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1988—2016年泰国湾海岸线变迁遥感分析

更新时间:2009-03-28

海岸线是陆地与海洋的分界线。在我国,海岸线系指多年平均大潮高潮形成的痕迹线[1]。海岸线具有复杂、敏感和多变的特征,它的变化直接影响着潮间带滩涂资源量、海岸带的环境以及沿海地区人民的生存和发展。海岸带是全球变化的敏感地区,在全球气候变化的背景下,国际地圈生物圈计划将海岸带陆-海相互作用作为其核心计划之一,其研究的重心就是居于界面位置的海岸带[2]。因此,研究海岸线变化及其驱动因素对于了解海岸带生态环境变化乃至全球变化具有重要意义。

对于岸线的提取可以通过实地测量获得,但实地测量方法耗时费力,工作周期长,不利于大面积测量和应用推广[3]。相比而言,遥感具有宏观、快速、重复观测地表信息等优点,能够直观地反映海岸线的岸相特征,适用于海岸线的提取。随着遥感技术在水陆岸线提取方面理论的成熟,利用遥感技术监测岸线变化在国内外得到了广泛应用[4-7]。国内针对岸线的研究多集中于沿岸港湾和河口地区,如湄洲湾[8]、杭州湾[9]、渤海湾[10-11]、图们江口[12]、伶仃洋[13],通过近几十年的岸线动态变迁监测来掌握岸线的动态变化。国外对于岸线的研究起步比较早,岸线研究也多集中在河口、港湾等岸线变动较大的区域,如尼罗河三角洲河口区域[14]、Gomso Bay[15]、印度东南部泰米尔纳德邦海滩和Puducherry海滩[16]、Nestos三角洲[17]、阿尔及利亚东Jijelian沿岸[18],通过对相关区域的岸线进行提取,研究了海岸线动态特征和侵蚀淤积情况及变化原因分析。而针对于泰国湾的研究主要集中在小区域的研究,如:Chowdhury等[19]采用多时相地形图和Landsat系列卫星影像对1973—2003年泰国南部的Pak Phanang海岸侵蚀和积累量进行了测量,并估计了土地积累和侵蚀;Chusrinuan等[20]利用1975年和2006年的航空照片和Landsat影像对泰国东南部宋卡省海岸研究发现沿海地区有18.5 km2面积被改变,其中17.3 km2被侵蚀,还有一些其他文献是关于海平面上升[21]等原因引起岸线侵蚀等变迁。综上所述,笔者发现针对泰国湾地区大多数研究仅对部分典型区域而缺乏对泰国湾整体大尺度海岸线时空变化规律的宏观研究。

本研究拟从泰国湾整体出发,基于Landsat TM/OLI 中等分辨率卫星遥感影像数据提取1988年、1996年、2006年、2016年4期海岸线数据来研究泰国湾整体沿岸岸线长度的时空变迁以及侵蚀、淤积变化,并通过DSAS中的端点变化速率来分析典型岸段近30年岸线变迁速率,对造成岸线变化的原因做出相关的分析。

银行业做为一种周期性行业,其利润的高速增长与宏观经济的平稳较快增长有直接关系。宏观经济的发展,导致信贷资金的供求量增加,居民对银行服务需求增加,银行的利润自然就会增加。虽然近年我国宏观经济增长态势趋缓,但依然保持平稳较快的发展,为银行业的高利润提供了一个良好的外部环境。

1 研究区概况

泰国湾(Gulf of Thailand),旧称暹罗湾(Gulf of Siam),是泰王国的南海湾,地理坐标范围是99°10′E—105°00′E、6°00′N—13°30′N,其东南部通南中国海,泰国、柬埔寨、越南濒临其北部和东部,泰国、马来西亚在其西部。湾口在越南金瓯角和马来西亚的哥达巴鲁之间。

泰国湾南北长约720 km,东西宽为480~560 km,面积约239 000 km2。海湾区因第三纪地壳运动中断裂陷落而成,断陷海盆底部沉积着第三纪以来厚达7 500 m的沉积层,海湾沿岸大部分是陡峭岩岸,湾顶曼谷湾和湾口有连片沙岸。泰国湾大部分属热带季风气候,每年11月至翌年3月盛行干燥的东北风,降水稀少,称为旱季;4-10月盛行潮湿的西南风,降雨迅速增多,称为雨季。海湾南端属赤道多雨气候,年降雨比较均匀,没有明显的旱季和雨季之分,年降水量较多。海湾内的海流受南海季风影响,随季节而改变。该湾是泰国、柬埔寨通往太平洋和印度洋的海运要道。

2 数据与方法

2.1 数据与处理

通过对图4至图7分析发现,1988—1996年海岸线EPR平均为-10.72 m/a,最大侵蚀的EPR在断面号115附近,对应地理位置为北揽府班空丹附近,侵蚀速率为183.07 m/a;最大淤积的EPR在断面号199附近,对应地理位置为春武里府班空丹鲁附近,淤积速率为151.36 m/a。1996—2006年海岸线EPR平均为-5.02 m/a,最大侵蚀的EPR在断面号415附近,对应地理位置为龙仔厝府班纳格勒马尼拉附近,侵蚀速率为123.52 m/a;最大淤积的EPR在断面号424,对应地理位置为龙仔厝府班华蓬附近,淤积速率为86.89 m/a。2006—2016年海岸线EPR平均为-2.29 m/a,最大侵蚀EPR在断面号413附近,对应地理位置为龙仔厝府班纳格勒马尼拉附近,侵蚀速率为108.06 m/a;最大淤积EPR在断面号31,对应地理位置为北揽府班空加拉文附近,淤积速率为55.86 m/a。1988—2016年海岸线EPR平均为-5.72 m/a,最大侵蚀的EPR在断面号416附近,对应地理位置为龙仔厝府沙没沙空附近,侵蚀速率为68.88 m/a,最大的淤积EPR在断面号31附近,对应地理位置为北揽府班空加拉文附近,淤积速率为26.65 m/a。

从大范围长时间序列尺度上来看,影响泰国湾海岸线变迁的自然因素主要包括地壳运动、气候变化、海平面变化、风暴潮、海浪、潮汐、海冰、入海河流泥沙等,其中主要原因有以下几点。

 

表1 遥感影像数据

  

序号卫星名称成像年份分辨率/m景数1Landsat-5198830132Landsat-5199630133Landsat-5200630134 Landsat-820163015

注:Landsat数据来源于USGS网站.

  

图1 2016年遥感影像数据分布图

2.2 海岸线提取方法

蒸汽发生器是核电站的关键设备,其性能好坏直接关系到电厂的安全运行,而蒸汽发生器中泥渣沉积会浓缩二次侧水中的离子浓度,有的甚至达到104倍以上,如氯离子,能增加传热管和其他管段上发生晶间应力腐蚀、点蚀的概率,从而影响蒸汽发生器的使用寿命[4-5]。因此,国内电厂普遍采取水力冲洗的办法,在大修期间,对蒸汽发生器二次侧泥渣进行冲洗,以避免泥渣大量堆积,危及蒸汽发生器安全运行的情况。

本研究结合海岸成因及海岸底质两方面,同时结合孙伟富等[22]建立的海岸线类型遥感解译标志,建立了综合详细的海岸线分类体系。海岸线分类体系包括基岩岸线、淤泥质岸线、砂质岸线、河口岸线、生物岸线、养殖围堤、港口岸线和建设围堤8类。

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基于海岸线分类体系和遥感影像,结合遥感图像的识别解译能力和地学知识,并以近红外、红、绿波段组合后的假彩色影像为例,给出不同类型海岸线的遥感解译特征,建立遥感解译标志集。遥感解译标志:①基岩岸线。由岩石组成的基岩海岸,常有突出的海岬和深入陆地的海湾,岸线曲折,水边线不规则,海岸色调灰暗。在影像上基岩岸线位于明显的水陆分界线。②淤泥质岸线。植被茂盛与稀疏程度明显差异处即为淤泥质岸线所在位置。在影像上呈现:岸线向陆一侧呈红褐色或暗红色,向海一侧为灰色。③砂质岸线。位于砂质海岸的水陆分割线,是海滩的滩脊痕迹线。在影像上呈现:岸线向陆侧呈亮白色,向海一侧亮度较暗。④河口岸线。入海河口与海洋水域的分界线,河流突然展宽处连线或河口区域道路、桥梁的边界线。在影像上呈现:以河口突然展宽处的突出点连线,形状平直,长度较短。⑤生物岸线。将整个红树林和其他类型边缘作为红树林岸线,在影像中呈红色色调,纹理较光滑。⑥养殖围堤。养殖围堤一般呈长条状,空间集中分布,布局规则,通常位于基岩海岸、淤泥质海岸或者红树林海岸上。⑦港口岸线。通过围填增加土地,用于修建港口码头用地,在影像上呈现边缘规则的分布。⑧建设围堤。通过围填增加土地,用于居民地、交通等建设等用途。在影像上呈现:具有独特地物邻接关系;岸线向陆一侧,纹理粗糙,呈灰白色或亮白色,向海一侧颜色较暗。

②对水位埋深数据,利用水是优良电导体的特性,在原有水位测量设备的基础上改进测水位埋深的设备,利用电线回路遇水通电的原理获得数据。

影响泰国湾整体海岸线长度变化的因素众多。泰国湾海涂宽广,河口众多,一方面,在人类活动的影响作用下,蜿蜒曲折的淤泥质海岸和海湾沿岸被围垦改造成农用地、虾养殖池,一些深入内陆的港湾被堤坝截断用作蓄水等,都会使得“海岸线局部变短”;另一个方面,港口区域扩建及新修建港口,建设用地等土地利用向海的方向扩建都会使得“海岸线局部变长”。

为了保证前后4期海岸线位置没有变化的部分保持严格一致,在GIS平台上先对2016年的海岸线位置进行人-机交互目视解译,生成矢量数据,后期海岸线以2016年海岸线为标准数据,只对海岸线有变化区域进行更新,从而有效地避免不同时相遥感影像进行海岸线动态更新提取时所产生的“双眼皮”现象。

企业的各个环节的时间管理还体现在岗位权限明确、任务具体、责任明晰、人尽其责。企业中任何部门和职工都要根据岗位职责保证工作认真落实,提高工作效率,工作任务要在规定的时间期限内完成,不能无故拖延。对能够高效完成工作的员工可以给予奖励,对不能够达标、不履行职责的员工要给予处罚,承担一定损失。

2.2.3 端点变化速率计算方法

端点变化率(End Point Rate,EPR)能够反映海岸线的净值变化特征,计算简单,只需要两条岸线的时间,具体的计算方法如下所示:

 

式中:d1为垂线与最早一期岸线的交点到基线的距离;d2为垂线与最晚一期岸线的交点到基线的距离;t1为最早一期岸线时间(年);t2为最晚一期岸线时间(年)。

3 结果与分析

3.1 海岸线长度和类型变化特征

泰国湾近30年岸线总长度呈增长趋势,增长速率由快变慢。如图2和图3所示,岸线总长度由1988年的4 256.8 km增加至2016年的4 504.9 km,其中1988—1996年,岸线变化最剧烈,岸线长度增加172.4 km。1996—2006年,岸线长度增加速率变缓,增加了33.5 km,平均年增长率为3.04 km/a。2006—2016年,岸线长度持续增加,增加了42.2 km,增长速率比1996—2006年较大,平均年增长率为3.84 km/a。

2.2.2 岸线提取方法

  

图2 泰国湾岸线总长度变化趋势

基于1988—2016年4期遥感影像,通过人-机交互解译获取到不同年份的岸线类型及长度信息如表2所示。分析得出:1988—2016年泰国湾海岸线利用类型在波动变化,其中淤泥质岸线、养殖围堤、港口岸线、建设围堤变化都比较大,基岩岸线、河口岸线、砂质岸线整体波动范围比较小。1988—1996年,变化最剧烈的是生物岸线和养殖围堤,其中红树林岸线长度减少352.2 km,养殖围堤岸线长度增加555.5 km,其中大部分情况是在红树林区建立虾养殖场,将红树林用地类型变为养殖用地。1996—2006年,变化最为剧烈的是淤泥质岸线和建设围堤,其中淤泥质岸线减少109.4 km,建设围堤岸线增加118 km,近10年由于建设的发展,建设围堤岸线变化很大。2006—2016年,变化最为剧烈的是淤泥质岸线和建设围堤,其中淤泥质岸线减少108.1 km,建设围堤岸线增加139 km,表明近10年整体建设围堤还在继续增加,进一步说明泰国湾周边国家对沿岸开发利用持续增强。

  

图3 岸线位置变化

 

表2 不同年份各岸线类型长度 km

  

年份基岩岸线砂质岸线淤泥质岸线河口岸线生物岸线养殖围堤港口岸线建设围堤 1988356.9101.11 412.413.21 347.3580.755.4389.8 1996367.997.71 269.311.2995.11 136.2117.9433.9 2006365.978.51 159.912.81 032.71 116.4144.6551.9 2016378.759.91 051.811.81 019.41 101.3191.1690.9

3.2 重点岸段的岸线变迁速率分析

本研究采用遥感影像人-机交互解译的方法提取出泰国湾4期的岸线数据,通过分析发现:发生侵蚀、淤积变化的地方主要集中于西南部的北大年府、中部的曼谷、东部的白马寺这几个区域,为了进一步分析1988—2016年岸线变迁速率,选取佛丕府港口到春武里府港口附近的岸段作为重点研究岸段。基于1988年的海岸线做缓冲区获取一条岸线为基准岸线,通过利用一系列垂直于基准岸线、等间距分布的剖面线来分别计算1988—1996年、1996—2006年、2006—2016年和1988—2016年岸线变迁速率。一般来说,海岸线多呈不规则的分布形态,其空间特征和变化很难定量描述,本研究基于基准岸线经过多次试验,发现选择断面间隔为300 m、长度为3 000 m作为计算得出的EPR能比较好地对不同时相的海岸线的变化情况做出准确的刻画。以下是不同年份岸线的EPR,图4和图5中EPR正值表示淤积,EPR负值表示侵蚀。

  

图4 1988—1996年EPR

  

图5 1996—2006年EPR

  

图6 2006—2016年EPR

  

图7 1988—2016年EPR

本研究所用的数据源为1988年、1996年和2006年的Landsat TM、 2016年Landsat 8 OLI数据,共收集54景影像,空间分辨率为30 m,影像年份选取以10年左右为间隔,数据具体信息如表1和图1所示。

面对困难,小小的蚂蚁尚且能坚韧不拔,努力克服,而我在学习中,只遇到一点点难题,就选择逃避问题而没有迎难而上。和它相比,我真是自愧不如。我要向小蚂蚁学习,在学习生活上,勇敢进取,奋力拼搏!(指导老师:钟华奇)

3.3 海岸蚀淤变化分析

(2)永久性洪水和极端洪水事件。极端洪水事件是由风暴潮引起的,根据热带地区的气旋侵袭泰国湾地区的历史资料,预报未来气旋事件频率将比过去30年高[23],这表明极端事件的发生率较高,对于泰国湾海岸线的影响也比较大。

2.2.1 海岸线解译标志构建

 

表3 泰国湾海岸带整体侵蚀淤积变化 hm2

  

类型1988—1996年1996—2006年2006—2016年 海岸侵蚀10 773.215 991.396 662.36 海岸淤积14 680.813 888.953 932.32 净增加3 907.60-2 102.44-2 730.04

注:净扩张为+时表示海岸淤积导致面积增加,相反则为面积减少.

通过表3可知,从时间上来看,泰国湾近30年海岸带面积呈持续减少的态势,虽然在1988—1996年海岸带净增加3 907.6 hm2,但是整体30年海岸带面积是呈持续减少的状态。近30年,泰国湾海岸带面积净减少924.88 hm2,年减少速率为31.89 hm2/a。1988—1996年,海岸带侵蚀10 773.21 hm2,年均侵蚀速率为1 197.02 hm2/a,海岸带淤积面积14 680.81 hm2,淤积速率为1 631.2 hm2/a,净增加3 907.6 hm2。1996—2006年,海岸带侵蚀面积呈下降的趋势,为5 991.39 hm2,侵蚀速率为544.67 hm2/a,淤积增加的面积为3 888.95 hm2,淤积速率为353.54 hm2/a。2006—2016年,海岸带净增加为负值,减少2 730.04 hm2,其中海岸侵蚀减少6 662.36 hm2,年均侵蚀速率为605.67 hm2/a,海岸带淤积3 932.32 hm2,淤积速率为357.48 hm2/a。从空间上看,泰国湾岸线整体总体以养殖围堤和淤泥质岸线向陆地后退为主,港口建设向海推进为辅,主要的侵蚀发生在曼谷以南地区和北大年府附近地区。

3.4 海岸线变迁原因分析

3.4.1 自然因素

有了几个比较熟悉的领域,备课、上课的时候才会有他山之石,才会有意外的灵感,既增加课堂的容量,又增强课堂的吸引力,使课堂稳重中有灵动之气。

本研究所用的Landsat TM/OLI数据定位精度为30 m左右,满足大范围中等比例尺监测岸线变迁的精度要求。对于时相最早的1988年的Landsat 5 TM影像中有2景存在定位偏移的问题,利用相邻影像开展图像配准,确保位置完全匹配。为了突出水陆边界线,采用假彩色合成方案,即选用近红外、红、绿波段分别赋予红(R)、绿(G)、蓝(B)色,进行假彩色合成,并进行适当的线性拉伸,以便突出水陆边界。

(1)海平面变化是由气候变化导致的,而气候变化因纬度而异,泰国湾处于低纬度地区,连续潮湿、干旱情况发生在秋天,使得海平面局部发生变化[21]。由于泰国湾地区地势较低,部分地势平坦的低洼海湾地区相对海平面上升影响较大,因此引起泰国湾岸线向陆地后退。

海岸淤积使得岸线向海方向运动,引起海岸带面积增加,海岸侵蚀使得岸线向陆地方向后退,海岸带面积减少。本研究所界定的侵蚀、淤积包括自然原因和人类活动引起的,如海浪侵蚀、风暴潮侵蚀、港口用地向海方向扩张等造成的侵蚀淤积。泰国湾近30年海岸带不同年份和区域侵蚀淤积程度不同,主要发生的侵蚀区域集中于曼谷湾附近和北大年府附近,该区域海岸带脆弱,极易受到侵蚀。主要的淤积地带发生在港口码头建设的区域,以及建设用地向海方向扩建等区域。通过相邻年份岸线提取数据,得出相邻两期数据的侵蚀、淤积数据。海岸带整体的侵蚀、淤积面积变化如表3所示。

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(3)泰国湾的海水位主要受天文潮、大型河流的气象风和压力以及水排放。潮汐从南过越南的Kaman半岛和马来半岛进入泰国湾,这些潮汐特征对宋卡府附近的海岸线有影响,水位的上升侵蚀着岸线,周期性的变化导致岸线的侵蚀[21]

3.4.2 人类活动

短期来看,人类活动对于岸线变迁的影响远远大于自然因素,主要涉及建设围堤、养殖围堤、港口建设、大坝的建设等,具体表现在以下几个方面。

④内涝灾害突出。松嫩平原、三江平原及江河干支流沿江地区地势低平,排涝设施不完善,“关门淹”问题突出。受内涝及洪灾影响,农林牧渔业经济损失达290亿元,占直接经济损失的63.8%。

(1)地下水过度开采。如曼谷地区,由于城市用水需求量大,增加了对地下水开采的速率,使得地下水开采过度,引起海岸带地表整体下陷,使得海岸带相对于海平面下降,造成海岸侵蚀加剧,导致岸线向陆地方向移动。

(2)建立虾养殖场,对当地红树林破坏。在过去的30年间,为了商业的利益,人们过度开发利用红树林,如北揽府、龙仔厝府、曼谷沿岸地区的居民都是以水产养殖和农业为主要生计。虾养殖场的建立,对周围环境的污染,使得红树林生态环境遭到严重的破坏,由于红树林的减少,对于沿岸泥土的固着能力降低,整体岸线受到侵蚀加剧,岸线持续向陆地方向后退。

(3)港口码头等建设用地增加,使得岸线向海方向延伸,这也是导致海岸线变迁很重要的人为原因。近30年,由于海运发展日益强盛,泰国湾周边增加了很多港口码头,中国倡议建设“21世纪海上丝绸之路”,对泰国东部海岸廉差邦港口有很大的影响。

4 结论与讨论

本研究以泰国湾整体为研究区域,通过提取1988年、1996年、2006年、2016年4期海岸线来研究泰国湾整体沿岸岸线的时空变迁。为了更为精确地定量分析变迁,采用DSAS分析近30年泰国湾岸线变迁速率,并对造成岸线变化的原因做出相关的解释。得出以下几点结论。

(1)泰国湾近30年岸线总长度是呈增长的趋势,增长速率由快变为缓慢。岸线总长度由1988年4 256.8 km增加至2016年4 504.9 km,其中1988—1996年,岸线变化最剧烈,岸线长度增加172.4 km。1988—2016年泰国湾不同类型海岸线长度在波动变化,其中淤泥质岸线、养殖围堤、港口岸线、建设围堤变化都比较大,基岩岸线、河口岸线、砂质岸线整体波动范围比较小。

(2)通过选取佛丕府港口到春武里府港口附近的岸段作为典型岸段,利用DSAS中的EPR来研究1988—2016年岸线变迁速率。发现:1988—1996年海岸线EPR平均为-10.72 m/a,最大侵蚀处位于北揽府班空丹附近,侵蚀速率为183.07 m/a;最大淤积处位于春武里府班空丹鲁附近,淤积速率为151.36 m/a。1996—2006年海岸线EPR平均为-5.02 m/a,最大侵蚀处为龙仔厝府班纳格勒马尼拉附近,侵蚀速率123.52 m/a;最大淤积的位置为龙仔厝府班华蓬附近,淤积速率为86.89 m/a。2006—2016年海岸线EPR平均为-2.29 m/a,最大侵蚀位置为龙仔厝府班纳格勒马尼拉附近,侵蚀速率为108.06 m/a;最大淤积位置为北揽府班空加拉文附近,淤积速率为55.86 m/a。

(3)从时间上来看,泰国湾近30年蚀淤面积呈持续减少的态势,虽然在1988—1996年年蚀淤面积净增加3 907.6 hm2,但是整体30年蚀淤面积持续减少,净减少924.88 hm2,年减少速率为31.89 hm2/a。

(4)从空间上看,泰国湾岸线总体以养殖围堤和淤泥质岸线向陆地后退为主,建设围堤向海推进为辅,主要的侵蚀发生在曼谷以南地区和北大年府附近地区。

改进Softmax分类器的深度卷积神经网络及其在人脸识别中的应用······································冉 鹏 王 灵 李 昕 刘鹏伟 (3,352)

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周磊,马毅,胡亚斌,包玉海
《海洋开发与管理》 2018年第05期
《海洋开发与管理》2018年第05期文献

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