯與分類。通過綜合分析多源遙感影像數(shù)據(jù)，結(jié)合實(shí)地驗(yàn)證結(jié)果，準(zhǔn)確識(shí)別了研究區(qū)域內(nèi)的各類岸線類型，包括基巖岸線、砂質(zhì)岸線以及人工岸線等，這些成果清晰地反映了榮成海岸線在時(shí)間序列上的空間分布特征及其動(dòng)態(tài)變化規(guī)律，不同年度岸線類型解譯見圖5。

4變遷分析

2000—2022年間，研究區(qū)域海岸線發(fā)生了顯著變化，其中人工海岸線的變遷尤為突出，整體呈現(xiàn)持續(xù)增長態(tài)勢(shì)。具體而言，2000—2005年間，海岸線變化主要表現(xiàn)為人工岸線的擴(kuò)張，主要表現(xiàn)在養(yǎng)殖區(qū)的變化和碼頭的興建等。通過遙感影像分析可以清晰觀察到，部分原有陸地已轉(zhuǎn)變?yōu)楹ＫB(yǎng)殖區(qū)，這些變化反映了人類活動(dòng)對(duì)海岸帶環(huán)境的顯著影響（圖6）。

2005—2010年間，海岸線持續(xù)發(fā)生變化，人類工程活動(dòng)對(duì)海岸線演變影響顯著，主要表現(xiàn)在人工建筑物的持續(xù)擴(kuò)建。以王家灣北部區(qū)域?yàn)槔?，該時(shí)期新建了兩座大型港口碼頭，這一現(xiàn)象充分反映了人類活動(dòng)對(duì)海岸帶環(huán)境的顯著影響，同時(shí)也體現(xiàn)了該區(qū)域海洋經(jīng)濟(jì)發(fā)展的強(qiáng)勁勢(shì)頭（圖7）。

2010—2015年間，研究區(qū)域海岸線發(fā)生變化的主要因素仍為人類工程活動(dòng)的影響，主要表現(xiàn)在人圖72005—2010年Landsat影像海岸線變遷信息特征圖工建筑物的持續(xù)擴(kuò)建上，例如聯(lián)絡(luò)灣北部碼頭的規(guī)模不斷擴(kuò)大，這些人為干預(yù)活動(dòng)不僅改變了海岸線的自然形態(tài)，也對(duì)周邊海洋生態(tài)環(huán)境產(chǎn)生了深遠(yuǎn)影響（圖8）。

2015—2022年間，研究區(qū)域海岸線持續(xù)發(fā)生明細(xì)變化，其中人類工程活動(dòng)是主要驅(qū)動(dòng)因素。與2015年相比，海岸線變化幅度呈現(xiàn)明顯下降趨勢(shì)。

通過遙感影像分析發(fā)現(xiàn)，海岸線變化最突出的特征是人工建筑物的持續(xù)擴(kuò)建，特別是在靖海灣東部區(qū)域，碼頭等人工設(shè)施的建設(shè)尤為顯著，這一變化趨勢(shì)反映了人類活動(dòng)對(duì)海岸帶環(huán)境的持續(xù)影響，同時(shí)也表明海岸線變化速率趨于平緩（圖9）。

總體而言，2000—2022年榮成海岸線變化相對(duì)顯著，主要表現(xiàn)為人工岸線的變遷。這一變化主要受人類活動(dòng)驅(qū)動(dòng)，其中養(yǎng)殖區(qū)邊界擴(kuò)張和人工建筑的擴(kuò)建是岸線變化的主要因素。從空間分布來看，海岸線變化具有明顯的區(qū)域差異性，以榮成東南部和南部變化最為明顯，而北部變化相對(duì)不明顯，本文實(shí)測的詳細(xì)變遷數(shù)據(jù)見表2。

根據(jù)表2的數(shù)據(jù)分析，海岸線變遷最明顯的為人工海岸線的增加，港口碼頭的修建人為地改變了海岸線現(xiàn)狀，增加了海岸線長度，這一變化趨勢(shì)反映了人類活動(dòng)對(duì)海岸帶環(huán)境的顯著影響，同時(shí)也為海岸帶綜合管理提供了重要參考。

5 結(jié)語

本研究選用2000年、2005年、2010年、2015年、2022年多期Landsat遙感影像對(duì)榮成市海岸線進(jìn)行解譯，根據(jù)對(duì)2000—2022年不同年度提取的海岸線解譯分析得出結(jié)論如下：

（1）2000—2022年榮成海岸線共增加53.81km ，其中人工岸線增長 100.94km ，其增長整體呈放緩趨勢(shì)，增速在2000—2005年最大，基巖岸線和砂質(zhì)岸線整體先減少后趨于穩(wěn)定，分別減少29.60km 和 17.53km 。

（2）研究通過2022年度時(shí)間序列分析，揭示了榮成海岸線從“快速開發(fā)\"到“保護(hù)修復(fù)”的完整轉(zhuǎn)型軌跡。這期間的人類活動(dòng)（如養(yǎng)殖區(qū)擴(kuò)展和港口碼頭建設(shè)）是海岸線變化的主要驅(qū)動(dòng)力，在空間分布上主要體現(xiàn)在榮成東南部和南部區(qū)域。

（3）榮成市早期人工岸線擴(kuò)張階段缺乏生態(tài)補(bǔ)償機(jī)制，導(dǎo)致自然岸線損失不可逆。建議榮成市在未來的海岸帶管理中，加強(qiáng)對(duì)人工岸線擴(kuò)張的管控和規(guī)劃，確保海岸帶資源的可持續(xù)利用。同時(shí)應(yīng)重視海岸帶生態(tài)環(huán)境的保護(hù)，減少人類活動(dòng)對(duì)自然海岸線的負(fù)面影響。

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Study on the Changes of Rongcheng Coastline Based on Landsat Time Series Imagery

SUN Mengxin12，JIANG Zhaojun12，JIANG Hao3， WANG Yulian’， SHAO Qifan12， JIANGYongqing1'2 ，XING Xiaoping1'2，SONG Bin1，2

（1.No.6 Geological Brigade of Shandong Provincial Bureau of Geology and Mineral Resources（No.6 Exploration Institute of Geology and Mineral Resources）， Shandong Weihai ，China;2. Shandong Province Data Open Innovation Application Laboratory， Shandong Weihai ， China; 3.Beijing Vocational College of Agriculture，Beijing lO2442，China）

Abstract：As an ecotone between the ocean and land，coastline plays a crucial role in ecological functions and resource value. Its dynamic changes are directly linked to green development of marine economy，marine ecological security and the well-being of coastal communities.It is the \"lifeline\" of marine economic development. By using multi- temporal Landsat satelite remote sensing images，combining with remote sensing interpretation and GIS spatial analysis techniques，spatiotemporal changes of Rongcheng coastline from 200O to 2022 have been systematically analyzed. It is revealed that the total length of Rongcheng coastline has increased 53.81km during this period. Artificial coastlines has expanded significantly，while bedrock and sandy coastlines initially has decreased before stabilizing. The period from 2Ooo to 2005 is the most rapid growth of artificial coastlines，with an increase of 100.94km . It is primarily driven by human activities，such as port construction and aquaculture expansion. This rapid growth has not only altered natural morphology of the coastal zone， but also profound impacts on the coastal ecosystem. Accompanying with increasing awareness of ecological and environmental protection，development activities in Rongcheng coastal zone have gradually become more rational， and the rate of coastline changes has slowed. It is recommended that dynamic monitoring of coastal zone changes should be strengthened，spatial layout of the coastal zone should be optimized，and more intensive and efficient development and utilization of coastal areas should be promoted. It will ensure that precious coastal resources in Rongcheng city will become a vital foundation for \"Free Breathing ?? Natural Rongcheng\".

Key words：Landsat image； coastline change；remote sensing interpretation; Rongcheng city in Shandong province