基于分形的中国大陆海岸线尺度效应研究

以DEM为基础,并参照卫星影像,提取了不同比例尺下中国大陆海岸线,从海岸地质构造特征和海岸类型角度出发,对我国大陆海岸线整体、沉降隆起岸段和不同类型海岸尺度效应进行分析,并探讨了引起尺度效应差异的地理环境因素。研究表明：(1) 中国大陆海岸线整体分形维数为1.195,岸线长度受测量尺度影响显著,定量刻画海岸线长度不可忽略相应测量尺度;(2)岸线分形受地质构造特征和水动力因素控制明显,隆起段和沉降段海岸线分形维数有着显著差异：辽东半岛隆起段分形维数为1.153,辽河-华北平原沉降段分形维数为1.116,山东半岛隆起段分形维数为1.148,苏北-杭州湾沉降段分形维数为1.177,浙东-桂南隆起段分形维数则达1.239;(3) 海岸线尺度效应同时随海岸类型不同有着显著差异,位于冀北平原和滦河三角洲平原岸段的砂质岸线分形维数为1.109;位于苏北平原的淤泥质岸线分维数为1.056,位于闽东南山地丘陵的基岩海岸线分形维数达1.293。海岸线是陆、海和气界面的交汇线,其分形性质的定量刻画,可为多尺度研究海气、陆气和海陆相互作用提供科学基础。     

人类活动对港湾岸线及景观变迁影响的比较研究————以中国象山港与美国坦帕湾为例

利用多时期遥感数据,以10年为时间步长,提取1985-2015年4个时期中国象山港和美国坦帕湾的岸线空间位置,长度和曲折度以及港湾地区景观构型,多样性和破碎度等信息,构建海岸人工化和港湾景观人工干扰指标,探讨人类活动对港湾岸线,景观演变的影响.结果表明:① 近30年来,象山港和坦帕湾自然岸线长度不断缩减,人工岸线长度呈先增后稳定的态势.由于两地人类活动方式的差异,象山港局部岸段形态发生剧烈变化,岸线曲折度不断变小;而坦帕湾岸线形态变化较小,岸线曲折度几乎保持不变.② 1985-1995年,象山港海岸人工化不断加强,1995年以后有所减弱,但人类活动的影响范围逐渐变大,几乎遍及整个港湾海岸.1985-2015年,坦帕湾海岸人工化强度虽有加强,但增幅缓慢,海岸人类活动也主要集中于各沿海城市区域.③ 1985-2005年,象山港和坦帕湾各人工化强度等级样区景观平均斑块面积总体呈减少趋势,但2005-2015年,象山港各强度样区景观平均斑块面积变化趋势不一,坦帕湾各强度样区变幅则较为平稳.④ 1985-2005年,象山港各强度样区景观多样性指数逐渐增大,而坦帕湾变化不一;2005-2015年,两港湾人工化强度由弱至强,景观多样性指数先增后减.⑤ 1985-2005年,象山港和坦帕湾不同人工化强度样区,景观破碎度指数逐渐增大;2005-2015年,两港湾景观破碎度指数呈减小趋势.     

近岸过程与海岸侵蚀机制研究进展

首先简单介绍了砂质海岸近岸地形动力过程的时空多尺度特征及其复杂性,海岸系统相互依存的3个方面和近岸带地形动力基本特征;进而从5个方面论述了国内外对砂质海岸侵蚀地形动力过程与机制研究的进展:1)长重力波运动与海岸侵蚀;2)近岸环流、波增水、底流运动与岸滩侵蚀;3)海滩-碎波带地形动力状态与岸滩侵蚀方式;4)波生沿岸流、沿岸输沙与海岸长期变化;5)海岸侵蚀终极平衡形态规律。最后概括了未来需优先探索的地形动力学问题和研究策略。     

渤海海岸线的时空变化

渤海已成为中国社会经济发展中广受关注的重点区域。通过对比不同时期渤海岸线长度、面积等要素,重点分析了渤海海岸线30年来时空变化特征。研究结果表明,30年间,渤海海岸带岸线以向海扩张为主,海岸线长度总体呈增加趋势,由1986年2 370.82 km到2016年3 437.59 km;人工岸线占比快速增加,其中最多的为围堤岸线;2006—2016年间各岸段终点速率变化最大,天津段和山东段的海岸线一直保持较高的终点变化速率,并以海岸线前进为主要趋势,表明天津、山东的经济活动范围不断向海洋拓展。研究期间,渤海各岸段的岸线利用程度有不同幅度的提高,总体表现为海岸工程建设、围海造地,人类的活动对岸线的影响已经占据主体地位,围海造地是海岸线变迁的主要驱动因素。     

黄骅港地区岸线变迁及滩面—浅海区形态变化

在黄骅港附近岸段开展了岸线实地调查和潮间带年际监测,并结合历史资料和图鉴对比等手段,对黄骅港两侧岸线变迁及滩面-浅海区形态变化过程及其趋势进行了综合研究。结果显示:(1)黄骅港附近的岸线(老狼坨子岸段、大口河岸段)在过去50余年间普遍经历了岸线的蚀退过程。但进入20世纪80年代、特别是90年代黄骅港建设以来,建港及围海造陆工程使老狼坨子-冯家堡段的海岸线人为向海推进,而大口河岸段因人类活动较少、以及黄骅港防砂堤对沿岸流的阻隔,其岸线仍基本保持蚀退状态。(2)黄骅港建港对北侧的老狼坨子潮间带影响明显,造成该区现代沉积作用极为活跃,2004-2006年的滩面监测结果显示,其总体上保持淤高的趋势。南侧的大口河潮间带,2005-2007年的滩面监测结果显示,潮间带上部未见明显的变化、潮间带下部明显淤高。与80年代数据对比显示,这两个滩面的坡度均变缓。(3)近30年来,黄骅港海域河流作用日益减弱,海洋动力不断增强,塑造了废弃三角洲中-晚期地貌组合和潮道-泻湖沉积体系。1995年黄骅港建港以来,海洋水动力发生局部变化,并参与了对部分浅海区海底形态的塑造,但现有的数据表明,其影响仅限于潮间带和港口-航道防砂堤附近。     

2006年胶州湾现有水域面积与岸线的卫星调查与历史演变分析

利用2006年5月20日Landsat-5 TM卫星数据对胶州湾的现存水域面积与岸线长度进行了量算,结果给出胶州湾2006年现存总水域面积为353．92km^2,总岸线长度为220．02km.与历史数据进行比较发现,总岸线长度在进一步加长,而总水域面积在进一步缩小。其原因是由胶州湾的人工围垦所致。     

黄河口高流速区近50年演变过程

根据黄河口外大量的现场历史观测资料分析发现,其附近海域流场存在着明显的高流速区。这些高流速区在大时间尺度上随着入海流路的改变以及黄河三角洲的演变也发生着此消彼长的变化。利用ChinaTide潮汐预报软件模拟海域潮汐,并利用不同历史年代的海图资料构建海域地形,通过建立黄河口数学模型分析了黄河口流场特性;利用2015年营口港的潮位资料以及实测流速值对数学模型进行了率定和验证;然后分别利用数学模型,对不同代表年的流场进行模拟复演。计算结果表明：①自1962年,黄河口沿岸就已经存在高流速区,分别位于甜水沟和神仙沟口外;②1976年,从神仙沟到清水沟一线沿岸存在着多个小型的高流速区群;③1996年至今,该阶段内存在3个高流速区,分别位于湾湾沟、神仙沟以及清8口门3个沙嘴处;④高流速区的演变与海岸形态的变化存在着密不可分的联系,岸线凸出的沙嘴处往往容易形成平面高流速区。     

基于遥感的威海岸线变迁分析

基于遥感和地理信息系统的方法与技术,通过对1990、2000、2009 和2013年 4个时相的Landsat卫星遥感数据和2013 年资源卫星数据分析,获得了近20多年来威海海岸线演变的信息。研究表明,威海市围填海活动频繁,岸线变化显著,人工岸线所占比例由1990 年的50.7%上升到2013年的57.8%;海岸线变化呈现显著区域特征,变化较剧烈的区域集中在环翠区双岛港、杨家湾,及文登五垒岛湾;岸线变迁的主要驱动力表现为早期的滩涂围垦养殖及中后期的码头建设和海洋开发利用。     

堆积海岸平衡岸线轮廓的解析

对堆积海岸平衡岸线轮廓的三个表达式进行了分析和对比,其中平衡岸线轮廓表达式在一定程度上包含了潮流作用对岸线塑造的影响,适用于对凹岸和沙质海岸岸线轮廓的分析,同时也适用于对凸岸和淤泥质海岸岸线轮廓的分析,因而较基本平衡岸线形态方程和B.A.保保夫堆积岸弧方程适用范围更广。利用平衡岸线轮廓表达式,对舟山群岛金塘山和册子山附近水道的两段岸线轮廓进行了分析,结果表明:两岸段均为堆积岸弧,且理论弧长与实测弧长、理论半径与实测半径的值接近,说明理论岸线与实际岸线形态吻合得较好,同时,金塘山西部岸段较册子山西部岸段岸线形态更趋稳定,但两岸线均未达到稳定状态,目前仍处于演变过程中。     

基于LiDAR点云提取海岸线的二值图像化改进方法

针对当前从激光雷达测量（light detection and ranging,LiDAR）点云中提取海岸线的二值图像化方法过于复杂,且无法评估提取岸线可靠性的现状,提出了一种改进方法。首先对LiDAR点云去噪,然后以平均大潮高潮面（mean high water springs,MHWS）高程为阈值,直接将LiDAR点云分割成水陆二值图像,通过水陆目标识别等图像处理过程,提取潮汐特征海岸线。实验表明,利用提出的二值图像化改进方法提取的海岸线可靠性高于当前已有方法的结果,且提取过程更简单,效率更高。