1996～2014年黄河三角洲海岸线遥感动态监测

李涛　常军　刘伟

摘要 黄河三角洲是世界各大河三角洲最为活跃的地区之一，淤进和蚀退的交替演变造就了黄河口地区的造陆之快和尾闾迁徙之频繁。该研究以1996～2014年17景遥感影像为主要数据源，利用遥感与GIS技术相结合，对影像进行处理与转换，实现海岸线的动态监测，分析了刁口段研究区与河口段研究区的海岸线演变过程。结果表明，刁口段研究区总体处于蚀退状态，河口段研究区淤进和蚀退交替演变。

关键词：海岸线；动态监测；遥感；黄河三角洲

中图分类号：S127；P208；P737 文献标识码 A 文章编号 0517-6611（2015）08-342-04

海岸线对于加强海岸带管理、科学开发海岸带自然资源具有非常重要的研究价值。快速而又准确地测定海岸线的动态变化，有效掌握海岸线的变化规律，是国内外学者关注的重点[1]。随着遥感技术的发展，其强大的数据获取能力为海岸线的提取提供了强有力的数据支持，与既费时、又费力，并且个别地方难以到达的传统的现场勘探方式相比，遥感监测信息具有覆盖面广、多时相性等特点，能够准确及时地监测海岸线的动态变化。

近年来，基于遥感的海岸线研究主要集中在尼罗河三角洲[2]、台湾西部海岸[3]、珠江三角洲海岸[4]、黄河三角洲海岸[5- 7] 等地。黄河是世界上入海泥沙通量最高的河流[8]，入海口水浅坡缓，易于淤积。近百余年来，黄河尾闾摆动比较频繁[9-10]，黄河三角洲作为我国乃至世界各大河三角洲中海陆变迁最活跃的地区，特别是黄河口地区造陆速率之快和尾闾迁徙之频繁更为世所少见[11]。1996年7月，黄河沿清水沟流路在清8剖面处改道后东流入海，大量泥沙进入河口填海造陆。笔者在前人研究的基础上，利用1996～2014年中17景遥感影像通过RS与GIS技术实现海岸线动态监测。

1 数据来源与研究方法

1.1 研究区位置 黄河三角洲位于渤海湾南岸和莱州湾西岸，地处117°31′～119°18′E、36°55′～38°16′N（图1）。1855年黄河于河南铜瓦厢决口改道，夺大清河河道入海，逐步形成了以宁海为轴点，北起套尔河口，南至淄脉河口，向东撒开的扇状三角形地区，其主体主要分布在东营市境内。

1.2 数据来源与处理 采用Landsat TM、ETM+、OLR_TRIS多时相遥感数据（表1）来监测海岸线的变化。数据预处理过程中，以黄河三角洲1∶50 000地形图为参考，利用双线性内插法对1996年影像进行校正，校正误差控制在10 m以内，然后将所有影像配准到同一地理坐标系中。

1.3 研究方法 在海岸线的确定中，很多学者利用遥感影像中的瞬时水边线作为海岸线来进行研究。由于受到潮汐、地形等因素的影响，使其结果存在严重的误差。由于黄河三角洲刁口段及河口段均为砂砾海岸，经过海水的不断冲击，导致砂体中含水量的不同，其在光谱特征上必然有所变化。经实验验证，不同的泥沙含量水体的反射峰均集中在0.5～0.75 μm，对应着影像的红波段，TM751波段合成可以清楚地反映海岸线信息（如图2a）。该研究采用“人机交互式”海岸线提取法，首先借助ArcGIS对红波段进行合理的阈值分割，确定砂体与非砂体界限（如图2b）；然后运用Erdas进行边缘增强，取靠近陆地一侧的线作为初步海岸线（如图2c），由于砂体在岸边呈不连续的状态，还需在局部进行人工目视解译，采用“人机交互式”海岸线提取方法充分利用了计算机的高精度计算，减少了人工目视解译所带来的误差，方便快捷。

2 结果与分析

根据1996～2014年间17景遥感影像，利用“人机交互式”海岸线提取方法对黄河三角洲海岸线进行提取，得到研究区内海岸线动态变化图。经过叠加分析，得到黄河三角洲海岸线长度及研究区陆地面积（表2）。根据表2统计结果可比较刁口段研究区与河口段研究区海岸线长度变化以及陆地面积变化。

2.1 刁口段研究区 1996～2014年，刁口区海岸线长度先减后增，总体处于平衡状态。1996年10月～1997年10月，黄河频频断流限制了来水来沙数量，1年间海岸线长度缩减10.56 km，主要是由于沉积物源头短缺而引起的；2009～2014年，刁口段海岸线长度呈线性增长状态，增长速率为3.05 km/年。1996～2014年刁口段研究区陆地面积由470.23 km2减少至397.51 km2，以3.83 km2/年的速率减少，2013～2014年趋于稳定，总体上研究区处于侵蚀状态。

由图3、表2可以看出，1996～2011年刁口段研究区海岸线整体处于蚀退状态，陆地面积逐年递减，由1996年的470.23 km2减小到2011年的382.01 km2，平均蚀退速率为5.51 km2/年。其中前期蚀退较快，1996～2000年陆地面积减小44 km2，所占比例接近49.8%，2012～2014年变化呈不稳定状态，但2001～2014年刁口段研究区总体出现蚀退状态。

2.2 河口段研究区 由图4和表2可以看出，河口段研究区海岸线淤进与蚀退交替出现，导致海岸线长度变化不一，陆地面积变化不稳定。

1996～1999年，人工引黄河北汊入海，使黄河口来水含沙量增大，北汊泥沙淤积量迅速增多，逐步形成了一个向东北方向延伸的沙嘴。5年期间，沙嘴延伸速率较小，共增加陆地面积15.27 km2，研究区内共新增陆地27.78 km2。1999年小沙嘴北侧形成一条潮沟，1年之后（2000年），潮沟变宽，河口段研究区总体有向东发展的趋势（图4a）。

2000～2005年，由于黄河断流，北汊小沙嘴淤进与蚀退交替出现。2002～2004年，小沙嘴出现持续蚀退状态，但在2005年出现迅速淤进，总体造陆面积较2000年增加35.13 km2，有向东延续的总趋势；潮沟继续变宽，大沙嘴北侧基本保持平衡，仅南侧而言，沙嘴总体出现蚀退状态（图4b）。