廣東、廣西和海南濱海濕地遙感制圖與分析

董迪 魏征 王剛 劉勝文

摘要：濱海濕地是介于陸地生態(tài)系統(tǒng)和水生生態(tài)系統(tǒng)之間的特殊生態(tài)系統(tǒng)，是珍貴的濕地資源，具有重要的生態(tài)系統(tǒng)功能。掌握濱海濕地的分布狀況對于我國濱海濕地自然資源的保護和管理意義重大。文章基于2018—2019年“哨兵2號”衛(wèi)星10 m分辨率多光譜影像，完成廣東、廣西和海南濱海濕地的遙感制圖;對巖石海岸、砂石海灘、淤泥質(zhì)海灘、潮間鹽水沼澤、紅樹林、河口水域、河口三角洲/沙洲/沙島、海岸性咸水湖、海岸性淡水湖、淺海水域共10個亞類建立解譯標志，通過目視解譯，對濱海濕地進行分類和統(tǒng)計。研究結(jié)果顯示：廣東、廣西和海南濱海濕地面積共計1 377 140 hm2，各地濱海濕地面積與岸線長度基本呈正相關(guān)，海岸線越長，濱海濕地面積越大，各地典型濱海濕地的類型也不相同。

關(guān)鍵詞：濱海濕地;遙感;制圖

Abstract：As a special ecosystem between terrestrial ecosystem and aquatic ecosystem，coastal wetlands are precious wetland resources with important ecosystem functions.Coastal wetland mapping is of great significance to the protection and management of natural resources of coastal wetlands in China.Based on Sentinel-2 multispectral remote sensing imagery with 10 m spatial resolution from 2018 and 2019，coastal wetlands in three provinces of the South China Sea（Guangdong，Guangxi and Hainan） were mapped.Rocky shores，sandy beaches，muddy beaches，intertidal brine marshes，mangroves，estuarine waters，estuarine deltas/sandbars/sand islands，coastal saltwater lakes，coastal freshwater lakes and shallow waters were interpreted，classified and analyzed.Based on the classification and statistics results，the area of coastal wetlands of the three provinces is 1 377 140 hm2 in total.There is a positive correlation between the area of coastal wetlands and the length of shorelines.The longer the coastline，the larger the area of coastal wetlands，and the representative types of coastal wetlands vary from place to place in the study region.

Key words：Coastal wetlands，Remote sensing，Mapping

0 引言

濱海濕地是一種介于陸地生態(tài)系統(tǒng)和水生生態(tài)系統(tǒng)之間的特殊生態(tài)系統(tǒng)[1]，是珍貴的濕地資源，具有重要的生態(tài)系統(tǒng)功能，如調(diào)蓄洪水、涵養(yǎng)水源、調(diào)節(jié)氣候、控制侵蝕、營養(yǎng)循環(huán)、固碳釋氧等[2]。隨著城市化進程加快、社會經(jīng)濟高速發(fā)展，大規(guī)模的圍墾和填海活動、濕地環(huán)境污染等使得濱海濕地面積大幅減少，濕地生態(tài)功能退化乃至喪失[3]。有研究顯示，與20世紀50年代相比，中國已經(jīng)損失了53%的濱海濕地、73%的紅樹林和80%的珊瑚礁[4]。2016年國務(wù)院出臺《濕地保護修復制度方案》，有關(guān)部門也相繼出臺《海岸線保護與利用管理辦法》《圍填海管控辦法》《關(guān)于加強濱海濕地管理與保護工作的指導意見》等政策措施。因此，掌握濱海濕地的分布狀況對于我國濱海濕地自然資源的保護和管理意義重大。

濱海濕地調(diào)查存在地處偏遠、難以進入、地跨多區(qū)等諸多問題，遙感技術(shù)的覆蓋范圍廣、實時性強、重復觀測、成本低等優(yōu)勢使其在濕地調(diào)查、監(jiān)測等研究中被廣泛應(yīng)用。牛振國等[5]基于1999—2002年Landsat ETM+遙感影像，通過目視解譯提取全國的濕地分布，其分類體系中濱海濕地類型包括潮間帶/淺灘、潟湖、濱海沼澤以及河口三角洲濕地。宮鵬等[6]在此基礎(chǔ)上提出分類修正方案，其分類體系中濱海濕地亞類為潮間帶/淺灘/海灘、濱海沼澤、河口水域、河口三角洲、沙洲、沙島以及潟湖，并基于1990年和2000年前后的Landsat遙感影像完成對應(yīng)時期中國濕地分布遙感制圖，分析濕地變化因素。牛振國等[7]基于Landsat衛(wèi)星和中巴資源衛(wèi)星數(shù)據(jù)，通過人工目視解譯，完成中國1978—2008年4期（基準年為1978年、1990年、2000年和2008年）濕地遙感制圖，并討論濕地變化驅(qū)動因子，但該研究將人工濕地和濱海濕地合并為一類進行提取和分析。侯西勇等[8]基于2000年、2005年和2010年Landsat衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)，通過目視解譯提取中國沿海土地利用數(shù)據(jù)，分析濱海濕地的時空變化，其提取的濱海濕地包括灘涂、河口水域、河口三角洲、潟湖以及淺海水域。劉潤紅等[9]對我國濱海濕地遙感的研究進展進行總結(jié)，指出濱海濕地遙感仍存在諸多問題，如研究區(qū)地理空間分布不均，在大尺度、欠發(fā)達地區(qū)的研究較少，偏重于理論而忽視應(yīng)用，在濱海濕地制圖等方面缺少系統(tǒng)研究等。

我國南海區(qū)濱海濕地遙感研究一般集中在經(jīng)濟發(fā)達的局部區(qū)域，例如珠江口、粵港澳大灣區(qū)[10]，鮮見對廣東、廣西和海南濱海濕地分布的系統(tǒng)性的遙感研究;且一般使用中等空間分辨率Landsat衛(wèi)星影像[11-12]，較少使用更高空間分辨率的衛(wèi)星影像。本研究基于2018—2019年“哨兵2號”10 m空間分辨率光學衛(wèi)星影像，通過人-機交互目視解譯方式，對廣東、廣西和海南濱海濕地開展遙感制圖，掌握南海區(qū)最新的濱海濕地分布現(xiàn)狀，為濱海濕地的管理、保護和修復提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。

1 研究區(qū)

以廣東、廣西和海南海岸帶為研究區(qū)，濱海濕地解譯范圍是大陸岸線與-6 m等深線之間的水域及浸淹或浸濕地帶。其中，海岸線數(shù)據(jù)為2008年廣東、廣西和海南公布的海岸線，等深線來源于電子海圖數(shù)字化處理后獲得的矢量數(shù)據(jù)。

2 數(shù)據(jù)來源和濱海濕地制圖方法

收集覆蓋廣東、廣西和海南濱海濕地2018—2019年“哨兵2號”多光譜影像數(shù)據(jù)。該多光譜成像儀有13個多光譜波段，包括10 m空間分辨率藍色、綠色、紅色和近紅外波段。濱海濕地遙感解譯以近紅外、紅和綠波段為最佳波段，同時考慮其他波段組合。另外，還使用“谷歌地球”平臺的高空間分辨率影像數(shù)據(jù)作為輔助數(shù)據(jù)進行調(diào)查和分析。

分類系統(tǒng)與研究目的、研究尺度等因素密切相關(guān)，分類系統(tǒng)直接影響制圖精度[5]。目前對濱海濕地分類系統(tǒng)的研究尚未統(tǒng)一[13]，本研究在綜合已有研究的基礎(chǔ)上，采用基于遙感的濱海濕地分類系統(tǒng)（表1）。

3 結(jié)果與討論

通過對2018—2019年遙感影像進行解譯與信息提取，得出廣東、廣西和海南濱海濕地類型分布和各濱海濕地類型占比（圖1）。

綜上，廣東、廣西和海南濱海濕地面積總計1 377 140 hm2。其中，淺海水域作為最典型的濕地類型，占比高達93.28%，基本沿海岸線連續(xù)分布;其次為河口水域、淤泥質(zhì)海灘和紅樹林，占比分別為2.15%、1.61%和1.38%;其余各濱海濕地類型占比均低于1%，砂石海灘、海岸性咸水湖、潮間鹽水沼澤、河口三角洲/沙洲/沙島占比分別為0.75%、0.37%、0.27%、0.19%;巖石海岸占比極小。

3.1 廣東

廣東濱海濕地類型占比和各市濱海濕地面積如圖2和圖3所示。廣東濱海濕地面積總計903 447.81 hm2。其中，占比最多的濱海濕地類型是淺海水域，占整個廣東濱海濕地面積的93.42%，主要分布在伶仃洋海域、西江入海口、陽裕河入海口、臺山南部海域、陽江海域、雷州半島東部和西北部;其次為河口水域和淤泥質(zhì)海灘，占比分別為2.91%和1.49%，河口水域主要分布在廣州市南沙區(qū)珠江入海口一帶，淤泥質(zhì)海灘主要分布在南渡河下游湛江市雷高鎮(zhèn)和東里鎮(zhèn)一帶;其余各濱海濕地類型占比均低于1%，紅樹林和砂石海灘占比分別為0.94%和0.62%;潮間鹽水沼澤、河口三角洲/沙洲/沙島以及巖石海岸占比極小。

除湛江濱海濕地面積達344 544.47 hm2外，其余各市濱海濕地面積均低于13萬hm2，其中濕地面積較小的東莞、中山和揭陽均不足1萬hm2，最小（東莞）濱海濕地面積僅為2 942.37 hm2。各市濱海濕地面積與岸線長度基本呈正相關(guān)關(guān)系，海岸線越長的市，濱海濕地面積越大;各市典型的濕地類型也不同，如湛江沿海地區(qū)海岸線長且多淤泥質(zhì)海灘，廣州瀕臨的珠江口是三角洲網(wǎng)河和殘留河口灣并存的河口，這使得廣州的河口水域居多。

3.2 廣西

廣西濱海濕地類型占比如圖4所示。廣西濱海濕地面積總計253 074.76 hm2。其中，占比最多的是淺海水域，占整個自治區(qū)濱海濕地面積的94.42%;其次為紅樹林和潮間鹽水沼澤，占比分別為2.88%和1.19%;其余各濱海濕地類型占比均低于1%，淤泥質(zhì)海灘、河口水域、砂石海灘和海岸性咸水湖占比分別為0.69%、0.35%、0.21%和0.06%。

廣西濱海濕地面積最多的是北海，面積達到136 630.87 hm2;其次為防城港和欽州，面積為61 159.48 hm2和55 284.41 hm2。各市占比較多的濱海濕地類型依然是淺海水域。欽州淤泥質(zhì)海灘、河口三角洲/沙洲/沙島、河口水域占比相對其他市較高，北海的潮間鹽水沼澤、海岸性咸水湖和紅樹林占比相對其他市較高。

3.3 海南

海南濱海濕地類型占比和各地濱海濕地面積如圖5和圖6所示。海南濱海濕地面積總計220 617.71 hm2。其中，占比最多的是淺海水域，占整個海南濱海濕地面積的91.43%;然后為海岸性咸水湖、砂石海灘、紅樹林、淤泥質(zhì)海灘、河口水域，占比分別為2.24%、1.91%、1.49%、1.28%、1.10%;其余各濱海濕地類型占比均低于1%，河口三角洲/沙洲/沙島和潮間鹽水沼澤占比分別為0.35%和0.20%;巖石海岸占比極小。

海南濱海濕地面積最多的地區(qū)是東方，面積達44 747.79 hm2;其次為文昌和樂東，面積為35 068.73 hm2和29 517.49 hm2;最小的是昌江，面積為5 228.83 hm2。海南各地占比較多的濱海濕地類型依然是淺海水域。紅樹林主要在海口、文昌、儋州。

4 結(jié)語

本研究以廣東、廣西、海南為研究區(qū)，基于“哨兵2號”10 m分辨率衛(wèi)星影像數(shù)據(jù)，提取濱海濕地分布現(xiàn)狀，為開展濱海濕地管理、保護和修復提供最新的本底數(shù)據(jù)。研究結(jié)果顯示：①廣東、廣西和海南濱海濕地面積總計1 377 140 hm2，其中廣東903 447.81 hm2、廣西253 074.76 hm2、海南220 617.71 hm2;②各地濱海濕地面積與岸線長度基本呈正相關(guān)，海岸線越長，濱海濕地面積越大，且各地濱海濕地的主要類型也各不相同。

值得注意的是，隨著越來越多高分辨率國產(chǎn)衛(wèi)星的發(fā)射成功，優(yōu)于10 m空間分辨率衛(wèi)星影像數(shù)據(jù)不斷積累，未來可基于更高空間分辨率國產(chǎn)衛(wèi)星數(shù)據(jù)進行南海區(qū)乃至全國的濱海濕地分類和提取。另外，本研究主要依賴人工目視解譯開展濱海濕地的提取，未來可在濕地自動提取算法等方面進行進一步深入研究。

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