摘要:我国对南海诸岛及其附近海域拥有神圣不可侵犯的主权,珊瑚岛礁的开发、利用与保护,具有重要的战略价值。研究充分利用遥感影像宏观、快速、直观等优势,通过自动化识别与人机交互解译相结合的方法,对西沙永乐群岛岛礁岸线变迁情况进行变化监测。结果表明研究区内存在珊瑚礁岸线、基岩岸线和人工岸线三类岸线类型,以珊瑚礁岸线为主。通过对各岛礁在不同时期海岸线变迁的幅度与速度情况进行对比分析,发现珊瑚礁岸线变迁幅度最为剧烈,主要受自然因素影响,淤涨与侵蚀变迁交替作用,该类岸线处于一种不稳定的状态,其淤涨速率在不同时期不同岸段差异较大;其次为人工岸线,随着海岛的开发建设日益频繁,对土地的需求量不断增加,填海造地速度与幅度也大大增加;基岩岸线基本无变化,相对稳定。
海岸线不仅是海陆分界线,更是地形图和海图的基础要素,是国际地质科学联合会(IUGS)提出的27个全球“地质指标”之一[1]。海岛海岸带是海洋系统和陆地系统的接合部,其范围包括陆地、海陆过渡带和海域三大地貌单元,是海陆交互作用最强烈的区域,也是人类活动最频繁的区域[2]。受自然因素和人为因素的相互作用下,海岸线总是在不断地变化中,给沿海人民的生存发展带来了影响。海岸线的变迁是全球环境变化、海岸环境变化过程、以及人为活动相互作用的结果和综合反映[3]。
我国对南海诸岛及其附近海域拥有神圣不可侵犯的主权,珊瑚岛礁的开发、利用与保护,具有重要的战略价值。近年来,随着社会经济的快速发展,岛礁的开发建设程度不断加大,对岛礁的生态环境造成了很大的压力。因此,研究南海岛礁海岸线变化,能够准确掌握岛礁海岸带的资源分布情况,了解海岸带生态环境变化,为海洋管理、国防开发建设提供基础资料和科学依据。
遥感技术具有宏观、快速、直观、多时相等优势,南海岛礁地处偏远,岛礁多且散布广,难以做到实地全面调查。因此,本文利用中高分辨率卫星数据,基于基线法和面积法,对西沙永乐群岛岛礁海岸线变迁情况进行遥感监测和分析。
1、研究区概况及数据
1.1研究区概况
本文选取西沙永乐群岛为研究区。永乐群岛包括永乐环礁和金银岛(16°26′~16°36′N,111°29′~111°48′E),它由礁环和潟湖两大部分组成,它是南海诸岛中岛屿最多的环礁,由晋卿岛—石屿、琛航岛—广金岛、羚羊礁(筐仔沙洲)、金银岛、甘泉岛、珊瑚岛、全富岛、鸭公岛、银屿(银屿仔)等礁体组成。
图1永乐群岛地理位置示意图
1.2遥感数据及预处理
由于研究区涉及的岛礁较多,基准年代(“老岸线”),获取的影像数据时相皆有不同,“新岸线”采用的遥感数据为2016年的GF1/2号数据(表1)。
首先,采用1:5000地形图对时相为2016年的影像数据进行几何精校正,选择易于识别的道路交叉路点、码头、基岩岛屿的岬角等地物作为控制点,控制点均匀分布于整个研究区,采用一次多项式变换对影像进行地理配准。再以2016年的遥感数据作为基准,对基准年代影像数据进行校正。
表1遥感数据信息
2、研究方法
2.1海岸线类型划分及解译标志
参考基金项目组的技术指南标准,并结合现场踏勘和永乐群岛的实际情况,根据海岸线在遥感影像上所呈现的不同色调、纹理、空间形态和分布等特征[4],本文将岛礁海岸线分为3类:人工岸线、基岩岸线、珊瑚礁岸线。
海岸线的提取是以ArcGIS10.5软件为平台,卫星融合图像为基础,辅以地面调查资料、地形图、海图以及其他文字和图片资料,采用目视解译,人工勾画方法提取海岸线[5]。
图2海岸线遥感解译标志
2.2海岸线变迁分析方法
参考《福建省海岛海岸带高分辨遥感调查实践》一书中的岸线变迁分类标准,本文将岛礁岸线变迁分为四类,具体情况见表2。
表2岸线变迁类型及其含义
海岸线变迁解译具体做法是:采用目视解译的方法,借鉴现场踏勘资料[6],首先对基准年代影像数据进行勾绘,获得基准年代海岸线矢量数据。为保证相邻时相两期岸线没有变化的位置及属性信息保持严格一致[7],以基准年代海岸线矢量数据为基础,结合2016年影像图,对发生变迁的海岸线进行修边,得到2016年的海岸线矢量数据。最后利用ArcGIS软件将两期海岸线矢量图叠置[3],即合并“新岸线”“老岸线”,转为为岸线变迁面状信息目视判别岸线变迁类型[5],得到岸线变迁最终解译成果图。
3、海岸线变迁结果与分析
3.1永乐群岛海岸线长度变化分析
表3是永乐群岛各岛礁岸线长度及其长度变化统计分析表。由表可知,总长度缩短0.39km。晋卿岛、石屿、筐仔沙洲、金银岛、银屿(银屿仔)岸线长度均有增加,其中,金银岛岸线增加最甚,增加了1.89km,变化率为42.38%,增加速率为630m/a。琛航岛、广金岛、珊瑚岛、全富岛、鸭公岛岸线长度缩短,以广金岛缩短最多,岸线长度缩短1.40km,变化率为-44.16%,减少速率为-116.67m/a。甘泉岛岸线总体基本没有变化。
表3永乐群岛各岛礁岸线长度变化统计分析表
3.2海岸线变迁分析
本专题将“岸线变迁长度[2]”定义为与基准年代岸线相比,2016年岸线发生变迁的岸线长度;“岸线变迁率”定义为两个时段发生变迁的海岸带岸线长度占基准时间岸线总长度的百分比,反映了海岸线的变迁程度(如表4)。
(1)永乐群岛约有20.25km的岸线发生变迁(图3),变迁率达到82.43%,共有126个岸段发生了变迁,岸线变迁面积约408770.16m2(图4)。
(2)石屿、筐仔沙洲、金银岛变迁率均超过100%,变迁率分别为118.28%、115.74%、128.24%,即变迁长度超过其岛礁基准年代海岸线的长度,主要原因是由于岛礁的两个时间段里有新的沙洲生成,其海岸线长度增加;其中,金银岛海岸线变迁程度最大,长度为5719.45m。
(3)石屿海岸线变迁程度和面积均为永乐群岛所有岛礁最小,变迁长度为0.19m,变迁面积为802.82m2,但是其变迁率较高,达118.28%。
(4)永乐群岛岛礁的岸线变迁类型以淤涨型变迁为主,淤涨型岸线变迁率占比达到52.34%,超过总体岸线变迁的一半以上;其次为侵蚀型变迁(25.44%)、围填海型(19.41%)、挖除型(2.81%)。其中,围填海型岸线变迁主要分布在琛航岛、广金岛和筐仔沙洲,挖除型岸线变迁仅见于琛航岛和广金岛。
表4永乐群岛海岸线变迁分析表
图3永乐群岛岛礁岸线变迁长度
图4永乐群岛岛礁岸线变迁面积
3.3岛礁岸线变迁影响因素分析
海岸线变迁原因可以归纳为两个方面:自然因素和人为因素。通过ArcGIS选取海岸线变迁范围较大区域,结合遥感影像和当地调查资料逐一进行分析[8]。
3.3.1自然因素
从前述结果分析可知,永乐群岛岛礁岸线变迁自然因素(淤涨、侵蚀)变迁占变迁岸线总长的77.78%,是岸线变迁的主要因素,尤其是淤涨型,主要是珊瑚礁海岸线变迁。在研究期内,永乐群岛岛礁上有新的沙洲生成或是原有的沙洲面积变大,如金银岛、银屿、全富岛等岛礁均有新的小沙洲生成,这些沙洲的海岸线类型均为珊瑚礁岸线。珊瑚礁岸线具有不稳定性,受风暴潮、台风、洋流等自然现象的影响,岸线变化巨大,变化趋势主要表现为向海扩张,珊瑚礁岸线增加,其相应的岛礁陆域面积也有所增加。
3.3.2人为因素
人为因素主要为围填海型和挖除型变迁,以围填海为主,占人为变迁因素的19.41%。围填海主要包括滩涂围垦和填海造地两种方式,滩涂围垦指修建港口码头;填海造地指圈围部分海域填土成陆的过程,用以修建港口或特殊用地[9,10]。随着三沙市建市以来,国防建设活动日益增加,对土地需求量也不断增加,筑堤围垦速度与幅度都较大,所以海岸线在这个时期变化幅度与速度均较大[11],通过两期影像数据对比分析,琛航岛的南部澙湖区域、广金岛东南部已填海造地,人工岸线不断向海域扩张,因此人工岸线淤长速度增加,增加速率分别为135m/a、10m/a。琛航岛围填区域面积较大,主要是用于修建特殊用地。广金岛东南部尚未利用。筐仔沙洲的西北向原为珊瑚礁岸线,现已被围填建设码头,人工岸线增加0.05km,增加速率约16.67m/a。
4、结论
(1)遥感技术具有对同一区域重复进行观测的独特优势,是有效监测海岸线变迁的主要手段[12]。本文通过中高分辨率两期卫星数据,利用遥感技术对海岸线进行变化监测,获取不同时期海岸线类型及长度,掌握海岸线变迁数据,分对比析其变化情况。
(2)整体而言,研究区主要以珊瑚礁岸线为主。在监测年内,礁盘上的小沙洲变化特别明显,它们长期受海水、风浪潮、台风、海平面升降等自然因素的冲击,沙洲形状、大小、位置等都会发现变化,沙洲面积会变大或变小,会有新的沙洲生成,甚至有个别沙洲会出现位移或是消失不见的现象。因而导致珊瑚礁岸线变化较为剧烈,淤涨与侵蚀过程交替作用于珊瑚礁岸线,使得岸线处于一种不稳定的状态,其淤长速率在不同时期不同岸段的差异较大。
(3)三沙市建市以来,海岛的开发建设日益频繁,围填海活动大大增加,使得岛礁的人工岸线也大幅度增加。主要集中在琛航岛、广金岛和筐仔沙洲,是由于国防建设对土地需求量的不断增加,如建设港口码头、特殊用地,围填海的速度与幅度也随之增大。其他岛屿人工岸线基本无变化,相对稳定。
参考文献:
[2]许德伟,杨燕明,陈本清,等.福建省海岛海岸带高分辨遥感调查实践[M].北京:海军出版社,2011:109-111.
[3]丁丽霞,周斌,张新刚,王人潮.浙江大陆淤涨型海岸线的变迁遥感调查[J].科技通报,2006,22(3):292-293.
[4]朱国强,苏奋振,张君珏.南海周边国家近20年海岸线时空变化分析[J].海洋通报,2015,34(5):481-490.
[5]陈小英,李梅娜,刘大海,刘金庆.基于遥感解译的长岛南五岛海岸线时空变化研究[J].海洋开发与管理,2015,(7):49-50.
[6]赵宗泽,刘荣杰,马毅,孙伟富.近30年来湄洲湾海岸线变迁遥感监测与分析[J].海岸工程,2013,32(1):19-27.
[7]周相君,李晓敏,马毅,吴培强.基于遥感的广西防城湾海岸线变迁分析[J].海洋学研究,2014,32(1):47-55.
[8]李博炎,张饮江.环渤海地区的海岸线及围填海动态变化分析[J].中国环境科学学会学术年会论文集,2015.
[11]李静,张鹰.基于遥感测量的海岸线变化与分析[J].河南大学学报(自然科学版),2012,40(2):224-228.
[12]张怡,李晓敏,马毅,包玉海.基于遥感的珠江海岸线变迁分析[J].海洋测绘,2014,34(3):52-55.
王明珠,韩飞,符彩花.西沙永乐群岛岛礁海岸线变迁监测与分析[J].环境与发展,2020,32(01):135-137.
基金:高分辨率对地观测系统重大专项(GFZX0404130302).
分享:
在山地冰川的发育过程中,冰斗是其重要的侵蚀地貌之一。目前,国内外学者对于冰斗的形态特征(长、宽、高、面积等)、冰斗发育的地形特征(高度、坡度、方位等)以及冰斗所在地的地形、岩性、构造等进行系统化、全方面的分析[3],进而探讨冰斗发育的控制性因素,进一步为冰川发展变化乃至气候变化找到依据。
2020-12-01古海洋学是海洋地质的一个分支学科,是根据海洋沉积物研究地质历史时期的海洋各种物理和化学参数、生物生态、洋流运动、气候变化的演变过程。古海洋学是一门新兴的交叉学科,诞生于20世纪70年代的大洋深海钻探。古海洋学发展40多年来,其内涵和研究范围在不断扩大。
2020-07-11海岸线不仅是海陆分界线,更是地形图和海图的基础要素,是国际地质科学联合会(IUGS)提出的27个全球“地质指标”之一[1]。海岛海岸带是海洋系统和陆地系统的接合部,其范围包括陆地、海陆过渡带和海域三大地貌单元,是海陆交互作用最强烈的区域,也是人类活动最频繁的区域[2]。
2020-07-11海岸线分类与开发利用现状研究是开展海岸线规划、海岸带统筹管理的重要本底信息,也是管理决策的重要依据。本研究以天津市海岸线为研究对象,获得了天津市海岸线分布现状,结果显示:天津市海岸线总长约367公里,岸线类型全部为人工岸线,围海造陆及港口岸线长度约281公里,所占比例达到了76.80%。
2020-07-11塔斯曼海是西南太平洋一个重要的边缘海,是渐新世澳大利亚板块与太平洋板块的扩张作用使接合面分裂形成的小洋盆[1],具特殊的大地构造背景,其资源环境效应也受到国内外的广泛关注。因此,明确塔斯曼海与大陆边缘的构造演化关系,不仅对理解新生代塔斯曼海地区复杂的地质演化历史意义重大,对该区域内的油气资源勘探开发也具有很大的指导意义。
2020-07-11在海岸演变过程中,天然岬角或人工岬头掩蔽的海滩通常存在一个平衡状态[1],此时海岸达到最稳定形状,没有长期的侵蚀或淤积趋势,即使受到大风浪侵蚀,风暴过后也能在自然作用下恢复原有形状。因此,在海滩养护工程中,建设岬湾海岸是稳定侵蚀海岸线的理想方法[2]。
2020-07-11对取自东太平洋CC区西部的XTGC1301重力活塞柱样进行了详细的磁性地层学研究,结合柱样的岩性、生物地层学及附近海区其他柱状样的已有结果,对该柱样进行了地层划分。沉积物岩性以深海粘土为主,含少量硅质生物组分与沸石,未见钙质组分,具有较高的生物成因重晶石。
2020-07-11海洋地质编图是维护国家主权与权益、建设海洋强国的重要技术保障(刘光鼎,2014).自20世纪80年代以来,随着各项海洋地质地球物理调查的开展,一系列的基础性海洋地学图件相继问世,其中影响力最大的是刘光鼎院士主编的《中国海区及邻域地质地球物理系列图(1∶500万)》(刘光鼎,1992a).
2020-07-11悬浮体是细颗粒沉积物的前身,通常由陆源碎屑、浮游生物等细颗粒物组成。陆源的悬浮体是边缘海沉积物的主要来源,河口和陆架上广泛分布的泥质沉积体就是细颗粒物质沉降、堆积的产物。作为陆源有机碳的重要储库,悬浮体的变化对全球碳循环和气候变化有重要影响,同时其循环过程控制了营养盐的输运,一定程度上也影响了海洋生态系统。
2020-07-11海域松属花粉和蕨类植物总体上随海水深度的增加含量增加,松属花粉主要是通过风力搬运入海沉积,蕨类植物孢子主要通过水流搬运入海沉积,来源范围较广阔;而其它木本植物和草本植物花粉呈现出随离岸距离的增加浓度和百分含量降低,且主要通过水流搬运入海在近岸沉积,孢粉来源范围小,区域性显著。
2020-07-11人气:6653
人气:5385
人气:3976
人气:2495
人气:2429
我要评论
期刊名称:应用海洋学学报
期刊人气:623
主管单位:国家海洋局
主办单位:国家海洋局第三海洋研究所,中国海洋学会,福建省海洋学会
出版地方:福建
专业分类:科学
国际刊号:2095-4972
国内刊号:35-1319/P
创刊时间:1982年
发行周期:季刊
期刊开本:16开
见刊时间:一年半以上
影响因子:1.280
影响因子:0.452
影响因子:0.000
影响因子:0.841
影响因子:0.337
400-069-1609
您的论文已提交,我们会尽快联系您,请耐心等待!
你的密码已发送到您的邮箱,请查看!