基于Landsat的连云港连岛围填海空间格局演变分析.docx

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基于Landsat的连云港连岛围填海空间格局演变分析

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王亚娜谢宏全梅雪琴敖新东马东洋

摘要：围填海主要是指通过人为的修建堤坝，填埋土石方等工程来将近陆域的天然海域变为陆地，从而拓展陆域的生存空间和生产空间的一种人类活动。选择连云港连岛及其周边为实验区域，利用1985年与2017年的Landsat影像，运用ENVI5.1遥感软件，得出连云港市连岛地区32年间围填海面积的变化图。研究表明：基于经济发展以及人文因素的需求，连岛进行了大面积的围填海。

关键词：决策树分类方法NDWI指数法水体提取围填海

：S15：A：1672-3791（2018）03（a）-0000-00

近年来，为缓解工业以及农业的用地需求，连云港市积极开展围填海运动，围填海面积逐年上升。但是，围填海运动改变了连云港的自然海岸格局。因此，准确提取并及时掌握围填海动态变化信息，深入研究围填海演变进程，更好地实现江苏省海洋经济战略具有重大的现实意义。目前对围填海的分析研究主要集中在两个方面：一是定性地分析围填海的驱动因素、现状、影响结果及整治对策等；二是借助遥感技术，定量地进行围填海的研究[1]。徐谅慧等[2]对1990-2010年浙江省的围填海空间格局进行了定量研究；杨果果等[3]基于谱间关系法的研究成果，分析了南京市面积变化；陈玮彤等[4]对江苏南通进行了围填海开发状况定量评价分析及开发潜力预测。

1研究区域概况

连岛是江苏省最大的海岛，面积7.6km2，与连云港隔海相望，通过6.7km的中国最长的拦海大堤与连云港市东部城区相连。集青山、碧海、茂林、海蚀奇石、天然沙滩、海岛渔村人文景观于一体，是江苏唯一的AAAA级海滨旅游景区，盛产海鲜。是夏季避暑纳凉、踏浪休闲娱乐、享受海鲜美味的旅游胜地。具有丰富的水体，是典型的水体提取研究区。因此本实验选择连云港市连岛作为试验区域。

本实验主要使用了在地理空间数据云平台下载的连云港市连岛地区的1985年3月23日、2017年3月15日的多光谱遥感影像数据。其中使用的1985年份影像为Landsat5遥感卫星上专题成像仪（TM）获取，云量为0，数据标识为LT51200361985082HAJ00，2017年份影像为Landsat8遥感卫星上OLI陆地成像仪获取，云量为17.19%，数据标识为LC81200362017074LGN00。

2试验方法

本实验利用下载的影像，使用ENVI5.1遥感软件，先对影像进行辐射定标，大气校正以及图像配准，然后建立感兴趣区域对1985年份和2017年份的连云港市影像分别进行裁剪，然后分别计算水体指数NDWI，最后对连云港市连岛地区运用决策树分类（分为水体和非水体）。

2.1指数法

本实验中运用的提取指数为NDWI（归一化水体指数）。针对江苏省连云港市连岛地区的实验，运用NDWI（归一化水体指数）进行提取，该方法利用TM影像中的绿色波段和近红外进行波段计算，进而二值化处理得到水体信息的提取图像[3]。

利用NDWI指数提取水体改进的归一化水体指数NDVI，通过对不同水体的提取实验，大部分获得了比NDVI好的效果特别是提取城镇范围内的水体。NDWI用遥感影像的特定波段进行归一化差值处理，以凸显影像中的水体信息。其表达式为：

式中，Green为绿色波段，NIR为近红外波段。利用NDWI指数提取水体信息后，为了提高精度，需进行进一步的处理，将高于阈值的水体部分赋值为255，其他部分赋值为0。

2.2决策树分类

本实验使用决策树方法进行分类。使用决策树分类可以综合利用不同来源和类型的数据进行分类，提高了分类精度，并且节点数量不受限制，可以灵活定义决策树的节点。在实验过程中，使用决策树进行分类，大于等于1的为非水体，小于1的为水体。1985年和2017年的分类结果如图1和图2所示。

图11985年决策树分类结果

图22017年决策树分类结果

3结果与分析

3.1水体演变结果

通过对比1985年和2017年2个不同时相的连云港市连岛地区水体提取结果的灰度变化，建立新的变化监测图像，对结果进行分析。演变结果如图3所示，黑色部分为海洋变为陆地的部分，白色是85年到17年间没有变化的部分，灰色表示水体变为海洋。对于1985年到2017年间，连云港市连岛海域围填海区域主要集中在连岛西面，在连岛西面与云台山之间建立了一条道路，在云台山北方向增加了许多淤泥和沙滩，在连岛东面与云台山之间建立了堤坝。

图3水体变化对比图

3.2演变分析

3.2.1演变原因分析

根据Landsat遥感影像图和连云港连岛调查区资料，发现位于海州湾湾顶南侧的连云港港口，在这30多年来发展巨大，成为江苏省主要港口，已成为拥有30万吨级航道的大港口[5]。连岛海域渔场位置由19