潮滩含水量的临界光谱特性及反演模型研究

以江苏川东港东南侧潮滩为研究区,通过土样采集、粒径分析、光谱测量等手段,分析了土壤含水量与光谱的关系,针对潮滩土壤含水量与光谱的二维散点形态呈"V"型分布的特点,讨论了含水量临界值的求解方法。以临界值为界,建立了高、低含水量状态的反演模型,进一步建立了兼具高、低含水量状态的综合模型。结果表明:1)潮滩土壤含水量与光谱的二维散点形态呈"V"型分布,当含水量值小于临界值,含水量与光谱呈负相关关系;当含水量值大于临界值,含水量与光谱呈正相关关系,随着波长的增加,"V"型的凹度和深度逐渐增加。2)经求导计算,临界值为32%。3)以临界含水量为界,分为低含水量段与高含水量段,分别建立含水量反演模型,预测误差分别为3.396和2.410。4)以4个波段作为参量进行逐步分析可得到与含水量具有较好单一趋势关系的波段组合形式。所建模型可以用于获取潮滩土壤含水量的空间分布,能够为研究潮滩土壤含水量与潮滩地形地貌之间的关系提供数据支持。     

海岸带潮滩土壤含水量遥感测量

出露潮滩上土壤含水量的遥感测量是潮间带地形地貌测量方法的一种新尝试,也是对潮滩生态环境深层次认知的一条途径。借鉴陆地土壤含水量遥感监测的经验,通过分析实测潮滩土壤含水量与其光谱值的关系,建立出露潮滩上土壤含水量遥感监测模型,并利用该模型对研究区影像的土壤含水量进行反演尝试。研究结果为:(1)潮滩土壤含水量与光谱反射率的关系,波段的相关系数以ETM+4的相关性最大;(2)从多元线性模型、单波段模型、比值模型、仿植被指数模型的应用比较看,对于潮滩土壤含水量的遥感反演模型选用单波段模型的误差最小。结果表明,通过遥感测量和监测模型的反演,可以迅速得到海岸潮间带露滩上土壤含水量分布。     

削弱水分影响的潮滩表层沉积物遥感分类方法研究

潮滩沉积物中的水分掩盖了沉积物本身的光谱信息,不利于沉积物遥感分类。利用江苏大丰潮滩沉积物在不同含水量下的398条实测光谱曲线数据,基于线性光谱分解方法定量化分析了沉积物光谱对含水量变化的响应,建立削弱水分影响的潮滩表层沉积物组分(砂、粉砂、黏土)含量反演模型,应用于Hyperion高光谱遥感影像,获得沉积物组分的空间分布,并结合Shepard三角分类法实现了潮滩表层沉积物的自动分类。研究结果表明:(1)当沉积物含水量增加时,沉积物光谱中水分权重以含水量的2倍速率增加,含水量大于25%,则水分对光谱的影响占主导作用;(2)2 143 nm波段反射率对沉积物的含水量变化敏感,利用2 143 nm波段反射率进行潮滩沉积物的含水量反演,模型拟合度r2可达0.81;(3)983,1 134 nm波段反射率对沉积物组分含量反演敏感,将含水量与沉积物组分敏感波段一起建立多元线性回归方程,可有效削弱水分的影响,适用于高含水量潮滩区的沉积物组分含量反演;(4)将组分反演结果结合Shepard分类,可实现潮滩沉积物分类,得到潮滩沉积物类型的空间分布特征,分类精度为75.93%,Kappa系数为0.6。     

盐城潮滩湿地不同植被带土壤有机质空间分布特征

对盐城潮滩湿地不同植被带土壤有机质质量分数进行分析,以探讨土壤有机质的空间分布特征及其影响因素.结果表明:1)盐城潮滩湿地土壤有机质质量分数较低.介于2.97～12.92 g·kg-1.2)在水平方向上土壤有机质质量分数,植被带高于光滩,互花米草滩高于碱蓬滩与禾草滩.且各植被带之间差异显著(P＜0.05).3)在垂向上...     

几种红边位置算法在潮滩区域的适用性研究——以长江口南汇潮滩为例

植被反射率光谱的"红边位置"是判断植被健康状况的重要参数。本文以长江口南汇东滩优势种植被芦苇和海三棱藨草为研究对象,比较和分析了多项式拟合法、四点内插法、一阶导数法、拉格朗日内插法和线性外推法五种红边位置算法提取4个试验区域不同土壤湿度的芦苇和海三棱藨草植被红边位置的性能。研究结果表明多项式拟合法获取红边位置精度最高,对土壤湿度敏感性最大;四点内插法对土壤湿度敏感性较大;线性外推法得到的红边位置结果不稳定;一阶导数法和拉格朗日内插法相对于其他方法对土壤湿度敏感性最小,更适合在南汇潮滩这样高湿度土壤区域进行植被红边位置的信息提取。     

辽河口湿地碳、氮、磷空间分布及季节动态特征

以2008年10月和2009年5月2次对辽河口湿地野外调查获取的数据为基础,研究了辽河口湿地生源要素碳、氮和磷的时空分布特征、湿地植被对营养元素的累积及对土壤营养元素氮、磷分布的影响.结果表明:辽河口湿地表层土壤有机碳5月和10月含量分别在0.62～13.17 mg/g和11.06～40.74 mg/g之间,10月盐化草甸土和滨海沼泽盐土有机碳含量较高,5月4种类型土壤有机碳含量无明显差异;全氮5月和10月含量分别在0.80～3.43 mg/g和0.77～2.90mg/g之间,盐化草甸土和滨海沼泽盐土表层土壤氮含量相对较高,滨海潮滩盐土最低;无机氮(NH4+-N和NO3--N)含量较低,且以铵态氮为主,5月略高于10月含量;全磷含量均在0.36～0.66 mg/g之间,无显著季节差异.碳、氮和磷的垂直剖面分布特征表明,土壤表层有机碳、全氮、无机氮和全磷含量明显高于各底层,以芦苇为主要植被的盐化草甸土各剖面的营养元素含量高于以翅碱蓬为主的滨海潮滩盐土含量.5月芦苇对氮磷的积累量高于10月,且氮磷含量在芦苇地上器官的分布趋势为叶>茎>穗.植被的生长对湿地土壤中生源要素碳、氮和磷含量的季节变化有重要影响,其对营养元素氮、磷的累积降低了表层土壤中氮、磷的储量.     

海草对潮滩沉积作用的影响

本文通过对澳大利亚东南部海岸的库纳湾(Corner Inlet)潮滩环境中的海草带及沙滩的潮流流速、悬移质含量、沉积物组成的野外实际测量和分析,其结果表明海草对于潮滩的沉积作用具有很大的影响。潮滩中的海草足以使其底层的潮流流速减弱40%—60%、悬移质含量减少20%—35%。由于海草具有减缓潮流流速和阻碍底层细粒物质重新悬移的作用,潮滩中海草带的沉积物与其相邻的沙滩的沉积物相比较,前者含有较高的有机物质和细粒物质(淤泥和粉砂)。库纳湾的潮滩环境中,海草带往往出现于潮间带的上部和下部,因而,其潮滩沉积物的分布特征也随之表现出粗(沙滩沉积物)细(海草带沉积物)物质在水平方向上的重复更替。这种潮滩沉积物的分布特征在很大程度上与传统的潮滩沉积物的分布模式不相吻合。显然,这是与海草的存在及其对潮滩沉积作用的影响密切相关的。     

广利河口北潮滩重金属分布特征及评价

基于广利河口北潮滩45个表层沉物和2个岩心柱样重金属、粒度、TOC数据,分析了广利河口北潮滩沉积物重金属分布规律及其来源,采用内梅罗综合指数法进行质量评价。结果表明:Cu、Pb、Zn、Cr、Cd、Hg、As 7种元素含量低于国家一类标准;在空间分布特征上,距岸一定范围内数值相对较高,主要受沿岸余流作用的影响;就来源而言,Cr元素明显为广利河注入,表层、Z1和Z2沉积物粒度对重金属的控制作用有明显差异;研究区内Cr和As污染指数最高,Cu污染指数变化最大,综合污染指数呈"哑铃状"分布,靠近现代黄河口和广利河口各高值相对较高。目前广利河口北潮滩重金属含量没有到达污染的程度,但有向轻度污染发展的趋势。     

潮滩围垦对沉积物重金属的影响初探——以江苏为例

根据围垦前后的江苏条子泥潮滩沉积物重金属数据,获取重金属背景值,分析重金属含量与分布的变化特征,探讨围垦对重金属的影响机制,运用潜在生态风险指数法评价重金属生态风险变化。结果表明,重金属Cr、Ni、Pb的平均含量降低7.2%~15.2%,Cu、Zn、As、Cd的平均含量升高2.7%~23.6%,重金属空间分布的异质性增强;围垦改变堤外潮滩水动力与沉积物分布格局,离岸越远,重金属含量的变化越不明显;受植被类型、土地利用方式的影响,互花米草滩重金属含量变化率明显高于盐蒿滩,用作水产养殖的潮滩重金属含量普遍降低,用作农业种植的潮滩重金属含量普遍升高;潮滩沉积物总体质量优良,重金属总潜在生态风险指数平均值和最大值分别升高6.5%和23.8%,仍处于低生态风险程度。     

浙江省三门湾北部潮滩互花米草遥感研究

浙江省三门湾地区潮滩互花米草扩散迅速,已成为潮滩主要植被类型,挤占滩涂生态空间,降低海湾纳潮量,引起滩涂淤长和水交换能力下降,互花米草入侵和扩散问题引起当地生态环境和海洋管理部门高度关注。本文利用Landsat和Sentinel-2系列卫星遥感数据,结合无人机摄影测量,对三门湾北部潮滩近20年来互花米草分布和变化进行分析,结果表明,近20年间三门湾北部潮滩互花米草快速扩张,面积由2000年的21.8 km²增加到2017年高峰值为38.6 km²,年扩展面积近1 km²,主要分布在宁海县的一市港、双盘涂、三山涂和象山县的蟹钳港等湾顶潮滩区。2017年后,部分互花米草生长的上部潮滩被改造为海水养殖池,总体上互花米草面积有所下降,到2020年4月份统计的互花米草面积为34.9 km²,但潮滩下部米草扩增趋势仍然持续。扩增主要为沿潮沟两侧及先斑块后连续的特征。高程、人类活动引起的水动力环境改变是互花米草面积变化的主要因素。     

基于地面激光扫描仪的潮滩地貌研究初探

传统潮滩地貌的研究方法难以刻画潮滩的微观地貌特征,地面激光扫描仪(TLS)的应用为潮滩地貌的研究提供了新的切入点,然而目前关于TLS在潮滩地貌研究中鲜有报道。以江苏东灶港海岸一段潮滩地貌为研究对象,基于野外扫描数据,对扫描区域的点云数据进行精度评估,并尝试利用反距离加权插值(IDW)与克里金插值(Kriging)方法构建了潮滩地貌的数字高程模型(DEM)。研究结果表明:(1)通过点云数据构建的DEM数据能够实现潮滩地貌的定量模拟;(2)利用IDW插值可以便捷高效构建潮滩海量数据点的DEM;(3)利用TLS量化短期地貌变化如潮汐沉积旋回效果并不好。本研究可为利用TLS在潮滩微观地貌中的量化研究提供参考。     

淤泥质潮滩高程及冲淤变化遥感定量反演方法研究——以长江口崇明东滩为例

潮滩是淤泥质海岸最主要的地貌类型之一,淤泥质潮滩特征在很大程度上代表了所在海岸带的性质,查清其性质和分布对于合理开发潮滩资源和研究现代海岸带动态变化具有重要意义.本文以星载多源遥感技术为主要研究手段,结合常规调查资料和野外调查工作,以长江口崇明东滩为研究区,利用淤泥质潮滩水边线提取技术和潮位站实测水位高程进行潮滩地形反演,确定潮滩坡度及其淤积或侵蚀速度,为长江口潮滩资源合理开发利用和环境保护的长远规划提供重要的参考依据.     

苏北潮滩不同生态带沉积物分布特征

利用2004年1月3日在江苏盐城珍禽国家级自然保护区核心区新洋港采集到的表层和柱状沉积物样品,采用矩值法对该潮滩沉积物粒度和粒度参数进行了分析和计算,并对潮滩沉积物的水平和垂向分布特征以及不同植被对沉积物分布的影响进行了研究,结果表明:(1)自海向陆,光滩、互花米草滩、互花米草盐蒿混合滩、盐蒿滩和芦苇地5个亚带中,光滩沉积物的粒径明显较其它4个亚带处的粒径大,在接近互花米草滩时沉积物的粒径迅速变小,而互花米草滩等其它4个亚带处的沉积物粒径则变化不大。较低部位光滩沉积物的频率分布曲线呈不明显双峰分布,而较高部位的光滩及其它生态带内的沉积物频率分布曲线均为单峰,显示出物源较为单一的特点。(2)沉积物自海向陆粒度特征的变化规律反映了潮滩水动力条件对沉积物分布的影响,尤其是反映了盐沼植物在潮滩的发育过程中所起的重要作用。(3)周期性变化的潮动力作用、潮流不对称作用、植被以及潮滩不同部位淤积演化差异的影响造成了潮滩不同部位沉积物敏感组分粒度垂向变化的差异。     

基于PCA和WNN的潮滩沉积物粒度与运移趋势的遥感研究

在淤泥质海岸,了解潮滩表层沉积物的粒度空间分布特征与粒径运移趋势,是认识潮滩水沙过程、冲淤演变和地貌演化的重要手段。针对传统粒径趋势分析空间范围有限、现有遥感反演模型形式简单且精度难以提高的问题,论文研究并实现了一种基于遥感粒度参数驱动的潮滩沉积物粒径运移趋势分析方法,首先利用PCA(Principal Component Analysis)主成分分析法从HJ-1A多光谱遥感影像中提取反演因子,采用小波神经网络(WaveletNeuralNetwork,WNN)模型结合野外采样数据进行参数训练与建模,反演沉积物粒度参数的空间分布;然后以遥感粒度参数驱动GSTA(Grain Size Trend Analysis)沉积物粒径趋势分析模型,实现了淤泥质潮滩表层沉积物的粒径运移趋势模拟。该方法在江苏中部淤泥质海岸的精度验证结果表明:平均粒径、分选系数、偏态的模型检验组数据10次运行结果平均绝对误差分别为0.22Φ、0.15、0.42,平均相对误差分别为5.32%、12.47%、14.59%;三个粒度参数的变异系数值变化范围较稳定。与已有的遥感模型相比,平均粒径反演精度接近,而且分选系数、偏态的反演精度有较大提高。遥感反演与实测粒度参数模拟的粒径运移趋势矢量相似性系数为0.67,矢量长度差小于0.4的矢量占80.74%,角度差小于90°的矢量占84.31%,两者有较高的相似性。在潮滩不同位置,沉积物粒径运移趋势总体呈现不同的规律性特征,与当地水动力条件较为吻合。该方法基于遥感技术实现,为大范围的潮滩沉积物粒度特征分析与粒径运移趋势研究提供了一种快速且有效的途径。     

杭州湾北岸潮滩沉积物粒度的时间变化及其沉积动力学意义

2002年5月-2003年4月对杭州湾北岸中潮滩一个固定观测点表层沉积物进行逐日取样,采用库尔特LS100Q型激光粒度仪进行粒度分析,探讨潮滩沉积物粒度随时间的演变。结果表明,潮滩粒度特征在时间上有明显的变化,1～6月潮滩堆积期间沉积物粒度较细,7-12月潮滩侵蚀期间沉积物较粗,其中1月和7月为潮滩冲淤转换期间沉积物粒度显示双峰分布;沉积物午平均粒度亦显示双峰分布,细颗粒部分主要是由于悬沙落淤形成,而粗颗粒部分主要是由于潮滩下部粉、细砂物质向上推移形成。通过潮滩沉积动力学的探讨阐明了潮滩沉积物粒度演变的原因和特点。     

围垦对长江口横沙东滩大型底栖动物群落的影响

于2011年4—12月,采用生态学的方法,选择了长江口横沙东滩成陆区、促淤区和自然潮滩三种生境,研究了围垦对其大型底栖动物的影响。结果显示,在横沙东滩共发现大型底栖动物28种,物种分布为自然潮滩(22种)>促淤区(19种)>成陆区(7种),优势种为自然潮滩(6种)>促淤区(5种)>成陆区(2种)。大型底栖动物的年均丰度为促淤区(118.68ind/m2)>成陆区(100.67ind/m2)>自然潮滩(57.56ind/m2),而年均生物量为促淤区(35.71g/m2)>自然潮滩(27.56g/m2)>成陆区(1.52g/m2),三种生境大型底栖动物的丰度和生物量与其种类组成有关。大型底栖动物的多样性指数(H′、J、d)为自然潮滩>促淤区>成陆区。群落聚类和MDS分析显示横沙东滩三种生境的底栖动物群落之间存在较明显差异,同时ABC曲线也证实了成陆区和促淤区的底栖动物群落有明显变化,而自然潮滩的群落结构相对完整。以上结果表明,围垦导致横沙东滩大型底栖动物群落结构发生了明显改变。     

互花米草入侵对潮滩生态系统服务功能的影响及其管理

在分析互花米草入侵我国沿海潮滩的基础上,论述了互花米草对潮滩生态系统生物量、生物多样性、潮滩水动力和沉积过程、土壤形成和营养物质积累、植被演替序列等生态服务功能的影响.并提出应根据不同区域的潮滩特征及其开发利用方向,因地制宜充分利用互花米草的正面价值,尽量减少其负面影响.     

辽东湾潮滩及滨下动力地貌特征

本文主要阐述了辽东湾潮滩及滨下地貌类型与沉积动力特征,利用重复水准测量、卫片和航片资料进行了潮滩分带,定量计算了潮滩分布面积和冲、淤速率,分析了潮滩动态变化规律,并对辽东湾潮滩的生态开发提出了管见.     

盐度对土壤微波辐射的影响

土壤中的水改变微波的介电常数,反过来受改变的介电常数又改变着微波辐射。水中的盐的含量也在某种程度上影响介电特性．当把盐水同土壤混合时,其介电特性同纯水和土壤的混合物不同．人们已开始用混合模型来描述土壤－水－空气系统。利用车载L波段和C波段微波辐射计,进行了一系列的受控条件下的现场实验,其目的是想研究出一种能够分离盐度和土壤湿度影响的数据装置．用这种数据装置估算每个变量的价值并检验拟用的混合模型。混合模型说明观测数据的趋势和取值范围;然而,盐度的观测结果同模型观测的有差异。这些差异与模型结构或现场采样有关,地表附近分布特性的变化也会引起误差。     

崇明岛南侧盐沼潮滩消能状态研究

沿海盐沼潮滩可以有效降低波浪高度,耗散波浪能量,在海岸防护和沿海城市安全中扮演着重要角色。以长江河口崇明岛南侧盐沼潮滩为对象,基于不同潮间带实测波浪变化数据,采用波能衰减模型对波浪横向沿潮滩衰减状态进行定量分析,由此探讨波浪衰减主控要素。结果表明:波浪沿盐沼潮滩向岸传播过程中,波高以及波能大幅下降,其中光滩—芦苇前部区域波能平均下降19%,芦苇区域波能平均下降71%,有植被覆盖区域对波浪的衰减效应更为显著。同时,水深、入射波高及阻力是影响盐沼潮滩波浪衰减的主要因素,波浪衰减强度随水深增大而减小,入射波高增加以及阻力的增大而增强。