近40年椒江—臺州灣灘涂圍墾土地利用變化的遙感調查

張登榮， 許思瑩， 謝斌， 吳文淵， 路海峰

(1.杭州師范大學遙感與地球科學研究院，杭州　311121; 2.浙江省城市濕地與

區域變化研究重點實驗室,杭州　311121)

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近40年椒江—臺州灣灘涂圍墾土地利用變化的遙感調查

張登榮1,2， 許思瑩1,2， 謝斌1,2， 吳文淵1,2， 路海峰1,2

(1.杭州師范大學遙感與地球科學研究院，杭州311121; 2.浙江省城市濕地與

區域變化研究重點實驗室,杭州311121)

摘要：利用1971年和1981年2版次地形圖數據以及1981年、1990年、2001年和2011年4期遙感影像數據對近40 a來椒江—臺州灣的灘涂圍墾土地利用變化進行了調查。依據上述資料，利用GIS空間分析功能，獲得了5期灘涂圍墾土地利用現狀及各期次之間的灘涂圍墾土地利用變化轉移矩陣。調查結果表明，近40 a來，椒江—臺州灣灘涂圍墾總體上呈增加趨勢，土地利用變化的類型逐漸增多。1971—1990年間灘涂圍墾土地利用類型多為耕地、養殖場和圍墾用地； 1990年以后，灘涂處于圍墾開發利用熱潮，光灘及圍墾用地等多向耕地、居住用地、港口碼頭及養殖場等類型轉化，而原本耕地及養殖場用地則多轉化為居住用地。2001—2011年間，有80.77%的灘涂轉化為圍墾用地，光灘面積減少程度大，椒江—臺州灣灘涂圍墾擴張速度達到各時期最大值。

關鍵詞：椒江—臺州灣; 灘涂圍墾; 土地利用變化; 遙感

0引言

灘涂作為水產養殖和發展農業生產的重要基地，是開發海洋、發展海洋產業的寶貴財富。發展海洋經濟已經上升為國家戰略[1]，灘涂圍墾成為推動沿海經濟建設、緩解人地矛盾的重要手段。浙江省作為海洋經濟大省，近年來，相關部門對椒江—臺州灣地區進行了大量的灘涂圍墾，沿海地區土地利用方式發生了較大變化。了解灘涂圍墾的現狀和動態變化對于國家戰略的順利實施具有重要意義。

應用遙感技術對土地利用/覆被變化(land use and land cover change，LUCC)進行研究，國內外已經有很多成功先例。在國外，早在1993年國際地圈生物圈計劃(international geosphere-biosphere program，IGBP)和國際全球環境變化人文因素計劃(international human dimensions programmer on global environmental change，IHDP)共同擬定發表了《土地利用覆蓋變化科學研究計劃》，并將其列為全球變化的核心項目[2-3]。研究人員將遙感(RS)與GIS技術相結合，利用衛星影像數據及其他數據資料，對早期沿海、河口地區的灘涂圍墾和填海造地狀況進行了調查，并對圍填類型的變換做了研究分析[4-5]。在國內，從方法學角度，研究人員利用主成分分析(principal component analysis，PCA)方法[6]、決策樹法[7-8]、動態度模型和馬爾科夫模型(Markov)[9]等進行灘涂圍墾區的土地利用變化研究。在數據源方面，研究人員利用多時相的TM/ETM[10-13],QuickBird和IRS[14]系列衛星等遙感數據及數字海圖[15]、歷史地形圖和地方志[16]等資料進行灘涂圍墾區的土地利用類型解譯，并且結合GIS技術分析其影響因素和發展趨勢[17]。

但上述對椒江—臺州灣灘涂圍墾的土地利用變化研究還相對有限，時間跨度也較短； 而近年來椒江—臺州圍墾工程建設發展迅速，圍墾用地變化明顯。為此，本文基于RS和GIS技術，利用1971年和1981年地形圖數據和衛星遙感影像進行目視解譯，結合ArcGIS軟件計算土地利用轉移矩陣，探討分析了近40 a來椒江—臺州灣灘涂圍墾現狀及其土地利用變化趨勢和原因。

1研究區概況

椒江—臺州灣研究區位于浙江省東部沿海中段，屬臺州市管轄，東臨東海，臺州灣為椒江入海口，呈喇叭形狀(圖1)。灘涂圍墾土地利用變化研究區域以1971年岸線為邊界，對1971—2011年間解譯的各類型土地利用面積取并集，從而得到研究區本次灘涂圍墾的遙感解譯區域范圍，面積為231.32 km2。

圖1研究區地理位置及解譯區域

Fig.1Geographic location of study area and

interpretation region

2數據源及其處理

2.1數據源

研究中采用的數據包括地形圖數據和遙感數據。遙感數據的選擇需考慮到數據的存檔情況、價格因素、成像時間、數據質量、波譜分辨率及空間分辨率等因素[18]。其中空間分辨率、成像時間、數據質量及價格是本次研究主要考慮的因素。具體數據如表1所示。

表1　數據資料一覽表

2.2數據處理及信息提取

以地形圖為基準，對遙感圖像進行幾何糾正(糾正精度： 平地1個像素，丘陵2個像素，山地3個像素)和鑲嵌處理； 采用HSV變換對SPOT5圖像進行融合。此外，參考文獻[19]對獲取的多期遙感影像進行了潮位校正處理。

參考國家《土地利用現狀分類標準(GB/T 21010—2007)》[20]、Anderson遙感土地利用體系[21]以及賀秋華對沿海灘涂利用土地分類的研究[22]，結合研究區土地利用現狀和覆被特征，制定了本次研究的土地利用分類體系(表2)。其中，光灘與圍墾用地的區別主要在于是否存在具有清晰輪廓的圍墾區(圍墾區堤壩在遙感影像上的色調為白色，外圍呈藍色調的水體和呈灰色調的灘涂，表現出明顯的人為痕跡和規則的幾何特征)。

表2　椒江—臺州灣土地利用分類

土地利用轉移矩陣用于描述各種土地利用類型之間的轉換情況。土地間的相互轉化比率可以清楚地反映2個時期之間的土地相互轉化關系，土地間轉化的面積可以反映土地開發利用的情況。因此，本研究依據上述分類體系建立解譯標志，通過目視解譯出各期次的灘涂圍墾土地利用現狀，然后利用ArcGIS軟件計算出相鄰期次土地利用轉移矩陣，最后得到土地利用的轉化面積和轉化率。

3灘涂圍墾分析

3.1各期灘涂圍墾利用現狀

根據各種土地利用類型的影像特征，對椒江—臺州灣灘涂圍墾土地利用進行了解譯，得到椒江—臺州灣1971年、1981年、1990年、2001年及2011年各時期的灘涂圍墾土地利用現狀遙感解譯圖(圖2)。

圖2椒江—臺州灣灘涂圍墾土地利用現狀圖

Fig.2Land use status of Jiaojiang-Taizhou Estuary

根據解譯結果統計分析，得到具體各期灘涂圍墾土地利用現狀及面積百分比，如表3所示。

表3　各年灘涂圍墾土地利用現狀

從表3可以看出，1971—2011年間港口碼頭用地、居住用地、耕地、養殖場及沼澤地面積均為上升趨勢，其中1990—2001年間上述各類用地面積增加幅度較大，說明在此階段灘涂圍墾土地利用程度加劇。1971—2011年間各時間段河流或海域及光灘的總面積持續遞減，[1971，1981)年間面積減少了12.80%(指該時間段的末年相對于起始年的減少幅度，下同)，[1981，1990)年間面積又減少了15.52%，[1990，2001)年間面積繼續減少28.96%，[2001，2011]年間面積的減少則達到了79.83%，說明在[2001，2011]年間光灘及河流或海域轉化率高，圍墾用地土地利用呈波動變化，但總體為上升趨勢； 在[1990，2001)年間圍墾用地面積略有減少，在[2001，2011]年間圍墾用地面積劇增，說明此階段灘涂圍墾活動劇烈。

3.2灘涂圍墾用地變化分析

椒江—臺州灣灘涂圍墾土地利用變化以1990年為分界點。1990年以前相互轉化較少，灘涂圍墾活動也不劇烈； 1990年以后相互轉化頻繁，轉化形式多樣化，人為活動是引起土地利用變化的主要原因。[1971，2001)年間的灘涂利用開發主要為耕地及養殖場，[2001，2011]年間灘涂圍墾用地主要轉化為居住用地、圍墾用地和養殖場。各期灘涂圍墾土地利用變化面積的轉移矩陣見表4—7，表格小括號內為轉移類型所占比例。

表4　[1971，1981)年間椒江—臺州灣灘涂圍墾土地利用變化面積轉移矩陣

表5　[1981,1990)年間椒江—臺州灣灘涂圍墾土地利用變化面積轉移矩陣

表6[1990,2001)年間椒江—臺州灣灘涂圍墾土地利用變化面積轉移矩陣

Tab.6Area transfer matrix of land use change of reclaimed mud flats in Jiaojiang-Taizhou Estuary from 1990 to 2001

(km2)

表7[2001,2011]年間椒江—臺州灣灘涂圍墾土地利用變化面積轉移矩陣

Tab.7Area transfer matrix of land use change of reclaimed mud flats in Jiaojiang-Taizhou Estuary from 2001 to 2011

(km2)

由表4—7可知，1971—2011年間，灘涂資源的變化表現出不同的特點。其中，[1971，1981)年間灘涂圍墾土地利用主要用于農業耕種和養殖；[1981，1990)年間灘涂開發利用強度小，灘涂圍墾的轉化率低，土地利用類型轉化主要為耕地和圍墾用地；[1990，2001)年間浙江省出現灘涂開發利用的熱潮，灘涂開發利用強度提高，土地利用轉化類型多，灘涂圍墾主要轉化為養殖場和耕地，居住用地和港口碼頭用地都有較大幅度的提高，圍墾用地繼續持有一定面積；[2001，2011]年間，圍墾用地面積突增，土地利用轉化率突升，說明臺州正在大力進行灘涂圍墾，開發利用灘涂資源。光灘是灘涂圍墾的重要對象，在[1981，1990)年間光灘圍墾開發利用率約為14%，開發強度不高，在[1990，2001)年間約1/3的光灘主要發展養殖業、農業和建筑工業等，在[2001，2011]年間光灘處于被圍墾開發利用高漲期，大量的光灘被圍墾形成了圍墾用地，還有部分被圍墾開發用于發展養殖業和農業等。

4結論

以遙感影像為信息源，以GIS為空間分析手段，通過近40 a椒江—臺州灣灘涂圍墾土地利用變化遙感調查分析發現：

1)椒江—臺州灣灘涂圍墾以向東邊海域擴張為主，圍海造地、人工養殖及農業種植是造成灘涂圍墾土地利用變換的主要原因。

2)1990年是灘涂圍墾土地利用類型轉變的一個重要轉折點。在此之前，灘涂圍墾土地利用方式主要是農業耕地及養殖場； 在此之后，居住用地及圍墾用地迅速上升，耕地開始出現向其他用地類型轉化。

3)光灘及河流或海域總體呈下降趨勢，經濟利益為主的人為圍墾活動是其面積減少的主要驅動因素。

大量的灘涂圍墾使海岸線發生很大的變化，眾多的海灣因填海或圍海而改變其物質流與能量流，近海環境因之而變。特別值得注意的是臺州灣灣口懸浮泥沙濃度較高[23]，但在2011年遙感影像上解譯出的光灘面積小，且與2001年相比面積減少迅猛。出現上述現象的原因有可能是由于人為圍墾活動劇烈，導致臺州灣泥沙淤積的環境改變，影響了泥沙淤積的速率，后續可考慮針對人為圍墾活動對臺州灣泥沙淤積變化的影響開展研究。

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(責任編輯： 刁淑娟)

Land use change of reclaimed mud flats in Jiaojiang-Taizhou Estuary in the past 40 years based on remote sensing technology

ZHANG Dengrong1,2， XU Siying1,2， XIE Bin1,2， WU Wenyuan1,2， LU Haifeng1,2

(1.RemoteSensingandEarthSciencesResearchInstitute，HangzhouNormalUniversity，Hangzhou311121,China;2.ZhejiangProvincialKeyLaboratoryofUrbanWetlandsandRegionalChange，Hangzhou311121,China)

Abstract:In this paper, not only the topographic maps of 1971 and 1981 but also the remote sensing images of 1981, 1990, 2001 and 2011 were used for investigating the land use change of reclaimed mud flats of Jiaojiang-Taizhou Estuary in the past 40 years or so. Based on the topographic maps and satellite images and supported by the GIS spatial analysis functions, the authors acquired the current land use status of five periods and the land use change matrix between each period of reclaimed mud flats. The remote sensing survey results showed that in the past 40 years or so the trend of reclaimed mud flats of Jiaojiang-Taizhou Estuary was totally exacerbated and the types of land use were gradually increased. From 1971 to 1990, the land use types of reclamation zone mostly were converted into cultivated fields, breeding farms and reclamation land. After 1990, the upsurge of developing the reclamation of mud flats appeared. The beach and the reclamation land were converted into other land use patterns, such as cultivated fields, residential land, port land, and breeding farms. From 2001 to 2011, 80.77% of the beach was converted into the reclamation land. The area of beach was reduced heavily. The expanding speed of reclamation of mud flats achieved the maximum in this period.

Keywords:Jiaojiang-Taizhou Estuary; reclamation of mud flats; land use change; remote sensing

通信作者：謝斌(1983-)，男，講師，主要從事遙感圖像處理與GIS應用方面的研究。Email： xiebinbingdiao@gmail.com。

作者簡介：第一 張登榮(1966-)，男，教授，主要從事遙感地質與GIS開發應用方面的研究。Email： zju_rs@126.com。

中圖法分類號：TP 79

文獻標志碼：A

文章編號：1001-070X(2016)01-0101-06

基金項目：浙江省地質環境監測院項目“浙江海洋經濟示范區1∶5萬遙感解譯”(編號： QSZB-WZDH-1210713DY)和浙江省重點科技創新團隊項目“無人機數據自動糾正和匹配技術研究”(編號： 2012R10039-14)共同資助。

收稿日期：2014-08-27；

修訂日期：2014-12-02

doi:10.6046/gtzyyg.2016.01.15

引用格式： 張登榮，許思瑩，謝斌,等.近40年椒江—臺州灣灘涂圍墾土地利用變化的遙感調查[J].國土資源遙感,2016,28(1):101-106.(Zhang D R，Xu S Y，Xie B,et al.Land use change of reclaimed mud flats in Jiaojiang-Taizhou Estuary in the past 40 years based on remote sensing technology[J].Remote Sensing for Land and Resources,2016,28(1):101-106.)