遥感技术在江苏沿海滩涂动态变化分析中的运用

张 芳,陆殿梅

(江苏省地质矿产调查研究所,江苏 南京 210018)

遥感技术在江苏沿海滩涂动态变化分析中的运用

张 芳,陆殿梅

(江苏省地质矿产调查研究所,江苏 南京 210018)

利用多时相遥感影像 (1979年,1989年,2000年及 2007年的 T M/ET M影像)和 1995年地形图为数据基础,对江苏的海岸线、滩涂进行了遥感解译,对沿海滩涂资源近 30年来的演变特点和趋势作了定量分析,对岸线的稳定性进行了划分并分析了沿海滩涂变迁的主要因素,为合理、有序开发利用滩涂资源及后期该区域的经济发展和生态环境的变化提供可靠的证据。

沿海滩涂;动态变化;遥感技术;江苏

1 研究区图像专题信息提取

采用 Landsat T M/ET M数据,将 1979年、1989年、2000年和 2007年 4个时相的低潮位数据 (图 1)分别按 T M5(R)、T M4(G)和 T M1(B)获得模拟真彩色图像,应用遥感图像处理专业软件 ERDAS IMAG-

INE 9.1对 4期遥感图像按 1∶10万地形图进行精校正和增强处理,采用人机互助解译方法,局部地段辅以实地调查确定海岸线标志,按时相解译海岸线,所形成矢量图层文件,经格式转换,利用MapGIS软件进行编辑,经空间叠加分析,得出了各类滩涂面积及其年侵淤变化量操作流程 (图 2)。

图1 弶港附近岸线解译图

图2 操作流程图

2 研究区数据分析

本次面积统计以入海河口为节点,从最北边的绣针河口至最南边的长江口共分 36个岸段,每个岸段都按时相进行了岸线长度及侵 (或淤)面积统计,并计算了变化率[其计算公式：S/L×t(m/a),其中,S表示侵(或淤)面积;L表示 4时相岸线长度的均值;t表示间隔时间 ]。根据统计数据,得到表 1、图 3、图 4。

表1 1979年 -200年江苏省沿海滩涂侵淤面积统计表

表1 1979年 -200年江苏省沿海滩涂侵淤面积统计表

类型 1979年—1989年 1989年—2000年 2000年—2007年 合计岸段 面积/km2 岸段 面积/km2 岸段 面积/km2面积/km2侵蚀岸段 埒子口—灌河口 -3.02 中山河口—废黄河口 -4.38 废黄河口—二罾河口 -3.08 -10.48稳定岸段 绣针河口—埒子口 37.09 绣针河口—中山河口 5.38 绣针河口—废黄河口 8.28中山河口—双洋河口 19.48 废黄河口—射阳河口 16.93 二罾河口—斗龙港口 16.02 188.41东台河口—梁垛河口 0.61 梁垛河口—小洋口 15.03 遥望港口—协兴河口 14.28小洋口—掘苴口 -0.65 掘苴口—长江口 23.37遥望港口—蒿枝港口 16.34塘芦港口—长江口 16.25弱淤岸段 川东港口—东台河口 20.44 小洋口—掘苴口 15.88 方塘河口—新川港口 11.07掘苴口—遥望港口 48.27 协兴河口—长江口 9.24 120.34蒿枝港口—塘芦港口 15.45强淤岸段 灌河口—中山河口 96.91 射阳河口—梁垛河口 353.19 斗龙港口—方塘河口 146.06 1 042.61双洋河口—川东港口 269.56 新川港口—遥望港口 89.34梁垛河口—小洋口 87.55合计 624.27 425.40 291.21 1 340.88

图3 江苏海岸滩涂侵淤速率统计图

图4 江苏沿海滩涂岸段稳定性动态分布图

从统计的角度看：除 1979年—1989年埒子口—灌河口岸段和 1989年后的废黄河口附近微弱侵蚀外,江苏省沿海滩涂面积 28年来 90%的地区均处于淤积状态,总淤积面积为 1 340.88km2,但是自 1989年后淤积面积在逐年减少,海岸线也出现变直、变短的趋势。

从岸段的稳定性分布来看：①整条岸线中稳定性的岸段长度在增加,强淤型的岸段长度在减少。②整个岸段存在两个大的变化区间：一是双洋河口和遥望港口之间其滩涂淤积面积和淤积速率两者的正向变化波动都较大,属于弱淤—强淤积岸段,且随着年季变化开始出现淤积速率减缓和淤积区间南移的趋势,淤积区间的北节点大约每 10年向南移动两个河口,由 1989年的双洋河口移至 2000年的射阳河口再移至 2007年的斗龙港口;二是灌河口—中山河口岸段 1979年—1989年由于人工围垦属于强淤岸段,自 1989年后开始逐步趋稳。③埒子口—灌河口在 1979年—1989年处于侵蚀岸段,年侵蚀率为 -12.17m,1989年后变为稳定;在废黄河口一带,从 1989年前稳定变为不稳定的侵蚀岸段,其变化速率是负增长状态,且随着年季变化也出现侵蚀速率变大和侵蚀区间南移趋势,侵蚀区间由 1989年的中山河口—废黄河口岸段移至 2000年的废黄河口—二罾河口一带。

3 现代沿海滩涂岸段稳定评价及地貌特点

江苏海岸有基岩海岸、砂质海岸和粉砂淤泥质海岸 3种海岸类型,其中粉砂淤泥质海岸长达883.6km,岸线长度占全省海岸线的 90%以上。为了较为系统全面地反映各地的特点和差别,依其变化速率对现代海岸划分为侵蚀岸段、稳定岸段、弱淤岸段和强淤岸段 4种类型,如图 4(c：2000年—2007年 )、表 1所示。

3.1 侵蚀岸段 (年变化速率 ＜-10m)

分布在废黄河口一带。岸段在方位上处于北西向与北北西向的转折部位,也是洋流在此改变方向的地方。废黄河口北部 1989年—2000年间的年变化率为 -14.06m,达到中度侵蚀,2000年—2007年间的年变化率为 -4.96m,侵蚀变弱,趋于稳定;废黄河口南侧 1989年—2000年间的年变化率为 +2.95m,2000年—2007年间的年变化率为 -29.79m,已快达到强侵程度。说明侵蚀区间有由北向南移动的迹象。

3.2 稳定岸段 (-10m≤年变化速率≤50m)

江苏海岸的所有砂质海岸和基岩海岸以及部分粉砂淤泥质海岸均属于稳定岸段。

砂质海岸分布于海州湾北部的绣针河口—兴庄河口,岸线长约 30km。柘汪以北原为堆积岸段,但近 30年处于微侵蚀或基本稳定状态,滩面沉积物以淤泥质粉砂、粗粉砂为主。柘汪以南主要由于入海河流入海泥沙减少以及人工采挖海滩沙,使岸线逐步后退有弱侵迹象。

基岩海岸分布在连云港西墅至烧香河北口,岸线长 40.3km。海州湾海滨浴场及墟沟海湾等处为砂质堆积,其余均为海蚀悬崖,崖前滩面较窄。

稳定性淤泥质海岸有 3段：北段为绣针河口—废黄河口,中段为二罾河口—斗龙港口地区,南段为遥望港口—协兴港口。海岸组成物为粉砂和淤泥,其地貌特点是,岸线平直,岸坡平缓 (坡度一般在0.1%～0.5%),地貌类型单一。

3.3 弱淤岸段 (50m＜年变化速率≤100m)

主要分布在方塘河口—新川港口和协兴河口—长江口岸段,均属于粉砂淤泥质海岸。北段受黄河输沙和南北向的潮流的影响,南段主要受长江输沙的影响较大,是自然淤涨和筑堤围滩的结果。

3.4 强淤岸段 (年变化速率 ＞100m)

主要分布在斗龙港口—方塘河口和新川港口至遥望港口岸段。这两段正好处在弶港两侧,同时受到黄河、长江输沙的影响。卫片显示,北部发育有基本平行岸线的南北向潮流,南部为近东西向潮流,且有向弶港一带聚合和辐射的特点。随着时间的推移,凹形的河口即将填平。

4 江苏海岸侵淤变化因素分析

海岸线的变化受到自然和人为因素的干扰非常严重,现存海岸线实际上是自然淤积和人工改造共同造就的成果。

4.1 自然因素对海岸线变化的影响

海岸线发生巨大变化的首要因素是地壳的运动。由于受地壳活动的影响,引起海水的侵入 (海侵)或海水的后退现象,造成了海岸线的巨大变化。从已有资料看,第四纪以来,由于地壳升降运动较强烈,加上频繁的古气候周期性冷暖变化,使得江苏沿海地区发生了至少 5次海侵,经历了反复出现的“沧海桑田”。其中影响最广的一次,其海侵前锋已达西部丘陵山前地带。

入海径流可以影响近岸海洋水文条件,所携泥沙又是海岸淤涨的物质来源之一。江苏省入海河流仅笔者所列就有 37个河口,还有很多“沟港”未一一列出。在这一系列的入海径流中,黄河和长江对海岸线演变的影响尤为重大,在诸影响因素中占有特殊位置。江苏省古代海岸线的形成是古黄河、古长江淤积外延的结果,现代海岸线的蚀淤过程很大程度上又是对原有入海淤积物质 (废黄河三角洲和古长江三角洲)及现代入海泥沙 (全年输沙约 4.9亿 t,长江占有 4.78亿 t)的重新搬运和调整。现代长江的大量输沙在东南风和潮流的影响下转往苏北海岸,成为弶港、东沙等淤涨岸段的主要物质来源。

气温和风向也是影响海岸线的变化两大气候因素。全球气候变暖,两极冰盖出现消融,世界范围内海面正不断上升。2009年初,国家海洋局发布的2008年中国海洋环境公报显示,2008年我国沿海海平面为近 10年来最高,比 2007年高了 14mm。如果气温持续升高,未来中国沿海海平面上升趋势还将进一步加剧。江苏沿海常年以东南风居多,河口处普遍的北侵南淤现象就是受东南风的影响形成。东北风和西北风具有较大的强度,它所引起潮流和波浪的变化,垂直海岸时易导致侵蚀,斜交时侵蚀减弱,背风的部位则可能产生淤积作用。如中山河口至废黄河口一带岸线受强劲东北风影响,波浪直接对岸线进行破坏,岸线长期处于蚀退状态中,而风力影响较弱的海湾内则易于淤涨。

4.2 人为因素对海岸线的变化的影响

海岸的改造对海岸线的变化影响也很大。唐宋年间修筑的李堤、范堤和沈堤意在护岸,虽然它遏制了侵蚀,但也体现了一定的促淤功能。现代的围滩垦殖、种植米草护滩促淤亦造就了某些岸段的淤涨变化。

江苏河流多在入海口筑有闸坝,它们在挡潮泄洪的同时,也造就了入海径流和泥沙的大量减少,并由此导致了海岸线的蚀淤变化。如射阳闸的修筑造成闸下淤积,而入海新河的开凿则导致河口北侧侵蚀、南岸淤积加速的新局面。

沿海港口的建设也造就了港口两侧的淤积面积激增。如小洋口港口和蒿枝港港口的两侧,使原来稳定的岸段变成了淤积岸段。

另外,围海造地的作用也就是“削尖补凹”,也带来了海岸线急剧缩短。据初步统计,由于围海造地是海岸线裁弯取直,我国的海岸线已经比新中国成立初期缩短了 1 500余 km。

5 结 语

利用多时相的遥感影像可以快速有效地对海岸滩涂的变迁进行动态监测。江苏海岸是中国典型的淤泥质海岸带,是地质环境、生态环境最敏感、最脆弱的地带,它经受着海洋动力、入海河流、气候和气温等一系列的自然因素的作用,表现为侵蚀和淤积。同时,近年来的人类活动 (人工促淤、圈围、人工养

殖、修堤护岸工程和港口建设工程等)也极大地影响和改变着它的变化速度和方向,是滩涂变迁的最大的营力。江苏海岸除了废黄河附近的岸段侵蚀和辐射沙洲附近的岸段强淤以外,其余岸段处于相对稳定和弱淤的状态,总体淤积面积在逐年减少,海岸线长度也在缩短,越来越平直。

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[7]蔡则健.江苏海岸带中段低潮滩现代演变趋势遥感分析 [J].江苏地质,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;编辑：陆李萍

张芳(1974—),女,工程师,地质测绘专业,现主要从事遥感技术应用研究.

10.3969/j.issn.1674-3636.2010.02.187