輻射沙脊群地貌結構探討

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潮流沙脊是海底相對高起的正地形,兩側為深大潮汐水道,屬堆積性地貌單元,下面是小編蒐集整理的一篇探究輻射沙脊群地貌結構的論文範文,歡迎閱讀參考。

輻射沙脊群地貌結構探討

1潮流沙脊地貌結構

一條潮流沙脊是由一系列潮流沙洲呈條帶狀排列組合而成,沙脊與沙洲屬複合地貌型別。潮流沙脊的空間規模遠大於沙洲,一般是沙洲的數倍。同一條沙脊上的沙洲具有共同的地形平臺基礎,而地形平臺具有縱向連續性,所以沙洲與沙脊具有地貌從屬關係,而不同沙脊上的沙洲則不具有地貌從屬關係。潮流沙脊規模差異巨大。輻射沙脊群10個主要潮流沙脊平均長135km,其中蔣家沙北支最長達204km,冷家沙最短,亦達81km。

1.1地貌骨徵線

為了定量有效地刻畫地貌結構問題,本文引入地貌骨徵線的概念,旨在抓住沙脊地貌體的總體性的“綱”,而忽略細節性的“目”,並可以對地貌結構變化進行時空定量定位監測分析,也為衛星遙感監測動力地貌變化找到了切入點。地貌結構骨徵線是指能反映地貌單元骨架地形特徵的線形標誌,簡稱地貌骨徵線,它應具有如下基本特徵:1)地貌骨徵線是有效反映地貌體的空間位置、尺度、方位等總體框架空間要素的地貌線,如沙脊線、沙洲線、潮水溝的溝槽線、潮汐水道的深槽線等。2)地貌骨徵線型別與地貌型別相關,與地貌體規模大小、地形高低無關。沙脊線再小、再低也是正地形的骨徵線,溝槽線再高、再大也是負地形的骨徵線。3)動力地貌骨徵線與相應海域潮流場動力軸線的空間關係應吻合、平順。4)地貌骨徵線空間要素應具有空間唯一性和可操作性,不隨潮變化而變化,如納潮盆地邊緣線、沙脊及沙洲邊界線、潮汐水道邊界線等。因此,地貌骨徵線應具有時空可比性,確定其線的尺度、精度與方法和資訊基礎有關,不應因人而異。

1.2沙脊地貌骨徵線

沙脊地貌骨徵線屬於地貌骨徵線的一種,是沙脊的骨架,也是相鄰納潮盆地之間的地形分界線。沙脊線兩側的海水分屬兩個納潮盆地,它是相鄰納潮盆地之間落潮流的分水線,俗稱二分水,也是漲潮流的匯水線,俗稱兩碰水[7,9]。即使在高潮期間,沙脊被淹沒之時,兩翼潮流應該是涇渭分明。沙脊線也是同一海域潮流最緩的低流速帶,有利於潮流攜帶的`泥沙向沙脊匯聚,沙脊因此不斷淤長。由此可見,沙脊線可作為沙脊群納潮盆地、潮流水體的定量定位的分界線及潮流場的相對緩流沉積參考線,甚至是海岸生態環境分割槽和灘塗資源開發佈局的參考線。沙脊地貌骨徵線主要包括沙脊線和沙洲線。沙脊線是沙脊脊背地形最高點的連線,並代表沙脊地貌長軸走向。沙洲線是指沙洲長軸方向上沙洲地形最高點的連線。在空間上,沙洲線短而小,沙脊線長而大,且二者的空間位置、方向不一定完全重合。沙脊線受到相應海域潮流動力軸線的控制,對區域性動力場變化反應不如沙洲線顯著。沙洲線受區域性海域潮流動力場影響顯著,對大區域動力場反應不如沙脊線顯著。空間關係方面,沙脊與沙洲的地貌結構普遍存在串珠狀和羽翼狀兩種結構關係。串珠狀結構表現為:同一條沙脊,其若干組成沙洲,首尾相接,各沙洲線可自然連線成一條較平順的沙脊線(圖2a);羽翼狀結構表現為:組成沙洲的脊線與沙脊的主幹脊線不吻合,且呈有規律斜交排列,巨大的潮流沙脊如大鵬展翅,沙脊上的系列沙洲如同一根根羽毛(圖2b)。輻射沙脊群海域,潮流沙脊的地貌結構需要實地考證,沙脊和沙洲的空間關係也是值得專門討論的地貌問題。本文利用遙感影象解析沙脊與沙洲的骨架線位置、走向、數量、長短、排列方式等地貌特徵要素及空間組合關係。

1.3沙脊骨徵線提取

沙脊地貌骨徵線確定包括沙洲線確定和沙脊線確定,一般先定沙洲線,再定沙脊線。如若考慮到沙脊地貌結構平衡等深層次地貌問題,對過渡性沙洲的脊線可參考沙脊主線空間關係確定。本研究主要利用2012年4月26日我國環境與災害監測預報小衛星A星(簡稱“環境星”)CCD遙感資料。我國環境與災害監測預報衛星於2008年9月成功發射,是目前研究輻射沙脊群動力地貌最佳遙感影象資源,成像景幅大,一景影象完全覆蓋4萬多km2的輻射沙脊群海域,能夠大面積同步觀測,排除了多幅非同步影象潮流動力場拼接的難題。本文采用基於輻射等值線的沙脊地貌線的提取方法[11],步驟如下:1)根據大比例尺海圖確定沙脊線的方法。在明確沙洲平面分佈形態的基礎上,沿沙洲長軸方向,勾畫其兩端邊界點和沙洲地形最高點的連線。多年實踐表明,在衝淤多變、數十年沒有完整實測地形資料的海區,完全依靠實測地形資料描述海底沙脊動力地貌問題是不現實的,因此充分利用實時遙感資訊資源,不僅理論上可行,而且方法也有效。2)根據遙感影像特徵波段輻射強度等值線確定沙脊線方法[11]。選擇質量高的遙感影像,對影像進行影象增強並生成多個待用波段,根據實測水下地形資料,選取最能反映水下沙洲、沙脊的平面形態分佈和相對水深差異的波段作為特徵波段,對其進行輻射等值線的提取。穿越輻射等值線最高值區域的長軸連線線即為沙脊線(圖3)。遙感確定沙脊線的方法具有理論上的合理性與視覺化的操作性。

1.4沙脊地貌結構製圖

沙脊地貌結構製圖是地貌結構分析的基礎,主要分三個步驟:首先,確定各沙洲的脊線起訖位置與延伸方向;其次,根據沙脊體系,確定沙脊線起訖位置與延伸方向;最後,沙洲線圖與沙脊線圖空間整合,形成沙脊與沙洲的脊線合成圖(圖4,見封2)。需要說明的是,沙洲線確定的方法相對簡明,但沙脊線確定存在一定的變異性,如蔣家沙、毛竹沙的沙脊不如東沙、麻菜珩、外毛竹沙的沙脊簡單明確。東沙、麻菜珩、外毛竹沙的沙脊基本可沿主要沙洲線劃定,而蔣家沙,傳統的認識只是一條沙脊[1,2,7],但目前可以顯著地分出南北兩條沙脊,南部,蔣家沙沙脊以蔣家沙—巴巴珩—牛角沙—蔣家東沙等沙洲為一組沙脊,而蔣家沙北脊則以鐵板沙—蔣家北沙為另一組沙脊,似乎形成了雙脊(圖4)。地貌結構特徵值主要有:沙脊平均方位角、沙洲方位角、沙洲與沙脊之間偏移方位、交匯角等(表2)。沙脊線是多線段型曲線,如東沙、麻菜珩、外毛竹沙等,且各分段方位角不同(圖4),沙脊平均方位角是各段直線的加權平均值,即方位角度乘以對應線段長度權重的總和除以總長度。沙洲與沙脊交匯角是具體交匯段處的交角(表2)。本文通用的方位角以條子泥、黃沙洋一線分南北兩部分,北部沙脊方位角取值Ⅰ、Ⅳ兩個象限,即北東和北西象限,南部沙脊方位取值Ⅱ、Ⅲ兩個象限,即南東和南西象限,否則沙脊與沙洲將會產生南北兩區相同地理方位而產生180°差異。

1.5地貌結構分析

根據沙脊和沙洲偏移的特徵可知,沙脊和沙洲基本呈現羽翼狀的結構特徵,即交角不為0。根據交角的大小,沙脊群可分為南、北東和北西3個地貌結構分割槽(圖4)。最主要的是以黃沙洋為界的南、北部兩大分割槽,其次是大、小北槽為界,北大區還可分西北區和東北區。南大區主要沙脊有河豚沙、太陽沙、冷家沙、腰沙,統稱太陽沙區。此區沙脊呈現80°~120°不等,平均100°(即向南偏移);沙洲呈現南偏,方位角均大於90°,交角5°~34°不等,呈現東南偏(右偏),平均交角17°。東北區主要沙脊包括麻菜珩、毛竹沙、外毛竹沙、蔣家沙北脊和蔣家沙,統稱毛竹沙區。此區沙脊10°~71°不等,平均30°(即向東北偏移);沙洲均為北(左)偏型,即脊線向西北偏移,平均偏移31°。西北區主要沙脊包括東沙、高泥和小陰沙,統稱東沙區,沙脊基本為正北向,且此區的東沙-高泥沙脊與東北區的幾大沙脊形成大區域上的羽翼狀結構,羽向東北偏移,羽翼平均交角68°(右偏)。輻射沙脊群的沙脊分佈特徵與潮流的運動形式密切相關。潮流沙脊延伸方向與潮流流向相一致,就整個輻射沙脊群而言,要形成輻射狀的潮流沙脊,潮流場必須是輻射狀[12]。進一步的,潮流沙脊的翼狀地貌結構推測是受到橫向翻越沙脊的次生潮流(越脊流)的控制。中低潮位階段,潮流沿主潮汐水道運動。因沙脊水淺,沙脊兩翼納潮盆地的漲落潮流沿兩翼的深大潮汐水道進出,即平行潮流沙脊往復運移,不易產生越脊流。高潮位階段,隨著潮位升高,潮流沙脊水深增大,沙脊對兩翼納潮盆地的漲落潮流的橫向制約顯著減弱,當相鄰納潮盆地存在同步潮位差,此時潮流可翻越沙脊,向相鄰納潮盆地均衡調整。高潮階段,沙脊兩翼納潮盆地的漲落潮流平行沙脊運動,少量越脊流只能斜交於沙脊,在沙脊兩翼納潮盆地之間漲落交換。長此以往,越脊流不斷分裂潮流沙脊,形成潮流沙脊的羽翼狀地貌結構。

2結論

本文從地貌骨徵線入手,抓住可定位、定量的沙脊線,通過遙感解析了輻射沙脊群羽翼狀地貌結構特徵。本研究系統地定義了沙脊地貌骨徵線、沙脊線、沙洲線及交角等地貌結構引數,不僅抓住了動力地貌的“綱”,而且引申出羽翼狀地貌結構新概念,這將推進潮成地貌遙感向定量化發展,具有理論和方法的創新性。潮流沙脊呈現羽翼狀地貌結構不是輻射沙脊群個別沙脊現象,而是八大沙脊普遍存在的地貌結構,是輻射沙脊群海域長期的特殊動力條件的地貌響應。因此在今後的研究中將加入動力要素具體分析這一羽翼狀地貌結構的形成與演變機理,這不僅能夠加深對輻射沙脊群地貌的認識,也為輻射沙脊群空間資源開發與世界獨特環境保護提供了新的視野。