ShoreLine Мониторинг изменений на побережье Индии с использованием средств дистанционного зондирования и ГИС

введение

Побережье или береговая линия, граница между сушей и морем постоянно меняет форму и положение из-за динамических условий окружающей среды. Изменение береговой линии в основном связано с волнами, приливами, ветрами, периодическими штормами, изменением уровня моря, геоморфологическими процессами эрозии и накопления, а также деятельностью человека. Береговая линия также описывает недавние образования и разрушения, которые произошли вдоль береговой линии. Волны изменяют морфологию береговой линии и формируют отличные прибрежные рельефы. Объемные гранулированные отложения непрерывно реагируют на изменения волн и течений. Профиль пляжа важен тем, что его можно рассматривать как эффективный естественный механизм, который вызывает разрушение и рассеивание энергии волны. При строительстве дамб они нарушают естественный баланс между источниками донных отложений и моделью дрейфа побережья. В ответ береговая линия меняет конфигурацию в попытке достичь нового равновесия (Рамеш и Рамачандран, 2001). Мониторинг изменений береговой линии помогает определить характер и процессы, которые вызвали эти изменения в конкретной области, оценить влияние человека и спланировать стратегии управления. Данные дистанционного зондирования могут эффективно использоваться для мониторинга изменений вдоль прибрежной зоны, включая береговую линию, с разумной точностью. Данные дистанционного зондирования помогают и / или заменяют традиционные обследования своей повторяемостью и низкой стоимостью. Таким образом, для изучения прибрежных процессов в прибрежной зоне Тутикорина были проанализированы изменения береговой линии, волновое воздействие, батиметрия и прибрежная геоморфология. средства дистанционного зондирования и ГИС.

Область исследования

Побережье Тутикорина имеет важную гавань и быстро развивающийся район. Область исследования лежит в широтном и продольном расширениях 8 ° 40 — 8 ° 55 #. N и 78 ° 0 — 78 ° 15 & # 39; E на Тамил Наду, на восточном побережье Индии (рис. 1). Крупные отрасли промышленности, такие как Южная нефтехимическая промышленная корпорация, тепловая электростанция, щелочные химикаты тутикорина и завод по производству тяжелой воды, также присутствуют в этом регионе. Из-за ускоренного развития, прибрежная зона претерпевает значительные изменения.

Тутикорин был центром морской торговли и ловли жемчуга на протяжении более 2000 лет. Чтобы справиться с интенсификацией торговли через Tuticorin, правительство Индии одобрило строительство всесезонного порта в Tuticorin. 07.07.1974 недавно построенный порт Тутикорин был объявлен десятым крупным портом. 1-4-1979, бывший второстепенный порт Тутикорин и недавно построенный главный порт Тутикорин были объединены, и Трест Портовый фонд Тутикорин был создан в соответствии с Законом об основных трастах 1963 года.

методология

геоморфология

Геокодированные изображения IRS III LISS III использовались для подготовки карты прибрежной геоморфологии с использованием техники визуальной интерпретации. В этом исследовании была принята система классификации, разработанная Ахмедабадским центром космических применений для геоморфологического картирования побережья на страновом уровне (SAC 1991).

Смена береговой линии

Индийские топографические карты № L1 и L5 1969 года (широта: 8 ° 40 "- 8 ° 55", длина: 78 ° 0 "- 78 ° 15", масштаб 1:50 000) были использованы в качестве базовой карты. Они были оцифрованы, отредактированы, геометрически спроектированы и преобразованы с помощью ARC INFO, чтобы сохранить координаты реального мира. Для устранения влияния приливного влияния при изучении изменений береговой линии использовались спутниковые данные во время отлива. Для оценки изменений береговой линии в течение 33-летнего периода с 1969 по 2002 год использовались топографические листы SOI 1969 года, Landsat 5 TM от мая 1993 года, IRS P2 LISS II от мая 1996 года и IRS 1C LISS III от мая 2002 года. Спутниковые растровые данные были геометрически скорректированы с использованием электронной таблицы Обзора Индии в качестве основы. Было взято более 25 наземных контрольных точек, а среднеквадратическая ошибка (RMS) для геометрической коррекции составляет 0,002. Использовалась полоса 1 IRS P2 LISS II 1996, полоса 5 LANDSAT 5 TM 1993 и полоса 3 IRS 1C LISS III 2002. Эти разные полосы использовались в соответствии с их контрастом между сушей и океаном. В этих полосах информационное содержание является более наземным, чем вода. Данные Landsat 5 TM 1993, IRS P2 1996 и IRS 1C LISS III 2002 были векторизованы с использованием технологии сканирования на экране с уровнем однопиксельного масштабирования с помощью программного обеспечения ERDAS ima 8.4. Прибрежные векторные слои были оцифрованы с использованием изображений ERDAS, а векторизация через ArcInfo была импортирована как покрытие Arc для вышеуказанных четырех наборов данных. Каждый из наборов данных имел полигональный идентификатор 1 для поверхности Земли и 2 для океана. Береговая линия, полученная из топографического листа Обзора Индии 1969 года, и береговая линия, очерченная спутниковыми данными Landsat 5 TM 1993, IRS P2 1996 и IRS 1C 2002, находились под разным покрытием в тех же координатах. проекция и карта. Эти четыре обложки были наложены в Arc Info GIS. Были составлены карты изменения берега с 1969 по 1993, с 1993 по 1996 и с 1996 по 2002 год. Разрешение отличается в зависимости от спутниковых данных. Для LANDSAT 5 TM разрешение IRS P2 и IRS 1C составляло 30 м, 73,5 м и 23,5 м соответственно. Несмотря на разницу в разрешении, метод определения границ обеспечивает четкое разграничение границ суши и воды. Береговые объекты были переданы в Arcview GIS для дополнительного опроса и анализа.

Распознавание сигналов

Дистанционное зондирование становится основным инструментом пространственной идентификации прибрежных процессов. Инфракрасный диапазон дает максимум информации о параметрах океана. IRS P2 Band 3 1996, IRS 1C Band 2 2001 и IRS 1C 2002 Band 2 были использованы для идентификации волновых характеристик. Техника шумоподавления применяется к данным IRS P2 за май 1996 года, IRS 1C за май 2001 года и IRS 1C за май 2002 года для улучшения изображения. Метод 3 * 3 для свертки краев ядра применяется к IRS P2, май 1996 г., IRS 1C, май 2001 г. и IRS 1C, май 2002 г., для улучшения волновых характеристик в целях интерпретации.

Береговая батиметрия

Для исследований береговой батиметрии карта Организации гидрографической гидрографической съемки (NHO) 1999 года интерполируется, интерпретируется и анализируется с помощью Arcinfo и Arcview GIS. Номер карты NHO — 2075, масштаб — 1: 50000, а плотность съемки — 4 на км2. Эта карта была изучена в 1975-1976 гг. В поперечной проекции Меркатора, обновлена ​​в 1999 г., и приливные уровни, указанные в обзоре зондирования, составляют 8 ° 48 "и длинные 78 ° 10". и высоты в метрах над контрольной точкой составляют MHWS 1.0, MHWN. 0,7, MLWN 05, MLWS 03 и MSL 0,6 соответственно. Техника интерполяции TIN используется для пространственной интерполяции и генерации матрицы высот. Ноль определяется как точка отсчета или точка отсчета, в которой измеряется глубина. Представление морского дна в этой модели представлено в виде матрицы высот, образованной наложением квадратной сетки на поверхность и записью значения высот каждой ячейки сетки. Значения ячеек организованы в виде матрицы, в которой номера строк и столбцов означают координаты x-y ячейки соответственно. Высотная матрица получается путем интерполяции из батиметрических точек данных, нерегулярно расположенных на контурной карте. Трехмерное изображение и наклон батиметрии получены путем применения модели пространственного анализа TIN с использованием программного обеспечения Arc View 3.2a.

Результаты и обсуждение

Прибрежная геоморфология

песчаный пляж

Песчаные пляжи — это продукт волн, взаимодействующих с песчаным пляжем на побережье. Песчаные пляжи очень развиты по всему побережью учебного района, за исключением некоторых мест. Тутикорин покрыт длинным и широким песчаным пляжем. Он ориентирован с севера на юг. Хорошо развитый песчаный пляж находится под волнорезом Южной гавани. На этом пляже преобладают смеси кварца, полевых шпатов и слюдяных минералов. Пляж в виде густого белого пятна к югу от волнореза южного порта на спутниковых снимках (рис.2).

Вертела

Булавка — это небольшая точка низкого языка или узкой скамьи, обычно состоящая из песка или гравия, нанесенная длинной дрейфующей береговой линией, один конец которой прикреплен к материку, а другой — в открытом море. белый на спутниковых снимках (рис.2). К югу от городского побережья были обнаружены две косы. Как правило, образование косы объясняется движением и осаждением материала длинным береговым течением (Thornbury, 1969). Коса указывает на движение к морю (Loveson and Rajamanickam, 1987). Брошь около Тутикорина имеет длину от 0,75 до 2 км и имеет форму языка. Речные течения во время муссонов и осадков, сбрасываемых рекой Тамирапарани, вызвали длительный всплеск в районе Тутикорин.

Пляжные гряды

Береговые гряды представляют собой умеренно волнистые рельефы типа осаждения, сформированные из позднего плиоцена на равнинах района исследований. Это основные, по существу сплошные материалы, пляжные или пляжные дюны (песок, гравий и галька), которые накапливаются под действием волн и течений на спине пляжа за пределами текущего предела. штормовые нагоны или приливная зона одного или ряда приблизительно параллельных отложений (Chockalingam, 1993). По спутниковым снимкам были признаны гребни пляжей, представляющие последовательное положение моря, погруженного на берег заранее. Пляжные хребты Тутикорина сильно переработаны.

терраса илистого грунта

Грязелечение представляет собой плоскую поверхность, содержащую смесь жидкости и пластика частиц, тонко извлеченных из твердого материала, главным образом грязи и глины. Они всегда связаны с грязной средой, такой как лагуны, устья рек и другие насыпи. Грязевые пятна образуются путем осаждения мелких неорганических веществ и органических остатков в форме частиц. Грязевые квартиры являются основным расходом на хранение глины, ила, ила и т. Д. (Дэвис, 1972). Мутные отмели хорошо развиты в устье реки Корамбаллам Одай, устьевой среды. Они появляются как темные черные тона на спутниковых изображениях.

Комплекс дюн

Комплекс дюн является важной геоморфологической единицей с активными и рыхлыми скоплениями отложений с незначительной растительностью. В этом районе активность ветра будет высокой, что приведет к миграции без существенных изменений их формы. Это указывает на возраст от позднего плистоцена до недавнего (Loveson 1993). Тутикорин находится в дюнном комплексе.

Комплекс Тери Дюна

Комплекс Teri Dune представляет собой холмистую местность с кучами красного песка и ила эолового происхождения. Они представляют возраст недавнего образования плиотоцена (Loveson, 1993, Loveson et al., 1990). Они пришли в форме круглых или овальных рамок с густой растительностью. Предполагается, что сильные непрерывные юго-западные муссонные ветры, сметая большие пылевые облака с сухой поверхности красного суглинка, обнаженного у подножия холмов, должны были приносить и откладывать их осадочную нагрузку. недалеко от побережья на побережье. комплекс для формирования комплекса дюн Тери (Ахмад, 1972). Все дюнные комплексы в этом районе ориентированы с северо-востока на юго-восток. В последние годы эти комплексы Тери дюны также используются для выращивания. На спутниковых снимках он обозначен зеленовато-желтым.

Смена береговой линии

Береговая линия является одним из важных динамических элементов береговой линии, где встречаются земля, воздух и море. На любом открытом побережье, когда искусственные сооружения, такие как порты или дамбы, мешают прибрежным течениям, береговая линия резко меняется. Chauhan и Nayak (1995) изучали изменения береговой линии, используя спутниковые данные, охватывающие период отлива. Во время отлива выставляется максимум земли, и даже линия отлива и водораздел хорошо видны. Это позволяет лучше картировать берега. Разграничение и протяженность участков эрозии и аккреции изучаются и оцениваются с использованием программного обеспечения Arc View GIS (рисунок 3). В таблице 1 показаны общие зоны эрозии за периоды с 1969 по 1993 год, с 1993 по 1996 год и с 1996 по 2002 год. Было отмечено, что в период с 1969 по 1993 год эрозия вдоль береговой линии площади Тутикорина было 9 га. В период с 1993 по 1996 год эта площадь составляла 14 га, а в период с 1996 по 2002 год — 18 га. Большая часть эрозии наблюдалась на песчаном языке, на Заячьем острове и в прибрежной зоне города (рис. 3). В таблице 2 показаны общие площади аккреции за периоды 1969-1993, 1993-1996 и 1996-2002 годов. Увеличение за разные периоды составило 138 га (1969-1993),

18 га (1993–1996 годы) и 23 га (1996–2002 годы) (рисунок 3). Поскольку аккреция была не просто эрозией, всю береговую линию можно считать береговой линией распространения. Rajamanickam (1991) наблюдал особенности появления и погружения, соответственно, вдоль южного Тамилнада. Он также предложил пройти вверх по району Тутикорин.

Для анализа изменения береговой линии в районе исследования были изучены конкретные участки, такие как волнорез Саут-Харбор, остров Харе, песчаная коса и городское побережье для обнаружения заболачивания. 39 эрозия и накопление. Городское побережье — это побережье городской местности. Это ограничено и проиллюстрировано на рисунке 3. В таблицах 3 и 4 представлены масштабы эрозии и аккреции, наблюдаемые в вышеупомянутых областях. Факторы эрозии и аккреции были исключены в устьевой среде, поскольку демаркация береговой линии в устьях не представляется возможной. среда, потому что эта область очень динамична.

В песках (рис. 4 и 5) в период с 1969 по 1993 год эрозия составляла 4 га, а прирост с 7 га, с 1993 по 1996 год — 4 га и 3 га, а С 1996 по 2002 год — 5 га. и прирост составил 2 га (таблицы 3 и 4). В песке эрозия видна на стороне, подверженной воздействию волн, и накопление наблюдается на подветренной стороне косы. Это может быть связано с переносом эродированных отложений с открытой стороны волны на подветренную сторону косы.

Формирование структуры Томбало наблюдается между континентом Тутикорин и островом Заяц.

(Рис 2). Это связано с прибрежным осаждением с юга на север, что привело к связи между островом Заяц и материком. Потребовались геологические годы, чтобы соединить материк и остров Заяц. На острове Харе (рисунки 4 и 5) в период с 1969 по 1993 год эрозия составляла 4 га, с 1993 по 1996 год — 6 га, а с 1996 по 2002 год — 6 га (таблица 3). На острове Харе не наблюдалось никакой аккреционной активности.

В волнорезе южного порта (рисунки 4 и 5), аккреция составляла 81 га в период с 1969 по 1993 год, 8 га в период с 1993 по 1996 год и 18 га для период с 1996 по 2002 год. Эрозия не наблюдалась (Таблица 4). Аккреция происходит здесь криволинейным образом. Криволинейное накопление вдоль берега приводит к образованию пляжа, и рядом с пляжем были замечены похожие палео-гребни. Криволинейное формирование этих палео-пляжных хребтов геоморфологически называют краевыми линиями.

На городском побережье (рис. 4 и 5) эрозия составила 1 га, а с 1969 по 1993 год — 15 га, 3 га и 6 га с 1993 по 1996 год — 3 га. и 3 га. за период с 1996 по 2002 гг. Наблюдение показывает, что эрозия ниже и аккреция важнее на этом участке (таблицы 3 и 4). Также наблюдается, что в городской среде не так много изменений береговой линии. Loveson and Rajamanickam (1987 и 1988a) и Loveson et al. (1990) также сообщили об изменениях береговой линии на южном побережье Индии на основе осаждения рельефа местности, такого как береговые гряды, появления зон удержания и т. Д., геоморфологическая интерпретация на основе дистанционного зондирования. Лавсон и Раджаманикам (1988b) также сообщили о возможности падения уровня моря на побережье Тутикорина из-за неотектонического образования морского дна. Преобладающие ветры в районе Тутикорина были самыми высокими в северо-западном, северо-восточном и северо-западном направлениях соответственно. Доминирующие ветры также наблюдались в юго-западном, южном и юго-восточном направлениях, но в большинстве месяцев только северо-западный, северо-западный и северо-западный ветры. Скорость ветра колеблется от 9 до 16 км / ч.

Таблица 1: Эрозия, наблюдаемая на побережье Тутикорин в 1969, 1993, 1996 и 2002 годах

Год размывания

1969-1993 9 га.

1993-1996 гг. 14 га.

1996-2002 18 га.

Таблица 2: Накопление, наблюдаемое на побережье Тутикорин в 1969, 1993, 1996 и 2002 годах

Год аккреции

1969-1993 138 га.

1993-1996 гг. 18 га.

1996-2002 24 га.

Таблица 3: Эрозия, наблюдаемая на отдельных участках побережья Тутикорина в 1969, 1993, 1996 и 2002 годах

Год коса остров заяц городское побережье

1969-1993 4 га. 4 га 1 га

1993-1996 4 га. 6 га 3 га

1996-2002 5 га. 6 га 3 га

1969-2002 13 га. 16 га 7 га

Таблица 4: Накопление, наблюдаемое на определенных участках побережья тутикорина в 1969, 1993, 1996 и 2002 годах

Год брошь под южным портом волнорез, городское побережье

1969-1993 7 га. 81 га 15 га

1993-1996 3 га. 8 га 6 га

1996-2002 2 га. 18 га 3 га

1969-2002 12 га. 107 га 24 га

Волновая картина

В зависимости от типа волны, присутствующей на изображениях, были идентифицированы различные особенности, такие как преломленные волны, дифрагированные волны и зона тени. Эти характеристики играют важную роль в развитии побережья, что также зависит от географических особенностей побережья.

Рефракция волны

В исследуемом районе рефракция волн наблюдается в конце северного волнолома гавани. Распространение волны и характер ее преломления четко определены на спутниковых снимках IRS P2 от мая 1996 года и IRS 1C LISS III от мая 2001 года и IRS 1C LISS III от мая 2002 года (рисунки 6, 7 и 8). Линейная волна от оффшорной зоны растет под углом 115 градусов к материку. Угол распространения волны измеряется с помощью программного обеспечения Arc View GIS 3.2. Они распространяются от ЮЗ до СВ, на материк. Северный волнорез точно перпендикулярен (90 °) направлению волны (Рисунки 6, 7 и 8). Когда волна касается северного волнореза, она прорывается вдоль волнореза. Преломленная волна проходит с волнорезом порта на расстоянии почти двух километров и рассеивает свою энергию (рис. 6, 7 и 8). На юге имеется мелководье, препятствующее прохождению преломленных волн и рассеивающее его энергию. Эта преломленная волна не вызывает каких-либо прибрежных геоморфологических изменений в мысе, потому что она не касается его.

Дифракция волн

Волновая дифракция — это процесс, посредством которого энергия течет в поперечном направлении вдоль гребня волны. Самый очевидный пример — где волны перехвачены непроницаемой структурой, такой как волнорез. Наличие препятствия рассеивает возмущение волн и вызывает притяжение волновых поездов на ветру или в тени препятствия. Дифракция является распространенным явлением вокруг островов и может создавать значительные нарушения в прибрежной зоне, что усиливает динамический характер побережья. Данные IRS P2 за май 1996 года, IRS LISS III 2001 и IRS LISS III 2002 дают четкое представление о дифрагированных волнах в исследуемом районе. Дифракция волн наблюдается на островах Ванна и Харе. Поскольку эти острова были основным источником препятствий для океанских волн, они вызвали диапазон волновых поездов (рисунки 6, 7 и 8). Волна дифрагирует вокруг лица Заячьего острова и рассеивает энергию. Смена берега четко обозначена на рис. 3. Эрозия, выявленная на песчаном языке и острове Харе, обусловлена ​​исключительно дифракцией волн. Это интерпретируется в исследованиях IRS P2 1996, IRS 1C 2001 и IRS 1C 2002 по прибрежным процессам и с 1969 по 2002 по изменениям береговой линии. Проблема эрозии / накопления в районе исследования не связана ни с расположением порта, ни с его деятельностью. Наблюдаемое накопление на подветренной стороне песчаной стрелы связано с этой дифракцией (рис. 5). Осаждение отложений также происходит из-за схождения дифрагированной волны на наветренной стороне песчаного языка.

Область тени

Когда две волны сходятся, энергия в точке схождения становится незначительной, и волны становятся спокойными. Точка схождения двух волн называется точкой схождения, а зона, где происходит это явление, называется зоной тени. Теневая зона очень хорошо идентифицирована по изображениям IRS P2 1996, IRS 1C LISS III 2001 и IRS 1C LISS III 2002. В исследуемой зоне теневая зона наблюдается между остров Заяц и остров Ванн, а также под волнорезом южного порта. Когда дифрагированная волна островов Заяц и Ванн сходится, образуется теневая зона. Точка схождения и теневая зона четко обозначены на рисунке 6. Такое же явление наблюдалось под южным волноломом. Здесь, когда линейная прогрессивная волна касается юга мола гавани, волна разбивается. Поскольку внутренние районы криволинейные, волны материка южного волнолома сходятся с линейными прогрессивными волнами и образуют теневую зону (Рисунки 6, 7 и 8). Существует не так много проблем из-за формирования этой зоны тени в районе исследования.

батиметрия

Мониторинг береговой батиметрии жизненно важен для проектирования портов и прибрежных сооружений. Для разведки и эксплуатации живых и неживых ресурсов также важно понимать динамику океанских процессов на континентальных шельфах, швартовать суда и оценивать морские живые среды обитания. В ГИС моделирование оси Z стало важным элементом. Когда 3D-модель специально применяется для представления рельефа местности, это цифровое представление высот называется числовой моделью высот (DEM). Трехмерная батиметрическая модель рельефа Tuticorin, полученная из гидрографической карты ВМС, представлена ​​на рисунке 9. Анализ уклона гавани Тутикорин и его окружения, выведенный из трехмерной батиметрической модели, показывает, что уклон уменьшается. постепенно в направлении с северо-запада на юго-восток. Существует пологий склон (1-4 °), примыкающий к городскому побережью и выше и ниже области гавани (Рисунок 9). Затухание волн больше, когда оно достигает прибрежной зоны, а глубина минимальна, и различные типы волн, наблюдаемые из-за этого затухания, отчетливо видны с помощью дистанционного зондирования. по спутнику (рис. 8).

Волны, наблюдаемые по спутниковым снимкам и изменению береговой линии, были интегрированы, и влияние волн на место эрозии / накопления дает причину. эрозия или увеличение сайта. Кроме того, батиметрия также поддерживает это. Анализ действия волн с 1996 по 2002 год показывает, что действие волн похоже на геологическое прошлое. Кроме того, область исследования также имеет специфическую схему аккреции, наблюдаемую по береговой линии, расположенной к югу от порта Тутикорин. Таким образом, данные этой волны дают четкое представление об изменении береговой линии в этом исследовании. В непосредственной близости от гавани, в направлении с северо-запада на юго-восток, крутые склоны наблюдаются дальше от берега (рис. 9). Чистый перенос наносов осуществляется с юга на север. Осаждение в дельте также наблюдается вблизи Корамбалам Одай, и этот устье защищено на глубине менее 2 м. Это очень хорошо видно по спутниковым снимкам. Изменения переноса наносов и уклонов от прибрежной и портовой среды ясно указывают на то, что осадки с меньшей вероятностью попадут в волнорез гавани (Рисунок 9). В результате дноуглубительные работы в районе порта Тутикорин минимальны.

заключение

Прибрежные процессы в прибрежной зоне Тутикорина, изменение береговой линии, волновое воздействие, батиметрия и прибрежная геоморфология были проанализированы с использованием инструментов дистанционного зондирования и ГИС. Эрозия и аккреция, наблюдаемые в Тутикорине с помощью временных спутниковых снимков, показывают, что динамика береговой линии естественна и что это не связано с фактом. вмешательство человека. Прибрежные процессы играют главную роль в конфигурации береговой конфигурации этой области. Комплексный подход с использованием средств дистанционного зондирования и ГИС четко иллюстрирует причину и причины изменения береговой линии. Результаты этого исследования будут более полезными для управления береговой линией.

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *