基于高分辨遙感影像的圍填海演變分析
——以長興島附近海域?yàn)槔?/h1>
2020-08-09 12:06:42梁婷婷
國土與自然資源研究 2020年4期
梁婷婷
（遼寧師范大學(xué)地理科學(xué)學(xué)院，遼寧大連116029）
前言
圍填海是人類開發(fā)利用海岸資源的一種重要方式，雖然能夠擴(kuò)展人類生存空間，緩解沿海地區(qū)土地利用緊張的局面，但大規(guī)模無節(jié)制的圍填海開發(fā)利用活動(dòng)給海洋生態(tài)環(huán)境帶來巨大負(fù)面效應(yīng)[1]。國內(nèi)外眾多學(xué)者運(yùn)用R S和GIS等技術(shù)多角度出發(fā)對(duì)圍填海活動(dòng)進(jìn)行了分析評(píng)價(jià)，并取得一定成果[2]。本文以長興島附近海域?yàn)檠芯繀^(qū)，分別以G F-1及Z Y-3衛(wèi)星數(shù)據(jù)為數(shù)據(jù)源，利用面向?qū)ο蟮姆椒ㄟM(jìn)行研究區(qū)2005年和2017年圍填海利用類型信息的提取，通過計(jì)算動(dòng)態(tài)度和開發(fā)強(qiáng)度指數(shù)對(duì)其圍填海分布情況及演變進(jìn)行分析，以期為長興島海域管理和海洋生態(tài)保護(hù)提供科學(xué)依據(jù)。
1 研究區(qū)及數(shù)據(jù)來源
長興島位于渤海南部、遼東半島西南、瓦房店市西部，地處復(fù)州灣與葫蘆山灣之間海域，其特點(diǎn)三面環(huán)海，一面與陸地相連。
研究所用的數(shù)據(jù)均來自中國資源衛(wèi)星應(yīng)用中心（http://www.cr es d a.c om/C N/）。
2 研究方法
2.1 圍填海信息提取
根據(jù)長興島海域現(xiàn)狀和收集的社會(huì)經(jīng)濟(jì)統(tǒng)計(jì)資料等，確定5種圍填海類型。對(duì)兩期遙感影像數(shù)據(jù)進(jìn)行多尺度分割、分類特征選取、建立相應(yīng)模糊分類及最近鄰分類規(guī)則[3]等操作，實(shí)現(xiàn)了基于面向?qū)ο蟮膰詈Ｐ畔⒎诸愄崛。⑼ㄟ^分類精度檢驗(yàn)法得到分類精度較高的圍填海分類信息（圖1）。
2.2 圍填海動(dòng)態(tài)度
圍填海利用動(dòng)態(tài)度是用來表示某一研究區(qū)在一定時(shí)段內(nèi)某種海域利用類型的數(shù)量變化情況，借鑒土地利用動(dòng)態(tài)度的公式，定義圍填海利用動(dòng)態(tài)度公式[4]為：
式中：K為某一海域圍填海類型的動(dòng)態(tài)度；Ua、Ub為研究初期和研究末期該圍填海利用類型的面積；（T2-T1）為研究時(shí)段。
2.3 圍填海開發(fā)強(qiáng)度
圍填海開發(fā)強(qiáng)度主要反映圍填海利用的人類因素的影響程度。為了定量研究圍填海利用程度，將各類圍填海類型進(jìn)行強(qiáng)度賦值，最終得到5種圍填海利用強(qiáng)度分級(jí)指數(shù)（表1），給出了圍填海開發(fā)強(qiáng)度的定量化表達(dá)式[5]為：
圖1 圍填海利用類型分布圖
表1 海域利用類型及分級(jí)表
表2 長興島及附近海域不同類型圍填海類型及面積
表3 長興島海域2005～2017年海域利用類型動(dòng)態(tài)度單位：%
式中，L為圍填海開發(fā)強(qiáng)度指數(shù)；Ai為第i級(jí)的海域利用程度分級(jí)指數(shù)；Ci為第i級(jí)圍填海開發(fā)強(qiáng)度分級(jí)面積百分比；n為圍填海開發(fā)強(qiáng)度的分級(jí)數(shù)。
3 結(jié)果分析
3.1 總量變化分析
根據(jù)上述提取方法，得到長興島附近海域2005年和2017年各類型圍填海面積如表2所示，可知12年間除鹽業(yè)用海以外，其余用海類型面積均增加，其中圍填海面積增幅最大，共增加了15897.68ha，主要集中分布在董家口灣交流島、長興島東北側(cè)鮑肚咀及于家坨附近，面積占比一直最高并且2017年較2005年上升5%左右，這是由于長興島大力推進(jìn)漁業(yè)現(xiàn)代化建設(shè)，需要進(jìn)行大規(guī)模的圍填?；顒?dòng)。其次是未利用和城鎮(zhèn)建設(shè)用海類型，占總面積比例增加明顯，都從3%以下增長到了10%以上。港口用海面積增加了364.63ha，但是占總圍填海面積比例變化不大。與此四種類型相反，受經(jīng)濟(jì)因素的影響鹽業(yè)用海面積減少了2095.58ha。
3.2 圍填海利用類型動(dòng)態(tài)度分析
由表3可以看出，12年間，鹽業(yè)用海面積在減少，動(dòng)態(tài)度為-0.02%；其他圍填海類型面積均增加，其中城鎮(zhèn)建設(shè)用海動(dòng)態(tài)度最高，其動(dòng)態(tài)度達(dá)1.52%，說明2005～2017年城鎮(zhèn)建設(shè)用海開發(fā)利用變化較大，海域開發(fā)利用速度較快；鹽業(yè)用海動(dòng)態(tài)度最小，說明鹽業(yè)用海轉(zhuǎn)化趨于平緩，面積轉(zhuǎn)化幅度相對(duì)來說較小。
3.3 圍填海利用類型開發(fā)強(qiáng)度分析
通過計(jì)算，2005年和2017年的圍填海開發(fā)強(qiáng)度分別為253.74和274.54，圍填海開發(fā)強(qiáng)度不斷提高，表明海域利用受人類影響越來越嚴(yán)重，同時(shí)海域利用程度提高，有利于海域資源的充分利用和合理開發(fā)。
4 結(jié)論與討論
本文基于多源遙感影像，采用面向?qū)ο蟮姆椒ㄌ崛￠L興島2005～2017年圍填海信息，分析其分布狀況及演變規(guī)律，發(fā)現(xiàn)12年間長興島附近海域圍填海總面積達(dá)到36998.53ha，新增圍填海面積15897.68ha。新增圍填海面積主要類型為圍海養(yǎng)殖、未利用、城鎮(zhèn)建設(shè)用海，而鹽業(yè)用海面積減少，其中圍海養(yǎng)殖用海增加面積最大。城鎮(zhèn)建設(shè)用海動(dòng)態(tài)度最高，達(dá)到1.52%，而鹽業(yè)用海動(dòng)態(tài)度最小，圍填海開發(fā)強(qiáng)度不斷加強(qiáng)。
故在當(dāng)前國家限制圍填海開發(fā)的背景下，對(duì)沿海地區(qū)進(jìn)行圍填海演變規(guī)律研究的基礎(chǔ)上，需要在不增加新的圍填海面積的前提下，提高圍填海利用效率，合理利用海域資源。
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梁婷婷
（遼寧師范大學(xué)地理科學(xué)學(xué)院，遼寧大連116029）
前言
圍填海是人類開發(fā)利用海岸資源的一種重要方式，雖然能夠擴(kuò)展人類生存空間，緩解沿海地區(qū)土地利用緊張的局面，但大規(guī)模無節(jié)制的圍填海開發(fā)利用活動(dòng)給海洋生態(tài)環(huán)境帶來巨大負(fù)面效應(yīng)[1]。國內(nèi)外眾多學(xué)者運(yùn)用R S和GIS等技術(shù)多角度出發(fā)對(duì)圍填海活動(dòng)進(jìn)行了分析評(píng)價(jià)，并取得一定成果[2]。本文以長興島附近海域?yàn)檠芯繀^(qū)，分別以G F-1及Z Y-3衛(wèi)星數(shù)據(jù)為數(shù)據(jù)源，利用面向?qū)ο蟮姆椒ㄟM(jìn)行研究區(qū)2005年和2017年圍填海利用類型信息的提取，通過計(jì)算動(dòng)態(tài)度和開發(fā)強(qiáng)度指數(shù)對(duì)其圍填海分布情況及演變進(jìn)行分析，以期為長興島海域管理和海洋生態(tài)保護(hù)提供科學(xué)依據(jù)。
1 研究區(qū)及數(shù)據(jù)來源
長興島位于渤海南部、遼東半島西南、瓦房店市西部，地處復(fù)州灣與葫蘆山灣之間海域，其特點(diǎn)三面環(huán)海，一面與陸地相連。
研究所用的數(shù)據(jù)均來自中國資源衛(wèi)星應(yīng)用中心（http://www.cr es d a.c om/C N/）。
2 研究方法
2.1 圍填海信息提取
根據(jù)長興島海域現(xiàn)狀和收集的社會(huì)經(jīng)濟(jì)統(tǒng)計(jì)資料等，確定5種圍填海類型。對(duì)兩期遙感影像數(shù)據(jù)進(jìn)行多尺度分割、分類特征選取、建立相應(yīng)模糊分類及最近鄰分類規(guī)則[3]等操作，實(shí)現(xiàn)了基于面向?qū)ο蟮膰詈Ｐ畔⒎诸愄崛。⑼ㄟ^分類精度檢驗(yàn)法得到分類精度較高的圍填海分類信息（圖1）。
2.2 圍填海動(dòng)態(tài)度
圍填海利用動(dòng)態(tài)度是用來表示某一研究區(qū)在一定時(shí)段內(nèi)某種海域利用類型的數(shù)量變化情況，借鑒土地利用動(dòng)態(tài)度的公式，定義圍填海利用動(dòng)態(tài)度公式[4]為：
式中：K為某一海域圍填海類型的動(dòng)態(tài)度；Ua、Ub為研究初期和研究末期該圍填海利用類型的面積；（T2-T1）為研究時(shí)段。
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圍填海開發(fā)強(qiáng)度主要反映圍填海利用的人類因素的影響程度。為了定量研究圍填海利用程度，將各類圍填海類型進(jìn)行強(qiáng)度賦值，最終得到5種圍填海利用強(qiáng)度分級(jí)指數(shù)（表1），給出了圍填海開發(fā)強(qiáng)度的定量化表達(dá)式[5]為：
圖1 圍填海利用類型分布圖
表1 海域利用類型及分級(jí)表
表2 長興島及附近海域不同類型圍填海類型及面積
表3 長興島海域2005～2017年海域利用類型動(dòng)態(tài)度單位：%
式中，L為圍填海開發(fā)強(qiáng)度指數(shù)；Ai為第i級(jí)的海域利用程度分級(jí)指數(shù)；Ci為第i級(jí)圍填海開發(fā)強(qiáng)度分級(jí)面積百分比；n為圍填海開發(fā)強(qiáng)度的分級(jí)數(shù)。
3 結(jié)果分析
3.1 總量變化分析
根據(jù)上述提取方法，得到長興島附近海域2005年和2017年各類型圍填海面積如表2所示，可知12年間除鹽業(yè)用海以外，其余用海類型面積均增加，其中圍填海面積增幅最大，共增加了15897.68ha，主要集中分布在董家口灣交流島、長興島東北側(cè)鮑肚咀及于家坨附近，面積占比一直最高并且2017年較2005年上升5%左右，這是由于長興島大力推進(jìn)漁業(yè)現(xiàn)代化建設(shè)，需要進(jìn)行大規(guī)模的圍填?；顒?dòng)。其次是未利用和城鎮(zhèn)建設(shè)用海類型，占總面積比例增加明顯，都從3%以下增長到了10%以上。港口用海面積增加了364.63ha，但是占總圍填海面積比例變化不大。與此四種類型相反，受經(jīng)濟(jì)因素的影響鹽業(yè)用海面積減少了2095.58ha。
3.2 圍填海利用類型動(dòng)態(tài)度分析
由表3可以看出，12年間，鹽業(yè)用海面積在減少，動(dòng)態(tài)度為-0.02%；其他圍填海類型面積均增加，其中城鎮(zhèn)建設(shè)用海動(dòng)態(tài)度最高，其動(dòng)態(tài)度達(dá)1.52%，說明2005～2017年城鎮(zhèn)建設(shè)用海開發(fā)利用變化較大，海域開發(fā)利用速度較快；鹽業(yè)用海動(dòng)態(tài)度最小，說明鹽業(yè)用海轉(zhuǎn)化趨于平緩，面積轉(zhuǎn)化幅度相對(duì)來說較小。
3.3 圍填海利用類型開發(fā)強(qiáng)度分析
通過計(jì)算，2005年和2017年的圍填海開發(fā)強(qiáng)度分別為253.74和274.54，圍填海開發(fā)強(qiáng)度不斷提高，表明海域利用受人類影響越來越嚴(yán)重，同時(shí)海域利用程度提高，有利于海域資源的充分利用和合理開發(fā)。
4 結(jié)論與討論
本文基于多源遙感影像，采用面向?qū)ο蟮姆椒ㄌ崛￠L興島2005～2017年圍填海信息，分析其分布狀況及演變規(guī)律，發(fā)現(xiàn)12年間長興島附近海域圍填海總面積達(dá)到36998.53ha，新增圍填海面積15897.68ha。新增圍填海面積主要類型為圍海養(yǎng)殖、未利用、城鎮(zhèn)建設(shè)用海，而鹽業(yè)用海面積減少，其中圍海養(yǎng)殖用海增加面積最大。城鎮(zhèn)建設(shè)用海動(dòng)態(tài)度最高，達(dá)到1.52%，而鹽業(yè)用海動(dòng)態(tài)度最小，圍填海開發(fā)強(qiáng)度不斷加強(qiáng)。
故在當(dāng)前國家限制圍填海開發(fā)的背景下，對(duì)沿海地區(qū)進(jìn)行圍填海演變規(guī)律研究的基礎(chǔ)上，需要在不增加新的圍填海面積的前提下，提高圍填海利用效率，合理利用海域資源。
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