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黄河三角洲入海口侵淤研究中天地图的运用

2020-10-23 458 上传者：管理员

摘要：采用国家测绘地理信息局打造的天地图在线卫星影像地图,利用系统自带的面积计算功能,对比了2014年9月和2020年1月2个时间节点的影像地图,初步估算了黄河三角洲清水沟流路入海口处近5a的淤积速率,大致了解了近几年的海岸带侵蚀淤积状况。

关键词：
侵蚀淤积
天地图
测绘学
海岸带
淤积建平
淤积状态
黄河三角洲
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天地图是由国家测绘地理信息局打造的一款在线地理信息公共服务平台，是国家基础地理信息中心建设的网络化地理信息贡献与服务门户，收录的数据包括了全国各省市自治区的各级测绘地理信息，与此同时，还集成了部分政府部门、社会组织、大型企业和事业单位等公共服务资源，可以为广大地理信息从业者提供统一、标准和权威的在线地理信息综合服务，为开发者提供应用程序开发接口和在线服务资源，可满足各类基于地理信息的应用开发需求。

黄河三角洲，是黄河入海口携带泥沙在渤海凹陷处沉积形成的冲积平原，是我国最年轻、最广阔、保存最完整的河口新生湿地。受黄河上游来水、来沙量的影响，黄河入海口海岸带先后经历了快速淤积期、稳定造陆期、快速侵蚀期和淤积侵蚀交替期4个时期。本文通过天地图所提供的近5a卫星影像资料，借助在线工具，研究黄河入海口处的侵蚀淤积变化特征，为黄河三角洲湿地资源研究提供数据支撑。

1、黄河三角洲入海口水路变化

1855年8月（清咸丰五年六月），黄河在河南兰考北岸铜瓦厢决口后，黄河水流向东北，袭夺山东大清河入渤海，从此黄河结束了黄河南流袭夺淮河入海的状况，现代黄河河道河东营黄河三角洲平原逐步发育[1]。

1964年初，为治理黄河水患，经人工措施，黄河水开启了刁河口入海流路。13a后，为解决刁河口流路排沙泄洪能力降低问题，1976年黄河改道清水沟流路。刁河口流路停止来水来沙补给后，海岸带快速侵蚀。上世纪80年代，为保证黄河三角洲海岸线稳定，开始在刁口流路海岸线修建海防大堤，减缓海洋风暴潮对海岸带的侵蚀。但河口地区海水肆虐侵蚀，海岸线蚀退严重，沿海10km的土地被海水吞噬。2010年，为恢复和保持刁口河流路的生态环境，实施了黄河三角洲生态调水和刁口河流路恢复过水试验工程，开始对刁口河流路进行生态调水，刁口河流路河口海岸带侵蚀淤积基本处于平衡状态[2]。

1976年，黄河入海流域进行人工改道青水沟后，河口海岸带受海洋动力条件、黄河上游降水量、黄土高原植被绿化、小浪底水库调水调沙等影响，清水沟流路河口海岸带经历了复杂的侵蚀、淤积过程，多年的海岸线监测结果表明，河口侵蚀和淤积基本处于动态变化中。入海口在刚改道清水沟时，河口沙嘴持续向东南方向推进（沙嘴1),1996年再次进行人工改道后，入海河口沙嘴开始向东北方向推进（沙嘴2），失去来水来沙补给的沙嘴1受洋流侵蚀，逐步消退，沙嘴2则持续沿东北方向发育[3,4]。河入海口不同流路如图1所示。

图1黄河入海口不同流路

2、天地图应用

2.1影像选取

天地图包括在线地理信息服务、二次开发接口服务等，其中在线地理信息服务又包括2D平面地图模式和卫星影像模式。本次研究，主要是利用天地图的卫星影像模式下的时空影像模块。该模块提供了最早至2006年的影像资料，且从2018年开始，每2～3个月更新一次，可以更加精准地展现同一地物的不同年际动态变化特征，有助于识别地物的周期性演化规律。

通过在线地图，选择时空影像模块功能，在页面底部，系统按照时间轴的方式，给出了从2006—2020年的各年份不同时段影像。为了能反映黄河入海口最新侵蚀淤积变化特征，在选择影像时，首先要保证影像包括完整的黄三角入海口范围，同时还要兼顾考虑天地图所提供的卫星影像清晰程度，保证影像所展示的地物清晰可辨[5]。因此，拟选择2014年和2019年2个时间节点的影像。因天地图所提供的卫星影像未标明具体拍摄时间，无法判断海水涨落潮中间线位置，经多次对前后时间段影像的对比，最终选择了2014年6月和2019年11月2个时间节点的影像资料，如图2所示。

图2不同年份影像图对比

选择影像范围时，需要提前标记好沙嘴1、2两处特征地物，两处特征地物范围之内要基本包含清水沟流路入海口范围，标记好特征地物后，2个时间节点的影像即可以随意缩放，只要两处特征地物均包括在最终截取的影像内即可。

2.2影像处理

在天地图在线地图中，选择“工具”中的测面功能，该功能可以实现在任意间距下，通过点选特定地物的边界，最终达到一个闭合的回路，实现对点选范围自动拟合进行面积计算，计算的结果为经过比例尺换算后的面积，是选取范围的真实实际面积。在点选拟计算的特征地物面积时，可以按照需求，随时在已有点之间增加点或删除点，确保对地物范围的完整选取，以实现面积计算的更加准确[6]。本次点选的范围，主要包括清水沟流路入海口沙嘴所在的地区，包括沙嘴1和沙嘴2。在天地图影像地图下，尽量放大地图影像，以清晰海岸线范围，同时在点选时，尽量缩小每2个点之间的间距，在海岸线曲折变化的地段，尽量完整反映地段的真实面貌。开始点选之前，预先选定相同的起始点和终止点，以保证2次的面积有对比性，最终根据天地图自动拟合计算的面积，即可判断2014年和2019年底2个时间节点的面积差值。天地图计算面积过程如图3所示。

图3天地图计算面积过程

3、面积计算结果分析

在分别对2014年6月和2020年1月卫星影像进行清水沟流路入海口范围点选后，根据天地图所提供的面积计算结果显示，2014年6月清水沟流路入海口特定范围面积为410km2,2020年1月底该范围面积为425km2,5a间该范围增加了15km2，相当于每年增加3km2。从计算结果可以看出，近几年来，河口沙嘴的淤积速率相对减慢。另有研究表明，清水沟流路河口年造陆速率为-10.88km2,2010—2015年的年造陆速率为10.46km2，基本处于均衡状态，表明黄三角入海口近15a来，陆地面积基本处于平衡状态，入海口沙嘴呈现侵蚀和淤积交替进行的状态，陆地面积总体变化不大。

4、结论

(1)天地图从2010年开始运行以来，集成了海量基础地理信息资源，以矢量、影像、三维3种模式进行全方位、多角度的展现。其中中国区域内的数据尤为详尽，超过了目前所有其他地图服务网站。尤其是近2a来，上线的地图数据已经实现了按月更新，极大地方便了企业和个人用户的数据需求，伴随着地图开发应用的不断深入，其应用前景将会非常广阔。

(2)受上游生态环境的大力改善，以及小浪底调水调沙等因素的影响，黄河入海口年入海水沙逐渐达到稳定状态，入海口处侵蚀与淤积基本处于动态平衡状态。

(3)黄河三角洲是黄河流域生态保护与高质量发展的重要组成，研究三角洲地区海岸带变迁对于保护海岸带地质环境，促进海岸带合理开发利用具有重要意义。本次工作受限于地图精度限制，未考虑海水涨落潮对海岸线的影响，海岸带淤积速率计算结果存在一定偏差，但总体上能够反映当前河口区海岸带的淤积状况。

参考文献：

[1]阎海青.1855年黄河改道对黄河三角洲的影响[J].文史知识,2009(4).

[2]郭文.基于遥感的黄河三角洲海岸带淤蚀变化及其水沙阈值研究[D].郑州:华北水利水电大学,2018.

[3]张金杰,田保国.浅谈新时期稳定黄河口入海流路保护措施[J].企业文化(下旬刊),2011(6):339-340.

[4]王集宁,蒙永辉,张丽霞.近42年黄河口海岸线遥感监测与变迁分析[J].国土资源遥感,2016(3):188-193.

[5]邓丽,谢孟利,赵艳坤,等.基于天地图的地理空间信息服务系统设计与实现[J].河南科技,2015(2):144-147.

[6]姚金明,相恒茂,韩海峰,等.天地图山东影像缓存方法研究与实现[J].山东国土资源,2017(5):78-80.

邢生霞,闵阳阳,姜毅.天地图在黄河三角洲入海口侵淤研究中的应用[J].能源技术与管理,2020(05):175-177.