基于卫星遥感的全国围填海高频管控体系建设初探

按照《中华人民共和国海域使用管理法》和2018年7月国务院印发的《关于加强滨海湿地保护严格管控围填海的通知》,严管严控围填海迫在眉睫。本文研究提出了基于卫星遥感的全国围填海高频管控体系,阐明了从国家层面监管着手,围填海管控的类别、关注指标、遥感判定方法和各级层层管控的运转流程,初步构建完成了自上而下、逐级监管、责任清晰、链条完整的围填海管控形势,从设计上保障了国家对围填海实行最严格的管控。最后,也提出了后续还能继续改进和完善的方向,不断优化完善全国围填海管控体系的建设。     

基于生命周期的区域围填海存量分析方法研究

为了更加客观地认识区域围填海存量特征、提高围填海存量处置的科学性,作者基于生命周期理论从时间和空间两个维度设计围填海存量分析方法,用围填海存量的年龄反映其持续历史、用围填海存量的时空规模反映围填海存量处置压力,选择曹妃甸经济区和天津南港工业区开展实证研究,结果表明:曹妃甸经济区围填海存量的空间规模虽大于天津南港工业区,...     

珠江口海域围填海演进过程与问题分析研究

文章对新中国成立后珠江口海域的围填海演进过程进行了回顾和统计,分析了围填海历史规律,并对围填海过程中造成的生态环境问题进行了探讨。笔者认为,正确认识围填海的影响和危害,不是要否定围填海,更不是放弃围填海,而是要科学管控围填海行为,从全局、长远的角度权衡围填海的利弊,尽可能趋利避害。     

基于多源遥感影像的围填海项目监视监测系统的设计与应用

为满足围填海项目长时期、高频率和精细化的遥感监测需求以及提高监测自动化水平,文章采用ArcGIS和ENVI一体化开发技术,建立围填海项目遥感监视监测系统。研究结果表明:该系统通过构建围填海项目数据库,实现多源遥感影像数据批量处理、围填海范围提取以及监测成果图件批量输出等功能,可满足围填海项目遥感监视监测工作的需求,并在一定程度上实现遥感监测工作的批量化和自动化。由于遥感监测手段具有局限性,监测结果还须结合现场核查或测量结果使用。     

椒江口海域围填海强度及环境影响分析

文章对近10年来椒江口两岸主要的围填海工程进行了统计,利用基于围填海强度等级控制理念的围填海潜力评估方法,对椒江口海域的围填海强度及围填海潜力进行了定量评估,并对其造成的环境影响进行了分析。分析结果显示,椒江口海域虽然仍有一定的围填海潜力,但围填海压力较大,椒江口大规模的围填海工程对海岸带地形地貌、海域水文动力环境、滨海湿地生态系统、海洋水环境质量、海洋生物资源等均存在负面影响,为此提出了强化围填海管控、重视海岸带整治修复等建议,以期为椒江口的围填海管控和生态环境保护提供参考。     

珠江口水深遥感反演研究

建立了珠江口2个试验区遥感测深的多种统计相关模型,并选取相关性最好的模型进行水深反演和结果分析,探讨了不同悬沙浓度情况下遥感测深的可能性和实用性。结果表明,对于悬浮泥沙浓度大的试验区1,实测水深值和遥感各波段DN值的相关性＜0.5,实际反演水深的能力较差,加入了泥沙因子的统计相关模型相关性有较大提高,但水深反演精度仍不高,达不到实际应用的精度;而悬浮泥沙浓度较小的试验区2,实测水深值和遥感各波段DN值的相关性基本大于0.7,但加入泥沙因子后水深值和遥感波段的相关系数并没有提高,以B2为反演因子的指数模型反演精度最高,5~10 m水深段的反演效果最好,平均相对误差为22.5%、平均绝对误差为1.56 m,模型总体平均相对误差为31.9%、总体平均绝对误差为1.92 m,反演结果较好地反映了试验区2的水深情况。从所建模型来看,非线性模型的反演效果均好于相应的线性模型,多因子模型好于单因子模型。     

夏季珠江口海域海水CO2分压的卫星遥感反演

基于控制因子分析的方法,本研究建立了夏季珠江口海域海水CO₂分压(pCO₂)的遥感反演模型。基于珠江水与黑潮水的两端元混合,建立了水平混合和热力学作用的量化模型,并生成了查找表。同时,建立了基于黄色物质(含碎屑)吸收系数的盐度遥感算法,实现珠江口海域表层盐度的遥感反演。利用走航pCO₂和匹配的遥感叶绿素质量浓度产品,建立了生物作用的量化模型。通过集成水平混合和生物作用,最终实现夏季珠江口海域pCO₂的遥感反演。与走航pCO₂比较表明,仅考虑水平混合和热力学作用的遥感结果会显著高估,考虑生物作用后,遥感结果无论在量值和空间变化趋势上均与实测结果相符。此外,遥感反演结果表明,夏季珠江口近岸水域为CO₂的汇区,而离岸的陆架水域则为CO₂的弱源。     

珠江口养殖开发重心迁移的空间信息动态遥感分析

珠江口作为我国经济发展最活跃的区域, 经历着快速城市化与工业化进程, 各项资源的有效可持续利用成为人们开发利用空间资源所追求的目标.根据珠江口3个时相的多源遥感信息与常规调查数据予以分类系统和空间精度的一致化处理, 挖掘提取了相同空间尺度和精度的养殖信息, 并引入单一土地利用动态度、景观破碎度模型与区域面积分布统计变化和重心迁移等多模型空间信息分析.量化结果表明, 养殖区面积从1985年的125.49km2增加到2005年的345.20km2, 是1985年的2.75倍, 1985-1995年的养殖区面积年均增长率为14.30%, 1995年以后面积年均增长率下降到1.32%;1985-2005年的20年间养殖区破碎度逐渐增加, 由1985年的0.000015增加到2005年的0.002824;20年间珠江口各市养殖面积变化呈现区域性差异, 广州、东莞和珠海三市呈现持续增加趋势, 增长速度差异较大, 而中山和深圳两市则先增长后下降.综合分析得出养殖区分布重心整体向西北迁移.     

三沙湾30余年来围填海遥感监测与分析

环三沙湾区域是海峡西岸经济区重要组成部分,经济发展迅速,围填海活动频繁。为了全面摸清三沙湾围填海状况,以美国Landsat系列卫星影像为数据源,采用人机交互的方式提取了1982—1991年、1991—2001年和2001一2013年间的围填海信息,并进行了时空变化分析。结果表明:研究区30余年来围填海活动频繁,围填海总面积为16 122.99 hm~2,围填海利用类型以水产养殖为主;三个时间段中,1991—2001年间围填海面积最大,为9 950.53 hm~2;空间分布上,三沙湾沿岸围填海主要分布在宁德市,其中福安市围填海面积最大。结合相关资料分析发现,研究区围填海变迁与当地的经济发展历程一致。     

基于GE的世界围填海分布及平面设计分析

利用Google Earth(GE)遥感影像资料,完成了对世界沿海国家的围填海分布及平面设计特征的研究。研究表明:世界围填海主要分布在4大区域,即东亚、波斯湾、欧洲西部和北美沿岸;中国的围填海总量最多,平均粒度第二;4大区域的围填海平面形态呈现规律性,东亚填海基本以几何形状居多,波斯湾填海多为仿自然形态,欧洲西部填海善于利用地理区位优势,北美填海有大量突堤游艇码头。讨论了造成围填海平面形态区域差异的原因及本次研究的优缺点,可为围填海管理和围填海平面设计研究提供方法支持。     

基于遥感的珠江口海岸线变迁分析

利用1990年、2000年和2010年三个时相的遥感影像,进行2000年前后两个十年的海岸线变迁情况对比分析。结果表明:2000年前的十年间,珠江口海岸线向海推进,导致面积共增加了16486.63ha,主要受人为因素影响,围海养殖是本时段海岸线变迁的主要因素;2000年后的十年间,珠江口海岸线继续向海推进,但推进速度降低,导致面积增加了9280.15ha,填海造地是这一时段海岸线变迁的主要因素。又根据珠江口的区域特征,以珠江入海八大口门为界,将整个研究区划分为九个岸段进行了详细分析。     

2010-2017年珠江河口海岸线遥感监测和动态变化分析

海岸带是受全球气候变化及人类活动影响最大的地带。本文主要依托谷歌地球平台提供的时序高分辨率卫星遥感影像,提取了2010-2017年珠江河口地区海岸线信息,对不同时期的海岸线长度、类型及围海造地面积的变化情况进行了统计分析,对引起变化的驱动机制进行了探讨。结果表明:(1) 2010-2017年珠江河口海岸线呈现先减少、后缓慢增长趋势。2010-2011年由于海面整治工程,海岸线长度略微缩减,2011-2013年为快速增长阶段,2013年后海岸线长度变化不大,略微呈现增长;(2)在基岩海岸线、砂砾质海岸线、淤泥质海岸线、人工海岸线、生物海岸线五种海岸线类型中,人工海岸线最长,占总长度的比例始终在85%以上,年均正向变化强度最大,达到0.28%,呈现稳定扩展趋势;淤泥质海岸线的负向变化强度最大,为-0.28%,呈现稳定萎缩趋势;(3)围海造地面积呈增加态势,年均变化面积为0.25 km^2;引起围海造地面积增加的主要原因为港口和码头建设。     

珠江口及其以东近海海域表层海水中三氟乙酸的初步研究

采用衍生化处理和气相色谱-质谱联用分析方法, 测定了珠江口及其以东近海海域表层海水中的三氟乙酸(Trifluoroacetic acid, TFA)含量。珠江口及其以东近岸的红海湾和大亚湾海区TFA浓度范围分别为113—170ng.L–1和202—336ng.L–1。红海湾内海水中TFA的平均水平(279ng.L–1)明显高于外海海水(210ng.L–1), 说明港湾内或其周边地区可能有TFA的点源输入。此外, 外海海水中TFA平均浓度比珠江口高69.1ng.L–1, 表明这种亲水性强、稳定性高的化合物除了已知的人为来源外, 可能还存在未知的人为源或自然源, 使得海洋作为其最终的汇浓度不断累积。     

珠江口附近海域波浪场的数值计算与特征分析

本文以WRF模式输出结果作为风场驱动条件,采用SWAN和WAVEWATCHIII相嵌套的方法,对珠江口附近海域进行20年(1991-2010年)的波浪场数值计算。根据计算结果,分析了珠江口海域波高和周期的空间、时间变化特征。结果显示:珠江入海口及近岸Hs较小,外海Hs较大,大部分海域年均Hs在0.4m以上;珠江口附近海域和近海地区年均Te偏小,在2s^3s之间,外海最大可达5s。珠江海域有效波高(Hs)的季节分布呈现出春夏季较小,秋冬季较大的特点。从概率学角度分别统计20年中前5%和10%的Hs及Te,可知:珠江口近海区域Hs,5%在1~2m,大万山群岛处可达Hs,5%2m;在珠江口附近Hs,10%为1.5m,万山海域Hs,10%在2.5m以上;计算海域Te,5%和Te,10%多在4s以上。     

珠江口磨刀门泥沙絮凝特征

本文利用激光粒度仪实测得到珠江口磨刀门河口2013年夏季悬浮泥沙现场絮凝及絮凝体特征,同时对比悬沙分散粒径和含沙量,研究表明:悬沙分散粒径平均值为27.9μm,现场实测絮团粒径平均值为91.6μm,表明磨刀门口外的悬浮泥沙絮凝现象显著;实测絮团平均粒径变化范围为13.0~273.8μm,小潮期间絮团粒径平均值为131.5μm,大于大潮平均值76.9μm;絮凝体粒径在垂向上的变化表现为由表及底先变大再变小。絮团体积浓度、沉速与粒径的关系在不同情况下有差异,体积浓度和絮团粒径在表层和中层有明显正相关关系,絮团沉速在大潮时刻随着粒径的增大而增大。综合分析影响絮凝的因素,得知在珠江口盐度对于絮团大小影响不明显;而流速大小的差异是影响大小潮之间絮团大小不同的主要因素。研究结果有助于了解珠江口细颗粒泥沙输移特性和相关生物化学过程。     

珠江口内伶仃洋沿岸土地利用动态分析

珠江口内伶仃洋沿岸地区近年来大规模填海造田,使虎门、蕉门、洪奇沥和横门四大口门日益缩窄,水泄不畅,对环境造成很大影响。根据2003年在珠江口内伶仃洋水域获得的海洋地质环境与地质灾害综合调查资料,结合调查区5个时相的遥感影像资料,运用遥感影像机助解译方法、GIS空间分析方法、GPS定位方法以及相应的数理统计方法,综合分析了内伶仃洋沿岸老城区土地利用动态变化的特点及若干驱动因素,认为内伶仃洋沿岸的土地利用已从早期的填海造田、围海养殖,转向用于发展工业及高新技术的厂房和港口建设的土地开发。     

珠江口海域春季富营养化现状与影响分析

随着珠江三角洲经济圈的迅速发展,珠江口海域环境污染日趋严重,于2014年春季对珠江口邻近海域进行环境现状调查,并通过因子分析法和聚类分析法就珠江口调查海域管辖城市和邻近区域的环境现状对珠江口海域环境污染的贡献率进行排序和分类.结果表明:珠江口调查海域营养盐污染较为严重,无机氮含量范围为0.213~1.963 mg/dm~3,平均值为0.888 mg/dm~3;活性磷酸盐含量范围为0.009~0.063 mg/dm~3,平均值为0.033 mg/dm~3.无机氮和活性磷酸盐在珠江口上游和中游均超过海水水质第四类标准,珠江口下游无机氮含量符合海水水质第四类标准,活性磷酸盐含量符合海水水质第二类标准.无机氮以硝氮为主,氨氮次之,亚硝氮含量最低.珠江口调查海域DIN/P变化范围为8.5~168.0,平均值为31.8;富营养化指数E变化范围为0.3~45.1,平均值为8.2,富营养化较为严重.来自广州、东莞、佛山、中山的四大口门排入的污染物对珠江口海域环境影响最大,其次是深圳西部海域沿岸和前海湾、深圳湾排入的污染物,最后是珠海、澳门和香港带入的污染物.从珠江口邻近海域环境现状对珠江口海域环境影响进行较为深入地分析和探讨,为珠江口海域环境的治理和修复提供一些意见和建议.     

珠江口溶解有机物的遥感动态监测

河口有色溶解有机物（colored dissolved organic matter,CDOM）的分布是各种物理-生物地球化学过程共同作用的结果。为实现河口高动态变化CDOM的监测,遥感是一种重要的手段。由珠江口四个不同季节的航次获得的实测数据,本文构建了一个遥感算法以反演CDOM在400 nm的吸收系数（a_CDOM （400））。该算法使用以波段反射率比值R_rs （667）/R_rs （443）和R_rs （748）/R_rs （412）为自变量。将构建的算法应用于2002-2014年的MODIS/Aqua数据,本文计算了珠江口不同季节的a_CDOM （400）气候态分布。CDOM的分布主要受珠江径流量和区域水下地形特征的影响。沿着垂直于水深梯度的断面,气候态a_CDOM （400）呈指数减少（y=ae^bx,b<0）,但不同季节差异很大。珠江口CDOM主要是河流淡水输运而来。其中,富里酸比例随盐度的增加而降低。基于构建的算法、CDOM保守混合方程和径流量,本文由MODIS/Aqua数据进一步估算了2002-2014年夏季和冬季珠江DOC的有效入海浓度和有效入海通量。珠江的有效入海浓度和有效入海通量都与流量存在正相关关系,且在夏季的相关性更明显,R2分别为0.698和0.9657。     

利用WAVEWATCH和SWAN嵌套计算珠江口附近海域的风浪场*

基于CCMP(Cross Calibrated Multi-platform)卫星遥感海面风场数据,通过将WAVEWATCH和SWAN (Simulating WAves Nearshore)模型嵌套的方法,数值模拟了珠江口附近海域的风浪场。将总计10个月的数值模拟的有效波高、波周期和波向分别与相应的观测值进行了定量比较。结果说明,有效波高的平均绝对误差为15.4cm,分散系数SI为0.240,相关系数为0.925;波周期的平均绝对误差为1.9s,分散系数SI为0.433,相关系数为0.636;波向的平均绝对误差为23.9°。计算的波高和波向与观测结果的变化趋势相吻合。由于第三代海浪模式本身的缺陷,导致所计算的波周期偏小。总体说来,本文所采用的数值模式能较好地模拟珠江口附近海域的风浪场。另外,还设计了6个算例以探讨采用不同的计算方法和风场对计算结果精度的影响。结果表明使用本文的数值方法和高精度的CCMP风场确实可以提高计算结果的精度。