曲偉秀,張 鷹,劉燕春
(南京師范大學地理科學學院,江蘇南京 210046)
江蘇海岸以粉砂淤泥質潮灘為主,占全省岸線長度的90.5%[1].射陽河是江蘇北部的重要通海河流,河口處于海岸演變的節(jié)點處,是淤蝕交替地帶.長期以來該海岸的灘涂圍墾等人類活動與岸灘沖淤變化的關系一直受到人們的關注.
圍墾工程改變自然地形地貌,而地形地貌對周邊水動力產生影響,使地形發(fā)生不同程度的變化.長期以來,許多學者就圍墾工程實施對海岸環(huán)境的影響開展了大量的工作[2-8].例如,李加林等[5]就圍墾對水沙環(huán)境、海岸帶物質循環(huán)及潮灘生物生態(tài)學等方面影響的研究進展及存在問題進行了探討.陳才俊[6]研究了筑圍堤后淤泥質潮灘的發(fā)育過程、淤蝕特征、地貌發(fā)育及其對閘下航道的影響等;此外,還根據江蘇射陽河口—長江口淤長型淤泥質潮灘布設的19個測量斷面連續(xù)10a的觀測資料,對潮灘沉積特征和剖面形成過程進行研究分析,提出影響該潮灘剖面發(fā)育的主要因素有泥沙、風浪、潮流以及圍墾等.陳宏友等[7]論述了江蘇灘涂圍墾開發(fā)對海岸生態(tài)環(huán)境產生的影響,預測了今后灘涂圍墾開發(fā)的前景及可能產生的環(huán)境影響,提出灘涂圍墾開發(fā)與環(huán)境保護協調發(fā)展的對策措施.吳小根等[8]研究了人類活動對蘇北潮灘發(fā)育的影響,分析潮灘被圍墾并建堤后由于改變了其原有的水沙動態(tài)平衡關系,導致潮灘剖面形態(tài)發(fā)生調整,促使海堤附近的潮水溝不斷淤積的相關問題.筆者在前人研究的基礎上,利用不同時相的較高分辨率遙感影像,提取圍堤線及灘線,分析灘涂圍墾對射陽河口潮灘地形的影響.
射陽河是江蘇北部的一條通海河流,在射陽縣境內匯入黃海.研究區(qū)以射陽河口為中心,北到雙洋河口,南到新洋河口等沿海區(qū)域(見圖1).
研究區(qū)內不斷有灘涂圍墾現象,圍墾后形成的海堤將改變潮灘地形,進而改變墾區(qū)附近海域的潮汐、波浪等水動力條件,使泥沙運動狀況發(fā)生變化,從而更大范圍地影響潮灘地形的變化.
根據研究任務選擇Landsat TM/ETM+的三景遙感影像(見表1).考慮到圍墾海堤及潮灘變化的尺度,結合前人研究及筆者所了解的情況,確定選擇分辨率為30m的影像可滿足本研究的精度需求.
對三景影像進行波段組合,采用5,4,3波段組合[9].該波段合成的圖像顏色比較接近于真實色彩,并且所顯示的陸地上地物明顯,植被痕跡線亦很清楚.對三景影像進行幾何校正,選擇高斯-克呂格投影、WGS-84坐標系統.三景影像采用統一的地面控制點和二次多項式函數來校正,并統一選用最臨近的重采樣方法,糾正因系統及非系統因素引起的圖像變形,從而使之實現與標準圖像的幾何整合.
圖1 研究區(qū)位置示意圖Fig.1 Sketch map of location of study area
采用2種方法對圖像進行增強處理:(a)飽和度拉伸,使2種地物的差異增大,達到增強視覺效果的目的;(b)直通濾波,可選擇性地增強有特定方向成分的圖像特征,使濾波后的圖像邊界突出,達到較好的效果.
2.2.1 圍堤線及其提取
射陽河口地區(qū)灘涂圍墾活動較多,隨著人們對土地需求的增加,圍海造地的強度逐漸加大,增強了對附近潮灘沖淤變化的影響,同時海堤的建設也在不斷完善,逐步達到標準海堤的要求.文中的圍堤線即圍海造地的海堤線.
人工海堤由石英質粗砂組成,在TM5,TM4,TM3假彩色合成圖像上為亮白色線狀條帶,與周圍地物的光譜特征明顯不同,并大體沿岸連續(xù)分布,因此在遙感影像上清晰可辨.在目視判讀的基礎上,結合遙感圖像處理軟件,可以較好地提取圍堤線信息(見圖2).
2.2.2 灘線及其提取
灘線是海水與陸域潮灘之間的界線,其位置受潮汐、潮灘地形以及岸灘物質等因素的影響,變化會很大,要真實地反映灘線的動態(tài)變化,就需考慮潮汐、海岸地形的影響.射陽河口附近海域的潮位資料缺乏,潮灘坡度求取具有一定的難度.因此,筆者利用遙感影像,通過信息提取獲得灘線數據.文中灘線為最接近平均高潮位在岸灘上所形成的痕跡線.較多次數的潮流沖刷會產生明顯的痕跡線,其一般為流木、水草、破碎貝殼及動植物有關碎屑等沖擊物造成的痕跡.
表1 遙感影像數據信息Table 1 Information of remote sensing images
圖2 射陽河口圍堤線示意圖Fig.2 Sketch map of border dike line in Sheyang Estuary
在淤泥質海岸,平均高潮線以上周圍的陸地土質肥沃,適合于植物生長,常生長著大量高大或茂密的植物.平均高潮線以下由于海水浸淹次數和時間較多,僅生長一些耐鹽植物,甚至不生長植物.因此,植被痕跡線很容易找到[10].
可根據歸一化植被指數(NDVI)進行植被痕跡線的提取,同時將目視解釋和遙感圖像處理軟件結合起來,以更好地提取灘線信息.
為進一步說明灘涂圍墾對海岸地形的影響,即射陽河口南北潮灘的圍墾對灘線淤蝕速率的影響,在提取得到圍堤線及灘線后,確定幾個斷面,利用計算工具測量圍堤線及灘線的推移距離.例如,1995—1999年射陽河口以南沙港附近圍堤線明顯向海推移(見圖2(b)),利用本文方法可得到向海推移距離為4.08km.1999—2003年河口以北橫南港附近(見圖2(a))、河口以南南大港及五條港附近向海推移明顯,用同樣方法可得到兩者推移距離分別為0.94km和2.56km.同樣可計算出1995—1999年和1999—2003年2個時間段河口南北灘線的年平均淤蝕速率,從而為進一步分析提供數據支撐.以上工作是在ARCGIS/ARCmap軟件中完成的.
a.射陽河口以北1995—1999年圍堤線基本無變化,1999—2003年由于沿海漁業(yè)養(yǎng)殖的需求,圍堤線向海推移的距離約為0.94km(圖2(a)).該段岸灘以蝕退為主,表2計算結果表明近年來的圍墾使1995—2003年灘線的蝕退速率減慢為4~6m/a.
表2 射陽河口南、北兩側灘線變化速率Table 2 Change rates of beach lines south and north of Sheyang Estuary m/a
b.射陽河口以南1995—1999年圍堤線向海推移距離約為4.08km,使沿海地區(qū)五條港附近的灘線淤長速率加快為199.2m/a;南大港、沙港、腰洼港等附近無大規(guī)模圍墾的區(qū)域潮灘淤長速率僅分別為31.0m/a,30.6m/a,42.2m/a;1999—2003年沿海地區(qū)又增加灘涂圍墾面積約34 km2,使圍堤線向海推移距離為2.56km,導致沿海地區(qū)迷洋港附近的灘線淤長速率加快為79.4m/a(圖2(b)、表2).
射陽河口地區(qū)是典型的粉砂淤泥質海岸區(qū),處于海岸演變的節(jié)點處,是蝕淤交替地帶,海岸地形變化明顯,海涂圍墾對其影響較大.多時相較高分辨率的衛(wèi)星遙感影像能及時捕捉海岸地形變化信息,遙感測量技術是現代研究活動常采用的技術之一[11-14].筆者以射陽河口海岸為研究對象,利用TM影像提取圍堤線及灘線,分析計算該區(qū)域圍堤線向海推移的距離及灘線的蝕淤速率,分析圍墾對海岸地形的影響.分析結果表明所采用的方法可較好地提取該區(qū)域的圍堤線信息.
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