珠海市海岸线变化高分辨率遥感监测分析

张海涛

(广东省国土资源测绘院，广东 广州 510500)



珠海市海岸线变化高分辨率遥感监测分析

张海涛

(广东省国土资源测绘院，广东 广州 510500)

基于2004、2007、2011和2014年覆盖珠海市的SPOT-5、航空影像和WorldView-2等高分辨率影像，建立了适用于珠海市的海岸线分类体系，采用目视解译方法提取了珠海市12类海岸线信息。结果表明：①2004—2014年间珠海市海岸线长度呈持续增长趋势，10年间珠海市海岸线长度增加25.03 km，平均增长速度约2.50 km/a。②珠海市4期岸线中，每期人工岸线的比重都大于自然岸线，人工岸线处于持续增长状态，变化剧烈，自然岸线变化相对平缓。10年间人工岸线总长度增加了42.57 km，自然岸线总长度减少了17.54 km，两类岸线增长和减少速率分别约为4.26和1.75 km/a。③珠海市各类型岸线中，堤坝、港口码头岸线、闸和建设岸线长度处于持续增加状态，基岩岸线、砾石岸线、养殖围堤岸线长度处于持续减少状态，其中增长和减少最为激烈的岸线类型分别为港口码头岸线和养殖围堤。

遥感；海岸线变化；珠海；高分辨率

海岸线是海洋与陆地的分界线，在我国系指多年大潮平均高潮位时的海陆界线[1]。由于海陆相互作用和人类开发海洋进程的影响，海岸线时刻处于动态变化中。海岸线的动态变化是对各种动力作用的敏感性响应，是海岸环境脆弱性的直接体现。海岸线不仅标识了水陆分界，而且影响着海岸带生态环境，海岸线位置及类型的变迁直接反映了沿海土地动态变化，折射出多种资源与生态过程的改变。因此研究海岸线变化对于了解海岸带生态环境的变化及沿海居民的生存与发展具有重要意义。

21世纪以来，珠海地区经济迅猛发展，人类活动频繁，在围海造地、建闸蓄水、沿海养殖等经济活动的影响下，导致珠海岸线不断向海推进，直接改变着海岸线的位置及其类型。关于珠江口区域的海岸线变化，已有若干学者进行了相关研究。朱小鸽利用1973、1992和1998年的三期影像对珠江口海岸线进行了遥感监测[2]；李学杰利用1979—2003年间的四期遥感影像分析了珠江口伶仃洋的海岸线变迁及其环境效应[3]；李猷等对深圳市1978—2005年海岸线时空动态演变特征进行了分析，并探讨了其驱动因素[4]；朱俊凤等利用1998、2003和2008年的遥感影像对珠江三角洲海岸线进行了遥感调查和演变分析[5]；梁向阳利用1965、1990、2000和2002年的遥感数据，研究了整个珠江三角洲经济区的海岸演变动态及环境地质问题[6]；余威等利用1975—2005年珠江口内伶仃洋海区6个时期的海图提取局部时序海岸线，使用Matlab编制程序进行海岸线变化预测，并用2005年实际海岸线对预测结果进行了验证[7]；姚才华等构建了伶仃洋1990和2008年2期海底地形的四维时空模型，并结合210Pb测年定量分析了1975年以来伶仃洋海岸线变迁和海底冲淤时空变化[8]；张怡等基于Landsat和HJ-1 CCD 影像，通过人机交互提取了珠江口各类型海岸线，并以八大口门为界分段详细分析了珠江口海岸线变迁[9]。上述研究在影像选择方面，主要利用Landsat系列和HJ-1号等中低分辨率影像进行岸线信息提取，缺乏高分辨率遥感影像数据的支持；在研究区域方面，主要集中在珠江口区域，对珠海市海岸线变迁未进行详细、具体的分析研究。

本文利用2004、2007、2011和2014年覆盖珠海市的高分辨率影像，建立适用于珠海市海岸线的分类体系，提取珠海市4期海岸线信息。基于珠海市4期海岸线信息结果，对珠海市2004—2014年间海岸线变化进行了详细的分析研究。

一、研究区概况

珠海市位于我国广东省南部，与香港隔海相望，南与澳门相连，西邻新会、台山市，北与中山市接壤。珠海市为中国最早设立的经济特区之一，同时也是我国重要的海上交通要冲和对外交往的前沿，是我国南大门的海防前哨阵地。地理位置位于北纬21°48′—22°27′、东经113°03′—114°19′之间，珠海市有大小岛屿146个，岛屿星罗棋布，大部分集中于东部海域的万山群岛。珠海属亚热带季风气候，冬无严寒，雨量充沛，常受南亚热带季候风侵袭，多雷雨，年平均气温22．3℃，年降雨量为1770～2300 mm。珠海市下辖香洲、金湾、斗门3个行政区，设有横琴新区，以及高新、高栏、保税、万山、富山工业园、航空产业园6个经济功能区，是广东省人口规模最小的地级市，占全省常住人口总量的1.5%。研究区如图1所示。

图1 研究区示意图

二、数据及处理

1. 数据源

本文选用2004、2007、2011年和2014年覆盖珠海市的高分辨率光学遥感影像为数据源。其中包括3景2004年的SOPT-5影像，空间分辨率为2.5 m；6景2007年珠海市大比例尺DOM航拍影像，空间分辨率为0.2 m；7景2011年覆盖珠海市大比例尺DOM航拍影像与WorldView-2影像镶嵌影像，空间分辨率为0.5 m；7景2014年覆盖珠海市大比例尺DOM航拍影像，空间分辨率为0.1 m。影像信息详见表1。

表1 影像数据信息

2. 数据预处理

收集影像存在投影坐标系统的差异，这将导致影像易位，严重影响珠海市海岸线提取结果，因此需统一各影像坐标系统。本文确定影像数据输出投影坐标系统为CGCS2000坐标系，其中1990珠海独立坐标系采用珠海市四参数模型，1980西安坐标系采用珠海市七参数模型转换成CGCS2000坐标系，完成影像坐标系的统一。

影像数据均经过正射校正处理，消除了遥感影像成像时因材料变形、物镜畸变、大气折光、地球曲率、地球自转和地形起伏等因素导致的几何畸变。但由于影像分辨率差异及影像经过坐标投影转换后，导致了影像之间的细节不匹配。本文以经过正射校正的2014年DOM影像为标准数据，采用多项式模型及双线性插值法对2004、2007及2011年影像进行配准，配准精度控制在0.5个像素之内。

三、海岸线信息提取

本文参考908专项“海岛海岸带卫星遥感调查技术规程海岸线分类体系”[10]及国家海洋局制定的海岸基本功能规划的海洋功能区类型[11]，结合研究区地物特征，基于覆盖珠海市4个时相的遥感影像，从色彩、纹理、地物邻接关系等方面建立适用于珠海市海岸线的分类体系。本文将珠海市海岸线类型分为自然岸线和人工岸线两个一级类，在此基础上进一步详细划分二级类，详见表2。

表2 珠海市海岸线分类体系

基于建立的珠海市海岸线分类体系，结合覆盖珠海市的2004年SPOT-5影像及2007、2011和2014年正射DOM影像特征，采用目视解译方法进行珠海市海岸线位置、长度和类型等信息提取。在信息提取过程中，为消除人为误差，确保未发生变迁的岸段海岸线位置及属性不变，本文首先提取了珠海市2007年的海岸线，利用2007年的海岸线提取结果，将其与908专项海岸线矢量层进行对比，分类型对提取结果的精度进行了评价。精度评价结果表明提取海岸线与908专项海岸线能很好地吻合在一起，对于局部岸线提取精度的偏差是由于908专项的提取原则和本文的提取原则不一致导致的。因此认为，本文提取的2007年珠海市海岸线是可靠的，然后赋予类型、年份、长度等属性信息，以2007年海岸线为基准修改得到其余3期岸线。

四、海岸线变迁分析

基于建立的海岸线分类体系，采用目视解译方法提取了4期珠海市海岸线信息，海岸线信息结果如图2所示，各类型海岸线信息统计结果见表3。

图2 珠海4期海岸线提取结果

类型2004年2007年2011年2014年基岩岸线39．4937．6035．5234．96砂质岸线17．8915．7916．6317．09砾石岸线35．6733．0231．1924．74生物岸线11．4211．2511．5711．11河口岸线1．711．511．651．03淤泥质岸线4．085．374．093．78堤坝2．262．2612．4320．47港口码头70．2384．15112．77132．67建设岸线32．7037．0844．0552．17养殖围堤195．32185．85169．67146．26闸0．830．961．572．13道路58．6656．4247．4348．84总计470．24471．25488．57495．27

1. 海岸线总体分析

通过图2、表3可发现，2004—2014年间珠海市海岸线长度呈持续增长趋势。其中2004—2007年内增长幅度较小，2004年珠海市海岸线总长为470.24 km，到2007年海岸线总长为471.25 km，3年内海岸线增长了1.01 km；2007—2011年岸线长度急剧增长，2011年珠海市海岸线长度增长到488.57 km，较2007年增加了17.32 km，增长速率约为4.34 km/a；2011—2014年珠海市海岸线呈增长趋势，但较2007—2011年增长趋势有所下滑，2014年珠海市海岸线长度为495.27 km，较2011年增加了6.7 km，增长速率约为2.23 km/a。2004—2014年，10年间珠海市海岸线长度增加25.03 km，平均增长速度约2.50 km/a，如图3所示。

图3 珠海市4期海岸线长度变化

通过珠海市海岸线分类体系及4期海岸线结果信息得到珠海市自然岸线与人工岸线统计结果，见表4，所占岸线比例如图4所示。

表4 珠海市海岸线一级类信息统计 km

图4 各岸线所占比例

由表4和图4可知，珠海市4期岸线中，人工岸线相比于自然岸线比重较大，4期海岸线中人工岸线长度分别为359.98、366.72、387.92和402.55 km，所占各期总岸线长度的比重分别为76.55%、77.82%、79.40%和81.28%；自然岸线的长度分别为110.26、104.53、100.65和92.72 km。在研究期内，人工岸线处于持续增长状态，2004—2007年增长了6.74 km，2007—2011年增长了21.20 km，2011—2014年增长了14.63 km；自然岸线长度处于持续减少状态，2004—2007年减少了5.73 km；2007—2011年减少了3.88 km，2011—2014年减少了7.93 km。10年间人工岸线长度增加了42.57 km，自然岸线长度减少了17.54 km。

2. 各类型海岸线变迁分析

由表3和图5可知，在研究期内珠海市自然岸线变化不太激烈。珠海市基岩岸线处于持续减少状态，4期基岩岸线长度分别为39.49、37.60、35.52和34.96 km，10年内基岩岸线减少了4.53 km，平均减少速率约为0.45 km/a。砂质岸线处于先减少后增加的状态，2004—2007年岸线长度由17.89 km减少到15.79 km，减少了2.10 km，2007—2014年处于上升阶段，到2014年岸线长度变为17.09 km，增加了1.30 km，在2007—2014年间砂质岸线增长的主要原因是由于人为活动的影响造成砂质岸线形态发生了变化，曲折度增大，如图6(a)所示，10年内砂质岸线减少了0.8 km。10年内砾石岸线处于持续减少状态，4期砾石岸线长度分别为35.67、33.02、31.19和24.74 km，10年内砾石岸线减少了10.93 km，平均减少速率约为1.09 km/a。生物岸线在2004—2014年间变化不明显，从2004年的11.42 km变为2014年的11.11 km，减少了0.31 km，在2004—2007年处于减少状态，2007—2011年呈增长态势，这是由于生物岸线在这段时间内发生了向海增长，如图6(b)所示。河口岸线呈先减少后增加再减少的态势，2004—2007年岸线长度由1.71 km减少到1.51 km，减少了0.2 km，2007—2011年处于上升阶段，4年内增长了0.14 km。增长原因是：2007年为养殖岸线类型，2011年转变为河口类型，如图6(c)所示；到2014年岸线长度变为1.03 km，净减少了0.62 km，10年内河口岸线减少了0.68 km。淤泥质岸线呈先增长后减少的态势，2004—2007年间岸线长度由4.08 km增长到5.37 km，2004—2007年淤泥质岸线的增长是由于建设废弃物的堆积，造成海岸的淤积形成岸线形态的变化，如图6(d)所示；2007—2014年岸线呈持续减少态势，2014年海岸线长度为3.78 km，7年内净减少了1.59 km，平均减少速率约为0.23 km/a，10年内淤泥质岸线减少了1.30 km，平均增长速率约为0.13 km/a。

图5 珠海市各海岸线类型结果统计

图6 各岸线类型变迁因素示意图

2004—2014年间珠海市人工岸线变化剧烈。其中堤坝、港口码头岸线、闸和建设岸线一直呈增加的态势，堤坝、港口码头岸线、建设岸线和闸长度分别由2004年的2.26、70.23、32.70和0.83 km增长到2014年的20.47、132.67、52.17和2.13 km，分别增长了18.21、62.45、19.47和1.30 km，平均增长速率分别约为1.82、6.24、1.95和0.13 km/a。养殖围堤岸线处于持续减少阶段，4期养殖围堤岸线长度分别为195.32、185.85、169.67和146.26 km，10年内养殖围堤岸线减少了49.06 km，平均减少速率约为4.91 km/a。道路呈先减少后增加的态势，2004—2011年岸线长度由58.66 km减少到47.43 km，减少了11.23 km，平均减少速率约为1.60 km/a，2011—2014年处于增加阶段，到2014年岸线长度变为48.84 km，增加了1.41 km；2004—2011年道路减少的原因是道路类型因填海造陆改变了用地属性，归类为其他人工用地类型，如图7所示。10年内道路长度减少了9.82 km，平均减少速率约为0.98 km/a。

图7 道路岸线变迁

五、结论与讨论

本文基于2004、2007、2011和2014年覆盖珠海市的SPOT-5、航空影像和WorldView-2等高分辨率影像，建立了适用于珠海市海岸线的分类体系，提取了珠海市4期海岸线信息。基于珠海市4期海岸线信息结果，分析了珠海市2004—2014年来4期海岸线变化。结论如下：

1) 2004—2014年间珠海市海岸线长度呈持续增加状态。其中2004—2007年内增长幅度较小，2004年珠海市海岸线总长为470.24 km，到2014年海岸线总长为495.27 km，10年间珠海市海岸线长度增加25.03 km，平均增长速度约2.50 km/a。

2) 珠海市4期岸线中，每期人工岸线的比重都大于自然岸线比重，各期人工岸线长度分别为359.98、366.72、387.92和402.55 km，人工岸线处于持续增长状态，变化剧烈，自然岸线变化相对平缓。10年间人工岸线总长度增加了42.57 km，增长速率约为4.26 km/a，自然岸线总长度减少了17.54 km，减少速率约为1.75 km/a。

3) 珠海市各类型岸线中，堤坝、闸和建设岸线长度处于持续增加状态。其中增加最为剧烈的为港口码头岸线，增加了62.45 km，平均增长速率为6.24 km/a；基岩岸线、砾石岸线、养殖围堤岸线长度处于持续减少状态，减少最为迅速的岸线类型为养殖围堤，10年内岸线长度减少了49.06 km，平均减少速率约为4.91 km/a。

[1] 国家质量技术监督局.海洋学术语(海洋地质学):GB/T 18190—2000[S].北京:中国标准出版社,2000.

[2] 朱小鸽. 珠江口海岸线变化的遥感监测[J]. 海洋环境科学，2002, 21(2): 19-22.

[3] 李学杰. 应用遥感方法分析珠江口伶仃洋的海岸线变迁及其环境效应[J]. 地质通报，2007, 26(2): 215-222.

[4] 李猷，王仰麟，彭建，等. 深圳市1978 年至2005年海岸线的动态演变分析[J]. 资源科学，2009, 31(5): 875- 883.

[5] 朱俊凤，王耿明，张金兰，等. 珠江三角洲海岸线遥感调查和近期演变分析[J]. 国土资源遥感，2013, 25(3): 130-137.

[6] 梁向阳. 珠江三角洲近期海岸变迁与滩涂开发利用[J]. 环境，2005(S0): 153-156.

[7] 余威，吴自银，傅斌. 基于Matlab和灰色模型GM (1，1)预测海岸线变化[J]. 海洋通报，2012, 31(4): 405-408.

[8] 姚才华，吴自银. 30a来伶仃洋海岸线变迁及海底冲淤变化[J]. 海洋学研究，2012, 30(3): 44-55.

[9] 张怡,李晓敏,马毅,等. 基于遥感的珠江口海岸线变迁分析[J]. 海洋测绘, 2014,34(3): 52-55.

[10] 国家海洋局，908专项办公室．海岛海岸带卫星遥感调查技术规程[M].北京:海洋出版社,2006.

[11] 国家海洋局．关于开展海岸保护与利用规划编制工作的通知[EB/OL].2009-02-27(2013-11-18).www.soa.gov.cn/bmzz/jgbmzz2/hyzhgls/201211/t2012 1107-11887. html.

Monitoring of Coastline Change in Zhuhai Based on High Resolution Remote Sensing

ZHANG Haitao

2016-02-23

国家科技支撑计划(2012BAB16B01)

张海涛(1976—)，男，高级工程师，主要从事海洋测绘和遥感监测研究与应用。E-mail：332575991@qq.com

张海涛.珠海市海岸线变化高分辨率遥感监测分析[J].测绘通报，2016(11)：55-59.

10.13474/j.cnki.11-2246.2016.0365.

P237

B

0494-0911(2016)11-0055-05