基于GIS和RS的近40年珠江三角洲海岸线变迁及驱动因素研究

摘要

海岸带是区域生态环境、气候变化等地球科学的极佳切入点，研究海岸线的变迁有利于了解海岸带环境变化过程及其机理，为海岸带的可持续发展和保护提供服务。珠江三角洲大力发展海洋经济，海岸带开发程度高，岸线变动频繁，加上全球气候变暖、海平面上升的叠加作用，造成了海岸带生态环境的巨大破坏，对珠三角城市的智慧发展和海岸资源永续利用带来了极大影响。本研究选取珠江三角洲为研究区，综合运用Landsat系列遥感影像、地形图以及GoogleEarth等多元数据，目视解译1973年、1978年、1988年、1998年、2008年与2015年六期海岸线数据，并根据文献综述的先验知识对岸线的利用方式进行分类。在此基础之上，从海岸线空间分布、岸线利用程度、岸线位置变化以及不稳定性等四个角度，运用岸线组成、分形维数、多样性指数、岸线利用程度、端点变化速率以及不稳定性等多项指标，多尺度对珠江三角洲的海岸线变迁进行系统分析，讨论了引起其变化的主要驱动因素。最后，聚焦珠江三角洲的各市（特别行政区）岸段，探讨其岸线变化特征。结果表明:
　　1)近40年来，珠江三角洲自然岸线比例持续下降，2015年已降至44.30％。主要驱动力因素由河口冲淤、海岸侵蚀等自然因素（万顷沙岸段的冲淤造陆）转化为区位政策和经济活动驱动下的剧烈改变，主要包括围垦养殖、港口建设和陆连岛工程等人为活动。
　　2)珠江三角洲海岸线变迁呈显著的区域特征，沿海各市均存在大规模人工岸线的扩张，变化剧烈的区域集中在伶仃洋海区、磨刀门海区、黄茅海海区;从行政区划上来看，主要集中在广州市南沙经济开发区、深圳市大鹏湾与蛇口半岛、珠海市唐家湾-拱北、江门市崖南镇。
　　3)1973-2015年间，珠江三角洲的海岸线分形维数变化趋势与岸线长度变化一致，除中山市1978-1988年出现波动以外，大致呈现持续增长趋势，岸线轮廓趋于复杂化。香港地区以显著地海岸线长度占比和基岩岸线比例，成为唯一一个高于珠江三角洲海岸线分形维数的地区。珠海、广州、深圳三地的海岸线分形维数有明显的增长趋势，三地是珠江三角洲的主要开发地区，特大型港口、城市建设用地、填海造陆等工程活动是其海岸线分形维数增长的主要因素。
　　4)珠江三角洲岸线利用程度持续增加。利用方式主要包括围垦养殖、种植，滨海交通与港口码头，空间上从香港、广州逐步扩散至深圳-东莞、珠海-惠州、中山和江门。
　　5)岸线不稳定性有显著的空间集聚及分布特征。珠江口西岸及以西地区岸线不稳定性高于珠江口东岸及以东区域;岸线扩张具有显著的空间和阶段特征。1973-2015年长时间尺度上，珠海、广州两地岸线扩张的平均速率较快;1973-1978年，岸线扩张较快的区域分布于珠海、江门、广州;1978-1988年间，深圳市沿岸扩张增长迅速;1988-1998年，新增热点区域包括东莞、中山地区;1998-2008年，扩张至整个研究区;2008-2015年，研究区扩张速率有放缓趋势。
　　本研究揭示了近40年来珠江三角洲海岸线变化的时空特征，能够为海岸功能划分、资源开发与优化以及生态经济建设提供基础资料和信息支持，促进珠三角海岸带智慧发展，未来应持续关注珠江三角洲海岸线的变迁及其对生态系统的影响。

目录

声明

摘要

1 绪论

1．1 研究背景

1．2 研究意义

1．2．1 典型区域海岸线变迁的研究意义

1．2．2 珠江三角洲的研究意义

1．3 国内外研究现状

1．3．1 海岸线提取研究现状

1．3．2 海岸线变迁研究现状

1．4 研究内容与技术路线

1．4．1 研究内容

1．4．2 技术路线

2 研究区概况与数据源

2．1 研究区

2．1．1 自然概况

2．1．2 社会经济概况

2．2 数据源

2．3 本章小结

3．1 研究方法

3．1．1 岸线分形维数

3．1．2 海岸线多样性指数

3．1．3 岸线利用程度综合指数

3．1．4 端点变化速率

3．1．5 海岸线的不稳定性

3．2 影像预处理及提取原则

3．2．1 影像预处理

3．2．2 海岸线解译标志

3．3 剖面线生成

3．4 本章小结

4 珠江三角洲海岸线时空变化分析

4．1 珠江三角洲海岸线空间结构时空变化

4．1．1 珠江三角洲海岸类型的空间分布

4．1．2 近40年珠江三角洲分形特征的时空变化

4．2 珠江三角洲海岸类型结构及类型多样性的变化

4．2．1 研究区尺度岸线类型结构及类型多样性的变化

4．2．2 市域尺度岸线类型结构及类型多样性的变化

4．3 近40年珠江三角洲海岸线利用程度变化分析

4．3．1 研究区尺度海岸线利用程度变化分析

4．3．2 市域尺度海岸线利用程度变化分析

4．4 近40年来珠江三角洲海岸线位置变化分析

4．4．1 珠江三角洲海岸线变化趋势分析

4．4．2 珠江三角洲海岸线变迁速率分析

4．5 近40年来珠江三角洲海岸线的不稳定性分析

4．5．1 珠江三角洲海岸线的不稳定性变化

4．5．2 市域尺度的珠江三角洲海岸线不稳定性变化

4．6 本章小结

5 珠江三角洲各岸段时空变化分析

5．1 深圳市岸段

5．1．1 研究区概况

5．1．2 近40年来深圳市岸线组成及利用情况

5．1．3 近40年来深圳市海岸线位置变化特征

5．1．4 结论

5．2 珠海市岸段

5．2．1 研究区概况

5．2．2 近40年来珠海市岸线组成及利用情况

5．2．3 近40年来珠海市海岸线位置变化特征

5．2．4 结论

5．3 惠州市岸段

5．3．1 研究区概况

5．3．2 近40年来惠州市岸线组成及利用情况

5．3．3 近40年来惠州市海岸线位置变化特征

5．3．4 结论

5．4 江门市岸段

5．4．1 研究区概况

5．4．2 近40年来江门市岸线组成及利用情况

5．4．3 近40年来江门市海岸线位置变化特征

5．4．4 结论

5．5 广州市岸段

5．5．1 研究区概况

5．5．2 近40年来广州市岸线组成及利用情况

5．5．3 近40年来广州市海岸线位置变化特征

5．5．4 结论

5．6 东莞市岸段

5．6．2 近40年来东莞市岸线组成及利用情况

5．6．3 近40年来东莞市海岸线位置变化特征

5．6．4 结论

5．7 中山市岸段

5．7．2 近40年来中山市岸线组成及利用情况

5．7．3 近40年来中山市海岸线位置变化特征

5．7．4 结论

5．8 香港岸段

5．8．1 研究区概况

5．8．2 近40年来香港岸线组成及利用情况

5．8．3 近40年来香港海岸线位置变化特征

5．8．4 结论

5．9 本章小结

6 珠江三角洲海岸线变迁驱动因素分析

6．1 自然因素驱动

6．2 区位政策驱动

6．3 经济活动驱动

6．4 本章小结

7 结论与展望

7．1 结论

7．2 展望

参考文献

致谢

在校期间的科研成果