彭遠新 鄧振利 姜亞俊 蓋延航

摘要選取MSS、TM和OLI共6個時相遙感影像數(shù)據(jù)，基于RS與GIS平臺通過面對對象分類和人機交互目視解譯法，實現(xiàn)了對萊州灣南岸中段區(qū)1973—2017年的海岸線遙感動態(tài)監(jiān)測研究。結(jié)果表明，近50年來萊州灣南岸中段區(qū)域海岸線整體上呈現(xiàn)出向陸地方向擴張的趨勢，其中白浪河和濰河區(qū)間內(nèi)擴張速度及規(guī)模最大，彌河西部區(qū)域變化幅度最小;從時間來看，萊州灣南岸海岸線變化呈現(xiàn)從穩(wěn)定-變動高峰期-趨于穩(wěn)定的總體趨勢。1973—1983年基本處于穩(wěn)定狀態(tài);1984—2009年為變動高峰期，海岸線出現(xiàn)了明顯變動;2010—2017年海岸線基本保持穩(wěn)定，未出現(xiàn)大幅度變動。海岸線變動主要與降水量變少、風暴潮頻發(fā)、人類開發(fā)等有關。

關鍵詞海岸線;遙感;監(jiān)測;萊州灣

中圖分類號P237;TP79文獻標識碼A

文章編號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。精確高效地進行海岸線監(jiān)測對于海洋資源管理、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)測通常采用人工采點、人工實地勘測，費事費力，效率比較低下。遙感技術可以通過對地觀測衛(wèi)星上攜帶的傳感器對地表景觀類別進行快速、大范圍和準確的監(jiān)測，目前已經(jīng)廣泛應用到國土資源管理等領域。利用遙感影像對海岸線變化進行監(jiān)測，具有快速、有效、低廉等優(yōu)點。

目前，對海岸線的提取監(jiān)測多是基于多時相遙感影像。豐愛平等[1]利用2001年TM影像及水深地形數(shù)據(jù)，通過與歷史數(shù)據(jù)進行對比分析，提取萊州南岸海岸線多年的侵蝕信息;王集寧等[2]運用1973—2017共7個時相的多光譜影像，在面向?qū)ο蠓诸惣夹g的支持下，完成了黃河口海岸線動態(tài)監(jiān)測和遙感分析;王琎等[3]利用RS與GIS技術相結(jié)合的方式對珠江口灣區(qū)海岸線進行監(jiān)測，并進一步對海岸線的動態(tài)變化進行了分析;王鵬等[4]在遙感監(jiān)測海岸線的方法上進行了深入研究，即通過eCognition和人機交互的方法實現(xiàn)對海岸線的半自動提取，大幅度提升了海岸線提取的效率和精度。

上述研究證實了利用遙感手段進行海岸線的提取監(jiān)測是可靠有效的，但其基于遙感信息提取的海岸線多是瞬時水位，沒有考慮海岸線在一天中存在的動態(tài)變化，即潮漲潮落，可能對結(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)獲取時間，在近似一致的基礎上進行獲取，進一步提高遙感監(jiān)測的效率和精度，以期為海洋資源利用與開發(fā)提供支持。

1材料與方法

1.1研究區(qū)概況研究區(qū)域為萊州灣南岸中段區(qū)域（圖1），

處在山東省濰坊壽光市（縣級市）、寒亭區(qū)和昌邑市（縣級市）內(nèi)，氣候類型為暖溫帶季風型半濕潤大陸性氣候，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[5]。

1.2數(shù)據(jù)的獲取與預處理

該研究采用的遙感數(shù)據(jù)類型主要是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個時相的影像數(shù)據(jù)（表1），輔助數(shù)據(jù)包括數(shù)字高程（DEM）數(shù)據(jù)、實地調(diào)查數(shù)據(jù)和行政區(qū)劃數(shù)據(jù)。考慮漲落潮的影響，影像時段均選在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)對遙感影像數(shù)據(jù)進行幾何校正，盡可能消除地形因素對影像的干擾;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，需要進行輻射校正，主要在ENVI5.1 的FLAASH模塊中進行;最后為提升影像的處理效率，去除無關地物信息的干擾，更好地凸顯海岸線的光譜信息，需要對影像進行一定的裁剪，裁剪過程主要在Arcgis 10.1的掩膜模塊中進行。

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，提取方法采用面向?qū)ο蟮姆诸惙椒?，該方法的?yōu)勢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平臺上進行人機交互操作和矢量化，即可得到矢量化的海岸線。

2結(jié)果與分析

根據(jù)確定的解譯標志與人機交互提取原則，提取萊州灣海岸線的類型、長度和變化范圍，獲得6個時相的海岸線狀況，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活動、泥沙淤積、海平面變化、風暴潮帶來的侵蝕等有關。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，個別地段也出現(xiàn)向海推進。這一結(jié)果與孫云華等[6]認為膠萊河口至白浪河口段海岸線（含萊州灣南段）在研究時間內(nèi)總體上逐年向海推進、海岸明顯淤漲的結(jié)論不同。

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

20世紀80、90年代，海岸線向陸地快速推進的原因應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，如高曉梅等[7]、蘇莉莉等[8]研究發(fā)現(xiàn)近數(shù)十年來濰坊年降水量呈現(xiàn)減少趨勢，20世紀80、90年代為少雨年代，80年代平均年降雨量僅504.3 mm，比正常年份減少100余mm。進入 21世紀后，降水量又開始增多。

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

次溫帶風暴潮過程，萊州灣出現(xiàn)2.0～3.5 m風暴潮。2009年4月又有強風暴潮襲擊萊州灣[11]。

2.2海岸線長度增加

整個萊州灣岸線長度在增加，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年間海岸線長度增加47.10 km，增長速度逐漸減慢，平均速度2.0 km/a。從近45年海岸線的分布形態(tài)來看，1973年的形態(tài)最為平滑，自1984年開始海岸線出現(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[12]。

3結(jié)論

（1）基于與GIS技術可以實現(xiàn)對大范圍的地貌景觀變化較大的萊州灣南岸海岸線監(jiān)測，面向?qū)ο蠓诸惻c人機交互原則提供了高效、精確的遙感監(jiān)測方法。

（2）1973—2017年萊州灣南岸海岸線整體上呈現(xiàn)海進

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

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

（3）海岸線的變化由規(guī)則平滑向變動破碎轉(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最為劇烈，與人類的修建鹽田與水產(chǎn)養(yǎng)殖場密切相關。

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