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自然资源遥感  2025, Vol. 37 Issue (4): 77-87    DOI: 10.6046/zrzyyg.2024002
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2020—2023年全国大陆地区沿海区域变化图斑高频次时空演变分析
李威1,2(), 赵彬如1, 梁建峰1(), 周鹏2, 张峰1
1.国家海洋信息中心,天津 300012
2.中国石油大学(华东)海洋空间与信息学院,青岛 266580
Analysis of high-frequency spatiotemporal evolution of patches reflecting 2020—2023 changes in coastal areas of the Chinese mainland
LI Wei1,2(), ZHAO Binru1, LIANG Jianfeng1(), ZHOU Peng2, ZHANG Feng1
1. National Marine Data and Information Service, Tianjin 300012, China
2. College of Oceanography and Space Informatics, China University of Petroleum, Qingdao 266580, China
全文: PDF(6039 KB)   HTML  
输出: BibTeX | EndNote (RIS)      
摘要 我国大陆地区的沿海区域变化图斑分析往往存在影像分辨率低、时间间隔久、区域范围小等问题。为获取高频次、准确的全国沿海区域变化信息,辅助我国海洋资源动态监管和沿海区域相关保护政策的执行,该文利用15 d一个周期的国产高分辨率遥感数据,采用迭代加权多元变化检测算法(iteratively reweighted multivariate alteration detection,IR-MAD)结合目视解译的方法,提取全国大陆地区11个沿海省市2020—2023年的沿海区域变化图斑,并对其进行时空特征分析、景观格局分析和空间相关性分析研究。结果表明: 我国大陆地区沿海区域变化图斑存在明显的定向变化,各研究区的围海到填海的变化图斑面积均为最高值,并且除海南省以外该类型的变化图斑面积均大于1 000 km2; 各类变化图斑占比逐渐趋于均衡,在2022年冬季,填海变化图斑的占比首次低于50%; 各类变化图斑的聚集度都处于逐渐增加的趋势,未来变化图斑分布将较为集中,各区域的变化图斑质心均发生了方向各异的迁移,且变化图斑在20 km之内存在显著的空间相关性。
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李威
赵彬如
梁建峰
周鹏
张峰
关键词 沿海区域高频次高分辨率变化图斑时空演变分析    
Abstract

The analysis of patches showing changes in coastal areas of the Chinese mainland tends to encounter challenges such as low image resolution, long time intervals, and limited spatial coverage. This study aims to obtain high-frequency, accurate information on changes in coastal areas nationwide. This will facilitate the dynamic monitoring of marine resources and the implementation of relevant protection policies for coastal areas in China. To this end, using domestic high-resolution remote sensing data of 15 days (i.e., one cycle), as well as the iteratively reweighted multivariate alteration detection (IR-MAD) algorithm combined with visual interpretation, this study extracted patches reflecting 2020—2023 changes along the coasts of 11 provinces and cities in the Chinese mainland. Accordingly, this study analyzed their spatiotemporal characteristics, landscape patterns, and spatial correlation. The results indicate distinct directional changes in the patches. The patches reflecting changes from sea enclosure to reclamation exhibited the largest areas across various investigated areas. Except for Hainan Province, the area of this type of patches exceeded 1 000 km2. The proportions of patches reflecting different types of changes gradually tended to be balanced. In the winter of 2022, the proportion of patches showing changes in the reclamation dropped below 50% for the first time. The aggregation degree of patches reflecting various types of changes showed increasing trends, suggesting that patches reflecting various changes will become more concentrated in the future. The centroids of these patches of various regions shifted in varying directions, and these patches exhibited significant spatial correlation within a 20 km range.

Key wordscoastal area    high-frequency    high-resolution    patch reflecting changes    spatiotemporal evolution analysis
收稿日期: 2024-01-02      出版日期: 2025-09-03
ZTFLH:  TP79  
基金资助:国家自然科学基金青年基金项目“面向海山底栖生境图的多波束地形因子精确提取方法研究”(42206200);国家海洋信息中心科技攻关创新基金项目(2301GJZD01)
作者简介: 李 威(2000-),男,硕士研究生,研究方向为海洋遥感、智能信息处理。Email: 64429476@qq.com
引用本文:   
李威, 赵彬如, 梁建峰, 周鹏, 张峰. 2020—2023年全国大陆地区沿海区域变化图斑高频次时空演变分析[J]. 自然资源遥感, 2025, 37(4): 77-87.
LI Wei, ZHAO Binru, LIANG Jianfeng, ZHOU Peng, ZHANG Feng. Analysis of high-frequency spatiotemporal evolution of patches reflecting 2020—2023 changes in coastal areas of the Chinese mainland. Remote Sensing for Natural Resources, 2025, 37(4): 77-87.
链接本文:  
https://www.gtzyyg.com/CN/10.6046/zrzyyg.2024002      或      https://www.gtzyyg.com/CN/Y2025/V37/I4/77
Fig.1  研究区域图(审图号: GS京(2025)0941号)
参数 GF-1 GF-2 GF-6 ZY-3
光谱范
围/μm
全色 0.45~0.90 0.45~0.90 0.45~0.90 0.45~0.80
多光谱 0.45~0.52 0.45~0.52 0.45~0.52 0.45~0.52
0.52~0.59 0.52~0.59 0.52~0.59 0.52~0.59
0.63~0.69 0.63~0.69 0.63~0.69 0.63~0.69
0.77~0.89 0.77~0.89 0.77~0.89 0.77~0.89
空间分辨
率/m
全色 2 0.8 2 2.1
多光谱 8 3.2 8 5.8
重访周期/d 4 5 2 5
幅宽/km 60 45 90 50
Tab.1  数据源卫星参数
类型 取值范围
干旱、非水性表面 -1≤NDWI<-0.3
中度干旱区、水面 -0.3≤NDWI< 0
洪水 0≤NDWI<0.2
水体 -0.3<NDWI≤1
Tab.2  不同类型地类NDWI经验值
Tab.3  变化图斑类型划分及解译标志
影像日期 自然间断点
分级法阈值
经验阈值 最终阈值
2020-10-27 0.202 416 0.2 0.201 208
2020-11-13 0.294 445 0.2 0.247 223
Tab.4  实验数据阈值
Fig.2  空间约束过程
Fig.3  变化图斑提取流程示例
Fig.4  变化图斑提取结果(审图号: GS京(2025)0941号)
Fig.5  变化图斑类型面积分布(审图号: GS京(2025)0941号)
Fig.6  变化图斑面积占比图
变化图斑转换类型 辽宁省 津冀地区 山东省 苏沪地区 浙江省 福建省 广东省 广西壮族自治区 海南省
未利用-围海 45.563 6.625 466.123 6.818 326.119 4.732 185.261 15.990 8.918
未利用-填海 717.986 53.325 181.044 138.660 335.543 656.009 379.416 241.736 135.487
未利用-构筑物 426.002 824.917 1 884.672 474.307 851.167 758.629 993.499 529.517 129.003
未利用-其他变化 633.681 40.071 1 509.616 45.870 38.317 103.296 111.409 27.319 66.556
未利用-自然生态变化 5.779 0.413 9.445 37.310 15.069 162.547 0.259 3.702 6.510
围海-填海 3 055.425 2 424.417 8 295.326 6 515.486 3 965.218 2 872.597 3 570.030 1 501.415 358.201
围海-构筑物 729.380 288.740 575.847 472.987 677.733 397.950 211.111 54.658 40.354
围海-其他变化 127.838 1 225.246 2 298.705 1 230.013 85.949 191.845 248.491 151.440 26.957
围海-自然生态变化 0.093 0.062 0.599 7.369
填海-构筑物 13.101 0.650 7.258 29.115 5.471 0.676 0.326 1.703
填海-其他变化 0.907 0.641 14.588 31.722 0.936
填海-自然生态变化 1.489
构筑物-其他变化 0.251 13.287
Tab.5  各地区变化图斑土地利用转移面积
Fig.7  变化图斑空间质心转移图
景观指数 年份 围海 填海 构筑物 其他
变化
自然生
态变化
LPI 2020年 0.983 7 4.274 1 0.486 2 0.260 1
2021年 0.094 2 3.984 9 1.198 2 0.848 1 0.094 2
2022年 0.228 7 3.304 0 1.558 8 2.295 8 0.330 4
2023年 0.807 1 2.402 4 0.503 3 2.165 0 0.019 0
AI 2020年 47.308 3 51.565 2 16.026 3 32.190 0
2021年 23.214 3 48.692 0 26.871 2 54.411 8 28.358 2
2022年 37.000 0 52.010 5 25.221 5 70.824 4 56.903 8
2023年 58.463 7 57.765 8 28.721 3 59.702 4 0
DII 2020年 2.978 5 59.165 5 7.999 2 4.548 6
2021年 0.198 0 44.674 1 14.408 1 1.603 2 3.160 3
2022年 1.287 2 56.646 1 23.045 0 16.125 2 9.782 3
2023年 1.700 1 39.468 4 16.660 1 23.774 2 0.569 3
Tab.6  类型水平景观格局指数
年份 SHDI SHEI CONTAG
2020年 0.727 6 0.524 8 67.013 0
2021年 0.718 2 0.446 2 71.151 4
2022年 1.053 3 0.587 9 64.620 8
2023年 1.096 1 0.681 1 61.421 0
Tab.7  景观水平景观格局指数
Fig.8  全局莫兰指数分析图
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