2000-2012年中国北方海岸线时空变化分析

利用遥感和GIS 技术获取了中国北方“三省一市”2000 年、2005 年、2008 年、2010年、2011 年与2012 年共6 期大陆海岸线的时空分布情况;采用网格法计算了各个时期海岸线的分形维数;分析了海岸线时空变化特征、海岸线长度变化与分形维数变化之间的关系,以及海岸线动态变化的原因。2000-2012 年,研究区海岸线长度持续增加,总共增加了637.95km,年均增加53.16 km。从区域上看,以天津市与河北省所在的渤海湾区域海岸线变化最强烈;从时间过程上看,2008 年后海岸线长度进入快速增长时期,其中2010-2011 年是海岸线长度变化最剧烈的时期,变化强度为2.49%。2000-2012 年研究区海岸线的分形维数不断增大,其中渤海湾区域海岸线分形维数变化最剧烈;历史海岸线的长度与分形维数之间存在较好的线性关系,相关系数为0.9962;通过对大量海岸线动态引起的整体海岸线长度变化与分形维数变化的统计分析研究表明,在大多数情况下,局部海岸线长度增大(或缩减) 会导致整体海岸线分形维数增大(或减小),并且呈正比例变化。从2000-2012 年各时段海岸线动态对应的各类沿海工程的面积汇总情况来看,港口建设、渔业设施建设以及盐场建设分别占前三位,人类工程建设是中国北方海岸线变化最主要原因;与人类活动影响相比,自然变化如河口淤积与侵蚀对海岸线影响比较小。     

1987—2017年海南岛海岸线变化特征遥感分析

利用海岸线、红树林和近海围塘养殖等多个遥感专题信息产品，从岸线年均变化速率、利用率和综合利用程度等方面综合分析了海南岛1987—2017年的海岸线变化特征，并通过典型岸线类型变化探讨了人类活动对海南岛海岸带资源的影响。分析发现：1）海岸线长度总体呈稳定增长趋势。由1987年的1 655 km增至2017年的1 890 km，其中自然岸线持续减少，人工岸线急剧增长。2）岸线类型多样性降低，倾向性明显；而岸线的利用程度不断提高，利用程度综合指数由1987年的237.34增加到2017年的285.03，人类活动对海岸线变迁的干扰作用越来越明显。3）陆海格局变化特征复杂，整体呈向海扩张的态势。多种人为因素共同作用是导致岸线不断变迁的主要原因，人工养殖塘的开发使红树林湿地遭到侵占，生物岸线减少，港口建设、近海人工岛建设等引起砂质岸线等自然岸线减少。     

围填海影响下东海区主要海湾形态时空演变

围填海影响下海湾形态变化能够深刻反映人类活动对海湾自然环境的影响程度,分析海湾形态变化对合理高效地利用与保护海湾资源具有重要意义。研究以东海区12个主要海湾（包括陆域与水域）为研究区,基于20世纪90年代以来6个时期的Landsat TM/OLI遥感影像数据,通过海湾岸线与湾面形态分析东海区主要海湾的变化特征,探讨围填海强度与海湾形态变化之间的相关性。主要结论为：① 1990—2015年,东海区主要海湾岸线总长度共波动增长66.65 km,2005—2010年间海湾开发最活跃,阶段内岸线增长量达38 km。岸线长度三沙湾最大（439 km）,泉州湾最小（105 km）;兴化湾增长最多（54.53 km）,罗源湾缩短最多（25.75 km）。自然岸线与人工岸线长度此消彼长,岸线人工化程度不断加强,东海北部海湾岸线总长度大于南部海湾。② 1990—2015年,东海区海湾岸线共向海推进26.93 km,合1.08 km/a,在1995—2000年及2005—2010年间推进最多,分别达7.10 km和 6.00 km,在1990—1995年间推进量最小,为2.97 km。杭州湾（4.93 km）和兴化湾（4.15 km）岸线向海推进距离最长,厦门湾推进（0.55 km）最短;东海南部海湾岸线迁移量平缓,北部海湾则更为剧烈,是东海区岸线迁移变化的主体。③ 1990—2015年间东海区主要海湾水域总面积由初期的13.85 km2减少至12.29 km2,累积减少11.23 %,海湾形状不断向复杂化演变。其中杭州湾海湾水域面积减少量最多,达到0.726 km2,占研究区的46.69 %。空间上,北部海湾水域面积减少量更大,而南部海湾水域面积减小速率更快。④ 1990年以来,东海区主要海湾人工化指数平均值和岸线开发强度指数均有所上涨,21世纪以来的开发利用度显著提高。南部（闽）海湾的开发利用程度较北部（浙沪）更为深入,北部海湾开发强度的年际波动差异更大。海湾开发强度与海湾岸线长度、人工岸线长度、海湾形态指数呈正相关关系,与自然岸线长度、海湾水域面积呈负相关关系。当海湾开发强度增加时,同时段内海湾围填海活动的强度也显著增加。     

基于分形的中国大陆海岸线尺度效应研究

以DEM为基础,并参照卫星影像,提取了不同比例尺下中国大陆海岸线,从海岸地质构造特征和海岸类型角度出发,对我国大陆海岸线整体、沉降隆起岸段和不同类型海岸尺度效应进行分析,并探讨了引起尺度效应差异的地理环境因素。研究表明：(1) 中国大陆海岸线整体分形维数为1.195,岸线长度受测量尺度影响显著,定量刻画海岸线长度不可忽略相应测量尺度;(2)岸线分形受地质构造特征和水动力因素控制明显,隆起段和沉降段海岸线分形维数有着显著差异：辽东半岛隆起段分形维数为1.153,辽河-华北平原沉降段分形维数为1.116,山东半岛隆起段分形维数为1.148,苏北-杭州湾沉降段分形维数为1.177,浙东-桂南隆起段分形维数则达1.239;(3) 海岸线尺度效应同时随海岸类型不同有着显著差异,位于冀北平原和滦河三角洲平原岸段的砂质岸线分形维数为1.109;位于苏北平原的淤泥质岸线分维数为1.056,位于闽东南山地丘陵的基岩海岸线分形维数达1.293。海岸线是陆、海和气界面的交汇线,其分形性质的定量刻画,可为多尺度研究海气、陆气和海陆相互作用提供科学基础。     

全球多尺度海岸线数据在珠江口岸线的精度评价及适用性分析

以珠江口为研究区,对全球自洽分层高分辨率地理数据库（GSHHG）中的全分辨率、高分辨率、中分辨率、低分辨率和粗分辨率等5种海岸线数据开展评价与适用性分析,评估5个尺度海岸线数据的长度及其分形维数差异,并选择珠江口两岸部分区域为例,以不同时期陆地资源卫星Landsat影像为基础,对比不同尺度GSHHG海岸线数据与实际数据之间的差异。结果表明：1）5个尺度海岸线数据的长度及分形维数具有显著差异,分辨率越高,岸线长度越长,其分形维数也越大;2）通过与1978和2018年2个时期基于Landsat影像提取的岸线数据对比表明：GSHHG海岸线数据与实际数据在岸线长度及形态特征上总体一致,但GSHHG海岸线的形态特征与1978年海岸线更接近,反映的是较为早期的海岸线特征。最后建议在进行海岸线变迁与现状调查时,需要根据海岸线长度、岸线形态复杂程度等谨慎选择海岸线数据。     

渤海湾西北岸1974～2010年逐年填海造陆进程分析

自20世纪70年代以来,渤海湾西北岸陆续实施了大量填海工程,形成了目前中国最大的人工填海造陆区,有必要对其进行精确和连续的监测与分析。以1974～2010年逐年MSS/TM/ETM影像为主要数据源,利用RS/GIS技术,分析了研究区填海造陆的动态空间分布和数量变化特性。36 a间,研究区共填海901.7 km2,主要在滩涂和近海进行,海岸线长度从1974年的224.9 km增长到2010年的536.7 km,填海区的重心总体上从东北向西南方向迁移了26.3 km。将研究期细分为5个阶段进行深入分析发现:研究区海岸线长度增量与填海造陆规模呈正相关关系;填海利用方式经历了盐田为主→盐田和水产养殖相结合→港口和临港工业为主的发展历程;以天津港和曹妃甸港及各自的临港工业区为填海造陆中心和副中心的格局已经形成。     

五个时期长江入海口湿地土地利用格局及变化

选用1984年、1990年、2000年、2010年和2015年Landsat TM/ETM+/OLI影像数据,利用人机交互遥感解译方法,进行长江入海口湿地的土地利用分类;利用地理信息系统技术,研究了5个时期研究区的湿地格局及变化。研究表明,5个时期研究区的主要湿地类型都为水田,其次为滩涂,水田面积由1984年的4 044.86 km~2减少至2015年的3 550.37 km~2,滩涂面积从1984年的650.03 km~2锐减至2015年的3.74 km~2,滩涂被转变为港口、居民地和工业用地,围填海活动也导致滩涂萎缩;在围填海区域,养殖池面积大幅增加;与1984年相比,2015年,滩涂转变为水库/坑塘、养殖池、盐田的面积分别占其总面积的14.46%、53.83%和24.15%;74.96%的盐地碱蓬盐水沼泽转变为养殖池,48.06%的水库/坑塘、12.62%的盐田转变为养殖池;长江入海口湿地变化的主要人为因素是围填海活动,主要自然因素是泥沙淤积和土壤性质改变。     

中国大陆海岸线随机前分形分维及其长度不确定性探讨

一个国家或地区海岸线长度的确定,应首先计算其标度区和分维,然后选用标度区下限附近的量测尺度进行量算。以1∶50万电子地图为基础,在Arc GIS技术支持下选用33种尺度研究中国大陆海岸线的标度区及其盒计维,用手工作业法量测海岸线的量规维,并对中国现行大陆海岸线长度的可靠性进行讨论。结果表明:中国大陆海岸线的标度区在400~0.1 km之间。海岸线量规维和盒计维分别是1.2004和1.0929,量规维比盒计维更能精确表征海岸线不规则程度。杭州湾以南和以北海岸线的量规维分别是1.2565和1.1204。当量测尺度为0.1 km时,中国大陆海岸线的长度约21900 km;当尺度为0.25 km时,长度为18214 km,接近现行海岸线长度。     

1960~2010年广西红树林空间结构演变分析

从消浪护岸角度,研究景观尺度红树林空间结构动态变化,提出了红树林丰度、红树林空间分布均匀度、红树林岸线比重和高效护岸红树林面积比例4个指标及其计算方法。以广西北部湾(不含七十二泾)为研究区,采用航空图像和高分辨率卫星遥感图像,提取1960/1976年、1990年、2001年、2007年和2010年的红树林空间分布和海岸线信息;通过GIS叠合分析,计算各个海湾的4个指标,对研究区各个时期的红树林空间结构进行动态分析,结果表明,12010年,茅尾海、丹兜海和珍珠港的红树林丰度最高,钦州湾外湾、防城港西湾和北仑河口的最低;1960/1976~2010年,大多数海湾的红树林丰度由高变低,但北仑河口和茅尾海的红树林丰度呈低、高、低的变化,廉州湾的红树林丰度呈高、低、高的变化,丹兜海的红树林丰度逐渐升高,英罗港的红树林丰度基本保持稳定。红树林丰度变化的主要原因是红树林面积逐期减少,另一个原因是由于围垦、盐田和养殖塘及海堤建设、城市发展、港口码头建设等导致海岸线长度发生了变化;22010年,金鼓江口和茅尾海的红树林空间分布最均匀,大风江口、英罗港和丹兜海的红树林次之,防城港西湾的红树林则高度集中;总体上,1960/1976~2010年,研究区大多数海湾的红树林空间分布表现为由高度集中或较集中向基本均匀发展的趋势,均匀度得到较大改善,人工造林、海堤和养殖塘及港口码头建设引起的红树林数量和空间分布变化及海岸线变迁,是红树林空间分布均匀度发生变化的主要原因;32010年,英罗港、金鼓江口和丹兜海的红树林岸线比例最高,防城港西湾和钦州湾外湾的最低;1960/1976~2010年,大多数海湾红树林岸线比例在小幅度上升,但一些海湾的红树林岸线比例表现为波动变化,金鼓江口则由高逐渐变低;红树林岸线比例变化原因较复杂,最主要的原因是原有自然岸线与红树林之间的滩涂修建了大量养殖塘,自然岸线变成了与红树林斑块接近的红树林岸线,故红树林岸线比例升高,其他原因包括人工造林、红树林毁损等;42010年,研究区高效护岸红树林面积比例为76.7%,绝大数红树林都具有良好的消浪护岸作用;1960/1976~2010年,珍珠港和防城港东湾高效护岸红树林面积比例基本上保持稳定;北仑河口、茅尾海、廉州湾、铁山港和丹兜海的高效护岸红树林面积比例波动变化;金鼓江口的高效护岸红树林面积比例由高逐渐变低;防城港西湾、钦州湾外湾、大风江口、北海东海岸和英罗港的高效护岸红树林面积比例由低逐渐升高;高效护岸红树林面积比例的变化趋势与红树林岸线比例变化趋势相同,其变化原因也基本相似,包括海岸线空间位置发生较大变化、人工造林和自然演变引起红树林斑块扩大及红树林毁损等。     

基于遥感的江苏省大陆岸线岸滩时空演变

基于江苏省1984-2016年61景多源遥感影像数据和部分实测潮位、坡度数据,利用遥感技术结合改进的水边线方法提取了多时相的海岸线和平均大潮低潮线,研究了江苏省绣针河口至连兴河口大陆岸线岸滩的时空演变特征。结果表明：1984-2016年,由于海岸带开发,江苏省的海岸线整体以向海推进为主,自然岸线由458.24 km逐渐减少至166.74 km,人工岸线由163.66 km快速增加至598.74 km,大陆岸线长度由621.90 km增加至765.48 km。发生位置和长度变化的岸段中,淤长岸段长127.62 km,年均向海推进83.03 m;围垦岸段长401.21 km,年均向海推进87.63 m;冲刷岸段长71.17 km,年均离海后退10.81 m;围垦被侵蚀岸段长25.95 km,年均离海后退8.64 m。海岸线的空间变化导致江苏省沿海陆地面积净增加104332 hm²,其中由于围垦增加的陆地面积98520 hm²,围垦是陆地面积增加的主要原因。海岸线的离海后退主要发生在废黄河三角洲岸段,但是到2008-2016年,岸线的侵蚀范围已向南扩大至新洋河口至斗龙港岸段。受围垦活动及岸线侵蚀影响,江苏省潮间带坡度不断变陡,统计断面的平均坡度由1.4‰增加至1.9‰,其中废黄河三角洲岸段的中山河口至扁担河口岸段坡度最陡,基本在3~14‰之间;辐射沙洲陆岸岸段坡度最为平缓,但坡度也在逐渐陡化,由0.9‰增加至1.5‰。潮间带面积由271747 hm²减少至168645 hm²,减幅38%;潮间带平均宽度由5064 m减少至3096 m,减幅39%。     

2000—2020年江苏省如东海岸线与滩涂围垦时空演变及影响机制

利用8景遥感影像及土地利用数据,基于DSAS数字岸线分析法、改进的水体指数法（MNDWI）等,分析了江苏省如东县2000—2020年海岸线及滩涂围垦时空动态特征,结合围垦地区土地利用方式变化提取了海岸线与围垦变化的相关性,并阐述了其变迁原因与影响机制。结果表明：在自然与人为因素共同作用下,2000—2020年如东县海岸线整体呈现增长趋势,21年来海岸线延长了18.79 km,同时以63.84 m/a（EPR）和74.47 m/a（LRR）的速度向海扩张。至2020年为止如东县共围垦滩涂及海域46359.53 hm²,陆地面积增加9089.25 hm²,2010—2015年陆地面积扩张速度最快。围垦面积与海岸线长度呈显著正相关关系,港口建设是影响海岸线变化最显著的土地利用方式,其次为未利用地、盐场和养殖用地。     

Spatial and temporal variations of coastlines in northern China (2000-2012)

This study examined the spatial distribution of the continent coastline in northern China using remote sensing and GIS techniques, and calculated the fractal dimension of the coastline by box-counting method, with a time span from 2000 to 2012. Moreover, we analyzed the characteristics of spatial-temporal changes in the coastline's length and fractal dimension, the relationship between the length change and fractal dimension change, and the driving forces of coastline changes in northern China. During the research period, the coastline of the study area increased by 637.95 km, at a rate of 53.16 km per year. On the regional level, the most significant change in coastline length was observed in Tianjin and Hebei. Temporally, the northern China coastline grew faster after 2008. The most dramatic growth was found between 2010 and 2011, with an increasing rate of 2.49% per year. The fractal dimension of the coastline in northern China was increasing during the research period, and the most dramatic increase occurred in Bohai Rim. There is a strong-positive linear relationship between the historical coastline length and fractal dimension (the correlation coefficient was 0.9962). Through statistical analysis of a large number of local coastline changes, it can be found that the increase (or decrease) of local coastline length will, in most cases, lead to the increase (or decrease) of the whole coastline fractal dimension. Civil-coastal engineering construction was the most important factor driving the coastline change in northern China. Port construction, fisheries facilities and salt factories were the top three construction activities. Compared to human activities, the influence of natural processes such as estuarine deposit and erosion were relatively small.     

1990年以来中国大陆海岸线稳定性研究

海岸线变迁是一个动态的演变过程,它是自然与人类共同作用的结果。基于1990年、2000年、2007年和2012年4个时期的资源卫星、Landsat系列卫星的遥感影像,采用色差Canny算子计算方法提取岸线数据,计算近22 a来中国大陆海岸线向海推进或向陆后退的空间位置变化量及年均变化速度,研究中国大陆海岸线空间位置与稳定性的演变规律,得出以下结论：① 中国海岸线空间位置变化以向海推进为主;② 中国海岸线多为相对稳定海岸线,其次为强烈岸进岸线,稳定性岸线全国均有分布,而强烈岸进岸线多分布于江苏和辽宁两省;③ 自1990年以来,中国大陆岸线的稳定性指数逐渐降低,22 a下降了1.1,以长江入海口为分界,南方沿海城市岸线稳定性指数高于北方。     

Extraction and spatiotemporal evolution analysis of tidal flats in the Bohai Rim during 1984-2019 based on remote sensing

Tidal flats, a precious resource that provides ecological services and land space for coastal zones, are facing threats from human activities and climate change. In this study, a robust decision tree for tidal flat extraction was developed to analyse spatiotemporal variations in the Bohai Rim region during 1984-2019 based on 9539 Landsat TM/OLI surface reflection images and the Google Earth Engine (GEE) cloud platform. The area of tidal flats significantly fluctuated downwards from 3551.22 to 1712.36 km² in the Bohai Rim region during 1984-2019, and 51.31% of tidal flats were distributed near the Yellow River Delta and Liaohe River Delta during 2017-2019. There occurred a drastic spatial transition of tidal flats with coastline migration towards the ocean. Low-stability tidal flats were mainly distributed in reclamation regions, deltas, and bays near the estuary during 1984-2019. The main factors of tidal flat evolution in the Bohai Rim region included the direct impact of land cover changes in reclamation regions, the continuous impact of a weakening sediment supply, and the potential impact of a deteriorating sediment storage capability. The extraction process and maps herein could provide a reference for the sustainable development and conservation of coastal resources.     

Spatial and temporal variations of coastlines in northern China （2000-2012）

This study examined the spatial distribution of the continent coastline in northern China using remote sensing and GIS techniques, and calculated the fractal dimension of the coastline by box-counting method, with a time span from 2000 to 2012. Moreover, we ana- lyzed the characteristics of spatial-temporal changes in the coastline＇s length and fractal di- mension, the relationship between the length change and fractal dimension change, and the driving forces of coastline changes in northern China. During the research period, the coast- line of the study area increased by 637.95 km, at a rate of 53.16 km per year. On the regional level, the most significant change in coastline length was observed in Tianjin and Hebei. Temporally, the northern China coastline grew faster after 2008. The most dramatic growth was found between 2010 and 2011, with an increasing rate of 2.49% per year. The fractal dimension of the coastline in northern China was increasing during the research period, and the most dramatic increase occurred in Bohai Rim. There is a strong-positive linear relation- ship between the historical coastline length and fractal dimension （the correlation coefficient was 0.9962）. Through statistical analysis of a large number of local coastline changes, it can be found that the increase （or decrease） of local coastline length will, in most cases, lead to the increase （or decrease） of the whole coastline fractal dimension. Civil-coastal engineering construction was the most important factor driving the coastline change in northern China. Port construction, fisheries facilities and salt factories were the top three construction activi- ties. Compared to human activities, the influence of natural processes such as estuarine deposit and erosion were relatively small.     

2000–2012年中国北方海岸线时空变化（英文）

This study examined the spatial distribution of the continent coastline in northern China using remote sensing and GIS techniques,and calculated the fractal dimension of the coastline by box-counting method,with a time span from 2000 to 2012.Moreover,we analyzed the characteristics of spatial-temporal changes in the coastline's length and fractal dimension,the relationship between the length change and fractal dimension change,and the driving forces of coastline changes in northern China.During the research period,the coastline of the study area increased by 637.95 km,at a rate of 53.16 km per year.On the regional level,the most significant change in coastline length was observed in Tianjin and Hebei.Temporally,the northern China coastline grew faster after 2008.The most dramatic growth was found between 2010 and 2011,with an increasing rate of 2.49% per year.The fractal dimension of the coastline in northern China was increasing during the research period,and the most dramatic increase occurred in Bohai Rim.There is a strong-positive linear relationship between the historical coastline length and fractal dimension(the correlation coefficient was 0.9962).Through statistical analysis of a large number of local coastline changes,it can be found that the increase(or decrease) of local coastline length will,in most cases,lead to the increase(or decrease) of the whole coastline fractal dimension.Civil-coastal engineering construction was the most important factor driving the coastline change in northern China.Port construction,fisheries facilities and salt factories were the top three construction activities.Compared to human activities,the influence of natural processes such as estuarine deposit and erosion were relatively small.