基于Logistic-CA-Markov模型的杭州湾北岸上海段潮滩时空演变分析与驱动力研究

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海洋是人类赖以生存和发展的宝贵资源,作为海陆交界的海岸地带是海洋的重要组成部分。潮滩指平均大潮低潮线至平均大潮高潮线之间的地带,是海岸带的典型地貌类型之一。潮滩的特征在很大程度上代表了所在的海岸带的性质,查清其分布和性质对于合理开发利用潮滩资源和研究海岸带生态系统的可持续管理具有重要的意义。杭州湾北岸上海段位于长江三角洲南缘,岸滩的冲淤受到多种动力因子的影响,岸滩冲淤交替频繁,淤积作用和侵蚀作用在不同的时空上相互更替。在不同区段和时段内,由于自然环境以及人类活动所造成影响的差异,滩涂与非滩涂之间的转化程度和趋势也都不尽相同,因此对杭州湾北岸上海段的滩涂现状和发展趋势进行科学评估和判断,研究潮滩的变化对杭州湾北岸上海段景观格局生态保护和可持续发展具有重要意义。在自然环境和人类活动的共同影响下,杭州湾北岸上海段潮滩的景观格局正在发生显著的变化。一边追求经济发展的同时,另一边也不能忽视生态环境问题,应加强对潮滩的生态保护,以促进经济、社会和生态可持续发展。本研究利用GF-1和Landsat7卫星遥感影像,通过提取高、低潮图像水边线的方法得到2007年、2013年、2015年、2017年和2019年杭州湾北岸上海段潮滩分布图,进行了潮滩时空演变分析,进而将研究区其他生态景观类型进行分类,并结合自然因素和社会经济因素,使用Logistic回归模型从生态角度探讨了各驱动力因子与潮滩格局变化的定量关系,最后通过CA-Morkov模型预测和分析了2025年和2031年潮滩的变化情况。主要得出如下结论:(1)杭州湾北岸上海段潮滩在潮流、沿岸往复流的冲刷作用以及长江来沙的淤积作用下,滩地沿海岸呈带状分布。人工岸段的潮滩受到自然冲淤和人类活动的共同影响,其单体面积相对较大,分布呈现规则四边形形状;自然岸段的潮滩分布广阔,分布呈现不规则多边形形状,单体面积相对较小。从2007年至2019年,浦东新区潮滩面积转出的主要对象为水域,奉贤区潮滩面积转出的主要对象为耕地和水域,金山区潮滩面积转出的主要对象为建设用地和水域,潮滩的主要转入对象为水域。从潮滩的变化趋势可以发现,在人类活动的干预下,潮滩部分围填变成陆地,朝海域方向不断淤积,生成新的潮滩。这表明人类活动对潮滩的干预程度越来越强,人类活动因素逐渐成为潮滩发展变化的主要因素,杭州湾北岸上海段岸线有着逐渐向海域方向推进的趋势,这是在自然冲淤和人类社会经济活动的共同影响下逐渐形成的。(2)2007年、2013年、2015年、2017年和2019年的潮滩总面积分别为10.6385km2、8.8938km2、9.5928km2、10.7316km2和9.2295km2,从2007年到2013年先减少了1.7447km2,然后从2013年到2017年逐年增加,从2017年到2019年减少,12年间面积减少了1.4090km2,12年间的动态度为-1.10%,从2007年到2013年潮滩面积的变化最显著。从2007年至2019年,整体潮滩先后两次向西南255.1°方向、255.4°方向迁移了0.6323km和2.3142km,总体向西南255.3°方向迁移了2.9466km,2013年-2019年整体空间分布格局变化较为显著。从2007年至2019年,浦东新区岸段潮滩普遍有所淤积,奉贤区岸段潮滩略有冲刷,金山区岸段潮滩大面积减少。(3)在Logistic回归分析中,影响杭州湾北岸整体潮滩转变的主要驱动力因素按贡献度由高到低分别为:粘土含量、粉砂土含量、与水系距离、砂土含量、人口密度变化、GDP变化、与草地距离和与耕地距离。与潮滩发育呈现正相关的主要驱动因子为:粘土含量、粉砂土含量和GDP变化。与潮滩发育呈现负相关的主要驱动因子为:与水系距离、砂土含量、人口密度变化、与草地距离和与耕地距离。(4)杭州湾北岸2025年和2031年的潮滩滩地依旧呈带状分布,潮滩分布范围与2019年差异不大,预测的结果基本符合实际发展趋势。从2019年到2031年,各区域潮滩的空间重心的分布基本在一条线上,整体潮滩先向西南251.3°方向迁移了1.8525km,再向东北83.6°方向迁移了0.4024km,总体向西南247.9°方向迁移了1.4619km,2019年-2025年整体空间分布格局变化较为显著。杭州湾北岸潮滩2025年和2031年的面积分别为9.8153 km2、9.3177km2,从2019年到2031年,潮滩总面积先增加后减少,12年间增长了0.0882 km2、动态度为0.08%。从2019年至2031年,浦东新区岸段潮滩逐渐淤积;奉贤区岸段和金山区岸段潮滩有所冲刷,面积逐年减少。说明未来在自然因素和社会经济因素的干扰强度稳定的情况下,杭州湾北岸上海段岸线逐渐向海域方向推进,岸滩逐渐淤涨。
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