王靖雯,牛振國

(1.中國科學(xué)院遙感與數(shù)字地球研究所 遙感科學(xué)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京 100101; 2.河海大學(xué) 地球科學(xué)與工程學(xué)院，江蘇 南京 21100)

基于潮位校正的鹽城濱海潮間帶遙感監(jiān)測及變化分析

王靖雯1,2,牛振國1*

(1.中國科學(xué)院遙感與數(shù)字地球研究所 遙感科學(xué)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京 100101; 2.河海大學(xué) 地球科學(xué)與工程學(xué)院，江蘇 南京 21100)

潮間帶是重要的濱海濕地類型之一，在生物多樣性保護(hù)、全球環(huán)境變化等方面具有不可估量的價(jià)值。遙感技術(shù)已經(jīng)成為濱海濕地監(jiān)測的重要手段。針對(duì)潮間帶遙感監(jiān)測中存在時(shí)相限制的瓶頸問題，本文結(jié)合衛(wèi)星過境時(shí)潮位信息，通過建立GIS模型，將利用遙感方法提取出的瞬時(shí)水邊線校正至平均高、低潮線，改進(jìn)了通過遙感數(shù)據(jù)恢復(fù)潮間帶高程和范圍的方法。在此基礎(chǔ)上，利用1995年、2000年、2005年、2010年和2015年的多期Landsat TM以及OLI遙感數(shù)據(jù)，對(duì)鹽城濱海潮間帶進(jìn)行了遙感監(jiān)測和分析。結(jié)果表明：(1)2015年江蘇鹽城潮間帶面積為809.27 km2，相比1995年減小了47%；(2)1995年以來鹽城濱海潮間帶面積總體呈減小了趨勢，其中1995-2000年潮間帶面積減小幅度最大，約為205.67 km2；(3)潮間帶主要分布在鹽城濱海南部晚莊港-新開港，占全部潮間帶面積的66%；同時(shí)潮間帶面積的減小也主要發(fā)生在這個(gè)區(qū)域，減小的潮間帶面積占減小總面積的84%；(4)潮間帶范圍的變化受人為和自然雙重因素影響；海平面上升和濱海濕地的大量圍墾，造成了潮間帶的擠壓效應(yīng)，使得潮間帶面積迅速減小，濕地圍墾等人為因素起到主導(dǎo)作用。

潮間帶；濕地遙感；潮位校正；濱海濕地；江蘇鹽城

1 引言

潮間帶是位于平均大潮高潮線與平均低潮線之間的海灘，處于陸海過渡地帶，是濱海濕地生態(tài)系統(tǒng)中重要類型。潮間帶灘涂廣闊，潮灣、河汊縱橫交錯(cuò),水生生物種類和數(shù)量很多,為鳥類提供了豐富的食物和其他陸棲脊椎動(dòng)物不易侵入的筑巢棲息活動(dòng)生境[1]。同時(shí)，作為全球“藍(lán)色碳匯”的主要貢獻(xiàn)者，潮間帶濕地在減緩含碳溫室氣體排放，降低全球溫室效應(yīng)方面具有巨大潛力[2]。1980—1985年，中國展開首次全國海岸帶與海涂資源綜合調(diào)查，中國海岸帶調(diào)查面積約35萬km2，作為海岸帶中心的潮間帶第一次被詳細(xì)勘察監(jiān)測[3]。

遙感技術(shù)因其高時(shí)效性、涵蓋范圍廣和可對(duì)比性，在濱海濕地資源監(jiān)測領(lǐng)域應(yīng)用廣泛。國內(nèi)外學(xué)者在海岸線[5—6]、潮間帶地形和地貌信息[7—8]、潮灘演變[9—12]等方面的研究成果顯著，而對(duì)于潮間帶的遙感監(jiān)測，由于衛(wèi)星過境時(shí)間與潮汐時(shí)間不一致，遙感數(shù)據(jù)在潮間帶監(jiān)測中應(yīng)用存在很多困難[13]。許多學(xué)者為避開潮位校正難點(diǎn)，采取了其他間接方法進(jìn)行潮間范圍的變化檢測[14—16]。如王小丹等[14]應(yīng)用“相同潮位對(duì)比法”研究了河北曹妃甸地區(qū)潮間帶的演變。王小龍等[15]采用相似三角形原理，結(jié)合海島多年的潮汐數(shù)據(jù)，利用高分辨率遙感數(shù)據(jù)計(jì)算了東沙島潮間帶和濕地的范圍。Murray等[16]等利用潮汐模型確定高潮和低潮時(shí)的遙感影像，通過分別確定瞬時(shí)水邊線，將二者相減，用該方法對(duì)東亞濱海的潮間帶進(jìn)行了遙感制圖；但該方法因?yàn)闊o法獲取最高和最低潮汐的影像數(shù)據(jù)，監(jiān)測的潮間帶面積存在不確定性。

目前，江蘇鹽城濱海濕地研究主要集中在陸上濕地的景觀類型變化和生物多樣性分析等方面[17—21]，對(duì)于處于海陸交界地帶、受潮位影響顯著的潮間帶研究甚少[22]。針對(duì)這一問題，本文利用遙感和地理信息系統(tǒng)(GIS)方法，結(jié)合潮汐預(yù)報(bào)數(shù)據(jù)模擬高低潮線的空間位置，改進(jìn)了潮間帶提取方法；分別利用1995年、2000年、2005年、2010年和2015年的Landsat TM和OLI遙感影像，推算了相應(yīng)時(shí)期鹽城濱海潮間帶范圍，并對(duì)其時(shí)空變化特征及驅(qū)動(dòng)力進(jìn)行了分析。

2 研究區(qū)與數(shù)據(jù)

2.1 研究區(qū)概況

鹽城濱海潮間帶位于江蘇沿海中部，32°39′～34°28′N，119°47′～120°54′E，以淤泥質(zhì)潮灘為主。本文的研究范圍由鹽城沿海的響水縣、濱海縣、射陽縣、大豐市和東臺(tái)市5個(gè)縣和縣級(jí)市的潮間帶組成，不含輻射沙脊群。研究區(qū)處于中國沿海中部，屬南北氣候交綏區(qū)域，兼具有海洋、大陸性氣候雙重影響的氣候特征[23]。水體懸浮體含量高，沿海潮汐多為不正規(guī)半日潮。以新開港、吃飯港、晚莊港、新洋港、射陽河口、扁擔(dān)港、新淮河口和灌河口為界，將鹽城濱海分為7個(gè)岸段(圖1)每岸段內(nèi)均含有1個(gè)驗(yàn)潮站，以驗(yàn)潮站的潮位數(shù)據(jù)代表對(duì)應(yīng)岸段的潮位信息。

圖1 研究區(qū)范圍Fig.1 Scope of the study area

2.2 數(shù)據(jù)源及預(yù)處理

盡管對(duì)潮間帶的研究可以有很多種數(shù)據(jù)源[24],但考慮到大尺度范圍、長時(shí)間序列的觀測，衛(wèi)星遙感是唯一有效的技術(shù)手段，并且在全球很多海岸線有成功應(yīng)用的案例[25]。鑒于數(shù)據(jù)的可獲得性和時(shí)空覆蓋優(yōu)勢，本文選擇Landsat5 TM和Landsat8 OLI影像作為遙感數(shù)據(jù)源，以5 a為周期搜集了共20景影像(表1)，其中10景為用于坡度計(jì)算的相鄰時(shí)間影像，完整覆蓋了江蘇省沿岸灘涂并具有較好的時(shí)間連續(xù)性。所有影像是經(jīng)過系統(tǒng)校正和幾何校正的L1T級(jí)數(shù)據(jù)產(chǎn)品。利用ENVI工具進(jìn)行輻射定標(biāo)、大氣校正，較好還原了地物光譜特征，并以2015年影像為基準(zhǔn)進(jìn)行了幾何精校正，將RMS誤差控制在0.3個(gè)像元之內(nèi)。

為通過潮位數(shù)據(jù)校正精確提取平均高低潮特征線，本文利用國家海洋信息中心出版的潮汐表數(shù)據(jù)查詢對(duì)應(yīng)影像數(shù)據(jù)的潮汐信息數(shù)據(jù)(表3)。

表1 研究所用影像數(shù)據(jù)參數(shù)信息

續(xù)表1

注：本研究中所用遙感影像來源于中國科學(xué)院計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)信息中心地理空間數(shù)據(jù)云平臺(tái)(http://www.gscloud.cn)。

3 研究方法

在衛(wèi)星遙感圖像上直接獲取的水陸分界線并非最大高潮線和最低潮位線，只是衛(wèi)星過境時(shí)刻的瞬時(shí)水邊線，因此要提取潮間帶范圍，首先通過最大似然分類提取遙感圖像上的瞬時(shí)水邊線；然后利用同一時(shí)刻的相應(yīng)驗(yàn)潮站的潮汐數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算，得到對(duì)應(yīng)該時(shí)段的平均高、低潮特征線；最后利用GIS空間分析工具，計(jì)算出平均高潮線與平均低潮特征線之間的空間范圍，即潮間帶范圍；在此基礎(chǔ)上依次對(duì)各年潮間帶面積進(jìn)行計(jì)算和變化分析。

3.1 瞬時(shí)水邊線提取方法

水邊線的提取方法包括有閾值法[6,16]、目視判別[26]、自動(dòng)提取[27]。由于受到水的深度、含沙量、泥沙含水量等因素的影響[28]，淤泥質(zhì)海岸水邊線的提取是最為困難的[29]。目前各種水邊線的遙感提取方法都依據(jù)研究區(qū)域的特點(diǎn)進(jìn)行確定，相比而言，最大似然分類方法具有最好的穩(wěn)定性[30—31]。

本研究對(duì)波段5、4、3進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)真彩色合成圖像的基礎(chǔ)上，通過目視解譯分別選取水體、泥灘兩類地物的訓(xùn)練樣本。圖像上泥灘呈粉紅色或淺棕色，部分潮濕泥灘呈較亮的深墨綠色，而近岸水體多呈淺藍(lán)或藍(lán)綠色，離岸水體則呈中藍(lán)或深藍(lán)色。每景影像共選擇兩類地物樣本各60個(gè)。通過計(jì)算樣本可分離性可知，水體和泥灘樣本的JM(Jeffries-Matusita)距離與Transformed Divergence參數(shù)均大于1.96，說明樣本可分離性較好，可以用于圖像的分類[32]。然后利用最大似然法分別對(duì)圖像進(jìn)行監(jiān)督分類，通過交互式分類工具和聚類統(tǒng)計(jì)，將錯(cuò)分或細(xì)小的圖斑進(jìn)行重新劃分，最終得到水陸分界線(瞬時(shí)水邊線)。以2010年鹽城沿海南部區(qū)域?yàn)槔瑘D2a為分類前5、4、3波段模擬真彩色圖，圖2b為監(jiān)督分類后結(jié)果疊加圖，圖2c為水邊線矢量疊加圖。

圖2 遙感圖像反演瞬時(shí)水邊線效果圖Fig.2 Pictures of the instantaneous water edge inverted by remote-sensing images

為了驗(yàn)證提取精度，首先在原圖像中的水邊線上隨機(jī)取像素點(diǎn)，然后在提取出水邊線的圖像中找出與之相對(duì)應(yīng)的像素點(diǎn)，比較二者之間的位置變化，根據(jù)發(fā)生位移的點(diǎn)的個(gè)數(shù)可以知道提取的精度[27]。當(dāng)兩個(gè)像素點(diǎn)的位置重疊時(shí)，說明提取效果達(dá)到最好；如果兩個(gè)像素點(diǎn)相鄰，則在誤差允許范圍之內(nèi)；但是當(dāng)兩個(gè)像素點(diǎn)不重疊也不相鄰時(shí)，則表示這一點(diǎn)的像素提取失敗。在每年的研究區(qū)影像內(nèi)共選取50個(gè)隨機(jī)點(diǎn)，利用上述方法檢驗(yàn)結(jié)果如表2，可見水邊線的提取精度能夠滿足需要。

表2 遙感提取的瞬時(shí)水邊線的驗(yàn)證

3.2 潮位校正

雖然黃海軍等[33]在研究黃河口淤泥質(zhì)岸線時(shí)提出了坡度的思路，但未給出具體算法；馬小峰等[27]探索了利用潮位高度與衛(wèi)星圖像結(jié)合計(jì)算坡度的方法并應(yīng)用于水邊線的提取。本文在上述思路的基礎(chǔ)上進(jìn)一步細(xì)化，推出潮間帶的計(jì)算方法(圖3)，具體步驟為：通過計(jì)算同一區(qū)域相鄰時(shí)刻兩景影像過境時(shí)的潮位差ΔH與瞬時(shí)水邊線之間距離ΔL，計(jì)算出沿岸灘涂坡度θ；然后結(jié)合多年平均高潮潮位數(shù)據(jù)Hhigh與平均低潮潮位數(shù)據(jù)Hlow以及衛(wèi)星過境時(shí)潮位h，計(jì)算出對(duì)瞬時(shí)水邊線的高潮校正距離Lhigh與低潮校正距離Llow，在此基礎(chǔ)上計(jì)算出潮間帶面積。

圖3 潮位校正示意圖Fig.3 Tidal correction schematic diagram

各個(gè)參數(shù)的計(jì)算公式如下：

(1)

由于潮汐表中多數(shù)港口只有高低潮位與潮時(shí)預(yù)報(bào)值，衛(wèi)星過境時(shí)刻的瞬時(shí)潮位數(shù)據(jù)需利用式(2)進(jìn)行推算：

(2)

式中，h為任意時(shí)刻潮高；Hhigh為當(dāng)天高潮潮高；Δh為當(dāng)日潮差；t為當(dāng)時(shí)時(shí)刻；Thigh為當(dāng)日高潮時(shí)；Tlow為當(dāng)日低潮時(shí)。

將鹽城沿岸分為7個(gè)岸段，每岸段內(nèi)均含有1個(gè)驗(yàn)潮站，以驗(yàn)潮站的潮位數(shù)據(jù)代表對(duì)應(yīng)岸段的潮位信息。針對(duì)每景影像，下載所在年份的另一幅影像數(shù)據(jù)并分別對(duì)其進(jìn)行瞬時(shí)水邊線提取和瞬時(shí)潮位計(jì)算，得到兩景影像之間的潮位差ΔH與水邊線間距ΔL，進(jìn)而推算出各個(gè)岸段的坡度。由于鹽城海灘多為粉砂淤泥質(zhì)，坡度十分平緩，為減少水邊線提取與測距誤差對(duì)坡度的影響，將各岸段不同年份的坡度求均值作為該岸段平均坡度。然后通過衛(wèi)星過境時(shí)刻潮位與多年平均高、低潮位，計(jì)算出瞬時(shí)水邊線對(duì)平均高、低潮線的校正距離，在ArcGIS中構(gòu)建緩沖區(qū)得到真實(shí)高、低潮線位置(表3，以2000年為例)。通過對(duì)瞬時(shí)水邊線的潮位校正，得到各年份平均大潮高潮線與平均低潮特征線，圍合高低潮線得到潮間帶范圍。

為驗(yàn)證采用不同影像對(duì)于推算潮間帶面積的影響，我們獲取了2000年研究區(qū)的4期不同時(shí)間的4期遙感影像(表4)來驗(yàn)證方法的精度。分別利用不同影像對(duì)研究區(qū)內(nèi)各個(gè)站點(diǎn)、岸段的潮位進(jìn)行校正，分析基于不同時(shí)間遙感影像組合得到的高低潮線位置和潮間帶面積的差異情況，采用變異系數(shù)表示(表4)。由于鹽城岸段屬于不規(guī)則半日潮，每天漲潮、落潮時(shí)間不固定，所以在相同的衛(wèi)星過境時(shí)刻，潮位變異很大。利用影像間潮位差推求地形坡度時(shí)，由于研究區(qū)坡度本身極緩，受潮位預(yù)報(bào)數(shù)據(jù)精度影響大，推算坡度會(huì)產(chǎn)生較大變異。但是這種變異對(duì)高低潮線距離校正和潮間帶面積推算影響相對(duì)較小(表4)，因此該方法可以用于潮間帶面積監(jiān)測。

表3 2000年鹽城沿岸各岸段潮間帶坡度、平均高低潮線校正距離

注：表中潮位基于各驗(yàn)潮站的當(dāng)?shù)乩碚撋疃然鶞?zhǔn)面。

表4 2000年不同時(shí)期遙感影像推算鹽城濱海各岸段參數(shù)的差異性

續(xù)表4

4 結(jié)果與分析

4.1 潮間帶面積及變化

根據(jù)測算，江蘇鹽城濱海潮間帶面積2015年為809.27 km2(模擬范圍見圖4)，比1995年減小了727.1 km2，減小47%。自1995年以來，鹽城濱海潮間帶面積呈持續(xù)減小趨勢，除2005—2010年面積稍有淤漲，其余時(shí)間段均在減蝕，與江蘇省海岸線淤蝕穩(wěn)定性研究結(jié)果基本相符[34]。其中1995—2000年潮間帶面積減小幅度最大，為205.67 km2，2000—2005年持續(xù)減小271.49 km2,2005—2010年潮間帶較為穩(wěn)定，面積略增26.57 km2，2010—2015年減幅再次增加，期間面積減小276.51 km2(圖5)。

圖4 鹽城濱海潮間帶面積變化Fig.4 Area changes of Yancheng intertidal zones

圖5 2015年鹽城潮間帶模擬范圍Fig.5 Simulated range of Yancheng intertidal zones in 2015

由于不同岸段受波浪沖刷與潮汐作用的影響程度不同，濱海潮間帶面積總量與變化趨勢也呈現(xiàn)較大差異?？偟膩碚f(圖6)，南部吃飯港-新開港潮間帶面積最為廣闊，約占鹽城潮間帶面積總量的40%，該岸段2000-2005年間潮間帶面積減幅較大，2005-2010年面積稍有回升，而2010-2015年再次大幅減小。晚莊港-吃飯港次之，約占面積總量的20%，該岸段潮間帶面積持續(xù)減小，僅1995-2000年就減小了133.29 km2，2000年以來則以每年約10 km2的速度遞減。新洋港-晚莊港潮間帶較為穩(wěn)定，面積呈略減趨勢，20年間面積約減小66 km2，但近年有減蝕增強(qiáng)的趨勢。射陽河口-新洋港岸線最短，潮間帶總體面積較小，但潮間帶寬度較寬，發(fā)育良好且較為穩(wěn)定，20年間面積僅減少約14 km2。扁擔(dān)港-射陽河口潮間帶2010年來變化迅速，由較為寬闊平行的潮間帶逐漸發(fā)育為北細(xì)南寬形式，可見該岸段南部淤漲趨勢明顯，而北部潮間帶形態(tài)與面積變化都較為劇烈。新淮河口-扁擔(dān)港是鹽城濱海潮間帶最不發(fā)育的地帶，該岸段岸線有明顯曲折且潮間帶狹窄，沿襲了黃河北歸以來的侵蝕特點(diǎn)，但侵蝕程度大大減弱，呈較穩(wěn)定趨勢。灌河口-新淮河口是鹽城濱海濕地的最北段，該岸段潮間帶于1995-2000年減蝕21.4 km2，此后轉(zhuǎn)為穩(wěn)定弱淤狀態(tài)。

圖6 鹽城各岸段潮間帶面積及變化Fig.6 Intertidal area and its changes of each coastal segments in Yancheng

4.2 高低潮線的時(shí)空變化特征

海平面的變化必然引起濱海高低潮線的推移，進(jìn)而影響濱海潮間帶的變化；反之，高低潮線的變化也是海平面變化和濱海地形變化的綜合響應(yīng)。從鹽城各岸段高低潮線的時(shí)空變化可以看出(表5)，隨海平面上升，各個(gè)岸段平均低潮線除2005-2010年間表現(xiàn)為向海推進(jìn)外，其余時(shí)間段都表現(xiàn)了向陸推進(jìn)的趨勢。而平均高潮線僅在最近時(shí)期(2010-2015年)表現(xiàn)為向陸推進(jìn)的特征，其余時(shí)間段大都表現(xiàn)為向海推移的趨勢。1995年以來高低潮線空間變化最為顯著的是南部新洋港-新開港岸段。其中最大擴(kuò)展距離發(fā)生在吃飯港-新開港岸段，在2000-2005年間低潮線在此岸段向陸地推進(jìn)2 600 m左右。但與此不同的是，高潮線總體上向海洋方向推移。如1995-2000年間吃飯港-新開港岸段的高潮線向海推移了約3 400 m。雖然由于獲取的潮汐高程數(shù)據(jù)的不確定性給推算高低潮線帶來一定誤差。但是這種誤差不會(huì)改變高低潮線向海或者向陸推移的趨勢特征。

表5 各岸段平均低潮/高潮線變化(單位：m)

注：負(fù)值為向陸推移，正值為向海推移。

4.3 驅(qū)動(dòng)力分析

潮間帶作為陸地系統(tǒng)與海洋系統(tǒng)的中間地帶，其時(shí)空變化受自然因素與人為因素的雙重影響。自然因素主要有平均海平面的變化、入海河流的泥沙和濱海潮汐作用等；而人為因素主要是濱海的開發(fā)，包括城市的擴(kuò)張、工農(nóng)業(yè)用地的開發(fā)等。

海平面變化是影響潮間帶面積變化的重要自然因素。據(jù)中國海平面公報(bào)[35]，2015年鹽城海平面比常年高107 mm，預(yù)計(jì)在未來30年鹽城沿海平面將上升80～165 mm。自然狀態(tài)下，海平面上升會(huì)引起海洋高低潮線的向陸推進(jìn)。海平面變化、濱海微地形和洋流波浪的共同作用綜合影響潮間帶的變化。以北部新淮河口-扁擔(dān)港岸段為例，自2000年以來，平均大潮高潮線持續(xù)向陸推進(jìn)約580 m，在低潮線也不斷向陸推進(jìn)的情況下，潮間帶面積保持了基本的穩(wěn)定與淤漲狀態(tài)[36]。但是由于沿海灘涂開發(fā)，海堤工程的大量修建[37]，導(dǎo)致在很多岸段平均高潮線并未隨之向陸地推進(jìn)，而是不斷向海推移，這樣在低潮線向陸推進(jìn)的同時(shí)，這種“前堵后追”的高低潮線的空間變化特征，必然會(huì)導(dǎo)致潮間帶面積的減小[38]。這些變化近期主要發(fā)生在南部新洋港-新開港岸段(圖7)。從全國來看，江蘇海岸線變化速率在全國居首[5]，其中主要集中在鹽城濱海岸段[39]。

由于鹽城濱海落潮歷時(shí)大于漲潮歷時(shí)，落潮時(shí)潮流流速減緩，受潮流作用影響淺海大量泥沙在海濱持續(xù)淤積成陸，使得潮間帶整體向海推進(jìn)。前面分析可知，不同時(shí)期遙感影像推算的各個(gè)岸段潮間帶面積的不確定性不同(從1%到10%不等)，平均為7%左右。以吃飯港-新開港為例，2005—2010年間該岸段平均低潮特征線向海移動(dòng)約2 974 m，平均大潮高潮線向海移動(dòng)約1 777 m，高低潮線之間的潮間帶隨之向海推移，根據(jù)對(duì)方法精度的分析，在該岸段最終潮間帶面積增長約(50±4) km2。

鹽城濕地圍墾等是影響濱海潮間帶變化的主導(dǎo)因素[39]。1995年江蘇省提出“海洋蘇東”跨世紀(jì)海洋經(jīng)濟(jì)發(fā)展工程[40]，1997年鹽城市市委和市政府實(shí)施“開發(fā)沿海灘涂,建設(shè)海上鹽城”戰(zhàn)略重點(diǎn)項(xiàng)目，相應(yīng)年間人工匡圍濱海濕地面積劇烈增加。受其影響，1995—2000年鹽城濱海潮間帶面積銳減，由1 536.37 km2縮減至1 330.7 km2，減幅居各年之首。2005年以來，江蘇省發(fā)行了《江蘇省濕地總體保護(hù)規(guī)劃(2006—2030)》，提出灘涂資源開發(fā)由匡圍向綜合利用轉(zhuǎn)變。受其影響，2005—2010年鹽城濱海潮間帶面積一改10年來的減蝕趨勢，不減反增，由2005年的1 059.21 km2增長為2010年的1 085.78 km2。2009年6月，國務(wù)院新聞辦公室舉行新聞發(fā)布會(huì)，提出嚴(yán)格的耕地紅線保護(hù)政策。為保證耕地面積不減小，政府提出在城市化過程中建設(shè)用地對(duì)耕地的征用可通過濕地圍墾補(bǔ)償，濕地圍墾面積再次增加，導(dǎo)致鹽城2010—2015年潮間帶面積再次減小，5年間潮間帶減小276.51 km2。

圖7 模擬高潮線(藍(lán)線)和實(shí)際海堤(紅線)的差異Fig.7 Differences between the simulated high-tide line(the blue line) and the actual seawall(the red line)a圖為大豐市王港附近，平均大潮高潮線位于實(shí)際海堤線內(nèi)側(cè)約1 200 m處；b圖為射陽縣北部扁擔(dān)港至運(yùn)糧河口一帶，平均大潮高潮線位于實(shí)際海岸線內(nèi)側(cè)約800 m處，海堤內(nèi)主要分布規(guī)模農(nóng)場、零星農(nóng)舍和濱海養(yǎng)殖區(qū)a. Near the Wang Port, in Dafeng, the average high-tide line is located about 1 200 m inside the actual coastline. b.in the north of Sheyang County, from the Biandan Port to the Yunliang Estuary, the average high-tide line is also located inside the actual coastline for about 800 m; inside the seawall, there are mainly large-scale farms, isolated farmhouses and aquaculture areas

5 討論與結(jié)論

針對(duì)潮間帶遙感監(jiān)測的數(shù)據(jù)限制問題，本文提出利用遙感和地理信息系統(tǒng)(GIS)方法并結(jié)合潮汐預(yù)報(bào)數(shù)據(jù)，利用相似角度原理來模擬高低潮線的空間位置，進(jìn)而推算潮間帶面積的方法。在此基礎(chǔ)上利用多年的時(shí)間序列Landsat遙感數(shù)據(jù)，推算了多年來鹽城濱海潮間帶范圍及其變化特征。得到如下結(jié)論：

(1)利用坡度相似原理，結(jié)合遙感和GIS方法，通過推求高低潮線分布來推算潮間帶面積具有一定可行性，可以初步解決濱海潮間帶分布范圍動(dòng)態(tài)監(jiān)測的需要；相應(yīng)的高低潮線的時(shí)空變化，也是海平面變化和人類活動(dòng)的綜合響應(yīng)。

(2)江蘇鹽城潮間帶面積2015年為809.27 km2，比1995年減小了727.1 km2，減小47%。1995年以來鹽城濱海潮間帶面積總體上呈減小趨勢，其中1995—2000年潮間帶面積減小幅度最大，約為205.67 km2。由于潮汐作用和濱海地貌特點(diǎn)的差異、各岸段潮間帶面積不一，主要分布在南部晚莊港-新開港，占全部潮間帶面積的66%；同時(shí)潮間帶面積的減小也主要發(fā)生在這個(gè)區(qū)域，減小的潮間帶面積占減小總面積的84%。

(3)鹽城濱海潮間帶受自然驅(qū)動(dòng)力與人為驅(qū)動(dòng)力兩方面影響。雖然潮汐造成的泥沙淤積作用使灘涂面積增加、潮間帶整體向海推進(jìn)；但海平面上升和濱海濕地的大量圍墾和海堤修建等，造成了潮間帶的擠壓效應(yīng)，使得潮間帶面積迅速減小。潮間帶變化與濱海的圍墾開發(fā)息息相關(guān)。

同時(shí)，由于本文獲得的潮間帶面積為理想情況下推算得到，即假定坡度不變情況下推算高潮線，沒考慮實(shí)際岸線的坡度變化，因此潮間帶面積的結(jié)果存在一定的偏差。另外在高低潮位線校正過程中，各岸段潮位數(shù)據(jù)采用了國家海洋信息中心出版發(fā)行的潮汐表數(shù)據(jù)，但該數(shù)據(jù)是在正常天氣情況下由天文因素影響產(chǎn)生的潮汐預(yù)報(bào)值，與實(shí)際潮站測定值相比有一定誤差，這種誤差導(dǎo)致在推算高低潮線的空間位置和潮間帶面積時(shí)存在一定不確定性，但是這種不確定性對(duì)潮間帶面積的推算影響較小。在后續(xù)研究中，可收集采用各岸段驗(yàn)潮站實(shí)測數(shù)據(jù)，以減小校正誤差，提高高低潮線推算的精度。同時(shí)，對(duì)于數(shù)據(jù)結(jié)果的實(shí)地驗(yàn)證。由于鹽城潮間帶多為淤泥質(zhì)潮灘，面積寬廣且坡度較小，潮汐變化迅速，實(shí)地測量驗(yàn)證非常困難。下一步研究擬采用無人機(jī)攝影方法，獲取低潮期間的高分辨率影像進(jìn)行驗(yàn)證。

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Remote-sensing analysis of Yancheng intertidal zones based on tidal correction

Wang Jingwen1,2, Niu Zhenguo1

(1.StateKeyLaboratoryofRemoteSensingScience,InstituteofRemoteSensingandDigitalEarth,ChineseAcademyofSciences,Beijing100101,China;2.SchoolofEarthScienceandEngineering,HohaiUniversity,Nanjing21100,China)

Intertidal zone is one of the most important coastal wetland types, which contains immeasurable value in biodiversity protection and global environmental changes. Remote-sensing technology has become an important tool for coastal wetland monitoring. However, there are still challenges to map intertidal zones due to the discrepancy between imagery acquisition time and the local time of the highest and lowest tide. Here, we improve the method of restoring ranges of intertidal zones by combining remote-sensing images and tide model with the aid of GIS. In this way, we using multi-temperal Landsat TM images in 1995, 2000, 2005 and 2010, and Landsat OLI images in 2015, Yancheng intertidal zones are successfully mapped. Results show that the area of Yancheng intertidal zones is about 809.27 km2, decreased by 47% compared with 1995. And the area of intertidal zones, in fact, has been decreasing continually since 1995. The maximum area loss, about 205.67 km2, happened during 1995 to 2000. What’s more, intertidal zones are mainly distributed in the south part of Yancheng coastal region, which accounts for 66% of the whole area. And the main loss happened here also, which accounts for 84% of the total area loss .Changes of intertidal zone range can be attributed to both natural and human factors: sea level rising moving the tidal flats toward to land, while intense coastal development moving high-tide lines toward to sea, finally result in “squeezing effects” of the intertidal zones, which ultimately lead to the loss of the study area.

intertidal zones; wetland remote sensing; tidal correction; coastal wetland; Jiangsu Yancheng

10.3969/j.issn.0253-4193.2017.05.014

2016-09-16；

2016-12-02。

國家自然科學(xué)基金面上項(xiàng)目(41271423)。

王靖雯(1994—),女,山東省淄博市人,主要從事全球變化遙感研究。E-mail：710343054@qq.com

*通信作者：牛振國，研究員，研究方向：濕地遙感制圖與評(píng)價(jià)。E-mail：niuzg@radi.ac.cn

TP79；P737.1

A

0253-4193(2017)05-0149-12

王靖雯, 牛振國. 基于潮位校正的鹽城濱海潮間帶遙感監(jiān)測及變化分析[J]. 海洋學(xué)報(bào), 2017, 39(5): 149-160,

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