遙感技術(shù)在江蘇沿海灘涂動(dòng)態(tài)變化分析中的運(yùn)用

張 芳,陸殿梅

(江蘇省地質(zhì)礦產(chǎn)調(diào)查研究所,江蘇 南京 210018)

遙感技術(shù)在江蘇沿海灘涂動(dòng)態(tài)變化分析中的運(yùn)用

張 芳,陸殿梅

(江蘇省地質(zhì)礦產(chǎn)調(diào)查研究所,江蘇 南京 210018)

利用多時(shí)相遙感影像 (1979年,1989年,2000年及 2007年的 T M/ET M影像)和 1995年地形圖為數(shù)據(jù)基礎(chǔ),對(duì)江蘇的海岸線、灘涂進(jìn)行了遙感解譯,對(duì)沿海灘涂資源近 30年來(lái)的演變特點(diǎn)和趨勢(shì)作了定量分析,對(duì)岸線的穩(wěn)定性進(jìn)行了劃分并分析了沿海灘涂變遷的主要因素,為合理、有序開發(fā)利用灘涂資源及后期該區(qū)域的經(jīng)濟(jì)發(fā)展和生態(tài)環(huán)境的變化提供可靠的證據(jù)。

沿海灘涂;動(dòng)態(tài)變化;遙感技術(shù);江蘇

1 研究區(qū)圖像專題信息提取

采用 Landsat T M/ET M數(shù)據(jù),將 1979年、1989年、2000年和 2007年 4個(gè)時(shí)相的低潮位數(shù)據(jù) (圖 1)分別按 T M5(R)、T M4(G)和 T M1(B)獲得模擬真彩色圖像,應(yīng)用遙感圖像處理專業(yè)軟件 ERDAS IMAG-

INE 9.1對(duì) 4期遙感圖像按 1∶10萬(wàn)地形圖進(jìn)行精校正和增強(qiáng)處理,采用人機(jī)互助解譯方法,局部地段輔以實(shí)地調(diào)查確定海岸線標(biāo)志,按時(shí)相解譯海岸線,所形成矢量圖層文件,經(jīng)格式轉(zhuǎn)換,利用MapGIS軟件進(jìn)行編輯,經(jīng)空間疊加分析,得出了各類灘涂面積及其年侵淤變化量操作流程 (圖 2)。

圖1 弶港附近岸線解譯圖

圖2 操作流程圖

2 研究區(qū)數(shù)據(jù)分析

本次面積統(tǒng)計(jì)以入海河口為節(jié)點(diǎn),從最北邊的繡針河口至最南邊的長(zhǎng)江口共分 36個(gè)岸段,每個(gè)岸段都按時(shí)相進(jìn)行了岸線長(zhǎng)度及侵 (或淤)面積統(tǒng)計(jì),并計(jì)算了變化率[其計(jì)算公式：S/L×t(m/a),其中,S表示侵(或淤)面積;L表示 4時(shí)相岸線長(zhǎng)度的均值;t表示間隔時(shí)間 ]。根據(jù)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù),得到表 1、圖 3、圖 4。

表1 1979年 -200年江蘇省沿海灘涂侵淤面積統(tǒng)計(jì)表

表1 1979年 -200年江蘇省沿海灘涂侵淤面積統(tǒng)計(jì)表

類型 1979年—1989年 1989年—2000年 2000年—2007年 合計(jì)岸段 面積/km2 岸段 面積/km2 岸段 面積/km2面積/km2侵蝕岸段 埒子口—灌河口 -3.02 中山河口—廢黃河口 -4.38 廢黃河口—二罾河口 -3.08 -10.48穩(wěn)定岸段 繡針河口—埒子口 37.09 繡針河口—中山河口 5.38 繡針河口—廢黃河口 8.28中山河口—雙洋河口 19.48 廢黃河口—射陽(yáng)河口 16.93 二罾河口—斗龍港口 16.02 188.41東臺(tái)河口—梁垛河口 0.61 梁垛河口—小洋口 15.03 遙望港口—協(xié)興河口 14.28小洋口—掘苴口 -0.65 掘苴口—長(zhǎng)江口 23.37遙望港口—蒿枝港口 16.34塘蘆港口—長(zhǎng)江口 16.25弱淤岸段 川東港口—東臺(tái)河口 20.44 小洋口—掘苴口 15.88 方塘河口—新川港口 11.07掘苴口—遙望港口 48.27 協(xié)興河口—長(zhǎng)江口 9.24 120.34蒿枝港口—塘蘆港口 15.45強(qiáng)淤岸段 灌河口—中山河口 96.91 射陽(yáng)河口—梁垛河口 353.19 斗龍港口—方塘河口 146.06 1 042.61雙洋河口—川東港口 269.56 新川港口—遙望港口 89.34梁垛河口—小洋口 87.55合計(jì) 624.27 425.40 291.21 1 340.88

圖3 江蘇海岸灘涂侵淤速率統(tǒng)計(jì)圖

圖4 江蘇沿海灘涂岸段穩(wěn)定性動(dòng)態(tài)分布圖

從統(tǒng)計(jì)的角度看：除 1979年—1989年埒子口—灌河口岸段和 1989年后的廢黃河口附近微弱侵蝕外,江蘇省沿海灘涂面積 28年來(lái) 90%的地區(qū)均處于淤積狀態(tài),總淤積面積為 1 340.88km2,但是自 1989年后淤積面積在逐年減少,海岸線也出現(xiàn)變直、變短的趨勢(shì)。

從岸段的穩(wěn)定性分布來(lái)看：①整條岸線中穩(wěn)定性的岸段長(zhǎng)度在增加,強(qiáng)淤型的岸段長(zhǎng)度在減少。②整個(gè)岸段存在兩個(gè)大的變化區(qū)間：一是雙洋河口和遙望港口之間其灘涂淤積面積和淤積速率兩者的正向變化波動(dòng)都較大,屬于弱淤—強(qiáng)淤積岸段,且隨著年季變化開始出現(xiàn)淤積速率減緩和淤積區(qū)間南移的趨勢(shì),淤積區(qū)間的北節(jié)點(diǎn)大約每 10年向南移動(dòng)兩個(gè)河口,由 1989年的雙洋河口移至 2000年的射陽(yáng)河口再移至 2007年的斗龍港口;二是灌河口—中山河口岸段 1979年—1989年由于人工圍墾屬于強(qiáng)淤岸段,自 1989年后開始逐步趨穩(wěn)。③埒子口—灌河口在 1979年—1989年處于侵蝕岸段,年侵蝕率為 -12.17m,1989年后變?yōu)榉€(wěn)定;在廢黃河口一帶,從 1989年前穩(wěn)定變?yōu)椴环€(wěn)定的侵蝕岸段,其變化速率是負(fù)增長(zhǎng)狀態(tài),且隨著年季變化也出現(xiàn)侵蝕速率變大和侵蝕區(qū)間南移趨勢(shì),侵蝕區(qū)間由 1989年的中山河口—廢黃河口岸段移至 2000年的廢黃河口—二罾河口一帶。

3 現(xiàn)代沿海灘涂岸段穩(wěn)定評(píng)價(jià)及地貌特點(diǎn)

江蘇海岸有基巖海岸、砂質(zhì)海岸和粉砂淤泥質(zhì)海岸 3種海岸類型,其中粉砂淤泥質(zhì)海岸長(zhǎng)達(dá)883.6km,岸線長(zhǎng)度占全省海岸線的 90%以上。為了較為系統(tǒng)全面地反映各地的特點(diǎn)和差別,依其變化速率對(duì)現(xiàn)代海岸劃分為侵蝕岸段、穩(wěn)定岸段、弱淤岸段和強(qiáng)淤岸段 4種類型,如圖 4(c：2000年—2007年 )、表 1所示。

3.1 侵蝕岸段 (年變化速率 ＜-10m)

分布在廢黃河口一帶。岸段在方位上處于北西向與北北西向的轉(zhuǎn)折部位,也是洋流在此改變方向的地方。廢黃河口北部 1989年—2000年間的年變化率為 -14.06m,達(dá)到中度侵蝕,2000年—2007年間的年變化率為 -4.96m,侵蝕變?nèi)?趨于穩(wěn)定;廢黃河口南側(cè) 1989年—2000年間的年變化率為 +2.95m,2000年—2007年間的年變化率為 -29.79m,已快達(dá)到強(qiáng)侵程度。說(shuō)明侵蝕區(qū)間有由北向南移動(dòng)的跡象。

3.2 穩(wěn)定岸段 (-10m≤年變化速率≤50m)

江蘇海岸的所有砂質(zhì)海岸和基巖海岸以及部分粉砂淤泥質(zhì)海岸均屬于穩(wěn)定岸段。

砂質(zhì)海岸分布于海州灣北部的繡針河口—興莊河口,岸線長(zhǎng)約 30km。柘汪以北原為堆積岸段,但近 30年處于微侵蝕或基本穩(wěn)定狀態(tài),灘面沉積物以淤泥質(zhì)粉砂、粗粉砂為主。柘汪以南主要由于入海河流入海泥沙減少以及人工采挖海灘沙,使岸線逐步后退有弱侵跡象。

基巖海岸分布在連云港西墅至燒香河北口,岸線長(zhǎng) 40.3km。海州灣海濱浴場(chǎng)及墟溝海灣等處為砂質(zhì)堆積,其余均為海蝕懸崖,崖前灘面較窄。

穩(wěn)定性淤泥質(zhì)海岸有 3段：北段為繡針河口—廢黃河口,中段為二罾河口—斗龍港口地區(qū),南段為遙望港口—協(xié)興港口。海岸組成物為粉砂和淤泥,其地貌特點(diǎn)是,岸線平直,岸坡平緩 (坡度一般在0.1%～0.5%),地貌類型單一。

3.3 弱淤岸段 (50m＜年變化速率≤100m)

主要分布在方塘河口—新川港口和協(xié)興河口—長(zhǎng)江口岸段,均屬于粉砂淤泥質(zhì)海岸。北段受黃河輸沙和南北向的潮流的影響,南段主要受長(zhǎng)江輸沙的影響較大,是自然淤漲和筑堤圍灘的結(jié)果。

3.4 強(qiáng)淤岸段 (年變化速率 ＞100m)

主要分布在斗龍港口—方塘河口和新川港口至遙望港口岸段。這兩段正好處在弶港兩側(cè),同時(shí)受到黃河、長(zhǎng)江輸沙的影響。衛(wèi)片顯示,北部發(fā)育有基本平行岸線的南北向潮流,南部為近東西向潮流,且有向弶港一帶聚合和輻射的特點(diǎn)。隨著時(shí)間的推移,凹形的河口即將填平。

4 江蘇海岸侵淤變化因素分析

海岸線的變化受到自然和人為因素的干擾非常嚴(yán)重,現(xiàn)存海岸線實(shí)際上是自然淤積和人工改造共同造就的成果。

4.1 自然因素對(duì)海岸線變化的影響

海岸線發(fā)生巨大變化的首要因素是地殼的運(yùn)動(dòng)。由于受地殼活動(dòng)的影響,引起海水的侵入 (海侵)或海水的后退現(xiàn)象,造成了海岸線的巨大變化。從已有資料看,第四紀(jì)以來(lái),由于地殼升降運(yùn)動(dòng)較強(qiáng)烈,加上頻繁的古氣候周期性冷暖變化,使得江蘇沿海地區(qū)發(fā)生了至少 5次海侵,經(jīng)歷了反復(fù)出現(xiàn)的“滄海桑田”。其中影響最廣的一次,其海侵前鋒已達(dá)西部丘陵山前地帶。

入海徑流可以影響近岸海洋水文條件,所攜泥沙又是海岸淤漲的物質(zhì)來(lái)源之一。江蘇省入海河流僅筆者所列就有 37個(gè)河口,還有很多“溝港”未一一列出。在這一系列的入海徑流中,黃河和長(zhǎng)江對(duì)海岸線演變的影響尤為重大,在諸影響因素中占有特殊位置。江蘇省古代海岸線的形成是古黃河、古長(zhǎng)江淤積外延的結(jié)果,現(xiàn)代海岸線的蝕淤過(guò)程很大程度上又是對(duì)原有入海淤積物質(zhì) (廢黃河三角洲和古長(zhǎng)江三角洲)及現(xiàn)代入海泥沙 (全年輸沙約 4.9億 t,長(zhǎng)江占有 4.78億 t)的重新搬運(yùn)和調(diào)整。現(xiàn)代長(zhǎng)江的大量輸沙在東南風(fēng)和潮流的影響下轉(zhuǎn)往蘇北海岸,成為弶港、東沙等淤漲岸段的主要物質(zhì)來(lái)源。

氣溫和風(fēng)向也是影響海岸線的變化兩大氣候因素。全球氣候變暖,兩極冰蓋出現(xiàn)消融,世界范圍內(nèi)海面正不斷上升。2009年初,國(guó)家海洋局發(fā)布的2008年中國(guó)海洋環(huán)境公報(bào)顯示,2008年我國(guó)沿海海平面為近 10年來(lái)最高,比 2007年高了 14mm。如果氣溫持續(xù)升高,未來(lái)中國(guó)沿海海平面上升趨勢(shì)還將進(jìn)一步加劇。江蘇沿海常年以東南風(fēng)居多,河口處普遍的北侵南淤現(xiàn)象就是受東南風(fēng)的影響形成。東北風(fēng)和西北風(fēng)具有較大的強(qiáng)度,它所引起潮流和波浪的變化,垂直海岸時(shí)易導(dǎo)致侵蝕,斜交時(shí)侵蝕減弱,背風(fēng)的部位則可能產(chǎn)生淤積作用。如中山河口至廢黃河口一帶岸線受強(qiáng)勁東北風(fēng)影響,波浪直接對(duì)岸線進(jìn)行破壞,岸線長(zhǎng)期處于蝕退狀態(tài)中,而風(fēng)力影響較弱的海灣內(nèi)則易于淤漲。

4.2 人為因素對(duì)海岸線的變化的影響

海岸的改造對(duì)海岸線的變化影響也很大。唐宋年間修筑的李堤、范堤和沈堤意在護(hù)岸,雖然它遏制了侵蝕,但也體現(xiàn)了一定的促淤功能。現(xiàn)代的圍灘墾殖、種植米草護(hù)灘促淤亦造就了某些岸段的淤漲變化。

江蘇河流多在入海口筑有閘壩,它們?cè)趽醭毙购榈耐瑫r(shí),也造就了入海徑流和泥沙的大量減少,并由此導(dǎo)致了海岸線的蝕淤變化。如射陽(yáng)閘的修筑造成閘下淤積,而入海新河的開鑿則導(dǎo)致河口北側(cè)侵蝕、南岸淤積加速的新局面。

沿海港口的建設(shè)也造就了港口兩側(cè)的淤積面積激增。如小洋口港口和蒿枝港港口的兩側(cè),使原來(lái)穩(wěn)定的岸段變成了淤積岸段。

另外,圍海造地的作用也就是“削尖補(bǔ)凹”,也帶來(lái)了海岸線急劇縮短。據(jù)初步統(tǒng)計(jì),由于圍海造地是海岸線裁彎取直,我國(guó)的海岸線已經(jīng)比新中國(guó)成立初期縮短了 1 500余 km。

5 結(jié) 語(yǔ)

利用多時(shí)相的遙感影像可以快速有效地對(duì)海岸灘涂的變遷進(jìn)行動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)。江蘇海岸是中國(guó)典型的淤泥質(zhì)海岸帶,是地質(zhì)環(huán)境、生態(tài)環(huán)境最敏感、最脆弱的地帶,它經(jīng)受著海洋動(dòng)力、入海河流、氣候和氣溫等一系列的自然因素的作用,表現(xiàn)為侵蝕和淤積。同時(shí),近年來(lái)的人類活動(dòng) (人工促淤、圈圍、人工養(yǎng)

殖、修堤護(hù)岸工程和港口建設(shè)工程等)也極大地影響和改變著它的變化速度和方向,是灘涂變遷的最大的營(yíng)力。江蘇海岸除了廢黃河附近的岸段侵蝕和輻射沙洲附近的岸段強(qiáng)淤以外,其余岸段處于相對(duì)穩(wěn)定和弱淤的狀態(tài),總體淤積面積在逐年減少,海岸線長(zhǎng)度也在縮短,越來(lái)越平直。

[1]劉永學(xué),陳君,張忍順,等.江蘇海岸鹽沼植被演替的遙感圖像分析 [J].農(nóng)村生態(tài)環(huán)境,2001,17(3)：39-41.

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[6]趙玉靈,聶洪峰,楊金中,等.環(huán)渤海經(jīng)濟(jì)區(qū)海岸帶濕地現(xiàn)狀遙感調(diào)查[R].海岸帶地質(zhì)環(huán)境與城市發(fā)展論文集,2005.

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Application of remote sensing technology in analysis of dynamic variation of coastal shoal in Jiangsu

ZHANG Fang,LU D ian-mei

(Jiangsu Institute of Geology andMinerals Investigation,Nanjing 210018,China)

Based on the multi-temporal remote sensing images(T M/ET M images in the years of 1979,1989,2000 and 2007)and topographicmaps in the yearof 1995,the authors conducted remote sensing interpretations on the coastal line and coastal shoal in Jiangsu and quantitative analysis on the evolution characteristics and trend of the coastal shoal resources in the latest 30 years,plotted out the stability of the coastal line and analyzed the main factors of coastal shoal variance,provided reliable grounds for the utilization of shoal resources and the future development of the local economy.

Coastal shoal;Dynamic variation;Remote sensing technology;Jiangsu

P715.7

A

1674-3636(2010)02-0187-05

2009-08-07;

2009-09-18;編輯：陸李萍

張芳(1974—),女,工程師,地質(zhì)測(cè)繪專業(yè),現(xiàn)主要從事遙感技術(shù)應(yīng)用研究.

10.3969/j.issn.1674-3636.2010.02.187