彭遠(yuǎn)新 鄧振利 姜亞俊 蓋延航

摘要選取MSS、TM和OLI共6個(gè)時(shí)相遙感影像數(shù)據(jù)，基于RS與GIS平臺(tái)通過(guò)面對(duì)對(duì)象分類(lèi)和人機(jī)交互目視解譯法，實(shí)現(xiàn)了對(duì)萊州灣南岸中段區(qū)1973—2017年的海岸線遙感動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)研究。結(jié)果表明，近50年來(lái)萊州灣南岸中段區(qū)域海岸線整體上呈現(xiàn)出向陸地方向擴(kuò)張的趨勢(shì)，其中白浪河和濰河區(qū)間內(nèi)擴(kuò)張速度及規(guī)模最大，彌河西部區(qū)域變化幅度最小;從時(shí)間來(lái)看，萊州灣南岸海岸線變化呈現(xiàn)從穩(wěn)定-變動(dòng)高峰期-趨于穩(wěn)定的總體趨勢(shì)。1973—1983年基本處于穩(wěn)定狀態(tài);1984—2009年為變動(dòng)高峰期，海岸線出現(xiàn)了明顯變動(dòng);2010—2017年海岸線基本保持穩(wěn)定，未出現(xiàn)大幅度變動(dòng)。海岸線變動(dòng)主要與降水量變少、風(fēng)暴潮頻發(fā)、人類(lèi)開(kāi)發(fā)等有關(guān)。

關(guān)鍵詞海岸線;遙感;監(jiān)測(cè);萊州灣

中圖分類(lèi)號(hào)P237;TP79文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼A

文章編號(hào)0517-6611（2019）03-0054-03

doi：10.3969/j.issn.0517-6611.2019.03.018

海岸線通常是指海洋與陸地的分界線，海岸線附近往往是人口、城市分布的集中區(qū)域。精確高效地進(jìn)行海岸線監(jiān)測(cè)對(duì)于海洋資源管理、陸地區(qū)域規(guī)劃發(fā)展和海洋資源的可持續(xù)利用具有重要意義。傳統(tǒng)海岸線的監(jiān)測(cè)通常采用人工采點(diǎn)、人工實(shí)地勘測(cè)，費(fèi)事費(fèi)力，效率比較低下。遙感技術(shù)可以通過(guò)對(duì)地觀測(cè)衛(wèi)星上攜帶的傳感器對(duì)地表景觀類(lèi)別進(jìn)行快速、大范圍和準(zhǔn)確的監(jiān)測(cè)，目前已經(jīng)廣泛應(yīng)用到國(guó)土資源管理等領(lǐng)域。利用遙感影像對(duì)海岸線變化進(jìn)行監(jiān)測(cè)，具有快速、有效、低廉等優(yōu)點(diǎn)。

目前，對(duì)海岸線的提取監(jiān)測(cè)多是基于多時(shí)相遙感影像。豐愛(ài)平等[1]利用2001年TM影像及水深地形數(shù)據(jù)，通過(guò)與歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比分析，提取萊州南岸海岸線多年的侵蝕信息;王集寧等[2]運(yùn)用1973—2017共7個(gè)時(shí)相的多光譜影像，在面向?qū)ο蠓诸?lèi)技術(shù)的支持下，完成了黃河口海岸線動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)和遙感分析;王琎等[3]利用RS與GIS技術(shù)相結(jié)合的方式對(duì)珠江口灣區(qū)海岸線進(jìn)行監(jiān)測(cè)，并進(jìn)一步對(duì)海岸線的動(dòng)態(tài)變化進(jìn)行了分析;王鵬等[4]在遙感監(jiān)測(cè)海岸線的方法上進(jìn)行了深入研究，即通過(guò)eCognition和人機(jī)交互的方法實(shí)現(xiàn)對(duì)海岸線的半自動(dòng)提取，大幅度提升了海岸線提取的效率和精度。

上述研究證實(shí)了利用遙感手段進(jìn)行海岸線的提取監(jiān)測(cè)是可靠有效的，但其基于遙感信息提取的海岸線多是瞬時(shí)水位，沒(méi)有考慮海岸線在一天中存在的動(dòng)態(tài)變化，即潮漲潮落，可能對(duì)結(jié)果產(chǎn)生輕微的誤差。筆者利用1973—2017年共6期遙感影像，基于RS與GIS結(jié)合面向?qū)ο蟮姆椒?，且考慮到影像數(shù)據(jù)獲取時(shí)間，在近似一致的基礎(chǔ)上進(jìn)行獲取，進(jìn)一步提高遙感監(jiān)測(cè)的效率和精度，以期為海洋資源利用與開(kāi)發(fā)提供支持。

1材料與方法

1.1研究區(qū)概況研究區(qū)域?yàn)槿R州灣南岸中段區(qū)域（圖1），

處在山東省濰坊壽光市（縣級(jí)市）、寒亭區(qū)和昌邑市（縣級(jí)市）內(nèi)，氣候類(lèi)型為暖溫帶季風(fēng)型半濕潤(rùn)大陸性氣候，年均氣溫在12.3 ℃左右，多年平均降水量在650 mm左右。海岸類(lèi)型主要為淤泥質(zhì)弱潮海灘，近些年人工圍海較為普遍，在海岸處存在有較多鹽田和水產(chǎn)養(yǎng)殖場(chǎng)[5]。

1.2數(shù)據(jù)的獲取與預(yù)處理

該研究采用的遙感數(shù)據(jù)類(lèi)型主要是1973年12月的Landsat 1-3 MSS數(shù)據(jù)，1984年12月、1994年12月的和2002年2月Landsat-5 TM數(shù)據(jù)、2010年11月Landsat 7 ETM數(shù)據(jù)和2017年4月Landsat 8 OLI數(shù)據(jù)共6個(gè)時(shí)相的影像數(shù)據(jù)（表1），輔助數(shù)據(jù)包括數(shù)字高程（DEM）數(shù)據(jù)、實(shí)地調(diào)查數(shù)據(jù)和行政區(qū)劃數(shù)據(jù)?？紤]漲落潮的影響，影像時(shí)段均選在10：00—14：00，都是接近落潮底或漲潮初的圖像。

該研究采用的影像共6景，依據(jù)DEM數(shù)據(jù)對(duì)遙感影像數(shù)據(jù)進(jìn)行幾何校正，盡可能消除地形因素對(duì)影像的干擾;為消除大氣、水份或者地物光照條件等方面的產(chǎn)生的輻射畸變，需要進(jìn)行輻射校正，主要在ENVI5.1 的FLAASH模塊中進(jìn)行;最后為提升影像的處理效率，去除無(wú)關(guān)地物信息的干擾，更好地凸顯海岸線的光譜信息，需要對(duì)影像進(jìn)行一定的裁剪，裁剪過(guò)程主要在Arcgis 10.1的掩膜模塊中進(jìn)行。

1.3海岸線提取方法該研究中岸線的提取主要基于RS和GIS平臺(tái)，提取方法采用面向?qū)ο蟮姆诸?lèi)方法，該方法的優(yōu)勢(shì)在于將像元連接成圖形即多邊形區(qū)域，而不僅僅局限于影像基本組成單位像元，還可以包括紋理、結(jié)構(gòu)等先知信息，極大地提升了提取的精度和效率，最后在GIS平臺(tái)上進(jìn)行人機(jī)交互操作和矢量化，即可得到矢量化的海岸線。

2結(jié)果與分析

根據(jù)確定的解譯標(biāo)志與人機(jī)交互提取原則，提取萊州灣海岸線的類(lèi)型、長(zhǎng)度和變化范圍，獲得6個(gè)時(shí)相的海岸線狀況，結(jié)果如圖 2所示。

2.1萊州灣南岸海岸線不斷后退

海岸線的變化主要與人類(lèi)活動(dòng)、泥沙淤積、海平面變化、風(fēng)暴潮帶來(lái)的侵蝕等有關(guān)。從圖2可以看出，1973—2017年海岸線發(fā)生了較大幅度后退，1973—1983年海岸線向陸地推進(jìn)的速度最快，其次是2002—2009年，再次是1994—2002年海岸線后退面積較大。在整體退縮的同時(shí)，個(gè)別地段也出現(xiàn)向海推進(jìn)。這一結(jié)果與孫云華等[6]認(rèn)為膠萊河口至白浪河口段海岸線（含萊州灣南段）在研究時(shí)間內(nèi)總體上逐年向海推進(jìn)、海岸明顯淤漲的結(jié)論不同。

除了因全球變暖導(dǎo)致的海平面上升外，海岸線后退和萊州灣南岸降水減少、風(fēng)暴潮侵襲等有關(guān)。1973—1983年，基本處于穩(wěn)定狀態(tài);1984—2009年為變動(dòng)高峰期，海岸線出現(xiàn)了明顯變動(dòng);2010—2017年海岸線基本保持穩(wěn)定，未出現(xiàn)大幅度變動(dòng)。

20世紀(jì)80、90年代，海岸線向陸地快速推進(jìn)的原因應(yīng)與濰坊市降水量較少，彌河、白浪河、濰河等入海泥沙減少有關(guān)，如高曉梅等[7]、蘇莉莉等[8]研究發(fā)現(xiàn)近數(shù)十年來(lái)濰坊年降水量呈現(xiàn)減少趨勢(shì)，20世紀(jì)80、90年代為少雨年代，80年代平均年降雨量?jī)H504.3 mm，比正常年份減少100余mm。進(jìn)入 21世紀(jì)后，降水量又開(kāi)始增多。

萊州灣水深較淺且為淤泥質(zhì)海灘，是東北風(fēng)的迎風(fēng)岸，易受風(fēng)暴潮的影響[9]。風(fēng)暴潮帶來(lái)的大浪可以導(dǎo)致海岸線后退。例如，萊州灣南岸2003年10月出現(xiàn)特大風(fēng)暴潮，掀起6～8 m大浪[10];2007年3月萊州灣出現(xiàn)自1969年以來(lái)最強(qiáng)的一

次溫帶風(fēng)暴潮過(guò)程，萊州灣出現(xiàn)2.0～3.5 m風(fēng)暴潮。2009年4月又有強(qiáng)風(fēng)暴潮襲擊萊州灣[11]。

2.2海岸線長(zhǎng)度增加

整個(gè)萊州灣岸線長(zhǎng)度在增加，1984年較1973年增加20.5 km，平均速度為2.3 km/a;2002年較1994年增加12.6 km，平均速度1.6 km/a;2017年較2010年增加14.0 km，平均速度為2.0 km/a，44年間海岸線長(zhǎng)度增加47.10 km，增長(zhǎng)速度逐漸減慢，平均速度2.0 km/a。從近45年海岸線的分布形態(tài)來(lái)看，1973年的形態(tài)最為平滑，自1984年開(kāi)始海岸線出現(xiàn)鹽田和水產(chǎn)養(yǎng)殖，圖中形狀規(guī)則處均為人為作用（圖3），海岸線逐漸變曲折、加長(zhǎng)[12]。

3結(jié)論

（1）基于與GIS技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)對(duì)大范圍的地貌景觀變化較大的萊州灣南岸海岸線監(jiān)測(cè)，面向?qū)ο蠓诸?lèi)與人機(jī)交互原則提供了高效、精確的遙感監(jiān)測(cè)方法。

（2）1973—2017年萊州灣南岸海岸線整體上呈現(xiàn)海進(jìn)

陸退的趨勢(shì)， 1973—1983年基本處于穩(wěn)定狀態(tài);1984—2009年

為變動(dòng)高峰期，海岸線出現(xiàn)了明顯變動(dòng);2010—2017年海岸線基本保持穩(wěn)定，未出現(xiàn)大幅度變動(dòng)。

（3）海岸線的變化由規(guī)則平滑向變動(dòng)破碎轉(zhuǎn)變，彌河北部區(qū)域變化較為緩慢，白浪河和濰河之間變動(dòng)最為劇烈，與人類(lèi)的修建鹽田與水產(chǎn)養(yǎng)殖場(chǎng)密切相關(guān)。

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