海南遥感

第1章绪论 海南省所属陆地面积3.54万km2，所属海域面积200多万平方千米，占全国海洋面积的2/3，是中国海洋面积*大和陆地面积*小的省。本书研究范围包括海南岛本岛及海南岛近岸海域（不含三沙市及南海海域），其中，本岛陆域面积3.44万km2，海南岛近岸海域面积0.50万km2。海南地处海上丝绸之路的关键节点，也是中国与东盟、南亚、中东沿海各国海上交往的*前沿，地理位置独*，具备不可替代的区位优势、战略地位和作用。 良好的生态环境是海南发展的*大优势，更是其可持续发展的基础。1999年，海南省率先在全国实施“生态省建设规划纲要”，提出将海南建设成为“一个具有良好的热带海岛生态系统，发达的生态产业，自然与人类和谐的生态文化，一流的生活环境的省份”。保护海南良好的生态环境，确保社会经济发展与资源环境协调可持续发展，是一项庞大的系统工程，必须以科学合理的规划为引导，坚持生态优先、人与自然和谐共生的绿色发展理念。 推动海南绿色发展，加强自然资源与生态环境的动态立体监测，遥感技术是重要手段。要实现海南绿色可持续发展目标，及时获取丰富的空间信息是基础，研发高性能的监测技术是重要支撑，建设空间信息共享平台是必要手段。 1.海南遥感监测面临的挑战 在海南开展卫星遥感应用也存在一系列问题需要加以重视。 （1）有效数据保障问题 海南气候条件复杂、多云雨天气的限制，致使全岛制图的难度大大增加，急需以高分辨率高动态观测为基础的大数据环境作为支撑。在保障数据充分基础上，还需要建立基于云计算的海南省天基大数据处理平台，充分集合高时空、高光谱分辨率和全谱段、全天候、全天时优势，为实现海南生态资源定量化、精细化监管以及快速制定策略方案提供基础数据和平台保障。 （2）科学模型适应性问题 海南省地理位置独*、境内地形多变、自然灾害多发频发，需要借助地球大数据全局性、宏观性、快速性和多元性等特点，突破遥感数据信息提取和挖掘关键技术，集成多学科优势，形成完整链条，消除信息孤岛，为海南省生态资源监管提供综合评估分析。 （3）监测指标遥感化问题 生态环境监测指标体系复杂，涉及面广，时间跨度长，指标间相互依存、相互关联，其涉及的内容又体现了整体性与多样性的统一、层次性与有机性的结合、复杂性与可行性的整合。同时由于生态驱动机理与表现形式呈现多元化趋势，将在构建模型的过程中产生许多问题。所以，厘清海南生态监测指标体系间的内在关联，采集标准统一、可量化的科学数据，提出客观、有效的指标监测和评估方法模型，成为亟待突破的重要方向。 2.完备的遥感数据和高性能的遥感监测技术可有效服务于海南环境监测 传统的生态监测措施以实地点源调查为主，缺少反映宏观面上信息的客观保障。遥感技术视域广，实效性强，具有宏观、快速、定量等特点。经过50多年的快速发展，遥感手段已从可见光发展到全波段，从传统的光学摄影提升为光学和微波结合、主动与被动协同的综合对地观测技术，空间、光谱、辐射、时间分辨率持续增加，监测能力大幅度提高，可以对全球环境变化进行大范围、全天时、全天候、周期性的监测，是监测宏观环境动态变化*可行、*有效的技术手段。随着国内外环境问题的日益突出，生态环境遥感将进入一个多层次、立体、多角度、全方位、全天候、全天时对地观测的新时代。 （1）数据保障 随着遥感技术的发展，海量的地球观测数据具有空间属性和物理属性的遥感大数据，深度挖掘其中的时空关联和物理关联知识，可为海南自然资源和生态环境监测起到重要支撑作用。2013年，中国遥感卫星地面站三亚遥感卫星地面接收站正式建成并投入运行，使我国陆地观测卫星数据获取能力首次拓展到南部海疆，解决了中国南海及周边区域遥感数据长期缺乏的问题。目前，海南已经形成了“北文昌，南三亚”的卫星发射与地面接收的格局，在空间信息产业链中已经占据了卫星上天和数据落地的先天优势，卫星数据获取已覆盖中国南海乃至整个东南亚地区。这也将为东盟各国的空间信息技术需求和产业发展提供数据保障，更好地服务于“一带一路”倡议在东盟地区的发展。 遥感技术能够进一步在海南生态环境监测中发挥巨大保障作用，拓展环境监测内容，提高监测频率和效率，实现污染溯源和精准治理，进而推动海南省在生态、资源、环境、社会、经济发展等方面实现绿色协调可持续发展。在2015年建成的海南高分数据应用中心，方便开展国家高分专项卫星数据在海南的分发共享，提供海南高分应用服务，对提升国家高分应用示范效果、推广海南省遥感技术业务化应用具有重大意义。 （2）信息保障 在2017年建成的海南遥感大数据集成服务平台，围绕海岸带、农业、林业、旅游、海洋等领域开展应用示范，成为省级典型行业领域应用服务信息系统，提供了及时、高效的动态监测信息和科学决策。面向海南省生态资源监管对遥感技术的需求，研究团队开展了海南省农林植被生态系统、内陆水生态系统、海岸带生态系统等典型要素的遥感动态监测和评估技术研究，建立海南省生态资源遥感监测指标体系，形成生态资源监管指标的年度、季度等常态化监测能力，构建包括陆表植被生态系统评估、内陆水体的监测监管技术评估、海岸带生态环境遥感监测和健康状况评估、自然保护区人类活动监管评估等生态资源监管评估系统，为海南省生态资源监管做出了实质性贡献。其中，生态环境遥感监测是天地一体化生态环境监测预警体系建设的重要组成部分，推进卫星遥感环境监测与监管应用，推动海南地区环境监测由点向面发展、由静态向动态发展、由平面向立体发展，实现了环保精细化、信息化管理。 （3）平台保障 本书还以高分辨率动态观测为基础的大数据环境为支撑，利用“数字地球”理论，基于大数据分析技术，深度开发和利用空间信息，建立基于云计算的海南遥感大数据服务平台。海南遥感大数据服务平台充分集成高时空、高光谱分辨率和全谱段、全天候、全天时优势，成为服务于政府和行业管理，资源环境、经济社会可持续发展的信息基础设施，为实现海南生态资源定量化、精细化监管以及快速制定策略方案提供平台保障。海南遥感大数据服务平台已成为海南大数据基础设施，推动了空间信息产业的发展，能够实现可持续发展的实时监测监管、多机构数据资源的互联互通、数据综合发现和便捷数据使用，助力海南省科技创新发展。 自2016年以来，研究团队先后承担海南省两期重大科技计划项目和相关项目。本书是对多年成果的集成和提炼，以海南省陆域范围为主，从遥感科学角度将海南当前及未来发展所涉及的资源环境变化要素进行整理。以期为海南建设提供科学依据，也可为遥感事业大发展提供新引擎。 2.1自然地理概况 2.1.1位置与范围 海南省位于琼州海峡中间线以南的中国*南端，西临北部湾，与越南民主共和国相对；东面和南面为南海，与东盟诸国相望；地处3°20別～20°18'N，107°10'E～119°10'E。 1988年第七届全国人民代表大会**次会议通过了《关于设立海南省的决定》和《关于建立海南经济特区的决议》，1988年4月26日，中共海南省委、海南省人民政府正式挂牌。至2021年底，全省下辖19个县（市）级行政区，包括海口、三亚、三沙、儋州4个地级市，五指山、文昌、琼海、万宁、东方5个县级市，定安、屯昌、澄迈、临高4个县，白沙、昌江、乐东、陵水、保亭、琼中6个民族自治县。此外，还有洋浦经济开发区、西南中沙群岛办事处。省域包括海南岛及其邻近小岛，中沙、西沙、南沙群岛及其周围广阔的海域，是中国海洋面积*大和陆地面积*小的省，所属陆地面积约3.54万km2，其中海南岛面积约3.44万km2，所属海域面积为200多平方千米，占全国海洋面积的2/3。 南海是中国大陆以南的陆缘海。对于这一地理海域概念，中国历史上有着不同的名称和范围，如在汉代、南北朝时，南海被称为涨海、沸海，指中国南方海洋及附近洋面。唐代以后逐渐改称南海，其地理范围除了中国南方海洋外，也包括东南亚和印度洋东部海域。由此看来，“南海”是以中国本土为基准，以中国本土为观察中心点，其地理坐标中心是中国，因其位于我国大陆的南方而得名，现今国际上也称南中国海，其英文名为South ChinaSea。目前，关于南海的地理位置，大多将其界定为位于北起23°37N，南迄3°00N，西自99°10E，东至122°10E。 2.1.2自然地理特征 海南省的陆域主体海南岛整体轮廓近似东北一西南向为长轴的椭圆形，地势中部高、四周低，山地集中于中部偏南地区，台地、阶地和平原集中于沿海地区，地形环状结构较明显；热带海洋性季风气候显著，有明显的干湿季变化，雨热较为同期；年总积温、日照时数具有自中部向沿海递增的特征；生物气候、土壤发育自沿海平原台地至中部丘陵山地，呈现出较明显的垂直分带现象；海岸线漫长、类型多样，珊瑚礁与红树林海岸典型，港湾岸与平直岸相间分布；火山地貌发育，熔岩广布，面积近4000km2，构成海南岛北部（简称“琼北”）大片玄武岩台地及分散火山山丘；水系由中部向四周呈放射状分布，河流一般短小，山地型河流水文特征明显。 2.2地质基础与矿产资源 2.2.1区域地质 海南岛的地质演化史大体经历了元古代基底形成、震旦纪一三叠纪板内造山、侏罗纪一白垩纪陆内造山、古近纪一新近纪陆内扩展等主要地质演化阶段。至早更新世末期，由于地壳断陷形成琼州海峡“低谷”，海南岛与其北部的大陆分离。在冰后期海平面上升后，海水淹没“峡区”常态低地，形成琼州海峡和北部湾，北、西海岸分别与大陆和中南半岛隔海相望。第四纪时琼州海峡经历过5次海侵，**次为早更新世早期（约2.5～2.0MaBP）的望楼港海侵，*后一次为全新世中期（8～3kaBP）的桂州海侵（赵焕庭等，2007）。 海南岛在地质构造上具有地洼区的活动性质，其大地构造位置处于东南地洼区与南海地洼区的交接或过渡地带。以近东西走向的九所一陵水深大断裂为界，岛南、岛北具有不同的地壳演化历史，岛北区属于东南地洼区（一级）琼雷地洼系（二级）的南延部分；岛南区属于南海地洼区的北缘。地壳演化经历了前地槽、地槽、地台及地洼4个大地构造发展阶段。岛北区属于古海西地槽的组成部分，其地槽阶段构造发展与东南沿海大陆构造发展基本相同，仅在地槽发展迁移方向有所差异。岛北区地槽发展阶段一直延续至二叠纪末，经海西运动才褶皱回返。岛北地台型沉积属于石炭系一二叠系后加里东古地台沉积。岛南区与南海陆缘海型地洼区的北部海域构造发展相似，经晋宁运动地槽褶皱回返进入地台发展阶段，属于晋宁古地槽或后晋宁古地台。岛北区和岛南区于中生代初期同时进入地洼发展阶段（侯威和陈惠芳，1996）。自古生代以来，海南岛地壳范围内历经加里东、华西一印支、燕山以及喜马拉雅山的地壳构造运动，形成了四条分别横贯海南岛北部、中部和南部的东西向断裂带，以及与其生成相联系的北东向和北西向扭性断裂、南北向张性断裂。古近纪一新近纪以来，地壳水平运动引发区域性地块的垂直差异性升降运动，形成了以雷州半岛的遂溪断裂为北界和以琼北王五一文教东西向断裂为南界的雷琼凹陷。在此期间，新构造运动以继承性活动为主要特征，沿着早期的断裂产生剧烈的断块差异性升降活动，使较老的构造形态又以新的形态在地貌上显现出来，特别是在王五一文教东西向断裂以北的琼北地区和琼州海峡，伴随着地壳构造运动而相继地沿着东西向、北东向和北西向断裂发生多期火山玄武岩喷溢，构成了琼北地区的火山熔岩台地和基岩岬角。第四纪时期经受了更新世历次海面升降和海岸线水平迁移过程。晚更新世低海面时，海南岛的海滨线向陆架方向迁移，当时琼州海峡和北部湾大部分海底都出露成陆。随着冰后期的海平面上升，波浪和海流沿着大陆架向陆地方向上溯并席卷大量泥沙向陆推移。与此同时，陆地水流挟带泥沙向海方向搬移，二者在海陆交会地带沉积下来，形成了海滨带堆积地貌。琼州海峡也因冰后期海侵而被海水淹没，成为海南岛和雷州半岛之