粵西海島海岸帶典型地類SPOT-5影像解譯標(biāo)志

李曉敏，張杰，馬毅，吳培強(qiáng)

（國(guó)家海洋局第一海洋研究所，山東 青島 266061）

粵西海島海岸帶典型地類SPOT-5影像解譯標(biāo)志

李曉敏，張杰，馬毅，吳培強(qiáng)

（國(guó)家海洋局第一海洋研究所，山東 青島 266061）

基于SPOT-5假彩色合成影像，在現(xiàn)場(chǎng)踏勘的基礎(chǔ)上，對(duì)粵西海島海岸帶地物進(jìn)行了全面的分析，總結(jié)了地物的遙感影像特征，建立了耕地、園地、林地、居民地及工礦倉(cāng)儲(chǔ)用地、水域和灘涂 6類典型地物的遙感解譯標(biāo)志。采用典型樣區(qū)與樣點(diǎn)相結(jié)合的方法，對(duì)基于該解譯標(biāo)志提取的結(jié)果進(jìn)行了踏勘驗(yàn)證，經(jīng)檢驗(yàn)，解譯精度在 90%以上?；浳骱u海岸帶衛(wèi)星遙感調(diào)查實(shí)踐表明：建立具有區(qū)域特色的遙感影像解譯標(biāo)志，對(duì)海島海岸帶資源調(diào)查和環(huán)境監(jiān)測(cè)具有極其重要的意義。

海島海岸帶；解譯標(biāo)志；SPOT-5影像；粵西

海岸帶是海洋和陸地的交匯地帶，是人類最為密集、開發(fā)活動(dòng)最為頻繁、經(jīng)濟(jì)最為發(fā)達(dá)的區(qū)域，是陸域經(jīng)濟(jì)區(qū)核心和外海通道，也是海洋經(jīng)濟(jì)區(qū)的核心和海洋開發(fā)活動(dòng)的基地。隨著海洋經(jīng)濟(jì)的迅猛發(fā)展，中國(guó)海島的開發(fā)利用程度不斷加大，海島正成為開發(fā)利用海洋的第二個(gè)基地和支點(diǎn)，沿岸海島將成為發(fā)展海洋經(jīng)濟(jì)的“第二經(jīng)濟(jì)帶”[1]。海島海岸帶區(qū)域的快速發(fā)展和頻繁開發(fā)，極大地改變了其資源環(huán)境條件，所以，對(duì)海島海岸帶區(qū)域的監(jiān)測(cè)已經(jīng)成為我國(guó)海島保護(hù)與利用、海岸帶開發(fā)和保護(hù)工作的重要內(nèi)容。

遙感技術(shù)以其大面積、同步、對(duì)同一區(qū)域進(jìn)行重復(fù)監(jiān)測(cè)、時(shí)間序列長(zhǎng)、現(xiàn)勢(shì)性強(qiáng)和時(shí)空分辨率不斷提高等突出優(yōu)勢(shì)，已經(jīng)成為開展海島海岸帶調(diào)查，獲取海島海岸帶資源、環(huán)境與災(zāi)害等信息，進(jìn)行海島海岸帶空間規(guī)劃的主要手段。應(yīng)用遙感技術(shù)進(jìn)行海島海岸帶調(diào)查和監(jiān)測(cè)，最關(guān)鍵的是遙感圖像解譯。遙感圖像的解譯依賴于具體應(yīng)用目的和任務(wù)，但是任何目的的解譯均要通過基本解譯要素和具體解譯標(biāo)志來(lái)完成[2]。因此，建立海島海岸帶資源環(huán)境要素的解譯標(biāo)志是開展海島海岸帶遙感調(diào)查的基礎(chǔ)工作，解譯標(biāo)志建立的好壞直接關(guān)系到圖像解譯結(jié)果的準(zhǔn)確與否。

對(duì)于同一地類，在不同地區(qū)、不同季節(jié)、不同類型、不同波段組合的遙感影像上，其解譯標(biāo)志是不一樣的，因而解譯標(biāo)志的建立，必須具有明確的針對(duì)性，選擇典型樣區(qū)，通過實(shí)地調(diào)查對(duì)照，對(duì)典型地類的影像特征進(jìn)行詳細(xì)觀察與描述。本文以粵西海島海岸帶為研究區(qū)，針對(duì)SPOT-5假彩色合成影像，基于 2007年的現(xiàn)場(chǎng)踏勘，建立粵西海島海岸帶6類典型地物的遙感解譯標(biāo)志。

1 研究區(qū)域和數(shù)據(jù)

1.1 研究區(qū)域

粵西海島海岸帶指廣東省西部沿海四個(gè)地級(jí)市的海島和海岸帶，分別為湛江市、茂名市、陽(yáng)江市和江門市（圖1）。海島包括粵西沿海四市的全部海島，主要有新寮島群、湛江港島群、陽(yáng)江島群和川山島群[3]；海岸帶指以海岸線為基線，向陸延伸5 km，向海延伸至平均大潮低潮線外1 km[4]。

圖 1 粵西沿海四市在廣東省的區(qū)位圖Fig. 1 Location of study area in Guangdong Province

1.2 數(shù)據(jù)

1.2.1 SPOT-5影像 SPOT-5衛(wèi)星的成像波段有多光譜和全色兩種，多光譜波段空間分辨率為10 m，短波紅外波段空間分辨率為20 m，全色波段空間分辨率達(dá)到5 m和2.5 m，一景影像的覆蓋范圍為60 km×60 km。SPOT-5影像的高空間分辨率、大覆蓋范圍和高性價(jià)比使其成為大面積資源環(huán)境調(diào)查的主要數(shù)據(jù)源。在“我國(guó)近海海洋綜合調(diào)查與評(píng)價(jià)專項(xiàng)（908專項(xiàng)）”海島海岸帶衛(wèi)星遙感調(diào)查工作中，SPOT-5影像作為基本數(shù)據(jù)源被大量應(yīng)用，來(lái)提取海島海岸帶各類要素信息。

全覆蓋粵西海島海岸帶共18景SPOT-5影像，獲取的時(shí)相四個(gè)季節(jié)都有。本文解譯標(biāo)志的建立基于 SPOT-5 假彩色影像（圖 2），其合成波段是Band1、Band2、Band3（分別賦予紅、綠、藍(lán)）。為了保證遙感影像空間位置的準(zhǔn)確性、使影像具有較高的空間分辨率和影像特征突出，對(duì)遙感影像進(jìn)行了幾何精校正、圖像融合和圖像增強(qiáng)處理。

1.2.2 現(xiàn)場(chǎng)踏勘數(shù)據(jù) 在“908專項(xiàng)廣東區(qū)塊海島海岸帶遙感調(diào)查與研究”課題的支持下，對(duì)粵西海島海岸帶進(jìn)行了歷時(shí)51 d、行程11900多千米的現(xiàn)場(chǎng)踏勘，采集樣點(diǎn)463個(gè)（圖2），獲得照片2000多張、錄像250多分鐘，在ArcGIS軟件下，通過GPS導(dǎo)航系統(tǒng)將遙感影像和現(xiàn)場(chǎng)踏勘實(shí)地情況相對(duì)應(yīng)，記錄了各個(gè)樣點(diǎn)周邊地物信息和影像特征。

圖 2 SPOT-5假彩色影像和現(xiàn)場(chǎng)踏勘樣點(diǎn)分布圖Fig. 2 SPOT-5 false color image and distribution map of sample points from fielding work

2 典型地類的SPOT-5影像解譯標(biāo)志

解譯標(biāo)志是指在遙感圖像上能具體反映和判別地物或現(xiàn)象的影像特征[2]。通過遙感影像與實(shí)地情況的對(duì)應(yīng)關(guān)系，考慮SPOT-5影像的成像能力、粵西海島海岸帶區(qū)域特點(diǎn)和季節(jié)等因素，應(yīng)用地學(xué)及有關(guān)的專業(yè)知識(shí)，總結(jié)各類典型地物的顏色、色調(diào)、大小、形狀、紋理、位置等遙感影像特征，建立粵西海島海岸帶典型地類的SPOT-5影像解譯標(biāo)志。

2.1 耕地解譯標(biāo)志

包括水田、旱地等。水田分布較廣，主要分布在河流兩岸低階地、洼地及水庫(kù)和湖泊附近，在影像上以紅色、深紅色為主，收割后的為灰白色，一般為規(guī)則的四邊形排列，呈格狀和條帶狀，紋理清晰，結(jié)構(gòu)均一，平滑細(xì)膩；旱地分布比較分散，主要分布在居民點(diǎn)周圍，在影像上以紅色、淺紅色為主，雜有灰白色、青色等，形狀規(guī)則，平原地區(qū)呈大面積塊狀分布，山間分散的為小塊，紋理不均勻。

圖 3 耕地SPOT-5遙感影像截圖Fig. 3 SPOT-5 remote sensing image of cultivated land

2.2 園地解譯標(biāo)志

包括香蕉園、荔枝園、柑橘園、波蘿園、劍麻園等，均為大面積種植，形狀為明顯的四邊形，呈格狀和條帶狀，紋理較細(xì)膩，具有一定的立體感，色調(diào)隨種類不同而不同。香蕉園為亮紅色，主要分布在湛江市；荔枝園呈現(xiàn)紅色，中間夾有白色或青色的斑點(diǎn)（裸地），主要分布在茂名市和陽(yáng)江市的丘陵地帶；柑橘園色調(diào)飽和，為深紅色，面積較小，分布在江門市；波蘿園和劍麻園影像特征相似，以青綠色為主，夾有紅色，主要分布在湛江市徐聞縣。

圖 4 園地SPOT-5遙感影像截圖Fig. 4 SPOT-5 remote sensing image of garden plot

2.3 林地解譯標(biāo)志

林地分布最廣，在粵西四市海島海岸帶均有分布。桉樹等經(jīng)濟(jì)林在湛江市大面積種植，木麻黃等防護(hù)林條帶狀分布在海邊、河流或者道路的兩旁，其它林地如相思樹等主要分布在陽(yáng)江市和江門市的山地或丘陵地區(qū)。影像呈深紅色、暗紅色，未成林地顏色稍淺些，色調(diào)比較單一，形狀為不規(guī)則的條帶或片狀，紋理較粗糙，有林地具有立體感，疏林地和灌叢林地立體感不強(qiáng)。

圖 5 林地SPOT-5遙感影像截圖Fig. 5 SPOT-5 remote sensing image of forest land

2.4 居民地及工礦倉(cāng)儲(chǔ)用地解譯標(biāo)志

居民地主要指城鎮(zhèn)住宅用地和村莊。城市和鄉(xiāng)鎮(zhèn)的住宅用地多集中、成規(guī)模分布，顏色呈灰白色、較明亮，形狀為相對(duì)規(guī)則的片狀，邊界明顯，紋理粗糙，有凹凸感，很容易識(shí)別；村莊規(guī)模小，分布零散，影像上呈現(xiàn)為亮白色，形狀規(guī)則，紋理均勻。工礦倉(cāng)儲(chǔ)用地一般都分布在城鎮(zhèn)附近，周邊有等級(jí)公路通過，顏色為灰白色，很多廠房有藍(lán)色頂棚，在影像上顯現(xiàn)為紫色或粉色，形狀規(guī)則，紋理較均勻；鹽田是一類特殊的工礦用地，在海岸附近呈規(guī)則塊狀連續(xù)大面積分布，分為結(jié)晶池、曬鹽池等多個(gè)部分，不同部分大小不一，色調(diào)不同，結(jié)晶池在影像上高亮度顯示。

圖 6 居民地及工礦倉(cāng)儲(chǔ)用地SPOT-5遙感影像截圖Fig. 6 SPOT-5 remote sensing image of urban or built-up land

2.5 水域解譯標(biāo)志

圖 7 水域SPOT-5遙感影像截圖Fig. 7 SPOT-5 remote sensing image of water

水域類型包括養(yǎng)殖池塘、河流、湖泊、坑塘、水庫(kù)等，輪廓清晰，邊界明顯，紋理均勻，很容易識(shí)別。養(yǎng)殖池塘多分布于淤泥質(zhì)潮灘，少量分布在近岸陸地和基巖海灘，呈藍(lán)色或深藍(lán)色，有的里面可以看到白色斑點(diǎn)（打氧機(jī)），形狀規(guī)則，大部分為矩形，少數(shù)為圓形；河流在影像上呈彎曲的線狀或帶狀延伸，大小長(zhǎng)短不一，顏色為藍(lán)色或藍(lán)黑色；湖泊顏色為深藍(lán)色，形狀為不規(guī)則的圓形或橢圓形；坑塘多分布在居民地附近和耕地周圍，形狀不規(guī)則，面積較小，呈藍(lán)色或藍(lán)綠色；水庫(kù)具有較規(guī)則的形狀，有明顯大壩，顏色為藍(lán)色或深藍(lán)色。

2.6 灘涂解譯標(biāo)志

灘涂分為河湖灘涂和沿海灘涂，沿海灘涂包括巖灘、砂灘和淤泥灘等。河湖灘涂分布在河流湖泊的外圍，呈條帶狀或扇狀，顏色為藍(lán)色、淺藍(lán)色、灰色，有植被分布的為暗紅色，紋理平滑細(xì)膩，絮狀；巖灘一般在岬角和海岸突起部分分布較多，巖礁由于海水的常年沖刷呈藍(lán)黑色；砂灘多長(zhǎng)條狀分布于海灣，有一定的寬度，呈亮白色，紋理均勻；淤泥灘顏色灰暗，有紅樹林生長(zhǎng)的灘顏色為鮮紅色，有立體感。

3 解譯結(jié)果和精度評(píng)價(jià)

基于SPOT-5假彩色合成影像，根據(jù)建立的各類型遙感解譯標(biāo)志，采用人機(jī)交互式解譯方法，開展了粵西海島海岸帶要素信息提取，獲得了各類型解譯結(jié)果。

采用典型樣區(qū)與樣點(diǎn)相結(jié)合的方法，對(duì)信息提取結(jié)果進(jìn)行了踏勘驗(yàn)證，踏勘歷時(shí)37 d，行程6 900 km，共驗(yàn)證樣區(qū)133個(gè)，樣點(diǎn)600多個(gè)，填寫典型樣區(qū)驗(yàn)證記錄表133份，獲得照片2 500多張，錄像數(shù)據(jù)約300 min。經(jīng)檢驗(yàn)，解譯精度為93.4%。

圖 8 灘涂SPOT-5遙感影像截圖Fig. 8 SPOT-5 remote sensing image of tidal flat

圖 9 驗(yàn)證踏勘樣區(qū)和樣點(diǎn)分布圖Fig. 9 Distribution map of sample areas and sample points from validation survey

4 結(jié)論與討論

通過粵西海島海岸帶的實(shí)踐證明，在現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查和大量歷史資料的支持下，可以建立科學(xué)、準(zhǔn)確、可用的解譯標(biāo)志，用于海島海岸帶遙感調(diào)查，服務(wù)于海島海岸帶資源環(huán)境監(jiān)測(cè)。

粵西海島海岸帶范圍比較大，需要多景遙感影像才能全覆蓋，由于不同影像的獲取時(shí)相不同，同一地物類型在不同景影像上表現(xiàn)的特征不一樣，所以在解譯標(biāo)志建立過程中必須考慮到季候差異。不同波段組合方式合成的假彩色影像信息量豐富程度不一，顯示的各地物影像特征有差別，因此解譯標(biāo)志建立時(shí)應(yīng)根據(jù)應(yīng)用需求選擇最佳波段組合方式。除解譯標(biāo)志外，解譯工作者的實(shí)際經(jīng)驗(yàn)和對(duì)解譯標(biāo)志的掌握程度也是影響目視解譯精度的重要因素。

[1] 孫斌, 徐志斌. 海洋經(jīng)濟(jì)學(xué) [M]. 濟(jì)南: 山東教育出版社, 2004.

[2] 趙英時(shí). 遙感應(yīng)用分析原理與方法 [M]. 北京: 科學(xué)出版社,2003.

[3] 廣東省海島資源綜合調(diào)查大隊(duì), 廣東省海岸帶和海涂資源綜合調(diào)查領(lǐng)導(dǎo)小組辦公室. 廣東省海島資源綜合調(diào)查報(bào)告 [M]. 廣州:廣東科技出版社, 1995.

[4] 國(guó)家海洋局908專項(xiàng)辦公室. 海島海岸帶衛(wèi)星遙感調(diào)查技術(shù)規(guī)程[M]. 北京: 海洋出版社, 2005.

Interpretation marks of SPOT-5 image on typical target types of islands and coastal zone in western Guangdong

LI Xiao-min, ZHANG Jie, MA Yi, WU Pei-qiang

(First Institute of Oceanography, SOA, Qingdao 266061, China)

Using SPOT-5 false color composite image and the fielding work data, the targets of islands and coastal zone in western Guangdong were comprehensively analyzed, and Remote Sensing image characteristics of the targets were summarized, and the Remote Sensing interpretation marks of typical targets that were classified into cultivated land, garden plot, forest land, urban or built-up land, water and tidal flat were established. The results which were extracted based on these interpretation marks were validated through fielding work carried out on typical sample areas and sample points, and the interpretation precision was above 90%. It showed that the regional Remote Sensing interpretation marks played an important role in the resource investigation and environment monitoring of islands and coastal zone.

islands and coastal zone; interpretation marks; SPOT-5 image; western Guangdong

TP753

A

1001-6932(2011)04-0447-05

2010-07-04；

2011-03-21

我國(guó)近海海洋綜合調(diào)查與評(píng)價(jià)專項(xiàng)（908-01-WY06）；國(guó)家海洋局第一海洋研究所基本科研業(yè)務(wù)費(fèi)項(xiàng)目（GY02-2009T03）。

李曉敏（1982－），女，碩士，助理研究員，主要從事海島海岸帶遙感方面的研究。電子郵箱：1982lixiaomin@sohu.com。