基于WorldView-2衛星遙感影像的唐山灣國際旅游島開發利用現狀調查分析

王立貴，賈旭飛，張冉

(唐山市海洋局 唐山 063000)

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基于WorldView-2衛星遙感影像的唐山灣國際旅游島開發利用現狀調查分析

王立貴，賈旭飛，張冉

(唐山市海洋局 唐山 063000)

文章利用高精度的WorldView-2衛星遙感影像開展了唐山灣國際旅游島開發利用現狀調查，獲得了最新的海島利用現狀。調查結果表明，唐山灣的祥云島、月島和菩提島的現有面積分別為21.264 011 km2、1.877 119 km2和4.910 803 km2，其中已開發利用的面積分別占35.3%、59.7%和48.6%，表明3個海島的開發利用狀態存在較大差異。根據海島開發利用現狀和海島智能化管理的需要，文章就海島開發利用規劃、常態化監測調查和“智慧海島”建設等提出了建議。

無居民海島；海島開發利用現狀；唐山灣；遙感調查；WorldView-2

1 引言

我國海島數量眾多，分布于渤海、黃海、東海和南海等廣大海域。雖然絕大多數海島為無居民海島，但其開發利用歷史仍然較為悠久，尤其是近幾十年人們對海島的開發利用不斷增強。但在開發過程中，存在盲目開發和粗放開發的現象，造成了海島、海岸帶生態系統的退化、資源價值的枯竭，甚至造成海島生態環境的惡化和海島的消失。隨著我國“海洋強國”戰略的實施，包括海島在內的沿海地區成為國民經濟進一步發展的重要陣地，其對國民經濟的可持續發展起著重要的作用。因此，要嚴格按照海島保護規劃進行無居民海島的開發和保護管理，對海島開發利用現狀進行調查和動態監測，保障海島的有序開發和可持續發展。傳統的海島調查方式主要是采用實地采樣或者測繪的作業方式，但這種方法需要投入大量的人力和物力、費用高、勞動強度大、數據更新周期長，并且所獲得的數據只是離散點上的數據，因此覆蓋面較窄。衛星遙感技術具有高精度、大范圍覆蓋和高實效性等優點，特別是亞米級高分辨率衛星遙感技術的普遍使用，極大地提高了遙感調查監測的精度和效率，正日益成為海島現狀調查的常規手段。

本研究區域為唐山灣國際旅游島，包括祥云島、月島和菩提島，位于河北省唐山市東南樂亭縣渤海之濱，擁有得天獨厚的海島、溫泉、沙灘、廟宇等自然及人文旅游資源，為國家級海島開發利用示范基地[1]。前人對唐山灣國際旅游島的研究僅停留在開發模式、景觀設計的探討方面[2-3]，付佳等[2]應用SPOT圖像對唐山灣3島的土地利用進行了分類，著重于海島土地利用遙感分類方法的探索。在無居民海島的開發現狀與管理方面，前人的研究多著重于海島開發中存在的問題、海島保護、管理建議、海島規劃等的論述[5]，尚無對無居民海島開發過程中的用島現狀進行遙感監測的研究。唐山灣國際旅游島早已制定了詳細的開發建設規劃，如《唐山灣三島旅游區總體規劃(2008-2020)》《唐山灣三島保護與利用規劃(2009-2020)》《唐山灣國際旅游島總體規劃(2010-2020)》等，但經過幾年的開發建設，唐山灣國際旅游島開發利用的現狀如何，有沒有按照既定的規劃進行開發利用，成為管理部門迫切關心的問題。本文針對唐山灣國際旅游島管理的需要，采用具有0.5 m空間分辨率的WorldView-2衛星遙感影像，從用島類型角度對海島開發利用現狀進行全面細致的調查，掌握其最新開發利用現狀，為前期規劃的監督實施和下一步的開發利用調整及海島的保護管理提供詳實可靠的數據支持。

2 調查數據

2.1 遙感數據

通過編程拍攝方式取得了2014年11月4日的WorldView-2遙感影像數據。WorldView-2遙感衛星是美國DigitalGlobe公司的商業衛星之一，于2009年10月6日發射，具有先進的地理定位技術，其自主定位精度優于10 m。獲取WorldView-2衛星遙感影像的全色和多光譜波段影像空間分辨率分別為0.5 m和2.0 m。

2.2 現場踏勘調查

為滿足高精度海島開發利用現狀調查的需要，在衛星遙感編程拍攝的同期(2014年10月28日至11月4日)開展了現場踏勘調查，對唐山灣的祥云島、月島和菩提島進行了海島開發歷史調研、開發利用現狀調查和定位測量。初步了解海島的開發利用現狀，并進行攝影記錄。選取典型的堤壩、道路交叉和坑塘拐點等特征地物，測量獲得75個高精度遙感地面控制點，用于遙感影像的幾何校正處理和定位檢驗。

3 數據處理與分析

3.1 遙感影像處理

遙感影像處理主要包括影像融合處理和幾何定位處理。首先對WorldView-2的全色和多光譜影像進行融合，本研究選用Gram-Schmidt變換方法進行融合。該方法能自動對全色和多光譜波段影像進行光譜匹配，能得到較好的融合結果。融合后獲得0.5 m分辨率的彩色影像，紋理清晰，色彩明亮，比多光譜影像分辨率更高，更清晰，比全色影像色彩更豐富，更易于進行地物識別和信息提取。

遙感影像幾何定位處理是選取18個現場測量的遙感地面控制點進行幾何校正，獲得2000年中國大地坐標系(CGCS2000)、高斯-克呂格投影的遙感影像。然后，選擇26個遙感地面控制點進行精度評價。表1為WorldView-2遙感影像定位精度評價的結果：通過計算遙感圖像上點與實測點的距離，得出同名點的誤差，進一步計算出平均誤差為0.64 m，均方根誤差為0.75 m。由此可見，處理后的WorldView-2遙感影像具有很高的定位精度，可以滿足海島開發利用現狀的高精度調查需要。

表1 WorldView-2遙感影像定位精度評價 m

續表

3.2 開發利用現狀信息提取

為滿足無居民海島開發與管理的需要，本研究依據國家海洋局有關無居民海島使用和區塊劃分的規定進行開發利用現狀信息提取。國家海洋局于2011年6月9日發布了《無居民海島使用測量規范》和《無居民海島使用金征收使用管理辦法》，其中規定：根據無居民海島的使用方式劃分用島基本類型，共15類，包括填海連島、土石開采、房屋建設、倉儲建筑、港口碼頭、工業建設、道路廣場、基礎設施、景觀建筑、游覽設施、觀光旅游、園林草地、人工水域、種養殖業和林業用島等。用島類型的劃分原則參照2011年8月15日國家海洋局發布的《無居民海島用島區塊劃分意見》。

通過現場踏勘，唐山灣的祥云島、月島和菩提島沒有填海連島、土石開采、工業建設、基礎設施等4類用島區塊。同時，考慮到島上有很大部分土地尚處于未利用狀態，故增加了一類“未利用區塊”。

本研究中共涉及11類用島區域，①房屋建設用島區塊，范圍包括實際建筑物用島區域、建筑物外緣的綠地和道路等必要的附屬設施用島區域，這些區域應作為整體予以認定，不得拆分。包含了臨時房屋、廢棄的房屋。②倉儲建筑用島區塊，范圍包括倉儲設施(庫房、堆場和包裝加工車間等)用島區域和附屬設施(內部道路、綠地等)用島區域，這些區域應作為整體予以認定，不得拆分。③港口碼頭用島區塊，范圍包括碼頭及其相應設施用島區域，這些區域應作為整體予以認定，不得拆分。④道路廣場用島區塊，范圍包括道路、公路、鐵路、橋梁、廣場、機場等設施用島區域。包括了水泥路及土路等。。⑤景觀建筑用島區塊，范圍包括亭、塔、雕塑等人造景觀建筑及其附屬設施(內部道路、綠地、座椅等)用島區域。⑥游覽設施用島區塊，范圍包括索道、觀光塔臺、游樂場等設施(懸空設施用島范)。⑦圍為最外緣投影線圍城區域的范圍)及外延緩沖區域(寬度以游覽安全為原則確定)。⑧園林草地用島區塊，范圍包括園林、草地及其附屬設施(便道、小道、噴灌等)用島區域。⑨人工水域用島區塊，范圍包括水渠、水塘、水庫、人工湖(河)等及附屬設施(橋梁等)用島區域。包括填島過程中形成的水域、廢棄的養殖池塘等。⑩林業用島區塊，范圍包括種植、培育林木及必要的配套設施(不包括產品加工車間、廠房、大規模房屋建筑等)用島區域。種養殖業用島區塊，范圍包括種養殖區及配套設施用島區域。未利用區塊，多為填好的沙質鹽堿地或正在圍填的區域。

4 結果與分析

基于WorldView-2高分辨率遙感影像，對祥云島、月島和菩提島的用島現狀進行信息提取，并基于現場踏勘數據進行驗證，可獲得唐山灣無居民海島開發利用現狀圖。

表2為祥云島、月島和菩提島的用島類型統計信息。由表2可知，研究區海島陸地總面積28.051 932 km2，其中已利用面積為11.001 744 km2，未利用面積為17.050 188 km2，分別占39.2%和60.8%。已開發利用區塊中人工水域面積最大，占了65.9%，主要為祥云島和月島上因圍填海形成的水域及養殖池塘。其次為園林草地，占18.0%，主要分布于菩提島和月島，尤以菩提島上綠樹成蔭，分布有廣闊的濕地景觀，成為鳥類棲息的天堂。房屋建設占4.7%，3個島均有少部分分布，主要為旅游賓館和別墅，這與旅游島的定位相符。其他類型包括道路廣場、觀光旅游、景觀建筑等，以游覽設施最少，占約0.1%。

表2 唐山灣無居民海島用島類型現狀統計

4.1 祥云島

祥云島面積21.264 011 km2，為唐山灣最大的島，其北部已通過橋梁與大陸相連。島上大部分區域仍處于未開發利用狀態，僅有南部的金沙灣區域和中部的淺水灣區域開發較成熟。從北至南依次有祥云灣浴場、淺水灣浴場、金沙灣浴場，配套有相應的賓館餐飲、溫泉別墅等；島上交通設施很不完善，有兩條連接南北的道路；北部有兩個漁船碼頭，南部有月亮湖游船碼頭。島上未利用面積為13.762 434 km2，占全島的64.7%，分布于島的北部和中部。已利用面積為7.501 577 km2，占35.3%，其中絕大部分為人工水域，主要為圍填海過程中留下的水域及廢棄的養殖池塘，分布于島的中部和東部。其他用島類型總面積只有約1.1 km2，包括觀光旅游、房屋建設、港口碼頭、道路廣場、水產養殖、倉儲建筑等。其中房屋建設面積最大，主要位于南部的金沙灣區域、中東部的淺水灣區域和東北部區域，包括旅游賓館、別墅區及部分廢棄房屋等。道路廣場面積次之，主要包括西部連接南北的土路和中部通往淺水灣浴場的水泥路。

4.2 月島

月島形似彎月，面積最小，僅有1.877 119 km2，總體尚處于開發利用初期，主要開發有沙灘浴場、景觀長廊、水上木屋、賓館別墅等。目前周邊仍在進行大規模圍填，圍填完成后的面積會比現在擴大很多。島上未利用面積為0.762 119 km2，占40.6%，在島的南部和北部均有分布，主要為尚處于圍填狀態而未利用的區域。已利用面積為1.11 4919 km2，占59.7%。其中人工水域面積最大，為0.577 895 km2，占了已利用面積的一半多，分布于島的北部和中東部，主要為圍填海過程中形成的水域及廢棄的養殖池塘。其次為園林草地，分布于島的中部，以林地為主。景觀建筑、觀光旅游區塊位居其后，內灘因建有貫穿南北的景觀長廊，劃分為景觀建筑區塊，面積0.103 844 km2。外灘為細軟的沙灘海水浴場，屬于觀光旅游區塊，面積0.077 802 km2。月島的房屋建設面積0.032 415 km2，以賓館為主，有少量的工棚。種養殖業區塊在島上有兩處分布，主要種植蔬菜等。島上有兩處碼頭，中部的登島碼頭和北部的離島碼頭。游覽設施主要有連接內灘和外灘的外灘橋。

4.3 菩提島

菩提島是3個島中開發最成熟的1個島，離岸距離僅有300 m余，有連島堤與大陸相連。島上旅游設施齊全，建有賓館、別墅、寺廟、廣場等設施，開發有溫泉度假、朝圣旅游、觀鳥賞景等旅游活動。交通方面，有環島的柏油路，有登島碼頭、離島碼頭及游客服務中心，旅游服務較好。全島總面積4.910 803 km2，其中已利用面積2.385 248 km2，占48.6%；未利用面積2.525 554 km2，占51.4%。未利用的區域主要是已圍填好的沙地，主要分布于島的西部，部分區域可作為沙漠景觀區。已利用區塊中，園林草地面積最大，為1.676 648 km2，占了已利用面積的70.2%，有林地、灌木和草地，廣泛分布于房屋建筑間、景觀建筑間，并有大片的濕地景觀。人工水域面積次之，占已利用面積的11.3%，在島上沿中間的道路東側和景觀建筑間呈水網分布。道路廣場等交通設施也較為完善，占已利用面積的5.2%，在島的中間及東部沿岸有貫通南北的整潔的柏油路，并與北部的靈珠廣場、馬踏蟹橋廣場連通。島上的房屋建設主要為別墅區，在北部有小片的職工生活區。景觀建筑主要包括朝陽庵和潮音寺兩大區塊，在島的北部有半圓形的登島碼頭和伸出岸的離島碼頭。

5 結語

利用高精度的WorldView-2衛星遙感影像開展了唐山灣國際旅游島開發利用現狀調查，獲得了最新的海島利用現狀。研究表明遙感影像空間分辨率和定位精度高，能滿足海島開發利用現狀的高精度調查和分析，可以準確識別各種用島類型，提取海島開發利用現狀信息。

調查結果表明，唐山灣的祥云島、月島和菩提島的現有面積分別為21.264 011 km2、1.877 119 km2和4.910 803 km2，其中已開發利用的面積分別占35.3%、59.7%和48.6%。根據用島現狀，祥云島面積最大，但開發利用強度最弱，已有的開發利用類型以自發修建的房屋建筑為主，島上交通設施很不完善；月島是面積最小的海島，但其周邊正處于大規模的圍墾造地中，島上開發有沙灘浴場、景觀長廊、水上木屋和賓館別墅等用島類型；菩提島是3個海島中開發利用最為成熟的海島，有較為完善的景點、賓館、碼頭、道路等旅游設施。

針對唐山灣祥云島、月島和菩提島的開發利用現狀，為促進海島可持續開發利用，適應海島管理需要，應加強以下幾個方面的工作：①進一步強化海島發展規劃的整體性，強化規劃落實，實現協調發展；②完善海島基礎設施，加強水電環衛交通等設施建設，提高島際之間、海島與大陸之間的交通能力；③實施海島開發利用的動態監視監測和定期調查，實現海島開發利用現狀的動態掌握和定期更新；④盡早啟動“智慧海島”規劃與建設，基于現代互聯網、物聯網和虛擬信息化技術，建設“智慧海島”，實現唐山灣國際旅游島的智慧化管理。

[1] 劉書英.河北省海島保護性開發模式探析-以唐山灣三島為例[J].河北學刊，2012， 32(5)：229-232.

[2] 付佳，黃海軍，楊曦光.基于ENVI的唐山灣三島土地利用遙感分類方法的比較分析[J].海洋科學， 2014， 38(1)：20-26.

[3] 王洋鏑.唐山灣國際旅游島陸域城市生態景觀設計[J].山西建筑，2012， 38(2)：2-3.

[4] 吳珊珊.我國海島保護與利用現狀信分類管理建議[J].海洋開發與管理，2011，(5)：40-44.

[5] 石?，?，黃厚衡，洪海凌.海南省無居民海島開發利用現狀及管理對策淺析[J].海洋開發與管理， 2014，(6)：59-64.

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A

1005-9857(2015)09-0085-05