基于數(shù)字岸線分析系統(tǒng)的海岸線時(shí)空變化速率分析
——以海州灣為例

沈昆明，李安龍*，蔣玉波,3，劉鑫倉(cāng)

( 1. 海底科學(xué)與探測(cè)技術(shù)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，山東 青島 266100；2. 中國(guó)海洋大學(xué) 海洋地球科學(xué)學(xué)院 山東 青島 266100；3. 鹽城師范學(xué)院 城市與資源環(huán)境學(xué)院，江蘇 鹽城 224299)

1 引言

海州灣東鄰黃海，西接山東日照與江蘇連云港，三面環(huán)陸，另一面為海，整體呈圓弧形或U形，屬于海陸過(guò)渡地帶，具有廣闊的潮下帶環(huán)境和相對(duì)較窄的潮間帶環(huán)境。這里不僅是社會(huì)經(jīng)濟(jì)活動(dòng)對(duì)環(huán)境產(chǎn)生嚴(yán)重影響的地區(qū)，也是海陸相互作用最為活躍的地帶[1]。海州灣地處魯南蘇北，具有明顯的季風(fēng)氣候，地理環(huán)境良好，自然風(fēng)景旅游資源豐富，漁業(yè)資源豐富，北面有嵐山港，南面為連云港，具有廣闊的發(fā)展空間。隨著現(xiàn)階段國(guó)家大力推進(jìn)“一帶一路”建設(shè)，海州灣迎來(lái)了新的發(fā)展機(jī)遇，其必將成為環(huán)黃海經(jīng)濟(jì)圈的重要組成部分[2]。

遙感（RS）所具有的全天候、高精度、大范圍同步、高頻度觀測(cè)以及高性價(jià)比的優(yōu)勢(shì)顯得尤為突出，國(guó)內(nèi)外學(xué)者利用遙感技術(shù)已圍繞海灣岸線變化科學(xué)問(wèn)題做了大量相關(guān)研究。巢子豪等[3]利用數(shù)字海岸線分析系統(tǒng)(Digital Shoreline Analysis System,DSAS)中終點(diǎn)變化速率（End Point Rate，EPR）模型對(duì)1984-2012年海州灣岸線進(jìn)行時(shí)空演變分析，得出海州灣海岸線整體呈淤積趨勢(shì)；劉鵬等[4]在提取9期歷史岸線基礎(chǔ)上，運(yùn)用DSAS和FA研究了1959-2002年黃河三角洲海岸線演變規(guī)律及影響因素；David等[5]提取2000-2016年的4期遙感圖像中岸線數(shù)據(jù)，利用DSAS分析馬納爾灣范島的海岸形態(tài)的長(zhǎng)期和短期變化；Mahapatra等[6]提取1972-2011年的4期遙感圖像中岸線數(shù)據(jù)，利用DSAS中LRR模型對(duì)印度南古吉拉特邦沿海岸線變化進(jìn)行分析。近年來(lái)，海州灣的研究主要聚焦于生物資源、人工魚(yú)礁建設(shè)環(huán)境影響、生態(tài)環(huán)境等方面，在岸線變化方面研究有所欠缺，本文則對(duì)灣內(nèi)長(zhǎng)時(shí)間尺度下不同區(qū)域海岸線變化進(jìn)行了系統(tǒng)分析[7-8]。

本文在提取1985-2018年6期岸線數(shù)據(jù)基礎(chǔ)上，利用RS技術(shù)與GIS技術(shù)相結(jié)合，充分運(yùn)用數(shù)字海岸線分析系統(tǒng)中多個(gè)計(jì)算模型對(duì)岸線變化進(jìn)行定量分析。根據(jù)海州灣岸線變化率時(shí)空特征對(duì)岸線分類進(jìn)行綜合研究，分為增長(zhǎng)、平衡和侵蝕岸線，反演了海陸交互過(guò)程。從而對(duì)海州灣岸線變化的時(shí)空演變特征提供了更為準(zhǔn)確的描述，一定程度上彌補(bǔ)了現(xiàn)有研究中時(shí)效性差及驅(qū)動(dòng)力分析不足的缺陷，對(duì)海州灣合理利用海岸帶資源，實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展具有重要意義[9-13]。

2 研究區(qū)域

海州灣位于南黃海西部（圖1），研究區(qū)域是北起山東日照嵐山頭的佛手咀（35°5′13.483″N，119°20′48.252″E），南至江蘇連云港的高公島（34°43′44.204″N, 119°27′57.643″E）的半封閉海灣，地跨日照、連云港兩市。人工岸線以圍墾養(yǎng)殖為主，自然岸線主要由砂質(zhì)岸線組成，局部出現(xiàn)淤泥質(zhì)岸線、基巖岸線和河口岸線。

3 數(shù)據(jù)來(lái)源與分析方法

3.1 數(shù)據(jù)源及預(yù)處理

本文綜合考量影像數(shù)據(jù)成像日期、云量等因素，從已有的Landsat衛(wèi)星遙感存檔數(shù)據(jù)中，選擇成像季相較為一致的1985年、1995年、2005年、2009年、2014年和2018年共計(jì)6期遙感圖像，遙感影像信息見(jiàn)表1。

為區(qū)分陸地與水體，本文利用ENVI軟件對(duì)遙感圖像進(jìn)行假彩色合成，組合方式為R：Band5、G：Band6、B：Band4。其中利用Landsat7和Landsat8圖像中高分辨率單波段和合成的低分辨率多光譜影像進(jìn)行GS圖像融合，生成后的2005年、2009年、2014年和2018年影像空間分辨率可達(dá)15 m，同時(shí)具有多光譜特征。Landsat遙感影像均經(jīng)過(guò)輻射校正、大氣校正預(yù)處理和對(duì)Landsat7影像采用地理空間數(shù)據(jù)云平臺(tái)條帶修復(fù)模型處理，通過(guò)野外踏勘10個(gè)分布均勻的地面控制點(diǎn)（GCP）和遙感影像坐標(biāo)的對(duì)應(yīng)關(guān)系進(jìn)行幾何精校正，并基于已配準(zhǔn)好的2009年影像分別對(duì)1985年、1995年、2005年、2014年和2018年影像進(jìn)行配準(zhǔn)。其中配準(zhǔn)影像的均方差為0.102個(gè)像元（RMSE=3.076 60），誤差范圍在 0.416 55～7.703 48 m，其中7個(gè)校正點(diǎn)的誤差小于0.1個(gè)像元，整體幾何糾正誤差小于0.5個(gè)像元，滿足研究需要[14]。

圖1 海州灣地理位置Fig. 1 Location of the Haizhou Bay

表1 遙感影像信息Table 1 Remote sensing image information

3.2 岸線解譯與提取

基于ENVI校正后的遙感影像，以ArcGIS10.1軟件為平臺(tái)，根據(jù)圖像色彩、紋理、地物鄰接關(guān)系等方面建立不同海岸類型的遙感解譯標(biāo)志，參考《我國(guó)近海海洋綜合調(diào)查與評(píng)價(jià)專項(xiàng)海岸線修測(cè)技術(shù)規(guī)程》，采用目視解譯方法，進(jìn)行人機(jī)交互解譯建立岸線的矢量化文件[15-18]。

3.3 分析方法

現(xiàn)階段分析岸線時(shí)空變化的方法有面積法、動(dòng)態(tài)分割法、基線法，以及最小二乘法等[19]。其中面積法可分析岸線總體擺動(dòng)范圍特征，基線法可反映岸線變化的空間分布差異。基于海州灣岸線變化特點(diǎn)，本文選用面積法與基線法相結(jié)合的方法進(jìn)行分析[20]。

基線法采用美國(guó)地質(zhì)調(diào)查局(USGS)研發(fā)的DSAS 4.3版本，用來(lái)計(jì)算岸線移動(dòng)和變化的速率，從而對(duì)海州灣岸線進(jìn)行定量化分析。DSAS分析借助ArcGIS10.1平臺(tái)，其中執(zhí)行DSAS模塊分為5個(gè)步驟：（1）海岸線提取；（2）基線創(chuàng)建：基線創(chuàng)建采用最接近于海岸線的相同彎曲形狀的緩沖區(qū)法；（3）生成橫截面：設(shè)定橫截面長(zhǎng)度為9 000 m，以及100 m的采樣間距，這意味著整個(gè)海州灣岸線每100 m等距計(jì)算一次。在經(jīng)過(guò)多次平滑、擬合和調(diào)整后，橫截面從基線正交投射于不同年份的海岸線，共生成了547條等間距垂線[12]；（4）計(jì)算基線與岸線之間的距離；（5）計(jì)算海岸線變化速率：分別選取相鄰岸線，利用不同的統(tǒng)計(jì)模型[EPR、最小平方中值（LMS）、凈海岸線移動(dòng)（NSM）]自動(dòng)計(jì)算海岸線變化率。在DSAS的各種計(jì)算操作中，NSM用于測(cè)量1985-2018年之間的長(zhǎng)期凈海岸線變化（單位：m），其余統(tǒng)計(jì)測(cè)量如EPR和LMS顯示短期上述期間每年的變化率，在DSAS分析中，變化率以m/a的負(fù)值和正值表示; 負(fù)值表示為侵蝕，正值表示增長(zhǎng)[21-23]。

EPR的計(jì)算方法是將海岸線移動(dòng)距離除以最舊和最近海岸線之間經(jīng)過(guò)的時(shí)間，其計(jì)算公式如下：

式中，Ei,j指的是從基線延伸的某條切線H在相鄰年份間岸線終點(diǎn)變化速率；dj為第j期海岸線沿切線H到基線的距離；di為第i期海岸線沿切線H到基線的距離；△Yj,i為第j期與第i期海岸線年份數(shù)的差值。

NSM得出的是距離，而不是速率。NSM與日期相關(guān)聯(lián)只有兩條海岸線。

LMS在普通最小二乘回歸和加權(quán)最小二乘回歸中，最佳擬合線被放置在各點(diǎn)之間，使平方殘差之和最小。在線性回歸方法中，用樣本數(shù)據(jù)來(lái)計(jì)算平均偏移量，并通過(guò)最小化這個(gè)值來(lái)確定直線的方程，從而使輸入點(diǎn)盡可能接近回歸線。在最小二乘法中，用平方殘差的中值代替均值來(lái)確定直線的最佳擬合方程[24]。

4 岸線變化結(jié)果分析

4.1 岸線總長(zhǎng)度與面積變化

依據(jù)遙感解譯結(jié)果表明，1985-2018年海州灣岸線變化幅度較大，整體增加了10.40 km（圖2a）。其中，1985-1995年增加了2.02 km，1995-2005年減少了2.77 km，2005-2009年增加了4.83 km，2009-2014年增加了5.21 km，2014-2018年增加了1.11 km（表 2）。

根據(jù)衛(wèi)星圖像地物解譯標(biāo)志，將1985年、1995年、2005年、2009年、2014年、2018年6期的海岸線分為人工岸線和自然岸線。其中，人工岸線有圍墾養(yǎng)殖岸線、碼頭建設(shè)岸線等，人工岸線未做二級(jí)分類分析，自然岸線二級(jí)分類有砂質(zhì)岸線、基巖岸線、淤泥質(zhì)岸線和河口岸線。近年來(lái)，人工岸線長(zhǎng)度逐年增加，自然岸線呈現(xiàn)出不斷減少的趨勢(shì)。自然岸線中砂質(zhì)岸線比例最高，集中在繡針河口到興莊河口，以及西墅以東基巖海岸的岬灣凹岸內(nèi)，共減少6.47 km；基巖岸線次之，集中在西墅以東區(qū)域，但2009年后隨著連云新城建設(shè)，部分區(qū)域變成人工岸線，共減少了3.77 km；河口岸線分布均勻，變化幅度較小。除了1995-2005年自然岸線變化微小，人工岸線變化速率為-0.27 km/a外。1985年自然岸線長(zhǎng)度為41.23 km，占岸線長(zhǎng)度的46.25%，經(jīng)過(guò)33年的經(jīng)濟(jì)開(kāi)發(fā)活動(dòng)，到2018年，自然岸線長(zhǎng)度降至28.64 km，占岸線長(zhǎng)度的28.78%，比例下降了17.48%。與此形成鮮明對(duì)比，人工岸線長(zhǎng)度總體呈上升趨勢(shì)，2005-2009年期間，岸線增長(zhǎng)速度為1.98 km/a，為岸線增長(zhǎng)最快階段，1985-1995年為 0.99 km/a，2009-2014年為 1.07 km/a，2014-2018年為0.63 km/a（圖3）。海州灣面積變化的數(shù)據(jù)表明，灣內(nèi)面積呈現(xiàn)逐年減小趨勢(shì)，從1985年的665.73 km2減小到2018年的612.89 km2，面積變化率為-7.9%，陸地面積增長(zhǎng)主體為2009-2014年的新沭河至西墅岸段（圖 2b，圖 2c）[25]。

4.2 DSAS分析

4.2.1 短期岸線變化

在DSAS分析中計(jì)算了5個(gè)時(shí)期的海岸線短期變化，分別為1985-1995年，1995-2005年，2005-2009年，2009-2014年和 2014-2018年（圖 4）。研究在計(jì)算EPR的結(jié)果基礎(chǔ)上，同時(shí)利用變異系數(shù)（C.V）來(lái)比較岸線數(shù)據(jù)離散程度大小，發(fā)現(xiàn)海岸線在不同年份不同區(qū)域變化各具特點(diǎn)，但總體呈向海方向推進(jìn)趨勢(shì)（表 3）[26]。

圖2 海州灣岸線不同時(shí)期海岸線長(zhǎng)度、陸地增長(zhǎng)面積及海州灣面積變化過(guò)程Fig. 2 The length of the Haizhou Bay coastline, the change of land growth area and the change process of the Haizhou Bay area

表2 海州灣海岸線長(zhǎng)度統(tǒng)計(jì)Table 2 Coastal length of the Haizhou Bay

1985-1995年海岸線年變化速率為18.65 m/a，總體以增長(zhǎng)為主。繡針河北-柘汪河海岸線變化速率為11.37 m/a，該段1985年岸線長(zhǎng)度為21.40 km，呈現(xiàn)以增長(zhǎng)為主，最大增長(zhǎng)率為123.73 m/a，最大侵蝕率為48.25 m/a；柘汪河-新沭河海岸線年變化速率為16.22 m/a，該段1985年岸線長(zhǎng)度為32.60 km，呈現(xiàn)以增長(zhǎng)為主，最大增長(zhǎng)率為116.36 m/a，最大侵蝕率為58.01 m/a，內(nèi)部差異最大（C.V=2.23）；新沭河-高公島段海岸線年變化速率為24.83 m/a，該段1985年岸線長(zhǎng)度為35.13 km，呈現(xiàn)以增長(zhǎng)為主，最大增長(zhǎng)率為173.55 m/a，最大侵蝕率為-25.79 m/a，內(nèi)部差異最?。–.V=1.33）。

圖3 1985-2018年海州灣岸線變遷Fig. 3 The coastline changes of the Haizhou Bay from 1985 to 2018

1995-2005年海岸線年變化速率為11.62 m/a，總體以增長(zhǎng)為主。繡針河北-柘汪河段海岸線年變化速率為-0.15 m/a，該段1995年岸線長(zhǎng)度為14.60 km，呈現(xiàn)出輕微侵蝕，最大增長(zhǎng)率為79.25 m/a，最大侵蝕率為 47.97 m/a，內(nèi)部差異最大（C.V=-144.39），柘汪河-新沭河段海岸線年變化速率為5.43 m/a，該段1995年岸線長(zhǎng)度為38.10 km，呈現(xiàn)以增長(zhǎng)為主，最大增長(zhǎng)率為117.85 m/a，最大侵蝕率為63.19 m/a，較上一個(gè)階段內(nèi)部差異減?。恍裸鸷?高公島段海岸線年變化速率為22.40 m/a，該段1995年岸線長(zhǎng)度為38.44 km，呈現(xiàn)以增長(zhǎng)為主，最大增長(zhǎng)率為74.48 m/a，最大侵蝕率為17.14 m/a，內(nèi)部差異最?。–.V=0.93）。

2005-2009年海岸線年變化速率為23.25 m/a，總體以增長(zhǎng)為主。繡針河北-柘汪河段海岸線年變化速率為18.61 m/a，該段2005年岸線長(zhǎng)度為22.80 km，總體呈現(xiàn)以增長(zhǎng)為主，最大增長(zhǎng)率為115.39 m/a，最大侵蝕率為67.91 m/a，內(nèi)部差異較?。–.V=1.53）；柘汪河-新沭河段海岸線年變化速率為0.92 m/a，該段2005年岸線長(zhǎng)度為30.40 km，呈現(xiàn)出輕微呈現(xiàn)出輕微增長(zhǎng)，最大增長(zhǎng)率為141.29 m/a，最大侵蝕率為274.11 m/a，內(nèi)部差異最大（C.V=54.52）；新沭河-高公島段海岸線年變化速率為50.65 m/a，該段2005年岸線長(zhǎng)度為35.17 km，呈現(xiàn)以增長(zhǎng)為主，最大增長(zhǎng)率為441.43 m/a，最大侵蝕率為112.57 m/a。

2009-2014年海岸線年變化速率為79.20 m/a，總體以增長(zhǎng)為主。繡針河北-柘汪河段海岸線年變化速率為21.41 m/a，該段2009年岸線長(zhǎng)度為22.1 km，總體呈現(xiàn)以增長(zhǎng)為主，最大增長(zhǎng)率為131.39 m/a，最大侵蝕率為41.13 m/a，內(nèi)部差異較?。–.V=1.74）；柘汪河-新沭河段海岸線年變化速率為46.06 m/a，該段2009年岸線長(zhǎng)度為30.20 km，呈現(xiàn)出以增長(zhǎng)為主，最大增長(zhǎng)率為420.29 m/a，最大侵蝕率為33.94 m/a，內(nèi)部差異最大（C.V=2.26）；新沭河-高公島段海岸線年變化速率為144.13 m/a，該段2009年岸線長(zhǎng)度為40.90 km，呈現(xiàn)以增長(zhǎng)為主，最大增長(zhǎng)率為576.03 m/a，最大侵蝕率為73.13 m/a，內(nèi)部差異最?。–.V=1.57）。

2014-2018年海岸線年變化速率為9.02 m/a，總體以增長(zhǎng)為主。繡針河北-柘汪河段海岸線年變化速率為9.20 m/a，該段2014年岸線長(zhǎng)度為26.30 km，總體呈現(xiàn)以增長(zhǎng)為主，最大增長(zhǎng)率為237.01 m/a，最大侵蝕率為-13.25 m/a，內(nèi)部差異較?。–.V=1.74）；內(nèi)部差異較小（C.V=1.74）；柘汪河-新沭河段海岸線年變化速率為5.81 m/a，該段2014年岸線長(zhǎng)度為35.70 km，呈現(xiàn)出以增長(zhǎng)為主，最大增長(zhǎng)率為91.07 m/a，最大侵蝕率為-235.31 m/a，內(nèi)部差異最大（C.V=4.70）；新沭河-高公島段海岸線年變化速率為12.57 m/a，該段2014年岸線長(zhǎng)度為36.41 km，呈現(xiàn)以增長(zhǎng)為主，最大增長(zhǎng)率為215.65 m/a，為-32.18 m/a，內(nèi)部差異最?。–.V=2.50）。

海州灣岸線變化具有較大的時(shí)間異質(zhì)性，不同區(qū)域均呈現(xiàn)出較快的增長(zhǎng)趨勢(shì)，但岸線變異系數(shù)逐漸減?。豢臻g變化上繡針河北-柘汪河段岸線變化速率最小，這與當(dāng)?shù)貒鷫B(yǎng)殖活躍程度較低有關(guān)。新沭河-高公島段岸線變化速率最大，這是與西墅填海造陸和連云港在自1973年來(lái)的港口建設(shè)和旅游經(jīng)濟(jì)活動(dòng)密切相關(guān)。

4.2.2 長(zhǎng)期岸線變化

（1）海岸線分類

根據(jù)EPR和LMS結(jié)果分析，對(duì)海州灣岸線進(jìn)行分類，主要是為了突出總體趨勢(shì)變化，同時(shí)對(duì)海岸線變化敏感度提出相對(duì)衡量標(biāo)準(zhǔn)。依據(jù)EPR值將海州灣岸線分為 3 類：增長(zhǎng)岸線（＞5 m/a），平衡岸線（-5～5 m/a），侵蝕岸線（＜-5 m/a）（圖 5）[27]。

圖4 1985-2018年海州灣不同時(shí)期的岸線終點(diǎn)變化速率及其分布Fig. 4 Change rate and distribution of shoreline endpoints of the Haizhou Bay in different periods from 1985 to 2018

由1985-2018年分成的5個(gè)時(shí)期中，年均增長(zhǎng)岸線比例經(jīng)歷了略微增加-降低-持續(xù)增加趨勢(shì)。第一個(gè)階段從1985-1995年到1995-2005年，增長(zhǎng)岸線比例從43.04%升至44.87%，僅增加了1.83%，相應(yīng)的侵蝕岸線比例從11.54%增加到11.90%，增加了0.36%。第二個(gè)階段為1995-2005年到2005-2009年，增長(zhǎng)岸線比例發(fā)生突變，岸線比例從44.87%降至22.16%，降低了22.71%，相應(yīng)的侵蝕岸線比例從11.90%增加到14.84%，增加了2.94%，平衡岸線比例增加較大，達(dá)到19.78%。第三個(gè)階段為2005-2009年到2014-2018年，增長(zhǎng)岸線比例從22.16%升至61.90%，增加了39.74%，而侵蝕岸線比例則發(fā)生了先增加后減少的過(guò)程，從14.84%增加至25.46%，后又降至5.4%。

其中年均侵蝕岸線比例變化較小，最高占比25.46%。從1985-1995年到2009-2014年，平衡岸線占比最大，增長(zhǎng)岸線占比次之，侵蝕岸線占比最少，而2014-2018年增長(zhǎng)岸線占比最大[28]。

（2）凈海岸線變化結(jié)果

凈海岸線運(yùn)動(dòng)的平均值是記錄海岸線距離變化的有效指標(biāo)。圖6顯示了海岸線的總運(yùn)動(dòng)以及當(dāng)前岸線變化特征。其中，新沭河-高公島段記錄了最大的海岸線變化，5個(gè)時(shí)期中變化最大時(shí)期為2009-2014年，該段增長(zhǎng)岸線長(zhǎng)度平均增加了1 335.66 m，侵蝕岸線長(zhǎng)度平均減少了52.14 m，變化最小時(shí)期為2014-2018年，該段增長(zhǎng)岸線長(zhǎng)度平均增加了62.03 m，侵蝕岸線長(zhǎng)度平均減少了50.75 m，這是由于連云新城建設(shè)初步完成，以及人工構(gòu)筑物增加較少?？傮w上，繡針河北-柘汪河段海岸線變化最小，除了早期1985-2005年人工養(yǎng)殖用地需求，后期岸線變化趨于穩(wěn)定。其中，1995-2005年變化最大，該段增長(zhǎng)岸線長(zhǎng)度平均增加了263.56 m，侵蝕岸線長(zhǎng)度平均減少了93.59 m，2014-2018年變化最小，該段增長(zhǎng)岸線長(zhǎng)度平均增加了64.36 m，侵蝕岸線長(zhǎng)度平均減少了12.69 m。

（3）終點(diǎn)速率法結(jié)果

根據(jù)EPR結(jié)果，研究揭示了一般的岸線長(zhǎng)期變化趨勢(shì)，海州灣地區(qū)岸線以前進(jìn)為主，記錄EPR增加總橫斷面全都超過(guò)50%（表3）。其中，2005-2009年記錄增加的橫斷面最多，達(dá)到77.11%，2009-2014年記錄增加的橫斷面最少，僅為50.64%。2009-2014年岸線變化速率增長(zhǎng)最大，海岸線平均變化率為79.20 m/a，2014-2018年岸線增長(zhǎng)最小，海岸線平均變化率為9.02 m/a。

表3 海州灣岸線變化趨勢(shì)Table 3 Change trend of the Haizhou Bay shoreline

圖5 1985-2018年海州灣增長(zhǎng)、平衡、侵蝕岸線所占比例Fig. 5 Proportion of the Haizhou Bay growth, balanced and eroded shoreline from 1985 to 2018

4.3 岸線驅(qū)動(dòng)力分析

利用ArcGIS軟件對(duì)提取的6期岸線定量分析發(fā)現(xiàn)，海州灣海岸帶變化30多年來(lái)具有典型的時(shí)空異質(zhì)性。海岸線變化劇烈的區(qū)域主要集中在繡針河北-柘汪河段、柘汪河-新沭河段和新沭河-高公島段，同時(shí)在各個(gè)時(shí)期的變化具有顯著差異。因此，本文通過(guò)對(duì)這3個(gè)區(qū)域詳細(xì)分析來(lái)反演1985-2018年的海陸交互過(guò)程。

（1）繡針河北-柘汪河段：該區(qū)域30多年來(lái)陸域面積增長(zhǎng)顯著，圍海造陸區(qū)域主要用于圍墾養(yǎng)殖與海灘建設(shè)。其中1985-2009年陸域增長(zhǎng)用地主要為圍墾養(yǎng)殖，面積增加了2.34 km2，岸線平均變化速率為29.83 m/a。2009年，連云港新海灣碼頭開(kāi)始建設(shè)，臨港用地需要量增大。同期，多島海風(fēng)景區(qū)開(kāi)始建設(shè)，至2018年完成省級(jí)旅游度假區(qū)和國(guó)家4A級(jí)旅游景區(qū)創(chuàng)建目標(biāo)。陸域面積增長(zhǎng)了1.94 km2，岸線平均變化速率為30.61 m/a。用于農(nóng)業(yè)目的的海水養(yǎng)殖和多島海風(fēng)景區(qū)海灘設(shè)施的建設(shè)或現(xiàn)有設(shè)施的擴(kuò)建加快了岸線前進(jìn)速率，從而抑制了沿海地區(qū)的自然恢復(fù)過(guò)程，許多地方的海灘基礎(chǔ)設(shè)施已完全取代了自然環(huán)境。

圖6 1985-2018年海州灣不同時(shí)期的凈海岸線變化及其分布Fig. 6 Changes and distribution of net coastline of the Haizhou Bay in different periods from 1985 to 2018

（2）柘汪河-新沭河段：該區(qū)域陸域增長(zhǎng)面積主要為圍墾養(yǎng)殖和贛榆新城建設(shè)。其中，1985-2009年陸域增長(zhǎng)用地主要為圍墾養(yǎng)殖，陸域面積增加了7.79 km2，岸線平均變化率為22.58 m/a。2009-2018年期間，贛榆新城琴島天籟片區(qū)總體工程于2011年5月動(dòng)工建設(shè)，2012年12月10日完成合龍。該工程填海面積2.35 km2，內(nèi)海面積0.62 km2，圍海造陸北起沙汪河、南至青口河、西起現(xiàn)有達(dá)標(biāo)海堤、東至海堤向東約2.1 km。整個(gè)區(qū)域在2009-2018年面積增加了8.33 km2，岸線平均變化率為51.87 m/a。

（3）新沭河-高公島段：該區(qū)域陸域增長(zhǎng)面積主要為連云港新城建設(shè)和港口用地。其中，新沭河口在徑流輸沙和海域供沙的共同作用下不斷淤積，淤積速率為53.54 m/a（圖3）。1985-2009年期間，連云港于2005年提出“城市東進(jìn)，擁抱大?！钡陌l(fā)展戰(zhàn)略，臨洪口至西墅岸段變遷加快，連云港從1973年開(kāi)始便穩(wěn)步建設(shè)。1985-2009年陸域面積增長(zhǎng)16.67 km2，岸線平均變化率為99.70 m/a。2009-2018年期間，2012年市委、市政府出臺(tái)《關(guān)于加快新海新區(qū)開(kāi)發(fā)建設(shè)的意見(jiàn)》，新海新區(qū)建設(shè)進(jìn)入加速期。2009-2018年陸域面積增加了19.33 km2，岸線平均變化率為156.70 m/a。

分析發(fā)現(xiàn)引起岸線變化主要原因?yàn)樽匀灰蛩睾腿藶橐蛩?。受區(qū)位政策及經(jīng)濟(jì)活動(dòng)影響，海州灣進(jìn)行了大量的圍海造陸、圍墾養(yǎng)殖和港口建設(shè)，人工岸線增長(zhǎng)顯著，海州灣的岸線呈持續(xù)向海擴(kuò)張趨勢(shì)。

5 結(jié)論

本文基于假彩色合成遙感資料，利用地理信息系統(tǒng)和數(shù)字海岸線分析系統(tǒng)對(duì)海州灣岸線進(jìn)行數(shù)字化及定量分析了岸線變化速率，描述了海州灣岸線1985-2018年的短期變化與長(zhǎng)期變化，得出結(jié)論如下：

（1）2009年之前，海州灣岸線處于向海緩慢推進(jìn)，增加陸域面積24.3 km2，岸線總長(zhǎng)度增加了4.08 km，圍墾養(yǎng)殖為最大影響因素。2009年之后，海州灣岸線向海推進(jìn)速率加快，陸域增加面積28.54 km2，岸線總長(zhǎng)度增加了6.32 km，贛榆新城和連云新城建設(shè)為最大影響因素。

（2）海州灣30多年來(lái)岸線變化具有時(shí)空異質(zhì)性，其整體呈向海前進(jìn)的態(tài)勢(shì)，除1995-2005年繡針河北-柘汪河段發(fā)生輕微侵蝕，侵蝕速率為0.15 m/a。3個(gè)區(qū)域不同時(shí)期岸線變化增長(zhǎng)速率不同，其中2009-2014年，新沭河-高公島增長(zhǎng)速率最大，達(dá)到144.13 m/a，主要受此期間連云港市政府出臺(tái)《關(guān)于加快新海新區(qū)開(kāi)發(fā)建設(shè)的意見(jiàn)》政策影響，新海新區(qū)建設(shè)進(jìn)入加速期，由此引發(fā)岸線變化劇烈。

（3）海州灣岸線以人工岸線為主，且所占比例日漸加大，由1985年的47.90%到2018年的70.88%，這與沿海經(jīng)濟(jì)開(kāi)發(fā)活動(dòng)密切相關(guān)，包括連云港港口建設(shè)、圍墾養(yǎng)殖、圍海造陸建新城區(qū)和海灘風(fēng)景區(qū)建設(shè)。其中，贛榆新城琴島天籟片區(qū)總體工程和連云港新城建設(shè)對(duì)岸線變遷的影響最大，由此引發(fā)大量圍海造陸工程，建設(shè)大量人工構(gòu)筑物，人工岸線具有良好的幾何學(xué)特征。