泉州灣海岸線變化特征的定量分析研究

賴志坤

(國家海洋局 第三海洋研究所, 福建 廈門 361005)

泉州灣海岸線變化特征的定量分析研究

賴志坤

(國家海洋局 第三海洋研究所, 福建 廈門 361005)

應用海岸線變化定量分析原理, 綜合分析了近50年來泉州灣海岸線變化的基本特征, 計算了古浮澳岸段的海岸線變化速率。研究分析結果表明, 泉州灣海岸線長度以0.94 km/a的速率減小, 海域面積(含島嶼)以1.01 km2/a的速率減小; 古浮澳岸段呈現(xiàn)南北淤進, 中間侵淤交互的岸線變化趨勢。通過了解泉州灣海岸線變化特征和變化趨勢, 獲取海岸線變化速率數(shù)據(jù), 為泉州灣海域的可持續(xù)開發(fā)與管理提供參考依據(jù)。

泉州灣; 古浮澳; 海岸線; 定量分析; 變化速率

海岸線是海岸帶管理中海陸劃分的基本界線,是最重要的空間要素之一[1]。海岸線變化是海岸變化的直接表現(xiàn), 無論是海岸侵退還是海岸淤進都將引起海岸線的變化, 改變海域面積, 影響海洋環(huán)境。通常影響海岸線變化的主要因素有水動力環(huán)境、沉積物輸送機制、海平面變化、海岸地質與地貌性質、人類活動等五大類[2]。尤其是, 改革開放以來, 隨著沿海經濟建設的不斷發(fā)展, 人類活動對海岸變化起著重要影響。

泉州是福建省經濟發(fā)展較快、綜合實力較強的城市, 隨著經濟建設的發(fā)展, 泉州灣開展了大量的各類海岸工程, 改變海岸形態(tài), 逐漸影響著海岸線的變化。本文收集了五個時期的泉州灣歷史海圖資料, 利用GIS技術和相關數(shù)學方法, 從定量角度分析泉州灣海岸線變化的基本特征及趨勢, 為海域管理部門提供科學參考依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 資料收集及處理

本研究收集了由中國人民解放軍海軍司令部航海保證部出版的五個歷史時期紙質海圖資料(表1),利用大幅面掃描儀進行掃描, 獲取電子海圖圖件數(shù)據(jù)。

對上述電子海圖圖件, 應用 GIS技術進行圖件的空間配準和數(shù)字化處理, 使五個時期圖件的坐標系統(tǒng)一為 WGS84坐標, 墨卡托投影(基準緯線：24°52′N), 獲取不同時期的矢量化海岸線數(shù)據(jù)(圖1)。根據(jù)五個時期引用的地形圖年限, 確定為對應的海岸線數(shù)據(jù)年限。同時, 確定本文研究區(qū)范圍為 崇 武 (118°55′57.7″E, 24°52′33.5″N) 至 祥 芝 角(118°46′43.8″E, 24°46′23.8″N)連線以西海域。

1.2 海岸線變化分析原理

利用多時期歷史海岸線數(shù)據(jù), 通過數(shù)學方法計算海岸線變化速率和預測海岸線變化趨勢, 是進行海岸線變化定量分析的基本手段。常用的變化速率計算方法有端點速率法(EPR)、平均速率法(AOR)、線性回歸速率法(LRR)、折剪速率法(JKR)等[3-4]; 趨勢預測方法有變化速率預測法、灰色模型預測法等[3-4]。

根據(jù)上述海岸線變化速率計算方法與趨勢預測方法, 不僅可以實現(xiàn)定量計算分析海岸線變化的基本特征, 反映海岸線局部區(qū)域變化情況, 也可以分析計算海岸線總長度和海域面積的變化速率和變化趨勢, 反映海岸線變化引起的海域綜合變化特征。

2 泉州灣海岸線變化特征

2.1 泉州灣海岸線變化分析

海岸線變化表現(xiàn)為岸線空間位置的淤進或侵退, 對于一個海灣的海岸線位置變化綜合表現(xiàn)于岸線形態(tài)、岸線長度、海域面積等的變化(表2)。本文, 通過應用上述變化速率計算原理, 獲取了泉州灣岸線總長度變化速率和海域面積(含島嶼)變化速率(表3)。

表1 歷史海圖資料情況Tab. 1 The information of historical charts

圖1 泉州灣歷史海岸線分布示意圖Fig. 1 Historical shorelines of the Quanzhou Bay

表2 泉州灣岸線變化基本特征Tab. 2 Basic characteristics of shoreline variation of the Quanzhou Bay

根據(jù)五個時期岸線形態(tài)分布特征, 20世紀60年代以前泉州灣僅有極少的海岸開發(fā)利用區(qū)域, 海岸線的變化主要由自然因素引起。然而, 在20世紀60年代, 大面積的圍墾與子灣區(qū)海堤建設, 使得岸線長度和海域面積急劇減小。在20世紀70年代后, 隨著經濟建設的發(fā)展, 開展了大量的碼頭、港口等填海造地工程, 促使泉州灣的岸線長度和海域面積不斷地減小。根據(jù)計算分析, 泉州灣的岸線長度以0.94 km/a的速率減小, 海域面積以1.01km2/a的速率減小。

表3 泉州灣岸線變化綜合分析速率Tab. 3 Synthetical analysis rate on shoreline variation of the Quanzhou Bay

2.2 古浮澳岸線變化分析

近50年來, 泉州灣除了大量的人類活動改變了總體海岸形態(tài)外, 部分子灣區(qū)海岸的變化仍以自然因素影響為主。其中, 古浮澳岸段(圖2)正是人類開發(fā)活動較少的岸段, 本文將該岸段分為北部區(qū)、中部區(qū)和南部區(qū)三個局部區(qū)域岸段進行岸線變化速率分析, 研究岸線的淤進與侵退情況。

根據(jù)古浮澳歷史岸線的基本走向, 建立了岸線分析基線, 并創(chuàng)建了50 m間距的分析剖面線(圖3)。

應用岸線變化速率計算原理, 對建立的 250個分析剖面線進行端點速率(EPR)和線性回歸速率(LRR)計算, 獲取每個剖面的岸線變化速率情況(圖4)。通過分析計算結果, 可以看出北部區(qū)岸段呈淤進趨勢, 總體上線性回歸速率值小于端點速率值, 其中最小變化速率為第 29號剖面的線性回歸速率：0.02 m/a, 最大變化速率為第20號剖面的端點速率：1.40 m/a; 中部區(qū)岸段呈淤進與侵退交互現(xiàn)象, 最大淤進速率為第52號剖面的端點速率：1.30 m/a, 最大侵退速率為第46號剖面的線性回歸速率：1.02 m/a; 南部區(qū)岸段呈北退南進的現(xiàn)象, 最大淤進速率為第 111號剖面的端點速率：3.24 m/a, 最大侵退速率為第81號剖面的端點速率：1.76 m/a。從整個古浮澳岸線變化速率的分析結果看來, 古浮澳海岸近 50年來, 南北側岸線處于淤進趨勢, 中部岸線體現(xiàn)侵淤交互的特點。

圖2 古浮澳歷史海岸線及研究分區(qū)示意圖Fig. 2 Historical shorelines of Gufuao and study subarea

圖3 古浮澳歷史岸線、分析基線及剖面線Fig. 3 Historical shorelines, baselines and section-lines of Gufuao

圖4 古浮澳分析剖面岸線變化速率分布Fig. 4 The shoreline variation rate of Gufuao

3 結論

海岸線的動態(tài)變化歸因于各種自然和人為因素的綜合影響, 定量分析海岸線變化趨勢是開展海岸線變化研究的重要技術方法, 其量化指標為海岸線變化分析提供基礎數(shù)據(jù), 為海岸帶開發(fā)管理提供科學參考依據(jù)。本文介紹了海岸線變化速率計算與變化趨勢預測的基本方法, 應用這些方法對泉州灣近50年來的海岸線變化情況進行了計算分析, 初步獲得如下結果：(1)泉州灣海岸線長度以0.94 km/a的速率減小, 海域面積(含島嶼)以1.01 km2/a的速率減小;(2)古浮澳海岸段變化為南北呈淤進趨勢, 中間為侵淤交互出現(xiàn), 南部淤進速率大于北部, 北部淤進岸段長度大于南部。

[1]Elizabeth H B, Ian L T. Shoreline definition and detection：a review[J]. Journal of Coastal Research, 2005,21(4)：688-703.

[2]Cesar A A M. Spatio-temporal analysis of texas shoreline changes using GIS technique[D]. USA：Texas A&M University, 2003.

[3]呂京福, 印萍, 邊淑華, 等. 海岸線變化速率計算方法及影響要素分析[J]. 海洋科學進展, 2003, 21(1)：51-59.

[4]賴志坤, 汪衛(wèi)國, 孫全, 等. 海岸線變化速率及趨勢定量分析研究[J]. 海洋測繪, 2011, 31(2)：61-64.

Quantitative analysis of shoreline variation characteristics of the Quanzhou Bay

LAI Zhi-kun
(Third Institute of Oceanography, State Oceanic Administration, Xiamen 361005, China)

Mar.,9,2011

the Quanzhou Bay; Gufuao; shoreline; quantitative analysis; rate-of-change

On the basis of quantitative analysis methods on shoreline variation rate calculation and trend analysis,we discussed basic characteristics on shoreline variation of the Quanzhou Bay from 1959 to 2006, and calculated shoreline variation rate on the coastal segments of Gufuao. The variation rate for the length of the Quanzhou Bay was 0.94 km/a and the variation rate for the area of the Quanzhou Bay was 1.01 km2/a. The coastal segments of Gufuao were siltation in the north and the south, the others were siltation and erosion.

P737.1 文獻標識碼：A 文章編號：1000-3096(2012)08-0075-04

2011-03-09;

2012-05-15

國家 908專項(908-02-03-08); 基本科研業(yè)務費專項資金資助項目(海三科2009018)

賴志坤(1978-), 男, 福建永定人, 工程師, 碩士, 主要從事海洋信息技術、地理信息系統(tǒng)應用研究, 電話：0592-2195969, E-mail：laizhikun@163.com

劉珊珊)