基于可視域分析的養(yǎng)殖設(shè)施選址研究
——以柘林灣和南澳島為例

陳智斌，夏麗華*，黃洪輝，徐 珊，曹伏龍

(1.廣州大學地理科學學院，廣東廣州 510006；2.廣東省漁業(yè)生態(tài)環(huán)境重點實驗室，廣東廣州 510300)

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基于可視域分析的養(yǎng)殖設(shè)施選址研究
——以柘林灣和南澳島為例

陳智斌1，夏麗華1*，黃洪輝2，徐 珊1，曹伏龍1

(1.廣州大學地理科學學院，廣東廣州 510006；2.廣東省漁業(yè)生態(tài)環(huán)境重點實驗室，廣東廣州 510300)

水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)在我國急速發(fā)展，大量的優(yōu)質(zhì)海域被占用，海岸景觀遭到了破壞。為合理利用近海海域資源，降低養(yǎng)殖業(yè)發(fā)展帶來視覺沖擊，該研究以柘林灣和南澳島的為例，從養(yǎng)殖設(shè)施對景觀的視覺污染角度出發(fā)，運用GIS的視域分析功能，計算研究區(qū)6種視域出發(fā)點的可視范圍，對6種可視域賦予不同權(quán)重，疊加分析得出研究區(qū)海域和陸域的養(yǎng)殖設(shè)施可視幾率分布圖，為養(yǎng)殖設(shè)施的選址方案提供指引。該研究驗證了利用GIS視域分析技術(shù)應(yīng)用于視覺影響下的養(yǎng)殖設(shè)施選址的可行性，為養(yǎng)殖規(guī)劃提供了新的科學依據(jù)。

可視域分析；水產(chǎn)養(yǎng)殖；視覺污染；選址

我國是水產(chǎn)養(yǎng)殖大國，隨著養(yǎng)殖規(guī)模的不斷上升，養(yǎng)殖業(yè)用地用海的趨勢更加明顯。面對緊缺的土地和海域資源，養(yǎng)殖生產(chǎn)的科學選址問題倍受關(guān)注。水產(chǎn)養(yǎng)殖池塘浮箱等設(shè)施通常建設(shè)在濱海陸地和水文條件優(yōu)良的港灣中，水產(chǎn)養(yǎng)殖占用了優(yōu)質(zhì)的岸線和海港資源外，不可避免地與自然保護區(qū)、風景名勝區(qū)、臨海住宅區(qū)等視覺景觀敏感區(qū)重疊，容易對視覺景觀的不良影響。為避免水產(chǎn)養(yǎng)殖設(shè)施建設(shè)對自然、旅游、經(jīng)濟資源產(chǎn)生不必要的損失，滿足人們對視覺景觀質(zhì)量的要求，養(yǎng)殖設(shè)施選址規(guī)劃有必要對涉及視覺環(huán)境的影響進行評價。在對養(yǎng)殖設(shè)施建設(shè)的選址中，長期以來研究人員更多地是從養(yǎng)殖魚類生物習性、養(yǎng)殖環(huán)境污染、養(yǎng)殖水域水文水質(zhì)以及航道航行安全等因素分析解決水產(chǎn)養(yǎng)殖選址問題[1-2]，缺乏考慮養(yǎng)殖用地對視覺景觀污染指導科學選址的研究。養(yǎng)殖設(shè)施產(chǎn)生視覺景觀不良影響范圍的確定可以由可視域分析解決。

目前，對于可視域分析的應(yīng)用非常廣泛，其主要用于旅游區(qū)景觀的視覺特征評價[3]、風景區(qū)旅游設(shè)施規(guī)劃[4]、房地產(chǎn)通視分析[5]和礦山環(huán)境視覺污染評價[6]等方面。筆者利用GIS的視域分析功能，結(jié)合養(yǎng)殖區(qū)的數(shù)字地形模型，根據(jù)視覺觀測點日常的公眾通勤程度，將養(yǎng)殖區(qū)各種視覺觀測點可視范圍的加權(quán)疊加，得到養(yǎng)殖區(qū)可視幾率分布圖。以視覺污染的角度出發(fā)，將養(yǎng)殖設(shè)施建設(shè)安排在可視幾率低的區(qū)域。此外，將視覺污染因子結(jié)合考慮其他選址約束因子考慮，能提出更加科學、全面的選址方案。

1 數(shù)據(jù)來源與研究方法

1.1 研究區(qū)概況研究區(qū)包括廣東省饒平縣柘林灣和南澳島，地理坐標為116°53′7″～117°11′1″ E、23°20′14″～23°41′20″ N(圖1)。平均海拔28.47 m，陸地占總研究區(qū)面積的59.8%，海洋占40.2%。研究區(qū)北部內(nèi)陸和南澳島上有海拔超過400 m的小山，其他位置地形平整，海拔多在10 m以下。柘林灣是廣東粵東地區(qū)12個重要海灣之一，水域面積達68～70 km2，海山島、汛洲島和西澳島由西到東形成灣口屏障，成就了良好的避風條件和優(yōu)越的氣候條件，柘林灣海水養(yǎng)殖業(yè)得到迅猛的發(fā)展，養(yǎng)殖規(guī)模不斷擴大。2008年該灣水產(chǎn)養(yǎng)殖面積達到3 460 hm2[7]。柘林灣對出海面上的南澳島海灣眾多，網(wǎng)箱養(yǎng)殖在迅速擴張。另外，南澳島是廣東省著名的旅游勝地，島上分布著多處名勝古跡和優(yōu)美沙灘，每年接待上百萬游客。

1.2 數(shù)據(jù)來源研究數(shù)據(jù)包括2013年10月30日的空間分辨率為30 m的多光譜Landsat8遙感影像，軌道號為120/44；谷歌地圖衛(wèi)星影像和矢量地圖數(shù)據(jù)；30 m空間分辨率的ASTGTM2 GDEM數(shù)字高程柵格數(shù)據(jù)集。Landsat8數(shù)據(jù)來源于美國地質(zhì)調(diào)查局(USGS)，ASTGTM2 GDEM數(shù)據(jù)來源于美國航空航天局(NASA)的陸地過程分布式數(shù)據(jù)存檔中心(LP DAAC)。

1.3 研究方法

1.3.1數(shù)據(jù)預(yù)處理及專題信息的制作。將所有數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)到WGS_84_UTM_zone_50N投影坐標系統(tǒng)下，根據(jù)研究區(qū)范圍做好裁剪，以Landsat8影像為基準對谷歌衛(wèi)星影像和矢量地圖數(shù)據(jù)進行地理空間配準，誤差控制在15 m范圍內(nèi)，并對Landsat8影像進行大氣校正處理。

根據(jù)谷歌衛(wèi)星影像和矢量地圖數(shù)據(jù)，結(jié)合互聯(lián)網(wǎng)上的旅游信息。利用ArcMap軟件對研究區(qū)的國道、縣道、一般公路、渡輪航線、觀景點和高樓進行數(shù)字化，結(jié)果見圖2。ArcMap的視域計算工具對線狀要素的處理過程是先計算線上每個節(jié)點的可視域，后合并成一個整體的線要素可視域。為保證道路和航線可視域的真實可靠，在進行道路和航線的數(shù)字化時，該研究采集的節(jié)點之間的真實距離不超過100 m。選取出來的觀景點有必要保證大多數(shù)游客都不會錯過的，高樓位置平均分散在居民區(qū)中，保證模擬大多數(shù)普通居民的觀景位置。

1.3.2可視域分析?？梢曈蚍治鲆卜Q為通視分析，是屬于地理信息系統(tǒng)空間分析的一種，是依據(jù)數(shù)據(jù)高程模型來分析一個或多個觀測點的通視度、可視范圍和阻擋范圍的操作[8]。該研究基于ASTGTM2 GDEM數(shù)字高程數(shù)據(jù)集，利用ArcMap軟件中的Viewshed工具對6類專題地理信息對象進行可視域分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 可視域分析ASTGTM2 GDEM數(shù)字高程數(shù)據(jù)集記錄著真實地表高程，考慮到旅客或居民在不同類型觀測點觀測景觀的高程與地表高程存在差距，在數(shù)字高程的基礎(chǔ)上分別對其補償不同的校正高度，見表1。因為關(guān)于海水養(yǎng)殖設(shè)施感知距離研究的缺乏，浮箱等設(shè)施的可感知度較建筑物小很多，該研究統(tǒng)一使用5 000 m作為視域分析的可視距離。

表1 6類專題地理信息對象實際高程補償值

每類專題對象分別生成一個布爾可視域柵格圖層，見圖3，單元為1代表該地可被該類專題對象上的觀測點觀測到，0代表視線受到阻礙或超出可視范圍而不能被觀測到。成果圖上可視范圍為白色，不可視范圍為黑色。

2.2 可視幾率分布圖為得到整個研究區(qū)域的可視幾率分布圖，將6個可視域進行疊加，最大地模擬出不同人群的可視幾率。不同類型的觀測點是有分別的，人群在高樓和觀景點上停留的時間比通勤線路的時間長得多，高樓和觀景點上的人群更易受到海水養(yǎng)殖設(shè)施影響，所以這2個可視域乘上3倍權(quán)重。整體可視幾率結(jié)果見圖4。

圖4總體上反映了基于地形的實驗區(qū)所有地點可被各觀測點看見的可能性?？梢晭茁试降停巳涸讲蝗菀卓吹骄坝^的變化，影響越少，利于海水養(yǎng)殖設(shè)施的建設(shè)。

從圖4a可知，南澳島近岸海域的可視幾率極高。南澳島東部的渡輪碼頭和中部的城鎮(zhèn)港口對出海域可視幾率最高，次一級的可視幾率出現(xiàn)在小型港口和沙灘等旅游景點對出海面上。若認真考慮可視影響，南澳島四周海域幾乎不適宜發(fā)展養(yǎng)殖業(yè)。而柘林灣水域可視幾率普遍偏低，與陸上可視幾率不同的是西岸較東岸低。除海山島東面和內(nèi)灣東部海域外，在柘林灣建設(shè)養(yǎng)殖的視覺影響較低。

從圖4b可知，陸地上最易于被看見的范圍主要在南澳島中部的南澳鎮(zhèn)區(qū)和西部的山麓地帶，南澳島各旅游海岸及主要港口的可視幾率稍弱，總體上南澳島因為島上高山和密集的旅游觀景點使整個島的可視幾率偏高。柘林灣沿岸可視幾率較低，西岸較東岸高。對于陸地上的海水養(yǎng)殖設(shè)施而言，考慮到用水需求，養(yǎng)殖場需建在平緩的岸邊，所以柘林灣東北岸，海山島南岸和大埕灣綜合可視幾率來看是最佳的建設(shè)地點，這些地帶有一部分的不可視區(qū)或者可視幾率在低水平。

在現(xiàn)實中，由于受到高大喬木和其他現(xiàn)實條件的影響，該研究所得的結(jié)果和人們真實的感受并非絕對吻合。

3 結(jié)語

從視覺污染角度對養(yǎng)殖設(shè)施選址問題的探究是養(yǎng)殖業(yè)選址方法的一個新角度，而借助GIS空間分析技術(shù)對區(qū)域進行可視域分析，可以得到更為科學的選址指引。這種指引可以與水文、水質(zhì)污染等選址角度結(jié)合起來，為養(yǎng)殖設(shè)施的選址提供更完善的解決方案。雖然基于視覺污染角度的養(yǎng)殖設(shè)施選址的理論方法和實踐經(jīng)驗都不太成熟，但該研究以柘林縣和南澳島的為例進行基于GIS的視覺污染養(yǎng)殖設(shè)施選址方法是一次技術(shù)上和方法上的有益嘗試和探索，為養(yǎng)殖規(guī)劃提供了新的科學依據(jù)。

[1] 許強.海洋牧場選址問題的研究[D].上海：上海海洋大學，2012.

[2] 陳利雄，朱長波，董雙林.我國水產(chǎn)養(yǎng)殖選址和養(yǎng)殖容量管理現(xiàn)狀(英文)[J].廣東農(nóng)業(yè)科學，2011(21)：1-8.

[3] 李月輝，周銳，馮秀，等.基于DEM的遼寧省猴石森林公園的視域分析[J].林業(yè)科學，2008(1)：95-100，171.

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[5] 楊朝輝，黨立華，徐秀萍.基于ArcObject的房地產(chǎn)通視分析系統(tǒng)的研制[J].測繪通報，2003(11)：54-56，59.

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[7] 國家海洋局.2008年中國海洋環(huán)境質(zhì)量公報[R].北京：國家海洋局，2008：48-49

[8] 張艷軍，曾咺.GIS技術(shù)在景觀視覺分析中的應(yīng)用[J].地理空間信息，2008(4)：87-89.

Coastal Aquaculture Site Selection Based on Viewshed Analysis: A Case Study of Zelin Bay and Nanao Island

CHEN Zhi-bin1, XIA Li-hua1*, HUANG Hong-hui2et al

(1.School of Geographical Sciences, Guangzhou University, Guangzhou, Guangdong 510006; 2.Fishery Ecological Environment Key Laboratory of Guangdong Province, Guangzhou, Guangdong 510300)

Aquaculture develop rapidly in China, causing a large amount of high quality sea area being occupied, and the coastal landscape and seascape destroyed. Aimed at reasonable utilization of coastal sea area resource, reducing the visual impact of aquaculture development, this paper using the GIS viewshed analysis tool to calculate Boolean viewshed of six types of viewpoints, and the six Boolean viewshed were then combined using weighted overlay to produce the overall visual probability distribution for guiding aquaculture site selection of the study area—Zelin Bay and Nanao Island. This paper verifies the feasibility of applying the GIS viewshed analysis technology into aquaculture site selection which focusing on visual impact, and provide a scientific basis for the aquaculture management.

Viewshed analysis; Aquaculture; Visual impact; Site selection

廣東省自然科學

(S2012010009613)；廣東省漁業(yè)生態(tài)環(huán)境重點實驗室開放基金項目(LFE-2013-5)。

陳智斌(1989- )，男，廣東云浮人，碩士研究生，研究方向：資源環(huán)境遙感。*通訊作者，教授，博士，碩士生導師，從事資源環(huán)境遙感研究。

2015-02-02

S 967

A

0517-6611(2015)09-371-03