基于遥感的旅游型海岛监控要素的研究

李尉尉，李铜基，朱建华，叶虎平，董月娥

（国家海洋技术中心，天津 300112）

基于遥感的旅游型海岛监控要素的研究

李尉尉，李铜基，朱建华，叶虎平，董月娥

（国家海洋技术中心，天津 300112）

基于高分辨率遥感技术，以海南蜈支洲岛为例，对其进行光谱分析与信息提取，获得旅游型海岛遥感监控要素，它包括7个方面，11个要素，分别是海岸类型、海水环境、区位条件、植被资源、淡水资源、交通条件、人工建筑物设施等7个方面，海岸类型、水体类型、离岸距离、空间容量、海岛聚集度、归一化植被指数、植被覆盖率、淡水资源面积、空运资源、港口资源、旅游设施等11个要素，为海岛旅游的定量研究提供一些借鉴方法。

遥感；旅游型海岛；监控；蜈支洲岛

旅游型海岛是指以旅游业为主导产业的海岛，其利用自身拥有的气候宜人、沙滩洁净、山石奇特、生物多样等自然生态景观和文化深厚、民俗奇特等独特的人文景观吸引着游人，成为著名的旅游目的地[1]。有学者具体指出，从区域经济角度出发，一般某种产业产值占到GDP总量8%以上可称为支柱产业，依此定义，可以将旅游产业占所在行政区域GDP的比重超过8%以上的海岛称为旅游型海岛[2]。我国是世界上海岛最多的国家之一，众多海岛分布的海域跨越热带、亚热带和温带3个气候带，自然条件多种多样，其旅游资源的丰富度和独特性具备发展旅游的诸多优势。但同时旅游型海岛的开发与管理面临着以下几个问题：首先我国海岛分布较分散，且远离大陆，若要逐一登岛调查，需花费大量的人力、物力、财力及时间，管理成本昂贵；其次，我国的海岛研究起步较晚，对旅游型海岛的研究较弱，一些海岛的历史资料比较匮乏，在研究内容上大多为定性研究；第三，目前我国旅游型海岛的开发普遍处于资源驱动型阶段，丰富的旅游资源未得到充分合理有序的开发，资源与环境破坏现象较为严重，整体开发水平不高，监控能力亟需增强。

众所周知，遥感技术具有空间分辨率高、同步观测面积大、地物信息丰富等优势，当前主流的高分辨率遥感影像如QuickBird、WorldView等，空间分辨率更是高于1 m，已成为资源环境调查的重要技术手段[3]。本文提出一种基于高分辨率遥感技术对旅游型海岛监控的方法，即通过选择具有代表性的旅游型海岛进行分析研究，获取旅游型海岛遥感监控的主要表征因素，为海岛旅游的定量研究提供一些借鉴方法，在旅游型海岛监控、开发与管理方面具有重要的意义。

国外旅游型海岛研究重视传统理论与现代理论相交融，定性与定量相结合，能够较为深刻地解释旅游型海岛。与国外相比，我国的海岛研究起步较晚，且国内海岛旅游研究从广度及深度上尚处于初步阶段，研究对象多为单个区域的海岛。多数海岛旅游集中于理论方面的研究，以定性研究为主，当前，利用遥感技术为我国海岛旅游的定量研究提供一些借鉴方法是大势所趋。

1 研究区概况

蜈支洲岛位于海南省三亚市北部的海棠湾内，北面与南湾猴岛遥遥相对，南邻亚龙湾，距三亚市30 km，凤凰机场38 km，位置优越，交通便利。蜈支洲岛作为旅游者必选的海南旅游景点，集热带海岛旅游资源的丰富性和独特性于一体，享有“中国潜水第一圣地”的美誉。该岛植被资源非常丰富，拥有两千多种植物，并生长着许多珍贵树种。其地理位置见图1。

图1 研究区域示意图

2 研究数据的预处理与信息提取

2.1 数据预处理

本文所使用的数据源为蜈支洲岛2011年8月31日的WorldView2数据，参考《海岛遥感综合调查规程》中的处理方法，经过辐射校正、图像裁剪及图像融合等预处理后，蜈支洲岛影像数据见图2。

图2 经预处理后蜈支洲岛卫星遥感影像图

2.2 信息提取

本研究所使用的WorldView2数据，分辨率高于1 m，针对高分辨率的信息特征，采用面向对象的分类技术与人工解译相结合的方法，根据海岛和旅游发展特征，将蜈支洲岛地物类型分为建筑物、旅游设施、植被、水体、沙滩、裸岩、码头、道路、裸地9类，见图3。

3 蜈支洲岛监控要素的获取

本文参照我国海岛遥感综合调查中所采用的方法，结合旅游型海岛的自身特色以及资料的可获得性，在基于遥感技术提高对旅游型海岛的监控能力的目标下，从自然条件和开发条件两个方面出发，对蜈支洲岛遥感监控要素分析如下。

3.1 海岸类型

按照海岸的物质组成及形态，可将旅游型海岛的海岸分为沙砾质海岸、淤泥质海岸、生物海岸等[4]。

选取蜈支洲遥感影像中从海水到海岸的一条断面（图4），其光谱的总体特征（图5），参考东沙群岛卫星遥感中的沙滩断面光谱分析[5]，与其沙滩地貌分布较一致，分为海面、破碎带、湿沙滩、干沙滩4个部分。海面的反射率随波长而减少，各波段较为接近；岸边的浪花破碎带在各波段具有较高反射率；湿沙滩的各波段均在10%以上；干沙滩各波段的反射率都比较大，且随波长增加明显。故海岸类型为沙砾质海岸，岸线总长度约为11.49 km。

3.2 水体类型

海岛旅游宣传中常用水清沙幼来形容优美的海岛度假环境，可见，水体类型是一项非常重要的表征因素。在蜈支洲北部海域至沙滩由远及近依次选择A，B，C，D 4个样本（图6），其光谱图（图7）可见，A,B,C3条水体光谱曲线在波段490 nm附近出现峰值，在650 nm附近急剧下降，B和C相对A点明显受不同深度的海底底质反射影响，反射率略有增大，对照相关水体分类研究成果[6]，此类曲线出现的区域海水中悬浮颗粒较少，颗粒粒径较小，对蓝光的散射较大，水体颜色呈绿色偏蓝色，且悬沙含量较低，透明度高，这使得蜈支洲岛成为我国知名的潜水圣地，是蜈支洲岛作为旅游型海岛开发的显著优势。

图4 蜈支洲岛沙滩断面示意

图5 蜈支洲岛沙滩断面多波段反射率

图6 蜈支洲岛北部海域A,B,C位置示意

图7 蜈支洲岛A,B,C位置的光谱曲线

3.3 区位条件

区位条件影响着一个地区在区域旅游业发展中的地位，它包括离岸距离、空间容量、海岛聚集度3个要素。

其中，离岸距离直接关系到海岛的运输能力、旅游业的成本。本研究参考海岛分类标准[7]，对离岸距离的大小进行分类，见表1。

表1 离岸距离分类

海岛的空间容量是影响旅游型海岛开发利用的重要因素，针对不同面积大小的海岛，其规划也大有不同。参考海岛分类标准，对海岛的空间容量的大小进行分类，见表2。

我国众多海岛面积较小，景色难免单调，若海岛聚集度高，可将邻近的海岛作为一个整体进行旅游开发，特别是远岸岛，可以形成独特的群岛旅游特色。

蜈支洲岛的区位条件参数如表3。

3.4 植被资源

植被是海岛的一种重要自然资源，对于海岛的气候、水土、环境有着重要的影响。作为旅游型海岛，茂密的植被和花草提供给游客视觉、精神上的享受。

本文选取归一化植被指数（NDVI）、植被覆盖率作为衡量植被资源的因子。Deering（1978）首先提出归一化植被指数(NDVI)，即式（1）,其值限定在[-1，1]之间，由遥感传感器接收的地物光谱信息推算得到的定量指示因子，该因子能够反映地表植被的生长状况和植物生长空间分布状况[8]。植被覆盖率是植被面积与岛陆总面积的比值，作为重要的生态气候参数，是旅游型海岛不可或缺的要素之一。

表2 空间容量分类

表3 蜈支洲岛区位条件信息

在植被覆盖的情况下，NDVI值为正值，且随植被的冠层的增多而增大。如图8所示，蜈支洲大部分区域都由植被所覆盖，该岛的西北部人工开发较明显，茂密、高大的植被主要分布在该岛的东北部等一些区域，通过对蜈支洲岛的遥感信息提取结果的分析（图3），植被覆盖率达到73.43%。

3.5 淡水资源

淡水资源是旅游型海岛开发利用的重要影响因素，为旅游提供的服务设施、住宿、餐饮等活动都离不开淡水资源的供应。蜈支洲岛是海南岛周围为数不多有淡水资源的小岛，本研究所指的淡水资源，是依据遥感图像中不规则水体影像，它不同于游泳池等休闲娱乐等规则形状的水体。分析遥感信息提取的结果，可以知道蜈支洲岛的淡水资源面积约为3 663 m2。

3.6 交通条件

交通条件是影响旅游型海岛发展的主要因素之一，大多数海岛远离大陆，所以进行旅游型海岛开发时要充分考虑交通是否便利，港口与机场则是海岛通向大陆的最佳途径。其中，港口是海岛的重要资源，是带动海岛旅游业发展的重要条件之一。对于沿岸岛和近岸岛可以通过兴建或扩大港口、码头来解决旅游型海岛的交通问题。蜈支洲岛属于沿岸岛，它拥有两个游客码头，长度分别为0.07 km、0.03 km，宽度分别为0.03 km、0.02 km（表4），可以满足旅客登岛需求。

3.7 人工建筑物设施

作为旅游型海岛每年要接待众多游客，在设施建设上，娱乐、住宿、饮食、购物等需满足游客度假、娱乐等需求，所以旅游型海岛的人工建筑物等设施要比其他类型海岛种类多、范围广，是该类型海岛的主要特征之一[9]。蜈支洲岛是无居民海岛，岛上人工建筑主要以旅游设施为主，结合蜈支洲岛相关资料和实地调查，从遥感影像中可清晰识别出：该岛拥有临海木屋、岛主别墅、山景房等旅游住宿建筑，潜水大厅等潜水设施建筑，篮球场、网球场等运动场所，情人桥、妈祖庙等景点建筑（图9）。

4 结论

基于蜈支洲岛的影像分析和信息提取、计算，从自然条件、开发条件的角度提出了海岸地貌、海水环境、区位条件、植被资源、淡水资源、交通条件、人工建筑物设施等7个方面，海岸类型、水体类型、离岸距离、空间容量、海岛聚集度、归一化植被指数、植被覆盖率、淡水资源面积、空运资源、港口资源、旅游设施等11个要素，具体监控要素总结如表5。

图9 蜈支洲岛部分建筑物与旅游设施分布

本研究分析了旅游型海岛在开发、管理中存在的问题，由此提出基于遥感技术对其进行监控的方法。建立的蜈支洲岛遥感监控要素可以作为选择旅游型海岛进行开发的技术参考，也可为旅游型海岛的合理开发提供监控参数。

表4 蜈支洲岛交通资源统计

表5 旅游型海岛遥感监控要素

[1]林明太，孙虎.福建旅游型海岛水土保持措施研究[J].中国水土保持科学，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]马毅,张杰,等.遥感技术应用于海岛保护与利用规划的可行性研究[J].海洋开发与管理，2009，29(7)：92-94.

[4]康婧.唐山湾三岛功能分区研究[D].青岛：国家海洋局第一研究所，2010.

[5]毛志华,陈建裕,等.东沙群岛卫星遥感[M].北京：海洋出版社，2007.

[6] 叶虎平,李铜基.水体光谱特性监督分类方法研究[J].海洋技术，2009，28（3）：96-100.

[7]吴桑云,刘宝银.中国海岛管理信息系统基础——海岛体系遥感信息服务平台[M].北京：海洋出版社，2008.

[8]赵英时,等.遥感应用分析原理与方法[M].北京：科学出版社，2002.

[9]高建.海岛旅游开发模式探讨[D].杭州：浙江大学，2007.

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-），硕士研究生，研究方向为海洋遥感与地理信息系统应用。