王超 张宇 王效民 张淼 李玉清

摘  要：作为特殊的地理资源，水域滩涂一直在国家土地规划中占有重要地位，但是由于其特殊的地貌特征，应用传统技术的测量手段和规划难度很大。文章综合介绍了遥感技术在水域滩涂资源规划中的优势及应用，对水域滩涂的环境特征、发展现状和应用遥感技术进行规划的基本手段和原理。在应用遥感技术进行数据采集、处理、提取及规划的基础上，介绍科学评价水域滩涂资源禀赋和环境承载力的遥感技术手段，为水域滩涂资源规划和环境绿色可持续发展提供技术对策。

关键词：遥感;滩涂;测绘

中图分类号：S9-0;P237文献标志码：C

1 引言

水域滩涂规划是国土空间规划的重要组成部分和水产养殖业发展的基础性工作，利用规划设计来优化水产养殖生产布局是推进水产养殖业和环境生态绿色高质量发展的必然要求，因此必须将养殖水域滩涂规划纳入国土空间规划和农业空间规划的大局中统筹考虑，实现县域空间统一规划相协调。水域滩涂受水陆动力多重作用，其演变形式复杂多样，具有冲淤现象明显，空間位置不断迁移的特征，年代久远的历史地形图和资料已无法满足规划设计工作的需求，且进行实地测量又因受到水域风浪、潮汐等自然因素的影响很难开展，采用常规方法来获得水域滩涂的分布数据难度较大[1，2]。遥感技术具有快速、宏观、跨时段、大尺度地进行调查与监测的优势，能够在水域滩涂规划工作中起到特殊的作用。在水域滩涂测绘操作的过程中，遥感测绘技术具有十分广泛的应用，具有宏观、成本低、效率高等特点，是当前水域滩涂调查工作中非常重要的技术手段[3]。

2 水域滩涂边界的遥感识别与提取

2.1 规划区数据采集

水域滩涂数据具有明显的时空动态变化特征，原则上应选用多波段、多时相、多空间分辨率、多层次的卫星观测系统，确保能够获取滩涂地域动态、准确、快速、大面积、多尺度的数据[4]。滩涂规划区数据的采集应首先完成相关历史资料和图件的整理搜集，再对规划区的地形图、行政图和土壤图件进行数字化，最后利用不同时期遥感图像提取规划区滩涂利用及其变化情况，确定不同时期滩涂资源的时空分布。影像选取时间新、分辨率高的遥感卫星图像作为底图，一般空间分辨率不应低于30米，如美国陆地资源卫星Landsat TM、中巴地球资源卫星02C、国产高分一号卫星（GF-1）等都满足条件，另外影像的云覆盖率不超过10%，时间段一般选择4月～9月，能满足水域滩涂的地物识别，主要包括海岸、植被、河口、养殖区等地物的识别。

选取合适的波段组合是开展遥感测绘工作的关键。由于各地物在不同波段范围内反射率不同，故不同地物在不同波段范围内成像是不同的，这样采用不同波段组合可以区分不同利用类型的滩涂。遥感分波段记录了地物波谱的微弱差异，充分利用地物在不同波段的差异有效识别物体，在进行遥感数据处理前，首先进行最佳波段组合方案的选择。

2.2 遥感图像预处理

2.2.1 图像的校正

遥感图像的校正能够有效地消除数据获取过程中的变形和误差，使数据更趋近于真实数值，有利于规划工作的开展。行业一般采用ENVI（The Environment for Visualizing Images）遥感图像处理软件对数据进行几何精准校正，用高程常量来表示边界特征线高程的做法存在一定的误差，在较大面积的水域滩涂地形反演过程中，特征线水平误差影响是造成测绘误差的主要因素[5，6]。利用已知地形图空间插值法构建参考DEM含有空间插值误差。但该评价方法能够从全局了解误差分布情况，掌握误差分布特征，校正后各时相图像处于同一误差分布下，消除了由不同影像误差对滩涂资源动态监测带来的准确度影响。在几何校正中，数学校正模型选取能够起到非常关键的作用，目前常用的模型主要有三种：一是最邻近值采样、双线性内插值采样与三次卷积采样。其中临近值采样通过对图像反向变换得到的一个浮点坐标，对其进行取整，得到整数型坐标，整数型坐标对应的像素值就是目标像素的像素值，虽然可以得到足够的纠正精度，但是容易出现像元偏移问题，得到的图像质量不高;二是三次卷积采样是通过16个相邻像元的距离加权平均值估算新像元值的重采样方法，计算精度高，但是计算量相对较大;三是双线性内插值采样通过对于一个目的像素设置坐标，并通过反向变换得到的浮点坐标，其像素值由原图像坐标周围的四个像素值确定。这种方法计算量大，但缩放后图像质量高，不会出现像素值不连续的情况。由于双线性插值具有低通滤波器的性质，使高频分量受损，所以可能会使图像轮廓在一定程度上变得模糊。在实际工作中，三种方法各有所长，各自对应不同的应用场景。

2.2.2 图像的增强处理

图像增强指利用各种算法提高图像中的对象与背景的对比度与图像清晰度，从而突出人或其它接收系统所感兴趣的目标部分，而遥感图像增强则指用各种数学方法和变换算法提高某灰度区域像素的反差、对比度与清晰度，增加图像中各地物特征的对比度，从而提高图像显示的可用性，使图像有利于人眼识别，进而提高图像的目视解译性能，提高图像的视觉效果，使分析者能够更容易地识别图像内容，从图像中提取有价值的数据信息。图像增强的主要手段有彩色增强、图像拉伸、滤波增强、比值增强和数据融合等。处理的过程一般需要多种手段综合运用已达到高效识别的效果。

2.3 遥感信息提取

滩涂土地利用类型的划分与解译标志的建立

遥感信息提取分类是遥感图像处理系统的核心功能，也是地物信息提取的重要环节，利用遥感技术可以对典型的滩涂生境信息进行提取。按照国家土地资源分类系统和滩涂利用情况，一般可分为水田、滩涂、水库、坑塘、苇田、天然水域和养殖水面。

遥感信息提取又称作图像解译，是指从遥感图像上获取目标地物信息的过程。解译方法可分为目视解译和计算机图像解译。目视解译是遥感图像解译的一种，又称目视判读，或目视判译，是遥感成像的逆过程，它指专业人员通过直接观察或借助辅助判读仪器在遥感图像上获取特定目标地物信息的过程。计算机图像解译由于土地类型的自动识别和分类精度目前还达不到所需的程度，因此在常规应用中一般采用目视解译和计算机解译相结合的方式。滩涂面积提取采用人工目视判读与计算机自动分类相结合的方法， 先建立岸线提取的解译标志，再对于平均高潮线附近地物类型复杂而难以直接判别海岸线的地区，通过计算机监督分类或非监督分类进行自动地物分类来辅助海岸线提取，一般使用ENVI（The Environment for Visualizing Images）软件进行处理。水域滩涂的数据提取主要包括水边线提取、植被边线提取、冲刷线痕迹提取，目前一般采用神经网络分类方法和密度分割法，结合局部影响增强、辅助纹理信息边缘检测实现数据的提取。

3 遙感分析与规划

3.1 滩涂资源分类

根据滩涂的物质组成成分，可分为岩滩、沙滩、泥滩三类;根据潮位、宽度及坡度，可分为高潮滩、中潮滩、低潮滩三类;从人类经济活动目标分类，可分为养殖滩涂、芦苇滩涂、宜盐滩涂和旅游滩涂。水域滩涂是动态变化的资源，水陆边界的变化直接导致滩涂资源的增长或消退，从水陆边界的变迁的演变特征可以对水域滩涂资源的规划提供数据支撑。滩涂的变化会对区域经济的可持续发展带来影响，一方面会带动水产养殖业的兴起，另一方面却会带来滩涂生态功能的破坏，因此采用遥感技术进行资源动态监测，采用相应措施及时调整滩涂土地利用结构是很有必要的。

3.2 滩涂资源的价值评价

滩涂作为邻近水域的优势生态资源，其生态承载力评价是其整体价值评估中重要的一部分，采用多源多时相卫星遥感数据，构建基于遥感的滩涂生态承载力评价指标体系，以滩涂面积保有率和生境植被覆盖度变化率来反映滩涂生态系统变化状况，进而综合分析滩涂生态承载力是滩涂资源价值评价的核心内容。

滩涂资源的不同利用方式价值差异量较大，同时也受当地人文经济条件影响，不同分类的滩涂资源并没有严格的界限，如养殖滩涂、芦苇滩涂和宜盐滩涂都可以是旅游滩涂，目前还没有理论和方法形成完整的评价体系，规划部门可根据当地不同的市场定位予以评价。总体来说，不同的规划利用方式对水域滩涂资源的价值衡量影响很大，养殖滩涂价值最大;旅游滩涂价值波动较大，发展潜力巨大;宜盐滩涂虽然经济价值较高，但是对生态环境破坏性较大;芦苇滩涂的商品价值要远小于其他三类，但是生态效益较为明显。

3.3 遥感分析与规划

利用GIS（地理信息系统）对滩涂资源进行分析是现代国土规划设计工作的一种高效信息化手段。地理信息系统（Geographic Information System或 Geo-Information system，GIS）是一种特定的十分重要的空间信息系统。它是在计算机系统支持下，对整个或部分地球表层空间中的有关地理分布数据进行采集、储存、管理、运算、分析、显示和描述的技术系统。在地理信息系统中对水域滩涂对象多源多格式数据进行集成管理，充分利用地理信息系统技术的优势，有效构建水域滩涂资源的规划系统，实现滩涂资源数据的增删改查以及分析和制图，实现文本数据和地里空间数据的关联。另外，无人机遥感技术是卫星遥感技术的高精度补充技术手段，从分辨率来讲，无人机航空影像分辨率较高，可搭载各类遥感测量设备，无人机影像可以直接输出空间三维图、地形图、等高线图等不同空间数据模型，可以对水域滩涂资源进行高精度识别及规划。

遥感分析主要是应用统计模式识别分类法对多光谱遥感数据进行土地利用进行分类，提取目标的专题信息。由于滩涂区域地物复杂度比较高，通常采用基于知识分类库的模糊分类法，遥感影像进行对象分割以后，数据集中的每个对象包含了不同波段的光谱均值和空间测度，可用于滩涂景观结构规划分析、精确分类和生物指标推算。遥感测绘技术是渔业行政部门对水产养殖业进行规划管理的重要手段，通过卫星影像数据界定可养殖区和非养殖区。利用遥感技术进行水域滩涂的规划就是要明确养殖区、禁养区、限养区、水源区、旅游区的分界线，按照各自的功能实现发展布局，实现生态文明生产。

4 结语

滩涂面积的不断扩张给土地开发利用带来了广阔的前景，为水产养殖、耕地开垦提供了后备资源。滩涂生态系统很容易受到人类生活的影响，人类对滩涂的不合理开发利用，会严重破坏滩涂生态系统的原有平衡。利用多时相的遥感影像可以快速有效地对水域滩涂的变迁进行动态监测，科学的分析滩涂资源类型、应用现状和空间格局等特征，可以探究滩涂开发利用和生态环境保持的关系，实现滩涂资源的数字化，为滩涂水域的规划提供数据支撑和理论依据。因此，要应用遥感技术对水域滩涂资源科学合理地进行规划，为中国的生态文明建设和产业转型升级提供助力。

参考文献：

[1]《中国水产养殖区域分布与水体资源图集》编辑委员会.《中国水产养殖区域分布与水体资源图集˙青海》[M].上海：上海科学技术出版社， 2016.

[2]仇传银，李行，刘淑安，陈丹.长江三角洲滩涂信息的遥感提取及时空变化[J].地球信息科学学报，2019，21（02）：269-278.

[3]刘雪，马妍妍，李广雪，赵云.基于卫星遥感的长江口岸线演化分析[J].海洋地质与第四纪地质，2013，33（02）：17-23.

[4]赵亮，王淑香，李润生.一种联合光谱和纹理特征的滩涂提取技术[J].海洋测绘，2015，35（05）：60-62+66.

[5]谢锦莹. 基于全卷积神经网络结合面向对象的滨海湿地植被遥感动态监测[D].浙江农林大学，2019.

[6]周在明，杨燕明，陈本清.基于无人机影像的滩涂入侵种互花米草植被信息提取与覆盖度研究[J].遥感技术与应用，2017，32（04）：714-720.

Application of remote sensing and surveying mapping technology in the waters and tidal flats planning

WANG Chao1， Zhang Yu2， WANG Xiaomen3， ZHANG Miao4， LI Yuqing5

（1. Aquatic Animal Resources Conservation Center of Heilongjiang Province， Harbin 150018， Heilongjiang， China; 2. Institute of Heilongjiang Academy of Agricultural Sciences Agricultural Remote Sensing and Information， Harbin 150000， Heilongjiang， China; 3. Harbin City Academy of State Land Resources Survey Planning， Harbin 150028， Heilongjiang， China; 4. Mulan County Fisheries Technology Extending Stations， Mulan 150000， Heilongjiang China; 5. Bayan County Longquan Town Peoples Government， Bayan County， 150000， Heilongjiang， China）

Abstract：As a special geographical resource， water tidal flats occupied an important position in national land planning， but because of its special topographical features， the application of the traditional technology of measurement and planning is difficult. The article introduced the advantage of remote sensing technology in the waters of tidal flats resources planning and application， the water environment characteristics of tidal flats， the development status and application of remote sensing technology in planning of the basic means and principles. In the application of remote sensing technology for data acquisition， processing， extraction and planning on the basis of scientific evaluation waters of tidal flats resources endowment and environmental bearing capacity of the remote sensing technology， tidal flats for water resources planning and sustainable development of environment green provide technical countermeasures.

Keywords：Remote sensing; Tidal flats; Surveying and mapping

作者簡介：王超（1976.10-），女，黑龙江省水生动物资源养护中心高级工程师。研究方向：淡水养殖。

通讯作者：张宇（1981.10-），男，黑龙江省农业科学院农业遥感与信息研究所助理研究员。研究方向：遥感技术。