胡鵬鵬，李志強(qiáng)*，朱道恒，蘇倩欣，李高聰

(1.廣東海洋大學(xué) 電子與信息工程學(xué)院，廣東 湛江 524088)

1 引言

裂流是一種起源于破波帶的快速離岸水流[1]，是近岸環(huán)流重要的組成部分。它可以將泥沙等沉積物帶離近岸，是泥沙向海輸移的重要途徑[2-3]。裂流不僅會(huì)加劇局部海岸線和沙丘的侵蝕，對(duì)沿?；A(chǔ)設(shè)施造成破壞，而且會(huì)嚴(yán)重威脅海灘上游客的生命安全[4]。陸旭等[5]建立了我國(guó)海灘事故數(shù)據(jù)庫(kù)，發(fā)現(xiàn)除海浪和潮汐外，裂流很可能是造成溺水事故的重要因素。由于裂流沒(méi)有引起海灘游客的廣泛關(guān)注，甚至有游客將其當(dāng)成是快速進(jìn)入深水區(qū)的通道，以致海灘安全事故頻繁發(fā)生，因此裂流逐漸引起許多學(xué)者和專家的重視[6-7]。國(guó)際上已經(jīng)有許多國(guó)家開展了對(duì)裂流的觀測(cè)與研究，如美國(guó)國(guó)家氣象局（NWS）已經(jīng)開始預(yù)報(bào)美國(guó)所有海灘的裂流情況[8]，韓國(guó)氣象局建立了一套預(yù)報(bào)系統(tǒng)以實(shí)現(xiàn)對(duì)裂流的監(jiān)測(cè)[9]，我國(guó)原國(guó)家海洋局海洋減災(zāi)中心也在2018 年聯(lián)合各部門對(duì)全國(guó)重點(diǎn)濱海旅游海灘的裂流災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行了排查和警示工作[10]。

破波帶受到波浪、潮汐、地形等影響隨時(shí)都在變化，產(chǎn)生于破波帶的裂流往往也具有一定的隨機(jī)性，另外在破波帶進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)觀測(cè)是困難和昂貴的，而且也具有相當(dāng)?shù)奈ｋU(xiǎn)性。因此，使用高空視頻或者遙感影像對(duì)裂流進(jìn)行研究有著巨大的優(yōu)勢(shì)并受到一些學(xué)者的青睞。Lin 等[11-12]使用航空影像和架設(shè)在高處的攝像機(jī)獲得了臺(tái)灣福隆海灘的圖像，目視解譯了影像中海灘的沙壩形態(tài)和裂流位置，并研究了福隆海灘類型和裂流分布的短期和長(zhǎng)期變動(dòng)。Maryan 等[13]比較了Viola-Jones 算法、卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法和元學(xué)習(xí)器對(duì)裂流槽圖像數(shù)據(jù)集的識(shí)別效果。Silva 等[14]在Google Earth上分別提取了1 740 張含裂流和700 張不含裂流的圖像，使用Faster R-CNN 和自定義時(shí)間聚合算法對(duì)裂流圖像進(jìn)行了識(shí)別檢測(cè)，識(shí)別精度高于人類和其他裂流檢測(cè)算法。本研究利用前人提出的裂流分類理論，基于Google Earth 的歷史影像對(duì)廣東省沿岸14 個(gè)主要旅游海灘的裂流類型進(jìn)行了分類，并開展了海灘形態(tài)及海灣形狀與裂流關(guān)系的初步分析。

2 裂流的分類

Shepard[15]在1936 年提出“裂流”這一概念，并將其描述為快速流向大海的水流。Long 和?zkan-Haller[16]通過(guò)總結(jié)前人的研究[17-19]指出裂流是由于岸灘入射波高的變化和波浪增減水在沿岸方向分布不均勻，導(dǎo)致水位分布不均勻，從而產(chǎn)生輻射應(yīng)力驅(qū)動(dòng)生成的。

根據(jù)裂流發(fā)生的原因，Short 和Brander[3,20-21]提出4 種裂流類型：淤積型海灘裂流、侵蝕型海灘裂流、地形裂流和巨型裂流。淤積型海灘裂流通常在某一位置固定出現(xiàn)數(shù)日至數(shù)周，侵蝕型海灘裂流則傾向于沿海岸遷移，兩者統(tǒng)稱為開闊海岸裂流。地形裂流是指由地形結(jié)構(gòu)控制的裂流，經(jīng)常發(fā)生在丁壩、海岬等地形附近[22-23]。巨型裂流是一種大型地形裂流，與開闊海岸裂流相比可以延伸3～4 個(gè)破波帶的寬度。

Dalrymple 等[24]把裂流分為兩類:水深控制的裂流和水動(dòng)力控制的裂流，并將常見的海灘形態(tài)具體描述為具有下切溝槽的沿岸沙壩-溝槽型海灘和具有下切溝槽的階地型海灘。另外，在陡峭的海灘灘角處發(fā)現(xiàn)了一種常見的裂流類型，被稱為沖流帶裂流。它是波浪上升過(guò)程中由沖流過(guò)程驅(qū)動(dòng)的裂流，對(duì)海灘游客和海岸的危害有限。水動(dòng)力控制的裂流僅僅是由水動(dòng)力機(jī)制驅(qū)動(dòng)的，有著更小的離岸強(qiáng)度和范圍。

Castelle 等[25]認(rèn)為以是否出現(xiàn)在開闊海岸或者海灣海灘來(lái)區(qū)分裂流是具有誤導(dǎo)性的。實(shí)際上許多海灣海灘上發(fā)生的裂流并不都靠近岬角或海岸結(jié)構(gòu)，它們表現(xiàn)出與開闊海岸裂流相同的特征。所有的裂流都是由水動(dòng)力驅(qū)動(dòng)的，但是控制機(jī)制的主導(dǎo)程度不同。Castelle 等[25]根據(jù)控制機(jī)制所占的主導(dǎo)地位，將裂流分為三大類。由于物理驅(qū)動(dòng)機(jī)制不同，又進(jìn)一步將每個(gè)類別分為兩種類型，總共有6 種基本類型。在現(xiàn)實(shí)場(chǎng)景中，各種驅(qū)動(dòng)機(jī)制往往結(jié)合在一起，因此Castelle 等[25]又定義了4 種混合型裂流類型（表1），沖流帶裂流因?yàn)槲：Τ潭扔邢逈](méi)有被列入分類中。Castelle 等[25]結(jié)合了其他裂流分類的優(yōu)點(diǎn)，側(cè)重于從控制機(jī)制的主導(dǎo)程度對(duì)裂流進(jìn)行區(qū)分，考慮到海灣海灘也會(huì)產(chǎn)生類似開闊海岸裂流的特征并針對(duì)現(xiàn)實(shí)情況提出了4 種混合型裂流類型，為理解和預(yù)測(cè)裂流提供了進(jìn)一步的框架。

表1 Castelle 裂流分類類型表Table 1 Castelle’s rip current classification types

本文選取了廣東省14 個(gè)主要旅游海灘，在Google Earth 上對(duì)每個(gè)海灘的歷史影像中的裂流進(jìn)行目視解譯，采用Castelle 的裂流分類模型對(duì)裂流進(jìn)行了分類。沖流帶裂流是這14 個(gè)海灘明顯的特征，因此也被考慮在本文的分類之中。

3 方法和數(shù)據(jù)

3.1 裂流解譯標(biāo)準(zhǔn)

不同的裂流種類有著不同的驅(qū)動(dòng)機(jī)制，研究海灘上裂流種類的組成對(duì)研究海灘的狀態(tài)有重要的參考價(jià)值。目前，對(duì)于裂流分類的理論研究非常成熟，裂流的分類模型也在不斷完善。本文以Castelle 提出的裂流分類框架為基礎(chǔ)（圖1），根據(jù)其對(duì)每種裂流形態(tài)的描述作為解譯的依據(jù)，在Google Earth 上查看各個(gè)海灘的歷史影像，根據(jù)分類理論選取每種裂流的特征影像（圖2），提出針對(duì)影像的裂流解譯標(biāo)準(zhǔn)（表2）。

圖1 裂流分類框架圖（修改自文獻(xiàn)[25]）Fig.1 Rip current classification framework (modified from the reference [25])

圖2 各類型裂流的特征影像Fig.2 Interpreting signs of various types of rip currents

3.2 基于地形動(dòng)力指標(biāo)的裂流風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)模型

Wright 等[26]對(duì)澳大利亞一系列的海灘進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查后提出了無(wú)量綱沉降速率參數(shù)（Ω）模型。后來(lái)，Masselink 和Short[27]在Ω模型的基礎(chǔ)上引入了相對(duì)潮差（R TR），建立了更系統(tǒng)和全面的分類模型。李志強(qiáng)等[28-30]結(jié)合Ω模型和 RTR模型提出了一種操作簡(jiǎn)單，能定量區(qū)分裂流出現(xiàn)的可能性的裂流風(fēng)險(xiǎn)性評(píng)價(jià)方法。該方法受到人們廣泛的認(rèn)可，現(xiàn)在已經(jīng)應(yīng)用在浴場(chǎng)選址、裂流風(fēng)險(xiǎn)排查等項(xiàng)目中。這兩個(gè)參數(shù)的定義為

式中，Hb是局地平均破波波高；T是平均波周期；Ws表示泥沙沉降速率，TR是大潮平均潮差。根據(jù)參數(shù)Ω和 RTR的閾值范圍可將海灘劃分為4 組8 類，并且各自對(duì)應(yīng)不同的裂流風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)（表3）[31]。基于地形動(dòng)力的海灘狀態(tài)分類模型基本能夠反映海灘對(duì)波浪、潮汐、泥沙輸移等因素的響應(yīng)[31]，已經(jīng)被地質(zhì)地貌領(lǐng)域?qū)＜覐V泛接受。

表3 基于地形動(dòng)力指標(biāo)的濱海旅游海灘裂流風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)表Table 3 Beach characteristics and rip risk level based on morphodynamic values

3.3 數(shù)據(jù)獲取

本文選取廣東省沿岸14 個(gè)主要旅游海灘，如圖3所示，其中有9 個(gè)是原國(guó)家海洋局2018 年進(jìn)行裂流災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)排查的廣東省重點(diǎn)濱海旅游海灘。Google Earth 的影像時(shí)間跨度為2002-2021 年。使用Google Earth 測(cè)量工具，測(cè)量每個(gè)海灘的長(zhǎng)度，測(cè)量時(shí)以海灘向陸邊界為界限來(lái)減少因潮汐導(dǎo)致的海灘長(zhǎng)度的變化。采用表2 中的解譯標(biāo)準(zhǔn)通過(guò)目視解譯法將各海灘出現(xiàn)過(guò)的裂流從歷史影像中判別出來(lái)，再進(jìn)行分類并統(tǒng)計(jì)，共獲得7 334 個(gè)不同類型的裂流。需要注意的是在裂流發(fā)生時(shí)，一些狹長(zhǎng)的裂流會(huì)參差交錯(cuò)，因此本文認(rèn)為當(dāng)多個(gè)裂流交叉最后一起向海流出時(shí)，視為一個(gè)裂流。表4 是對(duì)14 個(gè)海灘的Google Earth 影像進(jìn)行統(tǒng)計(jì)的結(jié)果。

表4 14 個(gè)海灘的影像統(tǒng)計(jì)Table 4 Image statistics of 14 beaches

圖3 14 個(gè)海灘的位置示意圖Fig.3 Location diagram of the 14 beaches

表2 影像各類型裂流解譯判釋表Table 2 Interpretation of various types of rip currents in images

某些海灘的Google Earth 影像不能完全覆蓋，往往是由多年的歷史影像拼接而成，所以影像的數(shù)量不能表示完整海灘的數(shù)量。針對(duì)不完整的海灘影像，按照影像中海灘的長(zhǎng)度占原始海灘長(zhǎng)度的比例計(jì)算每景影像的有效影像數(shù)量（表5），平均裂流數(shù)等于當(dāng)月的海灘裂流總數(shù)與有效影像數(shù)量的比值。

表5 實(shí)際影像數(shù)量和有效影像數(shù)量Table 5 Actual image number and effective image number

4 裂流的統(tǒng)計(jì)特征

4.1 逐月分類結(jié)果與裂流風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)模型對(duì)比

本研究收集到青澳灣、廣澳灣、紅海灣東、西涌海灘、十里銀灘、大角灣、月亮灣以及東海島8 個(gè)海灘的裂流風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)，數(shù)據(jù)來(lái)自廣東省裂流風(fēng)險(xiǎn)排查報(bào)告[32]以及李志強(qiáng)和陳杏文[30]的結(jié)果。選取廣澳灣、月亮灣和東海島為例進(jìn)行討論，它們分別是這8 個(gè)海灘中有效影像數(shù)量最多、最少和位于中間值的海灘。

廣澳灣的有效影像數(shù)量最多，影像多分布在1 月、9 月、10 月、11 月和12 月份，涵蓋了風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)模型對(duì)該海灘分類的全部范圍，4 月和7 月缺少影像數(shù)據(jù)。如圖4 所示，廣澳灣在1-9 月裂流風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)為高，10-12 月為中，整體上看屬于裂流風(fēng)險(xiǎn)危害性較大的海灘。從圖中可以看出，裂流風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)為高的月份，其裂流的組成較為單一，混合型裂流較少，水深控制的裂流組成比例最大，而且其平均數(shù)量明顯大于裂流風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)為中的月份，符合中間狀態(tài)海灘的特征。查看排查報(bào)告中的Ω值和RTR 值發(fā)現(xiàn)10-12 月的海灘為沙壩消散型海灘，雖然該海灘風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)為中，但在RTR 值與其他各月在相同范圍內(nèi)的情況下，其Ω值的計(jì)算結(jié)果接近分界值，裂流風(fēng)險(xiǎn)也相對(duì)較高，10-12 月的平均裂流數(shù)量也反映出這一點(diǎn)，這可能是平均裂流數(shù)沒(méi)有與1 月表現(xiàn)出明顯差距的一個(gè)原因。本研究針對(duì)廣澳灣的裂流分類在一定程度上符合了其裂流風(fēng)險(xiǎn)型性評(píng)價(jià)方法。

東海島的有效影像數(shù)量相對(duì)廣澳灣少了近一半，而且主要分布在風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)等級(jí)為中的月份，在低等級(jí)月份無(wú)影像，在高等級(jí)月份的有效影像數(shù)量?jī)H為0.5 個(gè)。從圖5 可以發(fā)現(xiàn)，3 月水深控制的裂流比例最大，其他月份水動(dòng)力控制的裂流或混合型裂流所占比例較大。除去1 月和9 月，剩下中等級(jí)月份的平均裂流數(shù)量接近持平。4 月、10-12 月的平均裂流數(shù)量差距不大，并且水深控制的裂流比例較低，符合中風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)的海灘評(píng)價(jià),但由于缺乏其他風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)的海灘影像，所以導(dǎo)致對(duì)東海島的裂流分類與評(píng)價(jià)模型無(wú)法完全對(duì)應(yīng)。

月亮灣僅有4 景影像（圖6）。在10 月，月亮灣沖流帶裂流的平均裂流數(shù)量很多，與其他海灘的沖流帶裂流不同的是，其波浪的沖流過(guò)程更強(qiáng)，對(duì)海灘的侵蝕程度更大。不過(guò)由于該海灘的有效影像數(shù)量少，能解譯出的裂流數(shù)量非常有限，因此對(duì)比效果最差。

通過(guò)上述研究發(fā)現(xiàn)，裂流分類結(jié)果與裂流評(píng)價(jià)模型的對(duì)比效果與有效影像數(shù)量有直接的關(guān)系，對(duì)比效果越好，海灘的有效影像數(shù)量越大。不過(guò)在圖4 中5 月、8 月和圖5 中1 月、9 月的平均裂流數(shù)量與同裂流風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)的月份差距很大，另外也出現(xiàn)圖4 中8 月份裂流全部由混合裂流組成的情況，這與該月有效影像數(shù)量較少有關(guān)。

圖4 廣澳灣裂流逐月分類統(tǒng)計(jì)Fig.4 Monthly classification statistics of rip currents in the Guang ’ao Bay

圖5 東海島裂流逐月分類統(tǒng)計(jì)Fig.5 Monthly classification statistics of rip currents in the Donghai Island

圖6 月亮灣裂流逐月分類統(tǒng)計(jì)Fig.6 Monthly classification statistics of rip currents in the Moon Bay

4.2 海灘裂流的類型結(jié)構(gòu)

剪切不穩(wěn)定裂流和瞬變裂流在影像上主要是通過(guò)波浪的入射角度來(lái)區(qū)分。Google Earth 的一些影像由于圖像質(zhì)量等原因無(wú)法分辨入射波方向。另外水動(dòng)力控制的裂流在空間和時(shí)間上都是短暫的，因此不可預(yù)測(cè)。受條件的限制，解譯上述裂流時(shí)不作區(qū)分，統(tǒng)一解譯為大類裂流。根據(jù)各種裂流占總裂流的比例計(jì)算百分比，圖7 為繪制的14 個(gè)海灘的裂流類型結(jié)構(gòu)圖，下面對(duì)結(jié)構(gòu)圖進(jìn)行分析。

圖7 14 個(gè)海灘的裂流類型結(jié)構(gòu)Fig.7 Rip current type structure of 14 beaches

沖流帶裂流被認(rèn)為是危害程度最低的裂流類型。從結(jié)構(gòu)圖可以看出，沖流帶裂流頻率最高的前3 個(gè)海灘分別是：小梅沙、月亮灣和大梅沙，均超過(guò)了80%，其中小梅沙海灘完全由沖流帶裂流組成，大梅沙海灘有少部分由水動(dòng)力控制的裂流，月亮灣有比例很低的溝槽裂流。大梅沙、小梅沙海灘的裂流主要由沖流帶裂流組成，從裂流結(jié)構(gòu)上很容易判斷其裂流危險(xiǎn)性較低。東海島無(wú)沖流帶裂流。

水動(dòng)力控制的裂流具有不可預(yù)測(cè)性，而且持續(xù)時(shí)間相對(duì)較短，一般為3～5 min，裂流的離岸強(qiáng)度相比于溝槽裂流較弱，但危險(xiǎn)性依然很高。青澳灣、平海西和東海島的水動(dòng)力控制的裂流的組成比例最高，其他海灘除了小梅沙、大角灣和月亮灣均有這種裂流類型，而且比例低于溝槽裂流。

溝槽裂流與中等海灘狀態(tài)相關(guān)聯(lián)[33]，是記錄最多、理解最透徹的裂流類型[34]，結(jié)構(gòu)圖也反映出這一點(diǎn)。除大梅沙、小梅沙外，其他海灘均出現(xiàn)了溝槽裂流，并且是主要的結(jié)構(gòu)類型。溝槽-瞬變裂流、聚焦型-溝槽裂流和邊界-溝槽裂流形成時(shí)也受到溝槽的影響，加上這些裂流后由溝槽影響的裂流比重將進(jìn)一步擴(kuò)大。

聚焦型-溝槽裂流一般出現(xiàn)在雙沙壩系統(tǒng)的海灘上，波浪折射并且穿過(guò)外沙壩導(dǎo)致波浪破碎后，內(nèi)沙壩深度的沿岸變化進(jìn)一步引起破波高沿岸變化，驅(qū)動(dòng)了這種裂流的產(chǎn)生。青澳灣和東海島的聚焦型-溝槽裂流的組成比例較高，說(shuō)明相對(duì)來(lái)說(shuō)這兩個(gè)海灘容易出現(xiàn)雙沙壩系統(tǒng)。

邊界控制的裂流如偏斜裂流和陰影區(qū)裂流的比例很小。一方面是由于邊界裂流只在剛性邊界產(chǎn)生，產(chǎn)生所需條件相對(duì)苛刻；另一方面是因?yàn)槿斯そㄖ俸痛蠖鄶?shù)海灘的岬角弧形過(guò)大，不易產(chǎn)生。平海東海灘長(zhǎng)14.4 km，包括3 個(gè)岬角距離很小的海灣海灘，因此在平海東海灘會(huì)產(chǎn)生邊界控制的裂流和岬灣單元裂流，特別是岬灣單元裂流，只出現(xiàn)在海灣海灘中。另外，廣澳灣、大角灣也有一定比例的偏斜裂流和陰影區(qū)裂流。

其他裂流類型由于比例過(guò)小或特征不夠典型而不作具體分析。通過(guò)上述分析可知，裂流的類型結(jié)構(gòu)與海灘的狀態(tài)密切相關(guān)，受溝槽影響的裂流與水動(dòng)力控制的裂流是海灘上最容易出現(xiàn)的裂流類型。

4.3 海灣形狀與裂流

研究的14 個(gè)海灘中有11 個(gè)位于受岬角控制的海灣中，其中十里銀灘、水東灣和東海島是無(wú)岬角控制的弧形海灘。兩端岬角之間的距離為海灣長(zhǎng)度；海灘最凹處至海灣長(zhǎng)度線上的垂直距離為海灣凹入度，使用Google Earth 測(cè)量工具測(cè)量海灘長(zhǎng)度以及海灣長(zhǎng)度和海灣凹入度。

從圖8 的變化趨勢(shì)看，年平均裂流數(shù)隨著海灘長(zhǎng)度而變化，但在水東灣和東海島處有較大偏差。廣澳灣于2013 年開始修建防坡堤，改變了該海灣自然岬角對(duì)海灘的控制，因此對(duì)廣澳灣的海灣長(zhǎng)度修正為防坡堤兩端的距離，海灣長(zhǎng)度也相應(yīng)改變。排除非岬角海灣后發(fā)現(xiàn)，年平均裂流數(shù)與海灣長(zhǎng)度變化趨勢(shì)的符合程度更高（圖9）。

圖8 14 個(gè)海灘的海灘長(zhǎng)度和年平均裂流數(shù)Fig.8 Beach length and annual mean number of rip currents of the 14 beaches

圖9 岬角海灣的海灣長(zhǎng)度和年平均裂流數(shù)Fig.9 Bay length and annual mean number of rip currents of the headland bay

圖10 顯示，海灘出現(xiàn)沖流帶裂流的比例與海灣凹入度存在一定的負(fù)相關(guān)性，而溝槽裂流則剛好相反。不過(guò)也有例外，如海灣凹入度小的青澳灣的沖流帶裂流比例也很低。水動(dòng)力控制的裂流和凹入度在青澳灣、廣澳灣、海門灣、紅海灣東、平海東、平海西、西涌海灘的變化趨勢(shì)相同，在大小梅沙、大角灣和月亮灣無(wú)明顯關(guān)系。

圖10 岬角海灣的裂流類型比例和海灣凹入度Fig.10 Rip current types propotion and bay concave degree of the headland bay

上述統(tǒng)計(jì)規(guī)律顯示，海灣長(zhǎng)度越長(zhǎng)的海灘出現(xiàn)的裂流數(shù)量越多，海灣凹入度可以影響裂流的組成比例，海灣凹入度越長(zhǎng)的海灣，溝槽裂流所占的比例越高。不過(guò)考慮研究條件的限制，這種裂流與海灣長(zhǎng)度和凹入度的關(guān)系還有待進(jìn)一步的研究。

5 結(jié)論和展望

隨著海灘逐漸成為許多人出游熱門目的地，海灘事故的發(fā)生率也逐漸增加。作為“海灘第一殺手”[35-37]的裂流成為眾多學(xué)者關(guān)注和研究的對(duì)象。裂流的產(chǎn)生原因和分類也一直是眾多學(xué)者研究的重要課題。各種裂流的離岸強(qiáng)度有所區(qū)別，對(duì)裂流進(jìn)行分類可以幫助理解海灘裂流的類型結(jié)構(gòu)，與裂流風(fēng)險(xiǎn)性評(píng)價(jià)模型互為補(bǔ)充。不同的裂流類型會(huì)產(chǎn)生不同的視覺(jué)特征，例如溝槽裂流，與兩側(cè)的淺沙壩相比，中間波浪破碎相對(duì)較少，在視覺(jué)上呈現(xiàn)為一個(gè)更暗、更平靜的水域，缺乏經(jīng)驗(yàn)的游客通常會(huì)誤以為這片較平靜的水域是最安全的游泳場(chǎng)所[38]。提高公眾對(duì)各類裂流的認(rèn)識(shí)，有助于降低海灘事故的傷亡概率。

本文選取了廣東省14 個(gè)海灘作為研究對(duì)象，根據(jù)Castelle 提出的裂流分類理論在Google Earth 上選取特征影像，提出了針對(duì)影像的裂流解譯標(biāo)準(zhǔn)，隨后對(duì)各個(gè)海灘的歷史影像進(jìn)行解譯分類，獲得了裂流分類數(shù)據(jù)。裂流逐月分類結(jié)果符合裂流風(fēng)險(xiǎn)性評(píng)價(jià)模型，從裂流的逐月分布來(lái)看，在裂流風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)為高的月份中，海灘裂流的組成結(jié)構(gòu)較為單一，混合型裂流少，水深控制的裂流比例大于其他裂流類型；當(dāng)裂流風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)降為中時(shí)，水動(dòng)力控制的裂流和混合型裂流的組成比例增加，水深控制的裂流的比例相應(yīng)減少；在裂流風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)為低的月份出現(xiàn)的裂流很少，甚至無(wú)裂流發(fā)生。裂流的類型結(jié)構(gòu)與海灘的狀態(tài)密切相關(guān)，受溝槽影響的裂流和水動(dòng)力控制的裂流是海灘上主要的裂流類型。通過(guò)統(tǒng)計(jì)還發(fā)現(xiàn)海灣形狀與裂流產(chǎn)生具有一定的規(guī)律：海灣長(zhǎng)度和海灣凹入度分別會(huì)影響裂流出現(xiàn)的數(shù)量和不同類型裂流的組成比例。

在使用Google Earth 進(jìn)行研究時(shí)遇到了一些限制因素，如：（1）海灘的影像不完整，有些海灘往往是由多景影像拼接而成的；（2）影像的時(shí)間不連續(xù)，甚至某些月份的影像缺失，以致于每個(gè)海灘的歷史影像數(shù)量不一致；（3）影像質(zhì)量?jī)?yōu)劣不一導(dǎo)致識(shí)別困難。針對(duì)第一點(diǎn)和第三點(diǎn)，本文在解譯和統(tǒng)計(jì)時(shí)提出了一些相應(yīng)的解決辦法：對(duì)于海灘影像的不完整，使用有效影像數(shù)計(jì)算平均裂流數(shù)量；解譯剪切不穩(wěn)定裂流和瞬變裂流時(shí)不作區(qū)分，歸類為大類。另外，由于解譯裂流受到解譯者主觀判斷的影響較大，以后可以通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)觀測(cè)的方式訓(xùn)練解譯者的識(shí)別能力，并提出一套基于現(xiàn)場(chǎng)觀測(cè)的裂流解譯標(biāo)準(zhǔn)來(lái)提高裂流解譯的精確性。

對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析后發(fā)現(xiàn)，裂流逐月分類結(jié)果與有效影像數(shù)量有直接的關(guān)系，有效影像數(shù)最多的廣澳灣的裂流逐月分類結(jié)果與裂流風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)模型吻合相對(duì)較好。裂流在破波帶產(chǎn)生，受破波帶狀態(tài)和寬度的限制，裂流的識(shí)別對(duì)影像的時(shí)間和空間分辨率要求很高。目前，常用的高分辨率衛(wèi)星有美國(guó)的Worldview、法國(guó)的SPOT 等。我國(guó)也在2016 年發(fā)射了高分三號(hào)衛(wèi)星，其空間分辨率能達(dá)到1 m。如果增加統(tǒng)計(jì)影像的數(shù)量，可以提高分類結(jié)果與裂流風(fēng)險(xiǎn)性評(píng)價(jià)模型的吻合程度。裂流的分類對(duì)海灘研究具有重要的意義，在后期的工作中進(jìn)一步提高影像數(shù)量和解譯精度，將獲得更為精確的分類效果。

近年來(lái)，圖像分類與目標(biāo)檢測(cè)技術(shù)成為計(jì)算機(jī)領(lǐng)域研究的熱點(diǎn)。已經(jīng)有學(xué)者將卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)應(yīng)用在溝槽裂流的識(shí)別上，識(shí)別結(jié)果比人類識(shí)別結(jié)果精度更高[14]。不同類型的裂流具有不同特征，使用圖像識(shí)別技術(shù)對(duì)各類裂流進(jìn)行分類也是未來(lái)的研究方向之一。