近50年萊州灣南岸海岸線變遷遙感監測研究

彭遠新 鄧振利 姜亞俊 蓋延航

摘要選取MSS、TM和OLI共6個時相遙感影像數據，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，實現了對萊州灣南岸中段區1973—2017年的海岸線遙感動態監測研究。結果表明，近50年來萊州灣南岸中段區域海岸線整體上呈現出向陸地方向擴張的趨勢，其中白浪河和濰河區間內擴張速度及規模最大，彌河西部區域變化幅度最小;從時間來看，萊州灣南岸海岸線變化呈現從穩定-變動高峰期-趨于穩定的總體趨勢。1973—1983年基本處于穩定狀態;1984—2009年為變動高峰期，海岸線出現了明顯變動;2010—2017年海岸線基本保持穩定，未出現大幅度變動。海岸線變動主要與降水量變少、風暴潮頻發、人類開發等有關。

關鍵詞海岸線;遙感;監測;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、城市分布的集中區域。精確高效地進行海岸線監測對于海洋資源管理、陸地區域規劃發展和海洋資源的可持續利用具有重要意義。傳統海岸線的監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、大范圍和準確的監測，目前已經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測，具有快速、有效、低廉等優點。

目前，對海岸線的提取監測多是基于多時相遙感影像。豐愛平等[1]利用2001年TM影像及水深地形數據，通過與歷史數據進行對比分析，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，在面向對象分類技術的支持下，完成了黃河口海岸線動態監測和遙感分析;王琎等[3]利用RS與GIS技術相結合的方式對珠江口灣區海岸線進行監測，并進一步對海岸線的動態變化進行了分析;王鵬等[4]在遙感監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變化，即潮漲潮落，可能對結果產生輕微的誤差。筆者利用1973—2017年共6期遙感影像，基于RS與GIS結合面向對象的方法，且考慮到影像數據獲取時間，在近似一致的基礎上進行獲取，進一步提高遙感監測的效率和精度，以期為海洋資源利用與開發提供支持。

1材料與方法

1.1研究區概況研究區域為萊州灣南岸中段區域（圖1），

處在山東省濰坊壽光市（縣級市）、寒亭區和昌邑市（縣級市）內，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養殖場[5]。

1.2數據的獲取與預處理

該研究采用的遙感數據類型主要是1973年12月的Landsat 1-3 MSS數據，1984年12月、1994年12月的和2002年2月Landsat-5 TM數據、2010年11月Landsat 7 ETM數據和2017年4月Landsat 8 OLI數據共6個時相的影像數據（表1），輔助數據包括數字高程（DEM）數據、實地調查數據和行政區劃數據。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DEM數據對遙感影像數據進行幾何校正，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，提取方法采用面向對象的分類方法，該方法的優勢在于將像元連接成圖形即多邊形區域，而不僅僅局限于影像基本組成單位像元，還可以包括紋理、結構等先知信息，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結果與分析

根據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，個別地段也出現向海推進。這一結果與孫云華等[6]認為膠萊河口至白浪河口段海岸線（含萊州灣南段）在研究時間內總體上逐年向海推進、海岸明顯淤漲的結論不同。

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，基本處于穩定狀態;1984—2009年為變動高峰期，海岸線出現了明顯變動;2010—2017年海岸線基本保持穩定，未出現大幅度變動。

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]研究發現近數十年來濰坊年降水量呈現減少趨勢，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月出現特大風暴潮，掀起6～8 m大浪[10];2007年3月萊州灣出現自1969年以來最強的一

次溫帶風暴潮過程，萊州灣出現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來看，1973年的形態最為平滑，自1984年開始海岸線出現鹽田和水產養殖，圖中形狀規則處均為人為作用（圖3），海岸線逐漸變曲折、加長[12]。

3結論

（1）基于與GIS技術可以實現對大范圍的地貌景觀變化較大的萊州灣南岸海岸線監測，面向對象分類與人機交互原則提供了高效、精確的遙感監測方法。

（2）1973—2017年萊州灣南岸海岸線整體上呈現海進

陸退的趨勢， 1973—1983年基本處于穩定狀態;1984—2009年

為變動高峰期，海岸線出現了明顯變動;2010—2017年海岸線基本保持穩定，未出現大幅度變動。

（3）海岸線的變化由規則平滑向變動破碎轉變，彌河北部區域變化較為緩慢，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養殖場密切相關。

參考文獻

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