基于遙感的旅游型海島監(jiān)控要素的研究

李尉尉，李銅基，朱建華，葉虎平，董月娥

（國家海洋技術(shù)中心，天津 300112）

基于遙感的旅游型海島監(jiān)控要素的研究

李尉尉，李銅基，朱建華，葉虎平，董月娥

（國家海洋技術(shù)中心，天津 300112）

基于高分辨率遙感技術(shù)，以海南蜈支洲島為例，對其進(jìn)行光譜分析與信息提取，獲得旅游型海島遙感監(jiān)控要素，它包括7個方面，11個要素，分別是海岸類型、海水環(huán)境、區(qū)位條件、植被資源、淡水資源、交通條件、人工建筑物設(shè)施等7個方面，海岸類型、水體類型、離岸距離、空間容量、海島聚集度、歸一化植被指數(shù)、植被覆蓋率、淡水資源面積、空運(yùn)資源、港口資源、旅游設(shè)施等11個要素，為海島旅游的定量研究提供一些借鑒方法。

遙感；旅游型海島；監(jiān)控；蜈支洲島

旅游型海島是指以旅游業(yè)為主導(dǎo)產(chǎn)業(yè)的海島，其利用自身擁有的氣候宜人、沙灘潔凈、山石奇特、生物多樣等自然生態(tài)景觀和文化深厚、民俗奇特等獨(dú)特的人文景觀吸引著游人，成為著名的旅游目的地[1]。有學(xué)者具體指出，從區(qū)域經(jīng)濟(jì)角度出發(fā)，一般某種產(chǎn)業(yè)產(chǎn)值占到GDP總量8%以上可稱為支柱產(chǎn)業(yè)，依此定義，可以將旅游產(chǎn)業(yè)占所在行政區(qū)域GDP的比重超過8%以上的海島稱為旅游型海島[2]。我國是世界上海島最多的國家之一，眾多海島分布的海域跨越熱帶、亞熱帶和溫帶3個氣候帶，自然條件多種多樣，其旅游資源的豐富度和獨(dú)特性具備發(fā)展旅游的諸多優(yōu)勢。但同時旅游型海島的開發(fā)與管理面臨著以下幾個問題：首先我國海島分布較分散，且遠(yuǎn)離大陸，若要逐一登島調(diào)查，需花費(fèi)大量的人力、物力、財(cái)力及時間，管理成本昂貴；其次，我國的海島研究起步較晚，對旅游型海島的研究較弱，一些海島的歷史資料比較匱乏，在研究內(nèi)容上大多為定性研究；第三，目前我國旅游型海島的開發(fā)普遍處于資源驅(qū)動型階段，豐富的旅游資源未得到充分合理有序的開發(fā)，資源與環(huán)境破壞現(xiàn)象較為嚴(yán)重，整體開發(fā)水平不高，監(jiān)控能力亟需增強(qiáng)。

眾所周知，遙感技術(shù)具有空間分辨率高、同步觀測面積大、地物信息豐富等優(yōu)勢，當(dāng)前主流的高分辨率遙感影像如QuickBird、WorldView等，空間分辨率更是高于1 m，已成為資源環(huán)境調(diào)查的重要技術(shù)手段[3]。本文提出一種基于高分辨率遙感技術(shù)對旅游型海島監(jiān)控的方法，即通過選擇具有代表性的旅游型海島進(jìn)行分析研究，獲取旅游型海島遙感監(jiān)控的主要表征因素，為海島旅游的定量研究提供一些借鑒方法，在旅游型海島監(jiān)控、開發(fā)與管理方面具有重要的意義。

國外旅游型海島研究重視傳統(tǒng)理論與現(xiàn)代理論相交融，定性與定量相結(jié)合，能夠較為深刻地解釋旅游型海島。與國外相比，我國的海島研究起步較晚，且國內(nèi)海島旅游研究從廣度及深度上尚處于初步階段，研究對象多為單個區(qū)域的海島。多數(shù)海島旅游集中于理論方面的研究，以定性研究為主，當(dāng)前，利用遙感技術(shù)為我國海島旅游的定量研究提供一些借鑒方法是大勢所趨。

1 研究區(qū)概況

蜈支洲島位于海南省三亞市北部的海棠灣內(nèi)，北面與南灣猴島遙遙相對，南鄰亞龍灣，距三亞市30 km，鳳凰機(jī)場38 km，位置優(yōu)越，交通便利。蜈支洲島作為旅游者必選的海南旅游景點(diǎn)，集熱帶海島旅游資源的豐富性和獨(dú)特性于一體，享有“中國潛水第一圣地”的美譽(yù)。該島植被資源非常豐富，擁有兩千多種植物，并生長著許多珍貴樹種。其地理位置見圖1。

圖1 研究區(qū)域示意圖

2 研究數(shù)據(jù)的預(yù)處理與信息提取

2.1 數(shù)據(jù)預(yù)處理

本文所使用的數(shù)據(jù)源為蜈支洲島2011年8月31日的WorldView2數(shù)據(jù)，參考《海島遙感綜合調(diào)查規(guī)程》中的處理方法，經(jīng)過輻射校正、圖像裁剪及圖像融合等預(yù)處理后，蜈支洲島影像數(shù)據(jù)見圖2。

圖2 經(jīng)預(yù)處理后蜈支洲島衛(wèi)星遙感影像圖

2.2 信息提取

本研究所使用的WorldView2數(shù)據(jù)，分辨率高于1 m，針對高分辨率的信息特征，采用面向?qū)ο蟮姆诸惣夹g(shù)與人工解譯相結(jié)合的方法，根據(jù)海島和旅游發(fā)展特征，將蜈支洲島地物類型分為建筑物、旅游設(shè)施、植被、水體、沙灘、裸巖、碼頭、道路、裸地9類，見圖3。

3 蜈支洲島監(jiān)控要素的獲取

本文參照我國海島遙感綜合調(diào)查中所采用的方法，結(jié)合旅游型海島的自身特色以及資料的可獲得性，在基于遙感技術(shù)提高對旅游型海島的監(jiān)控能力的目標(biāo)下，從自然條件和開發(fā)條件兩個方面出發(fā)，對蜈支洲島遙感監(jiān)控要素分析如下。

3.1 海岸類型

按照海岸的物質(zhì)組成及形態(tài)，可將旅游型海島的海岸分為沙礫質(zhì)海岸、淤泥質(zhì)海岸、生物海岸等[4]。

選取蜈支洲遙感影像中從海水到海岸的一條斷面（圖4），其光譜的總體特征（圖5），參考東沙群島衛(wèi)星遙感中的沙灘斷面光譜分析[5]，與其沙灘地貌分布較一致，分為海面、破碎帶、濕沙灘、干沙灘4個部分。海面的反射率隨波長而減少，各波段較為接近；岸邊的浪花破碎帶在各波段具有較高反射率；濕沙灘的各波段均在10%以上；干沙灘各波段的反射率都比較大，且隨波長增加明顯。故海岸類型為沙礫質(zhì)海岸，岸線總長度約為11.49 km。

3.2 水體類型

海島旅游宣傳中常用水清沙幼來形容優(yōu)美的海島度假環(huán)境，可見，水體類型是一項(xiàng)非常重要的表征因素。在蜈支洲北部海域至沙灘由遠(yuǎn)及近依次選擇A，B，C，D 4個樣本（圖6），其光譜圖（圖7）可見，A,B,C3條水體光譜曲線在波段490 nm附近出現(xiàn)峰值，在650 nm附近急劇下降，B和C相對A點(diǎn)明顯受不同深度的海底底質(zhì)反射影響，反射率略有增大，對照相關(guān)水體分類研究成果[6]，此類曲線出現(xiàn)的區(qū)域海水中懸浮顆粒較少，顆粒粒徑較小，對藍(lán)光的散射較大，水體顏色呈綠色偏藍(lán)色，且懸沙含量較低，透明度高，這使得蜈支洲島成為我國知名的潛水圣地，是蜈支洲島作為旅游型海島開發(fā)的顯著優(yōu)勢。

圖4 蜈支洲島沙灘斷面示意

圖5 蜈支洲島沙灘斷面多波段反射率

圖6 蜈支洲島北部海域A,B,C位置示意

圖7 蜈支洲島A,B,C位置的光譜曲線

3.3 區(qū)位條件

區(qū)位條件影響著一個地區(qū)在區(qū)域旅游業(yè)發(fā)展中的地位，它包括離岸距離、空間容量、海島聚集度3個要素。

其中，離岸距離直接關(guān)系到海島的運(yùn)輸能力、旅游業(yè)的成本。本研究參考海島分類標(biāo)準(zhǔn)[7]，對離岸距離的大小進(jìn)行分類，見表1。

表1 離岸距離分類

海島的空間容量是影響旅游型海島開發(fā)利用的重要因素，針對不同面積大小的海島，其規(guī)劃也大有不同。參考海島分類標(biāo)準(zhǔn)，對海島的空間容量的大小進(jìn)行分類，見表2。

我國眾多海島面積較小，景色難免單調(diào)，若海島聚集度高，可將鄰近的海島作為一個整體進(jìn)行旅游開發(fā)，特別是遠(yuǎn)岸島，可以形成獨(dú)特的群島旅游特色。

蜈支洲島的區(qū)位條件參數(shù)如表3。

3.4 植被資源

植被是海島的一種重要自然資源，對于海島的氣候、水土、環(huán)境有著重要的影響。作為旅游型海島，茂密的植被和花草提供給游客視覺、精神上的享受。

本文選取歸一化植被指數(shù)（NDVI）、植被覆蓋率作為衡量植被資源的因子。Deering（1978）首先提出歸一化植被指數(shù)(NDVI)，即式（1）,其值限定在[-1，1]之間，由遙感傳感器接收的地物光譜信息推算得到的定量指示因子，該因子能夠反映地表植被的生長狀況和植物生長空間分布狀況[8]。植被覆蓋率是植被面積與島陸總面積的比值，作為重要的生態(tài)氣候參數(shù)，是旅游型海島不可或缺的要素之一。

表2 空間容量分類

表3 蜈支洲島區(qū)位條件信息

在植被覆蓋的情況下，NDVI值為正值，且隨植被的冠層的增多而增大。如圖8所示，蜈支洲大部分區(qū)域都由植被所覆蓋，該島的西北部人工開發(fā)較明顯，茂密、高大的植被主要分布在該島的東北部等一些區(qū)域，通過對蜈支洲島的遙感信息提取結(jié)果的分析（圖3），植被覆蓋率達(dá)到73.43%。

3.5 淡水資源

淡水資源是旅游型海島開發(fā)利用的重要影響因素，為旅游提供的服務(wù)設(shè)施、住宿、餐飲等活動都離不開淡水資源的供應(yīng)。蜈支洲島是海南島周圍為數(shù)不多有淡水資源的小島，本研究所指的淡水資源，是依據(jù)遙感圖像中不規(guī)則水體影像，它不同于游泳池等休閑娛樂等規(guī)則形狀的水體。分析遙感信息提取的結(jié)果，可以知道蜈支洲島的淡水資源面積約為3 663 m2。

3.6 交通條件

交通條件是影響旅游型海島發(fā)展的主要因素之一，大多數(shù)海島遠(yuǎn)離大陸，所以進(jìn)行旅游型海島開發(fā)時要充分考慮交通是否便利，港口與機(jī)場則是海島通向大陸的最佳途徑。其中，港口是海島的重要資源，是帶動海島旅游業(yè)發(fā)展的重要條件之一。對于沿岸島和近岸島可以通過興建或擴(kuò)大港口、碼頭來解決旅游型海島的交通問題。蜈支洲島屬于沿岸島，它擁有兩個游客碼頭，長度分別為0.07 km、0.03 km，寬度分別為0.03 km、0.02 km（表4），可以滿足旅客登島需求。

3.7 人工建筑物設(shè)施

作為旅游型海島每年要接待眾多游客，在設(shè)施建設(shè)上，娛樂、住宿、飲食、購物等需滿足游客度假、娛樂等需求，所以旅游型海島的人工建筑物等設(shè)施要比其他類型海島種類多、范圍廣，是該類型海島的主要特征之一[9]。蜈支洲島是無居民海島，島上人工建筑主要以旅游設(shè)施為主，結(jié)合蜈支洲島相關(guān)資料和實(shí)地調(diào)查，從遙感影像中可清晰識別出：該島擁有臨海木屋、島主別墅、山景房等旅游住宿建筑，潛水大廳等潛水設(shè)施建筑，籃球場、網(wǎng)球場等運(yùn)動場所，情人橋、媽祖廟等景點(diǎn)建筑（圖9）。

4 結(jié)論

基于蜈支洲島的影像分析和信息提取、計(jì)算，從自然條件、開發(fā)條件的角度提出了海岸地貌、海水環(huán)境、區(qū)位條件、植被資源、淡水資源、交通條件、人工建筑物設(shè)施等7個方面，海岸類型、水體類型、離岸距離、空間容量、海島聚集度、歸一化植被指數(shù)、植被覆蓋率、淡水資源面積、空運(yùn)資源、港口資源、旅游設(shè)施等11個要素，具體監(jiān)控要素總結(jié)如表5。

圖9 蜈支洲島部分建筑物與旅游設(shè)施分布

本研究分析了旅游型海島在開發(fā)、管理中存在的問題，由此提出基于遙感技術(shù)對其進(jìn)行監(jiān)控的方法。建立的蜈支洲島遙感監(jiān)控要素可以作為選擇旅游型海島進(jìn)行開發(fā)的技術(shù)參考，也可為旅游型海島的合理開發(fā)提供監(jiān)控參數(shù)。

表4 蜈支洲島交通資源統(tǒng)計(jì)

表5 旅游型海島遙感監(jiān)控要素

[1]林明太，孫虎.福建旅游型海島水土保持措施研究[J].中國水土保持科學(xué)，2010，8(1)：99-104.

[2]CROESR R.Aparadigmshift toa newstrategyfor small island economies：Embracingdemand side economics for value enhancement and longterm economic stability[J].TourismManagement，2006，27(3)：453-465.

[3]馬毅,張杰,等.遙感技術(shù)應(yīng)用于海島保護(hù)與利用規(guī)劃的可行性研究[J].海洋開發(fā)與管理，2009，29(7)：92-94.

[4]康婧.唐山灣三島功能分區(qū)研究[D].青島：國家海洋局第一研究所，2010.

[5]毛志華,陳建裕,等.東沙群島衛(wèi)星遙感[M].北京：海洋出版社，2007.

[6] 葉虎平,李銅基.水體光譜特性監(jiān)督分類方法研究[J].海洋技術(shù)，2009，28（3）：96-100.

[7]吳桑云,劉寶銀.中國海島管理信息系統(tǒng)基礎(chǔ)——海島體系遙感信息服務(wù)平臺[M].北京：海洋出版社，2008.

[8]趙英時,等.遙感應(yīng)用分析原理與方法[M].北京：科學(xué)出版社，2002.

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Research on Monitoring Factors of Tourism-type Island Based on Remote Sensing

LI Wei-wei,LI Tong-ji,ZHU Jian-hua,YE Hu-ping,DONG Yue-e
(National Ocean Technology Center,Tianjin 300112,China)

Using high-resolution remote sensing technology,with the Island of Wuzhizhou of Hainan province as an illustration,the spectral analysis of the Island and extracted useful information was made to obtain the essential monitoring factors for tourism-type island based on remote sensing,including a few aspects such as costal type,seawater condition,locational environment,vegetation resources,freshwater supply,traffic condition,artificial structure such as human facilities and some essential elements including costal type,water-body type,distance to the shore,space capacity,Island aggregation degree,normalized differential vegetation index,vegetation cover rate,fresh-water resources,air-transportation level,port facilities,tourist facilities.This will provide useful method as reference for quantitative study on island tourism.

remote sensing;tourism-type island;monitor;Wuzhizhou Island

TP79

A

1003-2029（2012）02-0063-05

2012-04-16

李尉尉（1985-），碩士研究生，研究方向?yàn)楹Ｑ筮b感與地理信息系統(tǒng)應(yīng)用。