1984—2016年江蘇省海岸線和沿海灘涂的變遷

呂林 崔丹丹 陳艷艷 張東

摘要：為加強對江蘇省海岸帶的保護和開發(fā)利用，文章基于衛(wèi)星遙感影像，通過提取瞬時水邊線和推算潮位特征線，分析1984—2016年江蘇省海岸線和沿海灘涂的變遷。研究結(jié)果表明：江蘇省自然岸線逐漸減少，人工岸線大幅增加，海岸線明顯向海推進;淤長岸段主要分布在輻射沙洲北翼的射陽河口至川東港南，沖刷岸段主要分布在廢黃河三角洲的灌河口北至中山河口南和扁擔(dān)河口北至雙洋河口南，全省海岸淤長長度和平均淤長速率均大幅下降;沿海各地的潮間帶平均寬度均有不同程度的縮短，灘涂圍墾強度大是重要影響因素。

關(guān)鍵詞：衛(wèi)星遙感;沖淤;海涂;潮間帶;海岸帶

Abstract：To strengthen the protection，development and utilization of coastal zone in Jiangsu province，based on satellite remote sensing image，this paper analyzed the changes of coastline and coastal beach in Jiangsu province from 1984 to 2016，by extracting instantaneous water boundary and calculating tidal level characteristic line.The research results showed that： the natural shoreline of Jiangsu province gradually decreased，meanwhile the artificial shoreline increased greatly，and the coastline clearly moved towards the sea; the silting section mainly distributed from She-yang Estuary to the south of Chuandonggang Estuary on the northern wing of radiation sandbar，the scouring section mainly distributed from the north of Guanhe Estuary of the abandoned Yellow River Delta to the south of Zhongshan Estuary and from the north of Biandan Estuary to the south of Shuangyang Estuary，the length of coastal siltation and the average rate of siltation decreased greatly in the whole province; the average width of intertidal zone in coastal areas has been shortened in varying degrees，the intensity of beach reclamation was an important factor.

Key words：Satellite remote sensing，Scouring and silting，Coastal beach，Intertidal zone，Coastal zone

0 引言

江蘇省地處江淮下游和黃海之濱，其海域絕大部分屬南黃海，僅有長江口以東、啟東圓陀角至韓國濟州島一線以南的海域?qū)贃|海。據(jù)歷史記載，長江和黃河曾在蘇北地區(qū)入海，帶來巨量泥沙，使沙質(zhì)海岸演變?yōu)橛倌噘|(zhì)海岸。有很多研究表明，江河泥沙的輸運和沉積是江蘇省沿海灘涂資源異常豐富的重要原因[1-2]。江蘇省沿海灘涂為500 167 hm2，約占全國沿海灘涂的1/4，居全國首位[3]，其中包括潮上帶為30 747 hm2、潮間帶為267 667 hm2和輻射狀沙脊群理論最低潮面以上部分為201 753 hm2。

江蘇省沿海地區(qū)入海河流眾多，水系縱橫交錯，帶來大量徑流和泥沙，在水動力環(huán)境的影響下，緩慢改變?nèi)牒：涌诘淖匀缓蜕鷳B(tài)環(huán)境，對海岸線和沿海灘涂產(chǎn)生重要影響。與我國其他沿海地區(qū)相比，江蘇省海岸線變遷尤其劇烈，沿海灘涂一直處于動態(tài)變化中。

夏真等[4]以多時相遙感數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，提出海岸變遷的研究方法和技術(shù)路線，并分析大亞灣區(qū)域1973—1997年4個時相的海岸線變遷、海岸特征及其與海岸類型和人類活動的關(guān)系;姚曉靜等[5]采用GIS和遙感技術(shù)提取海南島1980-2010年4個時期的海岸線，并分析其時空變化特征;陸曉燕等[6]分析江蘇省海岸線和沿海灘涂圍墾的變遷。結(jié)合已有研究成果，本研究采用衛(wèi)星遙感技術(shù)分析江蘇省海岸線和沿海灘涂的變遷，可為海岸帶的保護和開發(fā)利用提供技術(shù)支撐和科學(xué)依據(jù)。

1 研究方法

1.1 數(shù)據(jù)源

本研究采用的遙感影像為Landsat系列衛(wèi)星數(shù)據(jù)，分辨率為30 m，共41景（表1）。

所有影像均利用已有控制點進行幾何校正，使其校正精度優(yōu)于1個像元。完成所有影像的幾何校正后，對各期影像進行拼接和裁剪，再利用近紅外、紅、綠3個波段組合開展海岸線提取工作。

1.2 提取瞬時水邊線

水邊線在影像上表現(xiàn)為某一時刻海洋與陸地的瞬時交界線，是由影像最易識別的海陸交界標(biāo)志。最新研究成果是根據(jù)海岸帶不同類型地物在可見光-近紅外波段具有不同反射率的特性，采用三波段梯度差值水體指數(shù)（TGDWI）突出水體邊界信息，再結(jié)合閾值密度分割法分離影像中的水體部分;在精確分離水體后，利用邊緣檢測算子提取水體邊界，得到柵格水邊線;經(jīng)柵格矢量轉(zhuǎn)換處理，生成矢量水邊線，并在局部區(qū)域利用目視解譯進行手工修正，最終完成瞬時水邊線的精確提取。

1.3 推算潮位特征線

根據(jù)影像的成像時相，利用由影像提取的水邊線離散點，結(jié)合潮位變化過程，可推算水邊線離散點所處位置的潮位;利用2個時相水邊線離散點的潮位差，可計算斷面坡度，進而推算斷面上的平均大潮高潮點和低潮點的位置;將高潮點和低潮點分別連接成線，即可得到平均大潮高潮線和低潮線。

2 海岸線變遷

1984—2016年江蘇省海岸線發(fā)生較明顯的變化（圖1）。

由圖1可以看出：自然岸線逐漸減少并破碎化，人工岸線大幅增加（圖2）;中部鹽城市的海岸線逐漸順直且縮短，而南部南通市的海岸線逐漸曲折且增長;海岸線明顯向海推進，海岸帶陸地面積增加。

3 海岸沖淤變遷

1984—2016年江蘇省海岸整體向海推進，主要原因是大規(guī)模的灘涂圍墾。淤長和沖刷具有分段性特征：以灌河口和雙洋河口為界，灌河口以北至繡針河口和雙洋河口以南至連興河口以淤長為主，灌河口至雙洋河口以沖刷為主。

淤長岸段主要分布在輻射沙洲北翼的射陽河口至川東港南，累計淤長長度為127.62 km;平均淤長長度為2 657 m，平均淤長速率為83.03 m/a;最大淤長長度為8 078 m，位于川東港北。值得注意的是，1992—2000年全省海岸淤長長度為273.9 km，平均淤長速率為126.26 m/a;而2008—2016年全省海岸淤長長度為110.17 km，平均淤長速率下降至27.98 m/a。

沖刷岸段主要分布在廢黃河三角洲的灌河口北至中山河口南和扁擔(dān)河口北至雙洋河口南，累計沖刷長度為71.17 km;平均沖刷長度為346 m，平均沖刷速率為10.81 m/a;最大沖刷長度為1 326 m，位于二罾閘至南八灘閘。

4 潮間帶寬度變遷

1984—2016年江蘇省沿海各地的潮間帶平均寬度均有不同程度的縮短（圖3）。

由圖3可以看出：贛榆區(qū)至濱?？h以及啟東市的潮間帶平均寬度變化較小，縮短80～930 m，與該岸段的穩(wěn)定-微沖刷特征相關(guān);射陽縣至海門市的潮間帶平均寬度變化很大，平均縮短約3 200 m，該岸段雖以淤長為主，但由于灘涂圍墾強度大，潮間帶寬度反而大幅縮短，其中大豐區(qū)和通州區(qū)分別縮短5 898 m和6 220 m;2016年潮間帶平均寬度最大的是東臺市、海安縣和如東縣，但與1984年相比均縮短約3 000 m。

5 結(jié)語

利用衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)，結(jié)合提取瞬時水邊線和推算潮位特征線的方法，可掌握海岸線和沿海灘涂的長期變化特征，從而輔助海岸帶的保護和開發(fā)利用。后續(xù)研究應(yīng)綜合運用高精度遙感影像和現(xiàn)場驗證等手段，提高識別的精確性和準(zhǔn)確性。

參考文獻(xiàn)

[1] 王穎.黃海陸架輻射沙脊群[M].北京：中國環(huán)境科學(xué)出版社，2002.

[2] 韓進萍，徐敏.江蘇沿海灘涂開發(fā)利用評價[J].海洋開發(fā)與管理，2006，23（2）：99-102.

[3] 張長寬，陳君，林康，等.江蘇沿海灘涂圍墾空間布局研究[J].河海大學(xué)學(xué)報（自然科學(xué)版），2011，39（2）：206-212.

[4] 夏真，陳太浩，趙慶獻(xiàn).多時相衛(wèi)星遙感海岸線變遷研究：以大亞灣地區(qū)為例[J].南海地質(zhì)研究，2000，12（1）：106-112.

[5] 姚曉靜，高義，杜云艷，等.基于遙感技術(shù)的近30 a海南島海岸線時空變化[J].自然資源學(xué)報，2013，28（1）：114-125.

[6] 陸曉燕，楊智翔，何秀鳳.2000～2009年江蘇沿海海岸線變遷與灘涂圍墾分析[J].地理空間信息，2012，10（5）：57-82.