基于多源数据的福建东山岛海岸侵蚀及其不同时空尺度成因分析

2016-04-18 07:22刘勇陈本清刘乐军李培英杜军丰爱平
海洋学报 2016年3期
关键词:东山岛遥感

刘勇,陈本清,刘乐军,李培英,杜军,丰爱平

((1 .国家海洋局第一海洋研究所海岛海岸带研究中心,山东青岛266061;2 .国家海洋局第三海洋研究所,福建厦门361005;3 .国家海洋局第一海洋研究所海洋工程与测绘研究中心,山东青岛266061;4 .国家海洋局第一海洋研究所海洋沉积与环境地质国家海洋局重点实验室,山东青岛266061)



基于多源数据的福建东山岛海岸侵蚀及其不同时空尺度成因分析

刘勇1,陈本清2,刘乐军3,李培英4 *,杜军1,丰爱平1

((1 .国家海洋局第一海洋研究所海岛海岸带研究中心,山东青岛266061;2 .国家海洋局第三海洋研究所,福建厦门361005;3 .国家海洋局第一海洋研究所海洋工程与测绘研究中心,山东青岛266061;4 .国家海洋局第一海洋研究所海洋沉积与环境地质国家海洋局重点实验室,山东青岛266061)

摘要:海岸侵蚀对海岛紧缺的陆地资源及旅游价值较大的沙滩危害巨大。基于卫星遥感、有人航空摄影、无人机航测、GPS和现场调查等多源数据,利用GIS分析了东山岛海岸线类型、位置与长度变化及滩面冲蚀演变。研究表明,东山岛多处曲折自然岸线转化为较为平直的人工岸线致使整体岸线长度减少,无人机高程反演满足滩面排水冲蚀监测精度要求,乌礁湾和山南湾不同养殖排水方式形成不同特征的滩面冲沟,改变了沙滩微地貌形态。海平面上升和台风风暴潮是长期趋势性和短期突发性侵蚀因素的代表,当前短时间尺度的人类活动已成为滩面冲蚀的最主要因素,且有可能转变为长期趋势性因素。

关键词:海岸侵蚀;东山岛;海滩剖面;遥感;多源数据

1 引言

地球物理环境演化很大程度上归因于各种侵蚀,而海岸侵蚀同时也塑造了海岸地貌[1],尤其沙滩是海-陆-气直接交互作用的敏感地带,受波、潮、风等动力因子和地形影响的剖面变化反映了海滩复杂的过程—响应机制[2—3],而人类活动在其中的作用愈发显著[4—8]。通过G PS、卫星遥感、有人航空遥感、无人机遥感和多波束探测等技术手段获取的海岸侵蚀数据不仅具有多种来源和格式,还具有多时空性和多尺度性[9—10],且相互间具有互补性,如无人机遥感灾害监测可以弥补卫星遥感和有人航空遥感等对地观测精度、时效和频度上的不足[11]。同种地学过程或现象在不同时空尺度上表现出的特征也不尽相同,多尺度数据可以完整的反映地学过程[12—14]。利用GIS集成种类众多、来源复杂、数据格式迥异的地质灾害数据可以发挥其更大的应用价值[15—17]。

随着海岸开发利用活动的增加,我国海岸侵蚀多发且人类活动对海岸演变的影响日益增强[5—6,18]。福建海岸侵蚀亦然,20世纪70年代以来,福建约有60 %的砂质岸线蚀退,尤以中南部为甚[19],海岛经济开发严重威胁到海岛资源和生态环境可持续发展[20—21]。20世纪90年代,东山岛采矿、海水养殖和海岸工程等人类活动日益剧烈,海岸侵蚀[22—26]、海水入侵[25,27]、湿地退化[25]和崩塌[24—25]等地质灾害频发,东山岛多种地质灾害已有研究多定性描述及成因初探,尚未有应用多源数据集成技术定量监测海岸侵蚀的研究,鲜见人类活动影响下砂质海岸滩面冲蚀的发生、演化特征及其形成机制详细而深入的探究。本文基于多源数据研究东山岛海岸侵蚀,将数据形式特征与海洋空间数据的内部特征进行转换、调整、分解、合并等操作,利用岛陆及浅海空间数据的互补性提高海岸侵蚀信息的时空分辨率,形成相互联系的整体,以更深层次地认识数据间的联系并发掘其内在规律。通过人机交互方式解译多年海岸线变化信息,利用无人机影像反演高程和G PS测量分析滩面冲蚀动态,进而研究海岸线不同时间尺度下的变化特征及其成因,有助于认识东山岛海岸线变化动态及其演化趋势,亦可为海岸保护与规划管理提供决策支持。

2 研究区概况

东山岛位于福建省漳州市南部沿海,西侧紧靠诏安湾,北东侧近邻东山湾,东南侧与台湾和澎列岛隔海相对,北西部以八尺门大桥和大铲大桥分别与漳州云霄县和诏安县相通,成为陆连岛,因其形故又称“蝶岛”(图1),面积172.53 k m2,为我国最大鲍鱼养殖基地。东山岛新构造运动表现为间歇性缓慢上升。全岛地势西北高,东南低,西北部多岗峦起伏的山丘,东南部多高程20 m以下的滨海平原。海岸线曲折,主要类型有基岩、砂质和人工海岸。基岩海岸主要分布在东山岛东部和南部,基岩岬角受风浪侵蚀作用强烈,发育有多种海蚀产物;砂质海岸主要分布于岛基岩岬角间或连岛坝构成的海湾内,东部乌礁湾沙滩规模最大,坡度一般5°~6°;南部宫前湾和澳角湾沙滩坡度约11°,这些砂质海岸常伴随发育有沙堤和沙丘等微地貌。砂质海岸高潮滩多贝壳砂砾,中、低潮滩以细砂为主。人工海岸主要分布在东山岛西、北部,西部人工海岸较低缓,多筑堤或围海造地。

图1 福建东山岛地理区位及其周边海湾分布Eig .1 Geographicallocation and nearby bays distribution of Dongshan Island in Eujian Province

3 数据与方法

3 .1 数据源

①遥感数据来源于2003年SPO T5卫星影像、2013年SPO T6卫星影像、2008年有人航空摄影图像(分辨率信息见表1),主要用于提取海岸线、养殖场及滩面冲沟等信息。2013年10月和2014年7月,通过无人机航测获取乌礁湾和山南湾(位于东山岛西南端山南村之西南侧,故得名)沙滩高程信息及滩面冲沟分布。②现场调查数据来源于2013年10月、2014年2月和2014年7月,利用Trimble GPS Pathfinder ProX R T高精度GPS技术对东山岛乌礁湾5条岸滩剖面进行现场调查,亦用于遥感解译信息验证。2013年9月,青岛海洋工程勘察设计研究院测量了该岛近岸浅海底地形以分析近岸海洋动力对海岸侵蚀的影响。③辅助数据主要有地形、地质图及地质灾害调查报告,有助于海岸侵蚀的地质背景和环境效应分析。

表1 多源遥感影像空间分辨率Tab .1 Spatial resolution of muti-sources remote sensing(RS)images

3.2 数据处理

对卫星遥感影像进行几何校正并将全色波段与多光谱数据融合,利用E N VI、ArcGIS等专业软件分析光谱特性、抑制噪声以提高影像解译性。

G PS高程是观测点在W GS-84坐标系统中的大地高,本文将W GS-84坐标系统转换为我国实际使用的85高程系统,以便于沙滩高程变化比对,并可验证无人机高程反演精度。

无人机遥感影像获取与处理:在东山岛利用专用的无人机航线规划软件设计飞行航线,设定无人机的飞行路径、控制方式、飞行高度、飞行速度、航旁向重叠度等主要技术参数(表2)。飞行作业前,利用50 cm×50 cm的地面标志板在监测岸段布设了若干个地面控制点以进行图像正射校正。飞行作业后,利用高精度C O RS G PS对地面控制点进行平高测量。在获取东山岛监测岸段高重叠度无人机图像与一定数量G PS地面控制点的基础上,通过低空无人机遥感图像处理技术(图2),得到东山岛2013年10月和2014年7月无人机正射拼接图像及监测岸段三维高程信息。正射图像与高程信息采用W GS-84坐标系和U T M投影,中央经线为117°E,正射图像像元空间分辨率重采样为10 cm。高程栅格数据网格大小重采样为0.5 m。东山岛正射图像校正以及三维高程反演精度中误差约10 cm,精度高。

图2 无人机遥感图像处理流程Eig .2 Processing flow of U AV image

表2 无人机飞行作业主要技术参数Tab .2 M ain technical parameters of U AV flying

4 结果与讨论

4 .1 海岸线长度与位置变化

4 .1.1 海岸线整体演变

由图3知,2003 - 2013年,东山岛海岸线长度共减少了5 683 m,其中砂质和基岩岸线分别减少了3 218 m和6 967 m,减速分别为321.8 m/a和696.7 m/a;人工岸线则增加了4 502 m,增速达450.2 m/a。可见,该岛海岸类型、位置、长度变化明显,围海造陆与建造盐田造成韵律型自然海岸线变为几何形状较为规则的人工岸线。陈城镇西港盐田向陆地扩张使部分陆地转化为人工湿地,造成该岸段岛陆面积减少3.6×105m2。而康美镇旗滨玻璃厂、杏陈镇礁头盐田岸段,海岸线向海推进使岛陆面积增加1 k m2。

4 .1.2 海岸线局部蚀退变化

20世纪70 - 90年代,南门湾、金銮湾、马銮湾和乌礁湾岸线平均后退速率分别约为2.7 m/a、4 m/a、2.3 m/a和1.8 m/a[28]。乌礁湾北段侵蚀岸线已后退至滨海公路,中段平缓岸滩侵蚀不明显,南段海岸侵蚀陡崖高度可达2 m。由表3知,1981 -2001年,以上4个海湾中金銮湾海岸后退速率最大;乌礁湾北段海岸侵蚀速率明显大于南段,最大率达2.5 m/a。宫前湾和山南湾由于养殖场直接排水加重了海滩侵蚀并使滩面沉积物粗化,遭受侵蚀的砂质岸段后滨沙丘和沙堤上防护林树根裸露并有倒塌现象[26]。

图3 2003 - 2013年东山岛海岸线变化及其造成的岛陆面积变化遥感监测Eig .3 Changes of coastline and area in Dongshan Island from RS monitoring from 2003 to 2013

表3 东山岛海岸侵蚀统计(据报告1)) 国家908专项“海洋地质灾害调查与研究(908 - 01 - Z H2)”的海岸侵蚀灾害专题调查研究报告。、参考文献[22])Tab .3 Statistics of coastal erosion in Dongshan Island(according to report 1)and reference[22])

4 .2 砂质海岸滩面冲蚀监测及变化特征

20世纪90年代以来,东山岛滨海养殖大规模发展,乌礁湾和山南湾滨海养殖场密集,受冲蚀滩面分别占滩面总面积的75.62 %和83.45 %[25],故应用多种技术进行监测研究。

4 .2.1 沙滩地形G PS与无人机测量

2013 - 2014年,通过高精度G PS和无人机航测对乌礁湾5个沙滩剖面分别进行了两次高程测量(图4)。乌礁湾沙滩剖面2、3布设于无人机航测范围内并在现场G PS高程测量时无人机同步随机测量了一个U形剖面高程,以验证无人机反演沙滩高程的精度。由图5知,无人机高程反演结果与G PS实测高程大体一致,仅个别监测点由于随机误差使无人机反演高程出现异常。验证表明,乌礁湾沙滩2013年剖面2、3与2014年剖面2、随机剖面无人机反演高程误差平均值分别为0.05 m与0.06 m。利用ArcGIS空间分析,将乌礁湾中段不同时相无人机反演高程相减即可得对应时段高差(图6)。

图4 东山岛乌礁湾沙滩剖面布设及其高程变化图Eig .4 Distribution and elevation changes of beach profiles along W ujiao Bay of Dongshan Island

4 .2.2 典型砂质岸段滩面冲蚀特征

(1)乌礁湾

2013年10月至2014年7月,乌礁湾无人机航测岸段滩面冲沟面积增加9 716 m2,冲沟由5条增至7条。除新增的2条冲沟外,其他冲沟两个时期的沟头位置基本重合,由于养殖排水量的增加,冲沟延长、沟床拓宽、沟壁加深。2013年10月至2014 年7月,乌礁湾各沙滩剖面淤积多发生于高潮滩和中潮滩,最大淤积厚度为0.9 m ,分别出现于剖面3距岸约24 m处和剖面5距岸16 m处;冲蚀多发生于低潮滩,最大冲蚀深度超过1 m ,发生于剖面2距岸70 m处。

由图6知,2013 - 2014年乌礁湾监测岸段冲蚀主要集中于排水冲沟及其附近区域,下蚀深度多小于0.5 m,局部冲沟附近为0.5~1.0 m。由图6无人机航拍影像知,由于遭受养殖场排水冲蚀,2013年10月还埋藏于沙滩之下的排水管,在2014年7月已大部分暴露出滩面。乌礁湾北口开支至宫前湾西端74.5 %岸段发生滩面冲蚀,滩面冲沟密布。滩面冲蚀的主要发展方式是沟头溯源侵蚀使冲沟延长,在重力与流水侵蚀共同作用下冲沟拓宽,沟床下切。

图5 乌礁湾沙滩剖面高程无人机反演结果与GPS监测结果比对Eig .5 Elevation of U AV data inversion compared with GPS monitoring resultin beach profiles of W ujiao Bay

(2)山南湾

由图7可见,山南湾滨海养殖场排水口及滩面冲沟在不同空间尺度影像中的分布及形态结构特征,冲沟主要位于海湾中部,由无人机影像提取了局部排水口与冲沟的位置与形状信息,现场调查图像则详细展示了单条冲沟的形态结构。山南湾冲沟面积约为8 446 m2,约占整个沙滩面积的10 %。沟渠、养殖场围墙P V C管及滩面P V C管3种方式排水口共20 处,受沙滩地形影响,冲沟大致垂直于海岸线由高潮滩向低潮滩延伸,随着水流量和流速的变化,由沟头到沟尾,冲沟深度越来越小,宽度越来越大。多个排水口水流交汇作用形成的冲沟横向拓宽,有的已与邻近冲沟合并,使滩面冲蚀更严重。

沟渠和滩面P V C管排水形成的冲沟都有溯源侵蚀现象,疏松的沙滩在水流下切侵蚀作用下使沟床加深,受冲刷部位的砂粒被冲刷搬离而产生坍塌,以致沟头后退,整条冲沟长度增加。沟渠排水口处多有砾石铺埋,沟头较难向上延伸,仅向两侧下切侵蚀。滩面P V C管排水溯源侵蚀最明显,由于排水管出口参差不齐,沟头总是位于最末端排水口后,图7d、e中沟头距最末端排水口约0.5 m,冲沟边缘形成冲沟阶地,都由三根P V C管排水形成的冲沟沟头规模大致相同,沟头深约0.8 m,宽约2 m。由图8冲沟对比知,5根P V C管排水形成的冲沟,规模相对较大,沟头深约1 m,宽约4 m。

4 .3 不同时空尺度海岸侵蚀因素分析

在自然因素、人为因素或二者共同作用下,海岸泥沙收入小于支出而发生侵蚀,侵蚀强度取决于海岸动力和海滩稳定性之间的平衡状态,见图9。短期突发性和长期趋势性海岸侵蚀是海岸在低能和高能环境下调整方式的体现,20世纪50年以来,人类活动成为短期内我国局部海岸侵蚀的主要原因[5—6]。

4 .3.1 长期趋势性侵蚀因素

图6 2013年10月至2014年7月乌礁湾无人机影像反演高程变化及冲沟分布Eig .6 Elevation changes of U AV image inversion and beach surface gullies distribution from October 2013 to July 2014 in W ujiao Bay

图7 山南湾沙滩冲沟多源遥感监测及其不同空间尺度下形态结构特征(a为卫星与无人机拼接影像融合图,b为无人机单幅影像,c、d、e为现场调查照片)Eig .7 Beach surface gullies from multi-sources RS monitoring and its morphological structure feature in different spatial scales in Shannan Bay(a is image fusion of RS image and U AV image;b is U AV image;c,d,e are field investigation photos)

海岸长期趋势性侵蚀因素主要有地质构造、海岸地形地貌与水动力及海平面变化等。东山岛新构造运动表现为上升趋势,并不利于海岸侵蚀。如图10所示,乌礁湾测区内水深3.2~14.4 m,水深等值线与岸线基本平行,浅海底地形由岸向海倾斜。测区北侧水深3.2~13 m区域坡度较大,倾角约为1.3°;测区南侧受基岩岬角控制,坡度稍缓,倾角约为0.5°;水深大于13 m区域海底地形平缓,几近水平。乌礁湾近岸海底地形测区所对应岸滩布设有剖面1、2、3,可见海底地形坡度大的北侧区域岸滩侵蚀比南侧区域强烈,可能与近岸海底地形陡变使海浪能量主要耗散在滩面有一定关系。

图8 山南湾养殖场排水方式及不同排水量形成冲沟对比Eig .8 Drainage ways and comparison between beach surface gullies formed from different drainage volume in Shannan Bay

图9 海岸侵蚀及其时空表现形式(修改自文献[5,29])Eig .9 Coastal erosion and its spatiotemporal representation (modified from reference[5,29])

东山岛附近海域以风浪为主,强浪来自南、东南向,常浪为东北向。东山岛平均每年受1.8次台风影响,7 - 9月为台风集中期,台风增减水幅度为-1.00~1.60 m[30]。冬季北向风浪对海岸侵蚀较明显,东山岛北、东北向海岸多形成侵蚀陡坎,甚至数米高的陡崖;南向侵蚀较弱海滩发育有较高沙堤[26]。宫前湾连岛沙坝在东北强风作用下,砂体向西南推移埋盖了大片西海滩[23]。在波浪的辅聚作用下,基岩海岸侵蚀主要发生在南门湾、金銮湾和马銮湾凸出岬角处。东山岛海域潮汐属不规则半日潮,相对东山岛附近其他海湾潮差较小,平均值和最大值分别为1.22 m与2.28 m。受台湾海峡潮波系统控制,且缺少岸外屏护及高潮波浪冲流带的缓冲,东山岛东侧的金銮湾中南部与乌礁湾海滩直接受到台湾海峡强浪冲击而造成较严重的侵蚀。马銮湾潮上带沙丘虽已被旅游占用,但其潮滩剩有消能冲流带,因而海岸稳定。

海平面上升会加大潮波变形、增加潮差,岸滩破波点上移,致使高潮滩变窄,造成滩面消浪和抗冲能力减小,引起海岸侵蚀[31]。应用Brunn法则可以估算海平面上升值(S)与海岸线后退距离(R)之间的关系:

式中,h为闭合深度,L为海岸线至闭合水深h间的横向距离,B为滩肩高度,θ为沿着横向距离L的近滨平均坡度。东山岛海滩坡度较缓,tan θ约为0.01~0.02。由图11知中国海平面多年平均上升速率约为3 m m/a,据此推算东山岛海平面上升造成岸线每年后退15~30 cm,岸线年际尺度蚀退量较小,但是百年尺度的累积量不容忽视。

图10 乌礁湾岸滩剖面变化与近岸海底地形Eig .10 Beach profiles changes and nearshore submarine topography in W ujiao Bay

4 .3.2 短期突发性侵蚀因素

台风风暴潮增水是沙滩剖面短期突发性侵蚀的最主要动力[32],虽然东山岛少有强台风过境[33],但是受广东惠东-海丰9509号、福建福清龙高半岛0418号、泉州晋江围头0605号、泉州惠安县0709号、漳州龙海港尾9914号、漳州漳浦1013号和东山岛6911号台风影响,东山验潮站风暴潮最大增水分别为103 cm[34]、98 cm[32]、104 cm[35]、121 cm[35]、58 cm[36]和152 cm[28]。大波高作用位置是台风浪对沙滩剖面影响较强之处,研究表明台风风暴潮对人类开发程度高或与之垂直的海滩侵蚀强烈[37—38],东山岛东侧金銮湾沙滩因遭台风风暴潮侵蚀在滩肩后缘形成的侵蚀陡坎还没恢复到以前的状态[26],这种单一风暴潮事件对海滩侵蚀的影响可能会在年代际尺度上持续[39]。

4 .3.3 人类活动影响

20世纪90年代以来,东山岛人类活动强度增大,滨海鲍鱼养殖大规模发展,滩面排水冲蚀普遍发生,已成为危害严重的地质灾害[22,25]。由图12知, 2003 - 2013年,山南湾养殖场范围由湾中部零散分布扩展到整个海湾沿岸,且越过滨海公路向陆地延展,面积由4.8×104m2增至2.7×105m2,增速达2.22×104m2/a。养殖面积增加,但养殖排水口数量与位置并无大变化,势必造成单一排水口排水量增加而加剧滩面冲蚀并扩大冲沟规模。同期,乌礁湾滨海养殖面积由7.8×105m2增至2.1×106m2,增速达1.32×105m2/a;养殖场集中分布于乌礁湾北段(亲营村—赤涂)、中段(山口村—大路口村)和南段(大帽山村—澳角村),尤以中段养殖面积大且增加面积大,10年间由4.5×105m2增至9.8×105m2,增速达5.3×104m2/a。

图11 中国海平面变化趋势(引自2014中国海平面公报2)) 国家海洋局2014年中国海平面公报(以1980年海平面高度为基准)。)Eig .11 Sea level change in China(quoted from the 2014 report on China's sea level2))

图12 2003 - 2013年山南湾与乌礁湾海水养殖场面积变化Eig .12 Area change of marine aquaculture in Shannan Bay and W ujiao Bay from 2003 to 2013

5 结论

20世纪70年代以来,东山岛海湾砂质海岸蚀退普遍发生。2003 - 2013年,东山岛人工岸线长度增加,砂质和基岩岸线均减少造成整岛岸线减少。乌礁湾和山南湾沿岸养殖场面积每年最大增加约0.1 k m2,形成了典型的滩面排水冲沟,利用高精度G PS和无人机航测进行监测,表明无人机遥感影像反演滩面高程精度可靠且高效易行。2013年10月至2014 年7月,乌礁湾无人机监测岸段冲沟数量与面积均增加,原有沟头位置不变而排水量的增加使冲沟下蚀深度加大。山南湾滩面沟渠、围墙P V C管和滩面P V C管排水形成了不同的冲沟形态及演化特征,滩面P V C管排水形成的冲沟溯源侵蚀明显,造成沟头沙源侵蚀流失。重力作用下,多根滩面P V C管排水最大下蚀深约1 m。排水速率相同时,滩面冲沟宽幅与排水管数量正相关。滩面纵横交错的P V C管及深入沙滩的木桩破坏了砂粒间的力学联系,降低了沙层密实度,更利于冲沟发育。

东山岛海平面上升与台风风暴潮分别是海岸侵蚀最主要的长期趋势性和短期突发性因素。近几十年人类活动对海岸类型、位置、长度及垂向结构变化的影响最大,造成滩面排水冲蚀,改变了沙滩微地形地貌,亟需制定科学合理的海岸管理政策法规,以防滨海养殖排水由滩面冲蚀的短期影响转变为长期趋势性影响。

参考文献:

[1] Silva Rodolfo,M artínez M Luisa,Hesp Patrick A,et al.Present and future challenges of coastal erosion in Latin A merica[J].J Coast Res,2014,71 (S1):1 - 16 .

[2] 陈子燊.海滩剖面时空变化过程分析[J].海洋通报,2000,19(2):42 - 48 . Chen Zishen . Analysis on spatial and temporal processes of beach porifle variations[J]. M arine Science Bullet,2000,19(2):42 - 48 .

[3] 陈子燊,李春初,罗章仁.广东水东湾弧形海岸切线段海滩剖面的过程分析[J].海洋学报,1991,13(1):82 - 90 . Chen Zishen,Li Chunchu,Luo Zhangren . Analysis on processes of beach porifle variations on tangent of arc-shaped coastin Shuidong Bay,Guangdong Province[J]. Haiyang Xuebao,1991,13(1):82 - 90 .

[4] Alexandrakis G ,M anasakis C ,Kampanis N A . Valuating the effects of beach erosion to tourism revenue . A management perspective[J]. Ocean & Coastal M anagement,2015,111:1 - 11 .

[5] Cai Eeng,Su Xianze,Liu Jianhui,et al. Coastal erosion in China under the condition of global climate change and measures for its prevention[J]. Progress in Natural Science,2009,19(4):415 - 426 .

[6] 夏东兴,边淑华,丰爱平,等.海岸带地貌学[M].北京:海洋出版社,2014 . Xia Dongxin,Bian Shuhua,Eeng Aiping,et al. Geomorphology of Coastal Zone[M]. Beijing:Chian Ocean Press,2014 .

[7] Zhang Xiaoping,Pan Delu,Chen Jianyu,et al. Evaluation of coastline changes under hu man intervention using multi-temporal high-resolution images:a case study of the Zhoushan Islands,China[J]. Remote Sensing,2014,6(10):9930 - 9950 .

[8] Schleupner C . Evaluation of coastal squeeze and its consequences for the Caribbean island M artinique[J]. Ocean & Coastal M anagement,2008,51 (5):383 - 390 .

[9] 唐江浪,李刚,郭丽华.多源异构空间数据集成在海洋地学中的研究与应用[J].软件,2012,33(7):82 - 84 . Tang Jianglang,Li Gang,Guo Lihua . Research and application of muti-source heterogeneous spatial data integration in the marine geoscience[J]. Software,2012,33(7):82 - 84 .

[10] 苏天赟.海底多维综合数据建模及可视化技术研究[D].青岛:中国海洋大学,2006 . Su Tianyun . Research on the key technology of modelization and visualization of multi-dimensionalseabed data[D]. Qingdao:Ocean U niversity of China,2006 .

[11] 李德仁,李明.无人机遥感系统的研究进展与应用前景[J].武汉大学学报:信息科学版,2014,39(5):505 - 513 . Li Deren,Li Ming . Research advance and Application prospect of un manned aerial vehicle remote sensing System[J]. Geomatics and Information Science of W uhan U niversity,2014,39(5):505 - 513 .

[12] Erank A U,Timpf S . M ultiple representations for cartographic objects in a multi-scale tree—an intelligent graphical zoom[J]. Computers & Graphics,1994,18(6):823 - 829 .

[13] De Eloriani L,M arzano P,Puppo E . M ultiresolution modelingin geographicalinformation systems[J].Spatial Analytical Perspectives on GIS,GISD ATA Series,1996,4:9 - 19 .

[14] Puppo E,Dettori G . Towards a formal modelfor multiresolution spatial maps[C]//Advancesin Spatial Databases .Berlin:Springer,1995:152 -169 .

[15] 张文江.地质灾害数据集成关键技术研究[D].成都:成都理工大学,2013 . Zhang W enjiang . The research of geohazards mass data integretion[D]. Chengdu:Chengdu U niversity of Technology,2013 .

[16] 姜小俊.海底浅层声学探测空间数据集成与融合模型及GIS表达研究[D].杭州:浙江大学,2009 . Jiang Xiaojun .Study on theintegration and fusion models of spatial data collected by sub marine sub-bottom acoustic exploration with its representation in GIS[D]. Hangzhou:Zhejiang U niversity,2009 .

[17] 李军,周成虎.地球空间数据集成多尺度问题基础研究[J].地球科学进展,2000,15(1):48 - 52 . Lijun,Zhou Chenghu .Studies on multi-scale geo-spatial data integration[J]. Advance in Earth Science,2000,15(1):48 - 52 .

[18] 夏东兴,王文海,武桂秋,等.中国海岸侵蚀述要[J].地理学报,1993,48(5):468 - 476 . Xia Dongxing,W ang W enhai,W u Guiqiu,et al. Coastal erosion in China[J]. Acta Geographica Sinica,1993,48(5):468 - 476 .

[19] 刘建辉.福建砂质海岸侵蚀机制及影响因素分析[D].青岛:中国海洋大学,2010 . Liu Jianhui. Analysis of mechanism and influencing factors of coastal erosion in Eujian Province[D]. Qingdao:Ocean U niversity of China,2010 .

[20] 胡灯进,杨顺良,涂振顺.福建典型海岛生态系统评价[M].北京:科学出版社,2014 . H u Dengjin,Yang Shunliang,Tu Zhenshun . Typical island ecosystem assessment of Eujian Province[M]. Beijing:Science Press,2014 .

[21] 李翠萍,黄义雄,叶功富,等.福建东山岛防护林景观格局与生态价值研究[J].生态科学,2009(6):523 - 527 . Li Cuiping,H uang Yixiong,Ye Gongfu,et al.Study on landscape pattern and ecological value of shelter forestin Dongshan Island of Eujian Province[J]. Ecological Science,2009(6):523 - 527 .

[22] 王元领,陈坚,余兴光.福建东山岛东部滨海沙滩侵蚀状况与成因初探[J].海洋开发与管理,2010,27(3):72 - 76 . W ang Yuanling,Chen Jian,Yu Xingguang . On the erosion status and its causes of coastal beach in eastern Dongshan Island of Eujian Province[J]. Ocean Development and M anagement,2010,27(3):72 - 76 .

[23] 蔡爱智,蔡月娥.福建东山岛宫前连岛沙坝的发育[J].海洋地质与第四纪地质,1990,10(3):81 - 92 .Cai Aizhi,Cai Yue'e . Eormation of Gongqian tombolo in Dongshan Island[J]. M arine Geology & Quaternary Geology,1990,10(3):81 - 92 .

[24] 李拴虎,刘乐军,高伟.福建东山岛地质灾害区划[J].海洋地质前沿,2013,29(8):45 - 51 . Li Shuanhu,Liu Lejun,Gao W ei. Geo-hazard classification in Dongshan Island of Eujian Province[J]. M arine Geology Erontiers,2013,29(8):45 - 51 .

[25] 刘乐军,高珊,李培英,等.福建东山岛地质灾害特征与成因初探[J].海洋学报,2015,37(1):137 - 146 . Liu Lujun,Gao Shan,Li Peiying,et al.Characteristics and genesis of geological hazardsin the Dongshan Island,Eujian Provience[J]. Haiyang Xuebao,2015,37(1):137 - 146 .

[26] 李兵.福建砂质海岸侵蚀原因和防护对策研究[D].青岛:中国海洋大学,2008 . Li Bing . Causes of beach erosion in Eujian and preventions[D]. Qingdao:Ocean U niversity of China,2008 .

[27] 施文永.福建东山岛地下水资源管理与保护对策[J].水利技术监督,2004(5):30 - 33 . Shi W enyong . M anagement and protection of groundwater resources in the Dongshan Island,Eujian Province[J]. Technical Supervision in W ater Resourcess,2004(5):30 - 33 .

[28] 中国海岛志编纂委员会.中国海岛志(福建卷第三分册)福建南部沿岸[M].北京:海洋出版社,2014 . China Island Compiling Com mittee . Encyclopedia of China Island(Eujian Province,Volu meⅢ)Eujian south coast[M]. Beijing:China Ocean Press,2014 .

[29] 杨继超,李广雪,宫立新,等.山东威海海滨沙滩侵蚀现状和原因分析[J].中国海洋大学学报(自然科学版),2012,42(12):97 - 106 . Yang Jichao,Li Guangxue,Gong Lixin,et al.Status and causes of beach erosion in W eihai,Shandong Province[J]. Periodical of Ocean U niversity of China,2012,42(12):97 - 106 .

[30] 中国海湾志编纂委员会.中国海湾志(第八分册)[M].北京:海洋出版社,1993 . China Bays Compling Com mittee . Encyclopedia of China Bays(Volu meⅧ)[M]. Beijing:China Ocean Press,1993 .

[31] 朱季文,季子修,蒋自巽,等.海平面上升对长江三角洲及邻近地区的影响[J].地理科学,1994,14(2):109 - 117 . Zhu Jiwen,Ji Zixiu,Jiang Zixun,et al.Impacts of sealevelrise on the Changjiang River Delta andits adjacent area[J].Scientia Geographica Sinica, 1994,14(2):109 - 117 .

[32] 蔡锋,雷刚,苏贤泽,等.台风“艾利”对福建沙质海滩影响过程研究[J].海洋工程,2006,24(1):98 - 109 . Cai Eeng,Lei Gang,Su Xianze,et al. Study on process response of Eujian beach geomorphology to typhoon Aere[J]. The Ocean Engineering, 2006,24(1):98 - 109 .

[33] 侯京明,于福江,原野,等.影响我国的重大台风风暴潮时空分布[J].海洋通报,2011,30(5):535 - 539 . H ou Jingming,Yu Eujiang,Yuan Ye,et al.Spatial and temporal distribution of red tropicalstorm surge disastersin China[J]. M arine Science Bulletin,2011,30(5):535 - 539 .

[34] 王培涛,于福江,刘秋兴,等.台风风暴潮异模式集合数值预报技术研究及应用[J].海洋学报,2013,35(3):56 - 64 . W ang Peitao,Yu Eujiang,Liu Qiuxing,et al. The Research and applications on multi-model ensemble nu mericaltyphoon surge forecast Technology [J]. Haiyang Xuebao,2013,35(3):56 - 64 .

[35] 夏丽花,陈德花,刘铭,等.台风“圣帕”登陆福建前后的风暴潮特征分析[J].海洋通报,2009,28(3):10 - 15 . Xia Lihua,Chen Dehua,Liu Ming,et al. Analysis on the characteristics of storm surges of the typhoon(SEP AT)along Eujian coast[J]. M arine Science Bulletin,2009,28(3):10 - 15 .

[36] 朱本璐.1013号台风“鲇鱼”风暴潮特点分析[J].海洋预报,2013,30(3):51 - 57 . Zhu Benlu . Characteristics analysis of storm surge by 1013 " M E GI" typhoon[J]. M arine Eorecasts,2013,30(3):51 - 57 .

[37] 王文海,吴桑云,陈雪英.山东省9216号强热带气旋风暴期间的海岸侵蚀灾害[J].海洋地质与第四纪地质,1994,14(4):71 - 78 . W ang W enhai,W u Sangyun,Chen Xueying . Erosional disasters caused by storm surge during No .9216 strong tropical cyclone along Shandong coast[J]. M arine Geology & Quaternary Geology,1994,14(4):71 - 78 .

[38] 蔡锋,苏贤泽,杨顺良,等.厦门岛海滩剖面对9914号台风大浪波动力的快速响应[J].海洋工程,2002,20(2):85 - 90 . Cai Eeng,Su Xianze,Yang Shunliang,et al. A rapid response to 9914 typhoon-induced storm wave force made by the beach profiles of Xiamen Island[J]. The Ocean Engineering,2002,20(2):85 - 90 .

[39] Schwarzer K,Diesing M ,Larson M ,et al.Coastline evolution at differenttime scales-examplesfrom the Pomeranian Bight,southern Baltic Sea[J]. M arine Geology,2003,194(1):79 - 101 .

中图分类号:P737.17

文献标志码:A

文章编号:0253-4193(2016)03-0098-13

收稿日期:2015-07-13;

修订日期:2015-09-21。

基金项目:中央级公益性科研院所基本科研业务费专项资金项目(G Y0214 G17);国家海洋公益性行业科研专项(201005010);青岛博士后人员项目启动资金(Q DBS H2014006)。

作者简介:刘勇(1981—),男,河南省驻马店市人,博士,主要从事海岛海岸带环境地质灾害方面的研究。E-mail:liuyong @ fio .org .cn

*通信作者:李培英(1954—),男,研究员,博士生导师,主要从事海洋地质与灾害地质方面研究。E-mail:pyli@ fio .org .cn

刘勇,陈本清,刘乐军,等.基于多源数据的福建东山岛海岸侵蚀及其不同时空尺度成因分析[J].海洋学报,2016,38(3):98 -110,doi:10.3969/j.issn .0253-4193.2016.03.010

Liu Yong,Chen Benqing,Liu Lejun,et al. Coastal erosion and its cause analysis in different spatial temporal scales based on multi sources data in Dongshan Island of Eujian Province[J]. Haiyang Xuebao,2016,38(3):98 - 110,doi:10.3969/j.issn .0253-4193.2016.03.010

Coastal erosion and its cause analysisin different spatialtemporal scales based on multi sources data in Dongshan Island of Fujian Province

Liu Yong1,Chen Benqing2,Liu Lejun3,Li Peiying4,Du Jun1,Eeng Aiping1
(1 .Research Center Eor Islands and Coastal Zone,The Eirst Institute of Oceanography,State Oceanic Administration,Qingdao 266061,China;2 .ThirdInstituteof Oceanography,StateOceanic Administration,Xiamen 361005,China;3 . MarineEngineering Environment & Geomatic Center,EirstInstitute of Oceanography,State Oceanic Administration,Qingdao 266061,China;4 . Key Lab of Marine Sedimentary and Environmental Geology,EirstInstitute of Oceanography,State Oceanic Administration,Qingdao 266061,China)

Abstract:Coastal erosion causes great harm to islands with scarce land resources and beach oftourism value .Based on multi source data such as satellite remote sensing,aerial photography,un manned aerial vehicle(U AV),G PS and field survey etc,the changes of coastline types,location,length and evolution of beach surface erosion in Dongshan Island was analyzed by GIS . The results show thatthe length of entire coastline was reduced,because ofthe transformation from irregular naturalcoastline to regular artificialcoastline . U AV elevation inversion can meet precision requirements for beach surface erosion monitoring . Various breeding drainage ways on beach surface has caused different beach surface gulliesin W ujiao Bay and Nan men Bay,so the micro morphology ofthe beach was changed . Rising sea levels and the typhoon storm surge are representative factors ofthelong term and shortterm erosion respectively . Present hu man activities has become the mostimportantfactor of coastalerosion in shorttime scale,and is likely to turn into long term tendency factor .

Key words:coastal erosion;Dongshan Island;beach profile;remote sensing;multi source data

猜你喜欢
东山岛遥感
探索东山岛乡村旅游的未来之路
福建东山岛有思
福建东山双东湖“纳潮型”城市湿地公园规划设计研究
东山岛揽胜
皮山县绿洲
中国“遥感”卫星今年首秀引关注
游东山岛记
基于遥感数据的雾物理属性信息提取
东山岛抗登陆战斗经验教训及启示