楊帆 高奕康 邊啟明 王增軍 王娜 溫玉波

摘要：廣西南流江口無(wú)居民海島生態(tài)系統(tǒng)較為脆弱，自海島地名普查以來(lái)，該區(qū)域海島形態(tài)和島體開(kāi)發(fā)利用變化顯著。文章基于2012—2019年共8期遙感影像，開(kāi)展南流江口海島形態(tài)和開(kāi)發(fā)利用的遙感提取和變化檢測(cè)，并逐年分析海島變化情況。遙感監(jiān)測(cè)結(jié)果表明：2012—2019年，南流江口10個(gè)海島形態(tài)變化顯著，面積減少約61.8%，2個(gè)海島島體新增開(kāi)發(fā)利用變化;重點(diǎn)說(shuō)明花轎鋪、小磚窯島和小平墩島3個(gè)顯著變化海島的逐年變遷情況，并分析海島變遷的主要原因，為海島保護(hù)和管理提出若干建議。

關(guān)鍵詞：遙感監(jiān)測(cè);海島形態(tài);海島開(kāi)發(fā)利用;海島變遷

Abstract：The ecosystem of island in Nanliujiang Estuary in Guangxi is relatively fragile，the islands had significant changes in morphology and island development and utilization since the investigation of islands in 2012.Based on the 8 phase remote sensing images from 2012 to 2019，the paper conducted remote sensing extraction and change detection of the morphology and island development and utilization of the Nanliujiang Estuary Islands，and analyzed the island changes in every year.The remote sensing monitoring results showed that from year 2012 to 2019，the morphology of the 10 islands had changed significantly with an area of about 61.8% reduction，and new development and utilization changes in 2 islands.The paper focused on the year-to-year changes of the islands named Huajiaopu，Xiaozhuanyao and Xiaopingdun.The paper analyzed the main reasons for the change of the island，and put forward several suggestions for the protection and management of the island.

Key words：Remote sensing monitoring，Island morphology，Island exploitation，Island dynamical changes

0 引言

海洋是人類生存與發(fā)展的基本環(huán)境和重要資源保障，是人類可持續(xù)發(fā)展的重要支撐。海島是地球上環(huán)境復(fù)雜、生態(tài)脆弱、災(zāi)難較多的區(qū)域之一，自21世紀(jì)以來(lái)，我國(guó)海島開(kāi)發(fā)進(jìn)入快速發(fā)展時(shí)期，人類對(duì)海島及周邊海域的開(kāi)發(fā)和利用程度也空前提高，生態(tài)環(huán)境則日漸脆弱。對(duì)生態(tài)環(huán)境較為脆弱的無(wú)居民海島開(kāi)展保護(hù)和管理，妥善協(xié)調(diào)無(wú)居民海島開(kāi)發(fā)利用與生態(tài)保護(hù)的關(guān)系，對(duì)維護(hù)國(guó)家海洋權(quán)益、發(fā)展海洋經(jīng)濟(jì)、保障國(guó)防安全尤為重要。

江河入?？诤u是重要的海洋生態(tài)系統(tǒng)，但位于河海交界處，受河流沖刷和海洋潮汐作用雙重影響，生態(tài)系統(tǒng)極其脆弱。因此，開(kāi)展河口海島的動(dòng)態(tài)監(jiān)視監(jiān)測(cè)，對(duì)于及時(shí)掌握海島變化和及時(shí)制定海島保護(hù)修復(fù)措施具有重要意義。

為高頻次、全覆蓋地掌握無(wú)居民海島島體面積和開(kāi)發(fā)利用情況，遙感技術(shù)手段已成為海島島體形態(tài)和開(kāi)發(fā)利用變遷研究的重要技術(shù)手段，相比海島現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查具有效率高、成本低等優(yōu)勢(shì)[1-2]。利用多個(gè)時(shí)期的遙感影像開(kāi)展海島動(dòng)態(tài)監(jiān)視監(jiān)測(cè)，可全面掌握海島形態(tài)和開(kāi)發(fā)利用情況的變遷趨勢(shì)，有助于分析海島變化原因，更好地對(duì)海島進(jìn)行保護(hù)修復(fù)和管理[3-4]。

本研究以廣西南流江入?？诘臒o(wú)居民海島為研究對(duì)象，利用2012—2019年的遙感影像數(shù)據(jù)，開(kāi)展南流江口海島形態(tài)和開(kāi)發(fā)利用的變遷分析與研究，并為南流江口海島的保護(hù)、管理和修復(fù)提出建議。

1 研究區(qū)域

南流江位于廣西壯族自治區(qū)東南部，是廣西獨(dú)流入海第一大河，于合浦縣流入北部灣的廉州灣。出?？谔幧L(zhǎng)著茂密的紅樹(shù)林，為白鷺和其他多種鳥(niǎo)類提供良好的棲息環(huán)境，咸淡水交匯處的海域盛產(chǎn)魚(yú)類。

根據(jù)2012年全國(guó)海島地名普查結(jié)果，南流江口區(qū)域共有無(wú)居民海島24個(gè)和有居民海島3個(gè)，本研究的主要研究對(duì)象為南流江入海口24個(gè)無(wú)居民海島，南流江口海島均為沙泥類型海島，部分海島上長(zhǎng)有草叢和灌木林[5]。根據(jù)《廣西壯族自治區(qū)海洋主體功能區(qū)規(guī)劃》和《廣西壯族自治區(qū)海島保護(hù)規(guī)劃》，該區(qū)域內(nèi)的無(wú)居民海島以農(nóng)林牧漁業(yè)、旅游娛樂(lè)業(yè)用島為主，兼顧防洪防澇、防風(fēng)暴潮等防災(zāi)工程以及紅樹(shù)林保護(hù)等。

但近年來(lái)，南流江口廉州灣區(qū)域的港口建設(shè)、臨海工業(yè)和城市排污工程、圍填海工程等建設(shè)迅速發(fā)展，工程用海范圍不斷擴(kuò)大，與海島及周邊海域、海島獨(dú)立的自然生態(tài)等矛盾日益突出，海洋生態(tài)環(huán)境保護(hù)壓力日益嚴(yán)峻。同時(shí)，該區(qū)域海島受南流江入海水流沖刷和臺(tái)風(fēng)災(zāi)害等自然因素影響，海島侵蝕和受損情況嚴(yán)重。

2 海島遙感數(shù)據(jù)處理與信息提取

搜集2012—2019年共8期南流江口區(qū)域的遙感影像數(shù)據(jù)，主要為航空遙感影像、高分系列衛(wèi)星遙感影像以及部分年份的谷歌歷史影像。通過(guò)提取海島岸線和開(kāi)發(fā)利用信息，逐年開(kāi)展海島形狀、面積和開(kāi)發(fā)利用變化檢測(cè)[6]。

2.1 遙感數(shù)據(jù)處理

在海島信息提取前，對(duì)影像進(jìn)行融合、配準(zhǔn)、增強(qiáng)等處理[7]。

（1）影像融合。對(duì)高分系列衛(wèi)星的全色影像和多光譜影像進(jìn)行融合，主要采用Gram-Schmidt融合算法，融合后影像空間分辨率和全色影像一致，同時(shí)保留海島區(qū)域的光譜信息、增強(qiáng)海島的紋理特征，使遙感影像中海島島體和海域的界限更加明確清晰。

（2）幾何校正和影像配準(zhǔn)。使用的高分系列衛(wèi)星影像均已幾何精校正，選取空間分辨率最高的高分二號(hào)影像為基準(zhǔn)，對(duì)航空影像和谷歌歷史影像進(jìn)行配準(zhǔn)，保證時(shí)間序列遙感影像的空間位置保持一致。

（3）影像增強(qiáng)。應(yīng)用多譜段合成拉伸、均衡化、濾波等方式進(jìn)行圖像增強(qiáng)處理，使遙感影像層次更分明，海島島體與周邊海域分界更加明顯，海島岸線、地貌、開(kāi)發(fā)利用、植被等地物特征明顯，有利于遙感判讀和專題要素提取。

2.2 海島信息提取及變化檢測(cè)

海島信息提取及變化檢測(cè)的主要對(duì)象包括海島形態(tài)、開(kāi)發(fā)利用和植被覆蓋等信息，主要技術(shù)流程為3項(xiàng)[8-10]。

（1）海島岸線、開(kāi)發(fā)利用分類體系建立。根據(jù)海島信息提取要求，將海島岸線分為自然岸線和人工岸線兩大類，自然岸線分為砂質(zhì)岸線、基巖岸線、生物岸線、粉砂淤泥質(zhì)岸線等;依據(jù)土地自然生態(tài)和利用屬性將海島陸域劃分為島陸人為利用區(qū)和島陸自然覆被區(qū)兩大類，將島陸人為利用區(qū)細(xì)化為采石礦山、碼頭、道路、房屋建筑、其他工建礦區(qū)、農(nóng)用地、人工水域和養(yǎng)殖池塘等類別，依據(jù)海域使用方式將占用海島岸線的海域開(kāi)發(fā)利用類型分為填海區(qū)和構(gòu)筑物等類別。根據(jù)不同岸線和開(kāi)發(fā)利用類型及在遙感影像不同波段組合上的特征表達(dá)，建立遙感影像解譯標(biāo)志。

（2）海島信息遙感解譯和提取?；诓煌瑫r(shí)期的遙感影像，按照分類體系和解譯標(biāo)志，識(shí)別并提取海島岸線、開(kāi)發(fā)利用、植被要素及分布范圍信息，形成海島信息矢量數(shù)據(jù)。

（3）海島信息變化檢測(cè)。以2012年海島岸線和開(kāi)發(fā)利用為基準(zhǔn)，逐年開(kāi)展岸線和開(kāi)發(fā)利用變化信息的提取，形成海島變化信息矢量數(shù)據(jù)。

3 海島變遷情況

通過(guò)2012—2019年8個(gè)時(shí)間序列的海島岸線和開(kāi)發(fā)利用遙感提取，截至2019年，南流江口24個(gè)海島的岸線均以自然岸線為主，9個(gè)海島島體上有開(kāi)發(fā)利用活動(dòng)，主要為養(yǎng)殖蝦塘和簡(jiǎn)易房屋等，島體總體開(kāi)發(fā)利用程度較低。

其中，10個(gè)海島島體形態(tài)變化，島體面積由2012年的22.56 hm2減小到8.61 hm2，面積減少約61.8%;14個(gè)海島無(wú)明顯變化，其中2個(gè)海島島體上有新增開(kāi)發(fā)利用活動(dòng)。

3.1 海島面積變化情況

2012—2019年，10個(gè)海島的面積逐年遞減，島體面積共減少13.95 hm2，1個(gè)海島至2019年已無(wú)法從遙感影像上發(fā)現(xiàn)明顯島體。島體面積減小的海島僅榕木頭島體上有開(kāi)發(fā)利用活動(dòng)，剩余9個(gè)海島島體均為自然覆被區(qū)（表1）。

3.2 海島開(kāi)發(fā)利用變化情況

通過(guò)遙感變化檢測(cè)，2012—2019年北海涌和獨(dú)墩頭2個(gè)海島發(fā)生開(kāi)發(fā)利用變化。

北海涌2012年島體上主要開(kāi)發(fā)利用為養(yǎng)殖池塘，面積約1.74 hm2，2013年起北海涌北側(cè)海域填海造地修建造船廠并與島體北部相連，2014年起逐步占用島體，至2019年占用北海涌島體面積約0.56 hm2。

獨(dú)墩頭2012年島體上主要開(kāi)發(fā)利用為養(yǎng)殖池塘，面積約6.19 hm2，2013年原養(yǎng)殖池塘開(kāi)始進(jìn)行吹填平整，2014年開(kāi)始進(jìn)行島體施工建設(shè)，主要建設(shè)項(xiàng)目為旅游娛樂(lè)設(shè)施，2015—2019年島體無(wú)顯著開(kāi)發(fā)利用變化。

3.3 顯著變化海島變遷情況

本研究選取花轎鋪、小磚窯島和小平墩島3個(gè)顯著變化海島，分析2012—2019年海島形態(tài)和面積變遷情況。

（1）花轎鋪?zhàn)?012年開(kāi)始，島體變化為東、西2個(gè)部分，西側(cè)島體面積逐年減小，該海島面積減小的主要原因是江水沖刷。

（2）小磚窯島2012—2016年島體逐年減小，2016年后的遙感影像上已無(wú)法發(fā)現(xiàn)明顯的島體特征，該海島逐漸變化的原因之一是江水沖刷等自然因素，該島位于南流江河道分流口處，受海水逐年沖刷，構(gòu)成島體的泥沙逐年崩坍流失，最終導(dǎo)致島體越來(lái)越小。另外，距離小磚窯島約50 m的北部和南部海域存在砂場(chǎng)和修船廠等人為開(kāi)發(fā)利用活動(dòng)，也是造成海島顯著變化的可能原因。

（3）小平墩島2012—2014年島體由SW向NE逐年減小，2014年后遙感影像上僅能發(fā)現(xiàn)約500 m2的島體，隨著江水沖刷，未來(lái)數(shù)年內(nèi)小平墩島將面臨喪失海島屬性的可能。該海島逐漸變化的原因除江水沖刷等自然因素外，島體位置NW向約50 m處建設(shè)有采砂場(chǎng)，島體上有植被砍伐和人為開(kāi)發(fā)跡象，面積減少可能與采砂活動(dòng)有密切關(guān)系。

4 海島保護(hù)和管理建議

4.1 海島變遷主要原因

南流江口海島自2012年海島地名普查以來(lái)，部分海島形態(tài)和面積變化較大，海島特殊的地理位置和沙泥為主的島體組成物質(zhì)類型等客觀因素導(dǎo)致該區(qū)域海島生態(tài)系統(tǒng)較為脆弱，在江流沖刷影響下，容易導(dǎo)致構(gòu)成島體的泥沙崩坍流失，造成海島地形地貌破壞，進(jìn)而海島形態(tài)變化。另外，海島周邊海域的人工抽沙和人為開(kāi)發(fā)利用活動(dòng)以及島體上植被破壞等因素，也是造成海島形態(tài)和面積變化顯著的原因。

4.2 海島保護(hù)和管理建議

（1）河口海島多為沙泥類型海島，底質(zhì)脆弱不穩(wěn)定，易受河水和海水的多重沖刷作用導(dǎo)致海島形態(tài)變化較大，南流江口海島應(yīng)作為一個(gè)整體的生態(tài)系統(tǒng)，統(tǒng)籌制定合理的海島保護(hù)利用規(guī)劃方案。

（2）提高海島監(jiān)視監(jiān)測(cè)頻率，及時(shí)發(fā)現(xiàn)海島非法開(kāi)發(fā)利用和周邊海域抽沙挖沙行為，及時(shí)發(fā)現(xiàn)海島地形地貌變化及島體侵蝕情況，及時(shí)制止海島上林木砍伐現(xiàn)象，有效保護(hù)海島植被。

（3）江河入?？谔幎鄠€(gè)政府職能部門(mén)均有管理權(quán)限，導(dǎo)致海島管理職能不明確，建議多個(gè)部門(mén)協(xié)同管理，重視海島管理和執(zhí)法，嚴(yán)禁在海島沿岸海域采挖海砂。

（4）開(kāi)展河口海島保護(hù)修復(fù)工程，河口島嶼一般面積較小，生物群落簡(jiǎn)單，當(dāng)面臨外界環(huán)境干擾和人類活動(dòng)影響后，其對(duì)抗和恢復(fù)干擾的能力較弱，需要人工輔助手段開(kāi)展海島整治修復(fù)工程。

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