1976—2010年鴨綠江口西水道岸線變遷遙感監測與分析

李 琳，張 杰，馬 毅，崔先國

(1．青島市勘察測繪研究院，山東青島266032;2．國家海洋局第一海洋研究所，山東 青島266061;3．山東科技大學，山東青島266510)

國際河口國土流失不僅威脅人民生命財產安全，也由于主流改道，影響邊界的穩定及邊民的正常生產生活。鴨綠江口為中朝國際河口，受鴨綠江來水、來沙及人類活動影響，其河口區岸線不斷變遷。為了維護中朝邊境地區的國防安全，亟須了解鴨綠江口西水道岸線的現狀及歷史變遷情況。

近年來，海岸線侵蝕與增長已成為全世界廣為關注和研究的問題之一。快速的岸線變遷用傳統方法是難以及時監測的，利用多時相遙感影像監測海岸線的動態變化已成為專家學者的共識[1]。近年來，在中國的黃河三角洲、渤海灣、福建沿海、珠江三角洲等地區都相繼開展了海岸線變遷的遙感研究[2-6]，但針對鴨綠江口的研究主要集中在河口地貌研究、水動力、潮汐因素驅動下的河道演變，以及對航道治理的探討[7-9]，遙感應用研究較少[10-11]。由于鴨綠江口為國際河口，常規調查及航空調查方法失效，因此在該河口開展基于衛星遙感手段的海岸線動態監測和變遷研究很有必要，并且意義重大。

本文以鴨綠江口西水道兩側海岸為研究區域，采用30余年來4期遙感影像開展該區域的岸線變化動態監測，并分別對中方一側海岸，以及朝方黃金坪—內島和綢緞島—薪島的岸線變遷情況進行具體分析。

一、研究區與數據

1．研究區域

本文的研究區域為鴨綠江口西水道海岸，如圖1中所示的多邊形區域。鴨綠江是我國與朝鮮民主主義人民共和國的界河，發源于長白山主峰南麓，沿中朝邊境從北東流向南西，流經吉林省的臨江和集安，與渾江匯合后流經遼寧省的寬甸縣、丹東市區于東港市注入黃海。

圖1 研究區域范圍

由于歷史國界的劃定和地理因素的影響，鴨綠江下游河段的中國沿岸大多數地段(河流段)處于河道水流的頂沖部位，過渡段的水流基本居中[12]。1934年的版圖上標明，鴨綠江主流沿著中國側，稱為西水道，是當時鴨綠江的主航道。60年代后期，由于各種自然及人為因素，鴨綠江主流逐漸轉向朝方斗流埔，走向東水道，西水道上口迅速淤積。目前，黃金坪(朝)與我岸僅一溝之隔，大部分地段是干枯的[13]。

2．數 據

本文所用的遙感數據包括1景1976年的Landsat-3 MSS影像，1景1989年的Landsat-5 TM影像，3景2005年的CBERS-02B影像和3景2010年的HJ1A影像;輔助配準數據源是2景2005年的QuickBird和 1景 SPOT 5影像，以及鴨綠江口1∶50 000地形圖。表1為本文所用遙感影像的詳細信息。

表1 遙感影像數據列表

二、岸線變遷結果與分析

1976—2010年這34年間的岸線變遷情況如圖2所示，各期岸線具體分布數據見表2，不同時段岸線變遷情況如圖3所示。基于信息提取結果，結合其他現場及歷史資料，進一步對中方海岸、黃金坪—內島海岸及綢緞島—薪島海岸3個部分的岸線變遷情況作具體分析。

圖2 1976—2010年鴨綠江口西水道岸線變遷遙感解譯圖

表2 4期岸線分布數據 km

續表2

圖3 不同時段岸線變遷分布情況

1．中方一側岸線變遷

結合表2數據及影像信息和相關資料分析鴨綠江口西水道西岸中方一側的岸線變遷情況。該岸段岸線在研究時段內長度始終在增加，其中，1976—1989年平均增長速度為0．3 km/a;2005年較1989年變化不大，平均增長速度為0．04 km/a;2010年較2005年平均增長速度為1．0 km/a。總的來看，1976—2010年這34年間，研究區域內中方一側岸線長度增加了10．0 km，岸線類型不斷地由淤泥質岸線轉向人工岸線，這主要由大規模港口建設和海岸開發造成。

岸線在空間位置上的變化也導致海岸帶空間范圍或者說陸地面積發生相應的變化，變化情況具體分布如圖3所示。1989年較1976年，鴨綠江口西水道西岸中方一側岸線向海前進最大處可達約2800m;2005年較1989年，向海前進最大處可達約642m，后退最大處約200m;2010年較2005年，向海前進最大處可達約2533m，后退最大處約1385m。總的來看，34年間，研究區域內中方一側海岸由于岸線前進導致造陸1800．2 hm2，而由于岸線后退導致海岸帶向陸后退17．5 hm2。該數據表明，研究區域內中方一側海岸以人工圍海造地、自然淤積及海岸開發產生的向海延伸為主，海岸侵蝕后退極少，且變遷速度較快的時段集中在2005—2010年間。

2．朝方一側岸線變遷

(1)黃金坪—內島岸線變遷

黃金坪、內島(朝鮮)與我國大陸之間僅一條狹窄的水道相隔，從影像上看，這兩個島在1976年以前已經陸連。本文只研究該兩島南部區域。由表2可見，在研究時段內，黃金坪—內島研究范圍內岸線長度變化很小，但從圖3可以看出，該島岸線在位置上確實發生了很明顯的變化，島的西南側，即靠近中方一側一直處于向中方海岸淤進的狀態，而島的東南側則一直處于向陸蝕退狀態。由于前進岸和后退岸持平，故從統計數據上看，34年間，該岸段岸線長度變化不大。

從空間范圍的變化上看(如圖3所示)，1989年較1976年，研究區域內黃金坪—內島海岸線向海前進最大處可達約213 m，后退最大處約318 m;2005年較1989年，向海前進最大處可達約139 m，后退最大處約398 m;2010年較2005年，后退最大處可達約120m。總的來看，34年間，研究區域內黃金坪—內島由于岸線前進導致造陸12．1 hm2，而由于岸線后退導致海岸帶向陸后退134．3 hm2。該數據表明，黃金坪—內島南側海岸在這34年間處于不斷的侵蝕、淤積變化之中，岸線位置始終在變，但總體看來是島東南側海岸后退面積遠大于島西南側海岸造陸面積。

(2)綢緞島—薪島岸線變遷

綢緞島、薪島(朝鮮)位于鴨綠江口西水道東側，與我國大陸之間僅靠西水道相隔，最窄處相隔僅不到百米(位于島的北側)。從影像上看，這兩個島在1976年以前已經陸連。綢緞島—薪島岸線在研究時段內長度一直在變化，但變化的幅度不大，具體數據可見表2。總的來看，34年間，綢緞島—薪島岸線長度增加20．7 km，平均增長速度為0．6 km/a，其中，1976—2005年岸線一直在增長，但速度越來越慢，而2005—2010年，岸線長度呈現減少的狀態，主要原因是這5年間西水道治理工作加強，河道開挖導致該島北部岸線發生變化。

從空間范圍的變化上看(如圖3所示)，1989年較1976年，綢緞島—薪島海岸線向海前進最大處可達約1125m，后退最大處約81m;2005年較1989年，向海前進最大處可達約497m，后退最大處約239m;2010年較2005年，向海前進最大處可達約114m，后退最大處約141m。總的來看，34年間，綢緞島—薪島由于岸線前進導致造陸474．3 hm2，而由于岸線后退導致海岸帶向陸后退19．9 hm2。該數據表明，綢緞島—薪島在這34年間處于生長狀態，但島的西側即靠近中方海岸一側由于76年之前就已經修筑大堤固化，因此在研究時段內基本無變化，東側以淤泥質的自然岸線為主，東北部不斷侵蝕，中部淤積明顯。

三、典型岸段岸線變遷原因分析

1．東港市南側海岸

圖4為東港市南側海岸，對比4期影像，可以明顯看出，1989年較1976年該岸段處進行了大面積的圍墾養殖，從而導致該段岸線顯著的向海推進;1989—2010年該段岸線變化不大，僅在養殖外邊界的基礎上進行了小面積的圍墾，且全部用于養殖。

圖4 東港市南側海岸4期岸線對比圖

圖5為東港市南側港口，該岸段由于港口建設及海岸開發導致岸線位置和岸線類型均發生了很大的變化。對比4期影像可見，1976年，該段還是淤泥質的自然岸線;到1989年，已經開始進行港口建設，岸線類型轉為人工岸線;到2005年，該岸段已經向海進行了大面積的圍填，用于港口的擴建;而從2010年的影像上可以明顯看出，該岸段在2005—2010年這5年時間內發生了快速而劇烈的變化，東港港口西南側的河口被挖填改道，而在原來港口南側又向海進行了大規模的圈圍，面積可達約600 hm2，導致岸線位置大范圍向海推進，估計圈圍部分很快將進行填海造陸，繼續擴建港口。

圖5 東港市南側港口4期岸線對比圖

2．黃金坪—內島南部海岸

圖6為黃金坪—內島的南部區域，該島的西側便是中國海岸，從影像上可見，該島與中國海岸之間僅有一條狹窄的水道相隔。對比4期影像不難發現，該岸段在1976—2010年的34年間，岸線發生了較為顯著的變化，而導致其變化的主要原因是自然淤積和侵蝕。島的西南側海岸以淤積為主，且主要發生在1976—1989年間;東南側海岸不斷侵蝕后退，面積達134．3 hm2。而西岸的逐漸沖淤也使得該島與中方陸地之間的水道越來越窄。

圖6 黃金坪—內島南部海岸4期岸線對比圖

3．綢緞島—薪島中部西側海岸

圖7為綢緞島—薪島中部西岸，該岸段在自然淤積的基礎上進行了人工圈圍，導致岸線位置和岸線類型均發生了較大變化。1976年的影像顯示，該岸段已明顯可見人工修建的大堤，判定其岸線類型為人工岸線。而從1989年的影像可見，岸線位置向海進行了大范圍推進，但岸線走勢并不規則，有自然沖淤的痕跡。到2005年，在岸線所在處又筑起了大堤進行固化。2005—2010年，此處岸線未再變化。這表明在1976—2010年這34年間，該岸段岸線類型經過了由人工岸線到自然岸線，再到人工岸線的轉變;岸線位置向海明顯推進，造陸面積約可達 150．8 hm2。

圖7 綢緞島—薪島西岸中部4期岸線對比圖

四、結論與討論

本文基于1976年、1989年、2005年和2010年的遙感影像完成了鴨綠江口西水道多期海岸線位置、長度及類型信息提取，并在此基礎上對研究區域的岸線變遷情況進行了分析。通過分析得出，在1976—2010年這34年間，鴨綠江口西水道岸線處于不斷變化之中，部分區域變化顯著，主要結論包括：

1)中方一側海岸侵蝕后退極少;黃金坪—內島和綢緞島—薪島西側對應的岸段較為穩定;東港市岸段向海延伸顯著，主要原因是1976—1989年的圍海養殖、1989—2010年的港口建設及海岸開發，且2005—2010年間該段岸線前進速度最快。

2)朝方一側的黃金坪—內島東南側海岸不斷侵蝕后退，面積達134．3 hm2;西南側海岸存在沖淤現象，造陸面積約12．1 hm2。

3)朝方一側的綢緞島—薪島總體處于生長狀態，島的西北側在1976—1989年間淤積明顯，面積達79．7 hm2;西側人工固化岸段較穩定;東側以淤泥質的自然岸線為主，東北部不斷侵蝕，中部淤積明顯。

本文利用MSS、TM、CBERS-02B和HJ-1A影像開展鴨綠江口西水道岸線變遷動態監測，由于所用影像的空間分辨率較低，對目視解譯造成了一定的困難，使得提取結果存在偏差。此外，所用遙感影像的空間分辨率有一定的差別，使得分析結果存在一定誤差。但總體上，監測結果能真實地反映出岸線變化的規模和趨勢。

[1]常軍，劉高煥，劉慶生．黃河三角洲海岸線遙感動態監測[J]．地球信息科學，2004，6(1)：94-98．

[2]姜義，李建芬，康慧，等．渤海灣西岸近百年來海岸線變遷遙感分析[J]．國土資源遙感，2003(4)：54-58．

[3]常軍，劉高煥，劉慶生．黃河口海岸線演變時空特征及其與黃河來水來沙關系[J]．地理研究，2004，23(3)：339-346．

[4]崔步禮，常學禮，陳雅琳，等．黃河口海岸線遙感動態監測[J]．測繪科學，2007，32(3)：108-109．

[5]SOLOMON S M．Spatial and Temporal Variability of Shoreline Change in the Beaufort-Mackenzie Region，Northwest Territories Canada[J]．Geo-Marine Letters，2005，25(2-3)：127-137．

[6]MAITIS，BHATTACHARYA A K．Shoreline Change A-nalysis and Its Application to Prediction-A Remote Sensing and Statistics Based Approach[J]．Marine Geology，2009，257(1-4)：11-23．

[7]程巖，畢連信．鴨綠江河口淺灘的基本特征和動態變化[J]．泥沙研究，2002(3)：59-63．

[8]韓西軍，吳以喜．鴨綠江西水道治理工程[J]．水道港口，2003，24(1)：34-38．

[9]白鳳龍，高建華，汪亞平，等．鴨綠江口的潮汐特征[J]．海洋通報，2008，27(3)：7-13．

[10]徐映雪，邵景力，楊文豐，等．基于RS和GIS的鴨綠江口濱海濕地分類及變化[J]．現代地質，2006，20(3)：500-504．

[11]高玉峰．鴨綠江口海岸帶高分辨率遙感分類及自動化實現[D]．大連：大連海事大學，2007．

[12]黃勝，盧啟苗．河口動力學[M]．北京：水利水電出版社，1995．

[13]杜啟明，郭維東．鴨綠江河道演變分析[J]．中國科技信息，2006(19)：53-54．