基于卫星遥感的长江口岸线演化分析_刘雪

０
０．００％
注：长度的单位为 ｋｍ。
２０１０ 年
长度
百分比
２６３ ３８．２１％
９７．５２ １４．１７％
６７．９５ ９．８７％
１４０．７ ２０．４４％
５．２９７ ０．７７％
０
０．００％
１１３．９ １６．５５％
０
０．００％
从图４和图５ 中 可 以 看 出，１９８７—２０１０ 年 岸 线 的绝大部分已被人 工 岸 线 占 据。１９８７—１９９９ 年，人 工 岸 线 大 幅 增 长 ，增 长 的 原 因 ：一 是 在 海 门 市 南 部 的 圩角港 附 ［８］ 近以及泰东、海桥一带，在此期间建 立 了 大量的人工养殖池 和 促 淤 池，其 中 部 分 地 段 已 作 为 耕 地 使 用 ；二 是 在 崇 明 东 滩 ，修 筑 了 大 片 的 促 淤 池 和 人工 养 殖 池［９］，岸 线 长 达 １３．８４ｋｍ；三 是 在 崇 明 岛 北 部 的 河 口 心 滩 兴 隆 沙 岸 段 ，陆 地 面 积 大 范 围 扩 张 ， 人 工 岸 线 增 长 了 ２１．９７ｋｍ；另 外 在 长 兴 岛 东 北 部 有 小 规 模 人 工 修 建 的 养 殖 池 也 造 成 岸 线 的 增 长。 １９９９—２００６年，人工 岸 线 减 少，这 是 由 于 自 然 淤 积 引 起的崇明岛北部的河口心滩兴隆沙并岸 ，对 岸 线
基于卫星遥感的长江口岸线演化分析
刘雪，马妍妍，李广雪，赵云
（中国海洋大学 海洋地球科学学院，青岛 ２６６１００）
摘要：通过对１９８７、１９９３、１９９９、２００６ 和２０１０年５个时相的 Ｌａｎｄｓａｔ卫星遥感数据分 析，利 用 适 合 长 江 口 岸 线 演变研究的遥感波段组合，获得了长江口南北 两 岸 ２０ 多 年 来 岸 线 演 变 的 信 息，结 果 表 明，１９８７—２０１０ 年 期 间，研 究区内岸线的总长度由５２６．７ｋｍ 增长到５７９．７ｋｍ，高潮线以上陆地面积增加５４１．４８ｋｍ２，其中，以海门市 的 南 部 海岸、崇明岛北岸和东岸、浦东新区的东部岸段以及长兴岛北部和横沙岛东部岸 段 变 化 最 为 明 显，并 且 它 们 以 不 同 的速度向海淤进。２０多年来，造成岸线变化的原因有长 江 输 沙、港 口 建 设 和 围 填 海 工 程 建 设。 今 后 应 密 切 关 注 长 江 口 岸 线 的 变 化 ，了 解 其 变 化 规 律 ，预 测 其 未 来 变 化 的 趋 势 。
自然 岸线
河口岸线 潮滩岸线
５．２３５ ０．９７％
３．４７４ ０．６０％
０
０．００％
２．９１８ ０．４６％
０
０．００％
４．５８８ ０．７０％
０
０．００％
辅助
线状坝
１５．１５
岸线 河口内部岸线
２．８０％
２７．５２ ４．７２％
０
０．００％
５８．２９ ９．１２％
０
０．００％
９９．４９ １５．２１％
在对 遥 感 影 像 资 料 进 行 多 时 相 分 析 之 前，首 先 选取了２０个野外控制点，在现场使用 ＤＧＰＳ进行定
位，定位误差小于 ２ ｍ。 应 用 遥 感 处 理 软 件ＩＤＲＩＳＩ 将２０１０ 年 的 图 像 校 正 到 大 地 坐 标 系 统 下，然 后，再 以 校 正 好 的 ２０１０ 年 图 像 为 基 准 ，校 正 其 他 几 个 时 相 的卫星影像 。 ［５］
关 键 词 ：卫 星 遥 感 ；岸 线 变 化 ；长 江 口 中 图 分 类 号 ：Ｐ７３１．１２ 文 献 标 识 码 ：Ａ 文 章 编 号 ：０２５６－１４９２（２０１３）０２－００１７－０７
长江是中国 第 一 大 河，径 流 量 大、泥 沙 丰 富、潮 流亦强，这些特征使 其 形 成 了 三 级 分 汊 四 口 入 东 海 的格局。长江口是 中 国 最 大 的 河 口，陆 海 相 互 作 用 活跃、河口演变机 制 复 杂，故 其 河 势 变 化、岸 线 的 演 变备受关 注。 本 文 选 取 １９８７—２０１０ 年 长 江 口 区 ５ 个时相的遥感图来 分 析 海 岸 线 变 化 及 其 原 因，为 长 江口海岸的保护和河口地区的开发建设提供科学依 据。
图 ２ 岸 线 分 类 示 意 图 Ｆｉｇ．２ Ｃｌａｓｓｉｆｉｃａｔｉｏｎ ｏｆ ｃｏａｓｔｌｉｎｅ
２ 资料及处理方法
２．１ 资 料 来 源 本文选用了 １９８７ 年 ５ 月 １８ 日、１９９３ 年 ６ 月 ３
日、１９９９年１２月２１ 日、２００６ 年 ４ 月 ２０ 日、２０１０ 年 １月２５日的 ＴＭ 卫 星 遥 感 数 据。ＴＭ１－５、７ 波 段 分 辨率为３０ ｍ，ＴＭ６ 波 段 为 热 红 外 波 段，分 辨 率 为 １２０ ｍ。 ２．２ 资 料 处 理 方 法 及 步 骤
应用地理 信 息 系 统 软 件 ＭａｐＩｎｆｏ，将 合 成 好 的 假彩色图 片 配 准，分 别 以 Ｌａｎｄｓａｔ ＴＭ５（Ｒ）４（Ｇ）２ （Ｂ）波段组合和 Ｌａｎｄｓａｔ ＴＭ７（Ｒ）３（Ｇ）１（Ｂ）波段组 合为基础提取高潮线。最后按照 １∶５０ ０００ 的比例 尺，在 ＭａｐＩｎｆｏ中 绘 制 海 岸 线，并 计 算 高 潮 线 以 上 陆地增减的面 积，在 Ｅｘｃｅｌ中 计 算 长 江 口 增 减 的 陆 地 面 积 及 海 岸 线 向 海 移 动 的 速 率 ，并 得 到 相 应 图 件 ， 最后进行对比分析。
２０１３年 ４ 月 海 洋 地 质 与 第 四 纪 地 质
第 ３３ 卷 第 ２ 期 ＭＡＲＩＮＥ ＧＥＯＬＯＧＹ ＆ ＱＵＡＴＥＲＮＡＲＹ ＧＥＯＬＯＧＹ
ＤＯＩ：１０．３７２４／ＳＰ．Ｊ．１１４０．２０１３．０２０１７
Ｖｏｌ．３３，Ｎｏ．２ Ａｐｒ．，２０１３
基 金 项 目 ：国 家 自 然 科 学 基 金 项 目 （４１０３０８５６）；泰 山 学 者 建 设 工 程专项
作 者 简 介 ：刘 雪 （１９８８— ），女 ，硕 士 生 ，海 洋 地 质 专 业 ． 通 信 作 者 ：马 妍 妍 ，Ｅ－ｍａｉｌ：ｍａｙａｎｙａｎ＠ｏｕｃ．ｅｄｕ．ｃｎ 收 稿 日 期 ：２０１２－０８－１１；改 回 日 期 ：２０１２－１１－２１． 文 凤 英 编 辑
１ ８ 海 洋 地 质 与 第 四 纪 地 质
２０１３ 年
性地被海水淹没，植 被 很 少。 在 高 潮 线 以 下 有 固 滩 植被的地方如崇明 岛，在 遥 感 图 上 所 表 现 出 的 特 征 有别于陆地植被，并 且 有 些 地 方 还 发 育 潮 沟 体 系 等 明 显 的 潮 滩 地 物 类 型 ，因 此 ，在 这 些 地 方 高 潮 线 定 在 这些植被向陆一侧的边缘 。 ［１－４］
１ 研究区域
选取 了 东 到 江 苏 省 的 连 兴 港，西 到 江 苏 省 的 徐 六泾的岸线作 为 研 究 区 域 （图 １），该 研 究 区 位 于 长 江 口 口 门 处 ，是 海 陆 相 互 作 用 最 为 敏 感 的 地 带 。
根据 研 究 需 要，我 们 将 研 究 区 的 岸 线 分 为 主 体 岸线和辅助岸线两 大 类，其 中 主 体 岸 线 又 包 括 自 然 岸线和人工岸线。自然岸线主要有由河口两侧明显 转折点的连线所确定的河口岸线和潮滩上的大潮高 潮 线 。 人 工 岸 线 主 要 有 围 海 岸 线 、填 海 岸 线 、港 口 岸 线 和 其 他 人 工 岸 线 。 围 海 岸 线 ：以 挡 潮 防 浪 、控 制 围 区水位，满 足 农 垦、制 盐、蓄 淡、水 产 养 殖 以 及 发 电、 交 通 航 运 、海 岸 防 护 等 为 目 的 的 海 域 圈 围 工 程 ，如 人 工 修 筑 的 堤 坝 、盐 田 、养 殖 池 、促 淤 池 等 。 填 海 岸 线 ： 以１９８７ 年 岸 线 为 基 准，超 出 岸 线 部 分 的 围 海 岸 线。
图 ５ １９８７—２０１０ 年 长 江 口 岸 线 长 度 变 化 Ｆｉｇ．５ Ｃｈａｎｇｅ ｉｎ ｃｏａｓｔｌｉｎｅ ｌｅｎｇｔｈ， ｆｒｏｍ １９８７ｔｏ ２０１０
２ ０ 海 洋 地 质 与 第 四 纪 地 质
２０１３ 年
的长度造成了显著 影 响。２００６—２０１０ 年，人 工 岸 线 的 长 度 继 续 增 长 ，在 此 期 间 ，变 化 最 为 明 显 的 岸 段 位 于长兴岛的北部和 横 沙 岛 的 东 部，这 两 处 分 别 修 筑 了大规模的促淤池 和 人 工 坝，不 但 大 大 增 加 了 岸 线 的长度，而且使岸线有大幅度北移的趋势 。 ［１０］
用图像处 理 软 件 ＰｈｏｔｏＳｈｏｐ 对 各 时 相 遥 感 影 像图片分别进行假 彩 色 合 成，不 同 的 组 合 方 式 突 出 不同的地物特征。根据各波段特征及相关性关系， 经过反复试验比较得到适合于本次研究的遥感波段 组合，Ｌａｎｄｓａｔ ＴＭ５（Ｒ）４（Ｇ）２（Ｂ）波 段 组 合 和 Ｌａｎｄｓａｔ ＴＭ７（Ｒ）３（Ｇ）１（Ｂ）波 段 组 合 （图 ３），前 者 能够较好地反映植 被，后 者 能 够 较 好 地 反 映 地 物 特 征 ［６－７］。
图 １ 研 究 区 位 置 Ｆｉｇ．１ Ｌｏｃａｔｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅ ｒｅｓｅａｒｃｈ ａｒｅａ
港口岸线：港口 码 头 向 海 一 侧 的 外 缘。 人 工 其 他 岸 线：除围海岸线、填 海 岸 线、港 口 岸 线 的 其 他 城 市 用 地 岸 线 ，如 工 业 用 地 的 岸 线 、建 筑 用 地 的 岸 线 等 。 辅 助岸线是 向 海 突 出、宽 度 小 于 ５０ ｍ 的 线 状 坝 （图 ２）。其中大潮高潮 线 的 确 定 分 为 两 种 情 况，在 没 有 固滩植被的情况下，将 陆 地 植 被 向 海 一 侧 的 边 缘 作 为高潮 线 标 定 的 标 志，陆 地 植 被 在 Ｌａｎｄｓａｔ ＴＭ５ （Ｒ）４（Ｇ）２（Ｂ）波 段 组 合 中 与 周 围 地 物 光 谱 特 征 有 明 显 不 同 ，在 影 像 上 清 晰 可 辨 ，可 以 较 为 准 确 地 判 别 出 ，高 潮 线 向 陆 一 侧 有 植 被 覆 盖 ，向 海 一 侧 由 于 周 期
５２１．５ ９６．２４％
２５５ ４３．７０％ ２２．１９ ３．８０％ ２５．６９ ４．４０％
２９９．３ ４６．８４％ ５２ ８．１４％
３７．６５ ５．８９％
２６７．８ ４０．９５％ ７５．９５ １１．６１％ ６５．３１ ９．９９％
其他人工岸线
２４９．７ ４２．７９％ １８８．８ ２９．５５％ １４０．９ ２１．５４％
表 １ １９８７—２０１０ 年 长 江 口 岸 线 变 化 信 息 Ｔａｂｌｅ １ Ｓｔａｔｉｓｔｉｃｓ ｏｆ ｃｏａｓｔｌｉｎｅ ｃｈａｎｇｅｓ，ｆｒｏｍ １９８７ｔｏ ２０１０
１９８７ 年
１９９３ 年
１９９９ 年
２００６ 年
长度
百分比
长度
百分比
长度
Hale Waihona Puke Baidu
百分比
长度
百分比
人工 岸线
围海岸线 填海岸线 港口岸线
图 ３ 长 江 口 岸 线 不 同 波 段 组 合 对 比 Ｆｉｇ．３ Ｃｏｍｐａｒｉｓｏｎ ｏｆ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｂａｎｄ ｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎ
第 ２ 期
刘 雪 ，等 ：基 于 卫 星 遥 感 的 长 江 口 岸 线 演 化 分 析
１９
图 ４ １９８７ 年 和 ２０１０ 年 长 江 口 岸 线 分 布 Ｆｉｇ．４ Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ ｏｆ ｃｏａｓｔｌｉｎｅ，１９８７ａｎｄ ２０１０
从图 ６ 中 可 以 看 出，填 海 岸 线 和 港 口 岸 线 长 度 持续增长，并 且 填 海 岸 线 有 持 续 快 速 增 长 的 趋 势。 说明随着人口的增 长 和 经 济 的 发 展，人 类 对 土 地 的 需求量日益增多，在 浦 东 新 区 的 虹 桥 机 场 就 是 填 海 作用的结果；同 时 港 口 的 建 设 逐 渐 得 到 了 重 视，在 １９９９—２０１０年期间，在 启 东 市 南 岸、崇 明 岛 南 岸 以 及浦东新区的北岸修建了大量的港口。
３ 长江口南北岸线发展演化
３．１ 岸 线 长 度 变 化 分 析
本文 利 用 ５ 个 时 相 的 遥 感 影 像 资 料 对 １９８７— ２０１０年 的 岸 线 进 行 统 计。 图 ４ 为 １９８７ 年 和 ２０１０ 年 岸 线 分 布 图 ，表 １ 为 １９８７—２０１０ 年 的 岸 线 变 化 信 息统计。