遙感技術在江蘇沿海灘涂動態變化分析中的運用

張 芳,陸殿梅

(江蘇省地質礦產調查研究所,江蘇 南京 210018)

遙感技術在江蘇沿海灘涂動態變化分析中的運用

張 芳,陸殿梅

(江蘇省地質礦產調查研究所,江蘇 南京 210018)

利用多時相遙感影像 (1979年,1989年,2000年及 2007年的 T M/ET M影像)和 1995年地形圖為數據基礎,對江蘇的海岸線、灘涂進行了遙感解譯,對沿海灘涂資源近 30年來的演變特點和趨勢作了定量分析,對岸線的穩定性進行了劃分并分析了沿海灘涂變遷的主要因素,為合理、有序開發利用灘涂資源及后期該區域的經濟發展和生態環境的變化提供可靠的證據。

沿海灘涂;動態變化;遙感技術;江蘇

1 研究區圖像專題信息提取

采用 Landsat T M/ET M數據,將 1979年、1989年、2000年和 2007年 4個時相的低潮位數據 (圖 1)分別按 T M5(R)、T M4(G)和 T M1(B)獲得模擬真彩色圖像,應用遙感圖像處理專業軟件 ERDAS IMAG-

INE 9.1對 4期遙感圖像按 1∶10萬地形圖進行精校正和增強處理,采用人機互助解譯方法,局部地段輔以實地調查確定海岸線標志,按時相解譯海岸線,所形成矢量圖層文件,經格式轉換,利用MapGIS軟件進行編輯,經空間疊加分析,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 研究區數據分析

本次面積統計以入海河口為節點,從最北邊的繡針河口至最南邊的長江口共分 36個岸段,每個岸段都按時相進行了岸線長度及侵 (或淤)面積統計,并計算了變化率[其計算公式：S/L×t(m/a),其中,S表示侵(或淤)面積;L表示 4時相岸線長度的均值;t表示間隔時間 ]。根據統計數據,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計表

表1 1979年 -200年江蘇省沿海灘涂侵淤面積統計表

類型 1979年—1989年 1989年—2000年 2000年—2007年 合計岸段 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—射陽河口 16.93 二罾河口—斗龍港口 16.02 188.41東臺河口—梁垛河口 0.61 梁垛河口—小洋口 15.03 遙望港口—協興河口 14.28小洋口—掘苴口 -0.65 掘苴口—長江口 23.37遙望港口—蒿枝港口 16.34塘蘆港口—長江口 16.25弱淤岸段 川東港口—東臺河口 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 協興河口—長江口 9.24 120.34蒿枝港口—塘蘆港口 15.45強淤岸段 灌河口—中山河口 96.91 射陽河口—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 624.27 425.40 291.21 1 340.88

圖3 江蘇海岸灘涂侵淤速率統計圖

圖4 江蘇沿海灘涂岸段穩定性動態分布圖

從統計的角度看：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 90%的地區均處于淤積狀態,總淤積面積為 1 340.88km2,但是自 1989年后淤積面積在逐年減少,海岸線也出現變直、變短的趨勢。

從岸段的穩定性分布來看：①整條岸線中穩定性的岸段長度在增加,強淤型的岸段長度在減少。②整個岸段存在兩個大的變化區間：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都較大,屬于弱淤—強淤積岸段,且隨著年季變化開始出現淤積速率減緩和淤積區間南移的趨勢,淤積區間的北節點大約每 10年向南移動兩個河口,由 1989年的雙洋河口移至 2000年的射陽河口再移至 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淤岸段,自 1989年后開始逐步趨穩。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年后變為穩定;在廢黃河口一帶,從 1989年前穩定變為不穩定的侵蝕岸段,其變化速率是負增長狀態,且隨著年季變化也出現侵蝕速率變大和侵蝕區間南移趨勢,侵蝕區間由 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 現代沿海灘涂岸段穩定評價及地貌特點

江蘇海岸有基巖海岸、砂質海岸和粉砂淤泥質海岸 3種海岸類型,其中粉砂淤泥質海岸長達883.6km,岸線長度占全省海岸線的 90%以上。為了較為系統全面地反映各地的特點和差別,依其變化速率對現代海岸劃分為侵蝕岸段、穩定岸段、弱淤岸段和強淤岸段 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,達到中度侵蝕,2000年—2007年間的年變化率為 -4.96m,侵蝕變弱,趨于穩定;廢黃河口南側 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,已快達到強侵程度。說明侵蝕區間有由北向南移動的跡象。

3.2 穩定岸段 (-10m≤年變化速率≤50m)

江蘇海岸的所有砂質海岸和基巖海岸以及部分粉砂淤泥質海岸均屬于穩定岸段。

砂質海岸分布于海州灣北部的繡針河口—興莊河口,岸線長約 30km。柘汪以北原為堆積岸段,但近 30年處于微侵蝕或基本穩定狀態,灘面沉積物以淤泥質粉砂、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 40.3km。海州灣海濱浴場及墟溝海灣等處為砂質堆積,其余均為海蝕懸崖,崖前灘面較窄。

穩定性淤泥質海岸有 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,南段為遙望港口—協興港口。海岸組成物為粉砂和淤泥,其地貌特點是,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—新川港口和協興河口—長江口岸段,均屬于粉砂淤泥質海岸。北段受黃河輸沙和南北向的潮流的影響,南段主要受長江輸沙的影響較大,是自然淤漲和筑堤圍灘的結果。

3.4 強淤岸段 (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,同時受到黃河、長江輸沙的影響。衛片顯示,北部發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。隨著時間的推移,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重,現存海岸線實際上是自然淤積和人工改造共同造就的成果。

4.1 自然因素對海岸線變化的影響

海岸線發生巨大變化的首要因素是地殼的運動。由于受地殼活動的影響,引起海水的侵入 (海侵)或海水的后退現象,造成了海岸線的巨大變化。從已有資料看,第四紀以來,由于地殼升降運動較強烈,加上頻繁的古氣候周期性冷暖變化,使得江蘇沿海地區發生了至少 5次海侵,經歷了反復出現的“滄海桑田”。其中影響最廣的一次,其海侵前鋒已達西部丘陵山前地帶。

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來源之一。江蘇省入海河流僅筆者所列就有 37個河口,還有很多“溝港”未一一列出。在這一系列的入海徑流中,黃河和長江對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、古長江淤積外延的結果,現代海岸線的蝕淤過程很大程度上又是對原有入海淤積物質 (廢黃河三角洲和古長江三角洲)及現代入海泥沙 (全年輸沙約 4.9億 t,長江占有 4.78億 t)的重新搬運和調整。現代長江的大量輸沙在東南風和潮流的影響下轉往蘇北海岸,成為弶港、東沙等淤漲岸段的主要物質來源。

氣溫和風向也是影響海岸線的變化兩大氣候因素。全球氣候變暖,兩極冰蓋出現消融,世界范圍內海面正不斷上升。2009年初,國家海洋局發布的2008年中國海洋環境公報顯示,2008年我國沿海海平面為近 10年來最高,比 2007年高了 14mm。如果氣溫持續升高,未來中國沿海海平面上升趨勢還將進一步加劇。江蘇沿海常年以東南風居多,河口處普遍的北侵南淤現象就是受東南風的影響形成。東北風和西北風具有較大的強度,它所引起潮流和波浪的變化,垂直海岸時易導致侵蝕,斜交時侵蝕減弱,背風的部位則可能產生淤積作用。如中山河口至廢黃河口一帶岸線受強勁東北風影響,波浪直接對岸線進行破壞,岸線長期處于蝕退狀態中,而風力影響較弱的海灣內則易于淤漲。

4.2 人為因素對海岸線的變化的影響

海岸的改造對海岸線的變化影響也很大。唐宋年間修筑的李堤、范堤和沈堤意在護岸,雖然它遏制了侵蝕,但也體現了一定的促淤功能。現代的圍灘墾殖、種植米草護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,它們在擋潮泄洪的同時,也造就了入海徑流和泥沙的大量減少,并由此導致了海岸線的蝕淤變化。如射陽閘的修筑造成閘下淤積,而入海新河的開鑿則導致河口北側侵蝕、南岸淤積加速的新局面。

沿海港口的建設也造就了港口兩側的淤積面積激增。如小洋口港口和蒿枝港港口的兩側,使原來穩定的岸段變成了淤積岸段。

另外,圍海造地的作用也就是“削尖補凹”,也帶來了海岸線急劇縮短。據初步統計,由于圍海造地是海岸線裁彎取直,我國的海岸線已經比新中國成立初期縮短了 1 500余 km。

5 結 語

利用多時相的遙感影像可以快速有效地對海岸灘涂的變遷進行動態監測。江蘇海岸是中國典型的淤泥質海岸帶,是地質環境、生態環境最敏感、最脆弱的地帶,它經受著海洋動力、入海河流、氣候和氣溫等一系列的自然因素的作用,表現為侵蝕和淤積。同時,近年來的人類活動 (人工促淤、圈圍、人工養

殖、修堤護岸工程和港口建設工程等)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淤以外,其余岸段處于相對穩定和弱淤的狀態,總體淤積面積在逐年減少,海岸線長度也在縮短,越來越平直。

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[7]蔡則健.江蘇海岸帶中段低潮灘現代演變趨勢遙感分析 [J].江蘇地質,2008,32(1)：29-33.

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,地質測繪專業,現主要從事遙感技術應用研究.

10.3969/j.issn.1674-3636.2010.02.187