Управление прибрежными зонами – это защита от наводнений и эрозии , а также методы, которые останавливают эрозию и требуют земель. [1] Защита от повышения уровня моря в 21 веке имеет решающее значение, поскольку повышение уровня моря ускоряется из-за изменения климата . Ожидается, что изменения уровня моря, наносящие ущерб пляжам и прибрежным системам, будут расти с возрастающей скоростью, что приведет к нарушению прибрежных отложений под действием приливной энергии.
Прибрежные зоны занимают менее 15% площади суши Земли, при этом на них проживает более 40% мирового населения. Почти 1,2 миллиарда человек живут в пределах 100 километров (62 миль) от береговой линии и 100 метров (328 футов) над уровнем моря , при этом средняя плотность населения в три раза выше, чем в среднем по миру. [2] Ожидается, что к 2025 году три четверти мирового населения будет проживать в прибрежной зоне, и деятельность человека, происходящая на этой небольшой территории, окажет сильное давление на побережья. Прибрежные зоны содержат богатые ресурсы для производства товаров и услуг и являются местом осуществления большей части коммерческой и промышленной деятельности.
Прибрежное проектирование гаваней началось с зарождением морского транспорта, возможно, до 3500 г. до н.э. Доки , волнорезы и другие портовые сооружения строились вручную, часто в больших масштабах. Римляне ввели множество новшеств в дизайне гавани. Они построили подводные стены и построили прочные волнорезы . Эти конструкции были построены из римского бетона . [3] Витрувий описал три метода строительства портовых сооружений ( «De Architectura» , 5, 12). [4] Использовались и другие типы портовых сооружений, такие как насыпи из щебня и арочные волнорезы, построенные с помощью деревянных плавучих кессонов. [5] Римляне были первыми земснарядами в Нидерландах, которые обслуживали гавань в Вельсене . Проблемы заиления здесь были решены, когда ранее запечатанные сплошные опоры были заменены новыми причалами с «открытыми» сваями . Древние портовые сооружения все еще видны, но большинство из них исчезло после падения Западной Римской империи, хотя затопленные останки иногда все еще видны под водой. Хотя большая часть прибрежных усилий была направлена на портовые сооружения, Венеция и ее лагуна являются примером мер, не связанных с портами. Защита берега в Италии, Англии и Нидерландах началась в VI веке или ранее.
Атака с моря привела к тому, что многие прибрежные города и их гавани были заброшены. Другие гавани были потеряны по естественным причинам, таким как быстрое заиление, продвижение или отступление береговой линии и т. д. Венецианская лагуна была одной из немногих населенных прибрежных территорий с постоянным процветанием и развитием, где письменные отчеты документируют эволюцию прибрежных защитных работ. Другими словами, это один из первых упоминаний об использовании морской дамбы для защиты прибрежного поселения.
После эпохи Возрождения за пределами римского подхода к строительству гаваней произошло небольшое улучшение . Затем, в начале 19 века, появление парового двигателя , поиск новых земель и торговых путей, расширение Британской империи за счет ее колоний и другие факторы способствовали оживлению морской торговли и возобновлению интереса к ней. порт работает.
До 1950-х годов общепринятой практикой было использование жестких конструкций для защиты пляжей от эрозии или ураганов . Эти конструкции включали волноломы и ограждения или конструкции для улавливания песка, такие как буны. В 1920-е и 30-е годы частные или местные общественные интересы защищали многие прибрежные районы, используя эти методы на разовой основе. В некоторых курортных зонах постройки разрослись до такой степени, что охрана препятствовала рекреационному использованию. Эрозия продолжалась, но постройки остались, что привело к потере пляжной площади.
Навязчивость и стоимость этих структур привели в конце 1940-х и начале 1950-х годов к более динамичному подходу. Проекты пытались воспроизвести защитные характеристики естественных пляжей и систем дюн. В результате использование искусственных пляжей и стабилизированных дюн в качестве инженерного подхода оказалось экономически выгодным и более экологически чистым.
Ограниченные знания о процессах переноса прибрежных наносов часто приводили к принятию неадекватных мер по смягчению последствий береговой эрозии. Во многих случаях меры действовали локально, но усугубляли проблемы в других местах – на расстоянии до десятков километров – или порождали другие экологические проблемы.
Важным источником информации о береговой инженерии является Европейский кодекс поведения для прибрежных зон , изданный Европейским Советом в 1999 году. Этот документ был подготовлен Группой специалистов по охране прибрежной зоны и лежит в основе национального законодательства и практики.
Группа специалистов была создана в 1995 году по решению Комитета министров Совета Европы. Он подчеркнул необходимость комплексного управления и планирования, но при этом прибрежные районы продолжали разрушаться. Группа утверждала, что это произошло из-за трудностей с реализацией концепции «интегрированного управления». Группа предложила Совету Европы сотрудничать с Союзом прибрежных и морских зон (EUCC) и Программой ООН по окружающей среде (ЮНЕП).
В береговой обороне задействованы пять общих стратегий: [6]
Выбор стратегии зависит от конкретного участка и зависит от характера изменения уровня моря, геоморфологических условий, наличия отложений и эрозии, а также социальных, экономических и политических факторов.
Альтернативно, комплексные подходы к управлению прибрежными зонами могут использоваться для предотвращения застройки территорий, подверженных эрозии или наводнениям, что снижает необходимость реагирования на изменения. Управление ростом может стать проблемой для местных властей , которые должны обеспечить инфраструктуру, необходимую новым жителям. [7]
Управляемое отступление является альтернативой строительству или поддержанию прибрежных сооружений. Управляемое отступление позволяет территории разрушаться. Управляемое отступление часто является реакцией на изменение баланса осадков или повышение уровня моря . Методика применяется, когда земля, прилегающая к морю, имеет низкую стоимость. Принимается решение позволить земле подвергнуться эрозии и затоплению, создавая новые места обитания на береговой линии. Этот процесс может продолжаться в течение многих лет.
Самым ранним управляемым отступлением в Великобритании была территория площадью 0,8 га на острове Норти, затопленная в 1991 году. За ней последовали Толсбери и Орпландс в Эссексе , где в 1995 году были прорваны морские дамбы. [8] В дельте Эбро (Испания) прибрежные районы власти планировали управляемое отступление. [9]
Основные затраты обычно заключаются в покупке земли, которая будет заброшена. Возможно, потребуется компенсация за переезд. Созданные человеком конструкции, которые будут затоплены морем, возможно, придется демонтировать. В некоторых случаях броня используется для защиты земель за пределами зоны затопления. Затраты могут быть самыми низкими, если существующая оборона выйдет из строя естественным путем, но проектом реорганизации можно управлять более активно, например, создавая искусственную брешь в существующей обороне, чтобы позволить морю войти в определенное место контролируемым образом, или заранее -формирование дренажных каналов для созданного солончака.
Управляемое отступление стало все более необходимой стратегией из-за изменения климата, поскольку стратегии адаптации могут сделать очень мало, чтобы остановить повышение уровня моря. [10]
Удержание линии обычно включает методы укрепления береговой линии, например, использование постоянных бетонных и каменных конструкций. Эти методы — волноломы , волноломы , отдельные волнорезы и дамбы — составляют более 70% охраняемых береговых линий в Европе. [11]
В качестве альтернативы, методы мягкой инженерии, поддерживающие естественные процессы и опирающиеся на природные элементы, такие как дюны и растительность, могут предотвратить достижение эрозионными силами прибрежной зоны. Эти методы включают питание пляжа и стабилизацию песчаных дюн .
Исторически прибрежные стратегии в значительной степени основывались на статических структурах, в то время как прибрежные районы в остальном отражают динамическое равновесие . [ нужна цитата ] Бронирование часто приводит к непредвиденным последствиям переноса проблемы в другую часть побережья. Мягкие варианты, такие как пляжное питание, защищают береговую линию и помогают восстановить естественный динамизм, хотя они требуют неоднократного применения. Затраты на техническое обслуживание могут в конечном итоге потребовать изменения стратегии.
В некоторых случаях может быть принята стратегия продвижения в сторону моря. Примеры эрозии включают: залив Коге (Дания), устье реки Западная Шельда (Нидерланды), Шательайон (Франция) и дельта Эбро (Испания). [6]
У этой стратегии есть очевидный недостаток. Береговая эрозия уже широко распространена, и существует множество побережий, где исключительные высокие приливы или штормовые нагоны приводят к вторжению на берег, препятствуя человеческой деятельности. Если уровень моря поднимется, многие побережья с развитой инфраструктурой вдоль береговой линии или вблизи нее не смогут справиться с эрозией. Они испытают так называемое «прибрежное сжатие», в результате которого экологические или геоморфологические зоны, которые обычно отступают в сторону суши, сталкиваются с твердыми структурами и не могут мигрировать дальше. Водно-болотные угодья, солончаки, мангровые заросли и прилегающие к ним водно-болотные угодья с пресной водой особенно уязвимы для такого воздействия.
Положительным моментом этой стратегии является то, что перемещение в сторону моря (и вверх) может создать земли высокой ценности, которые могут принести инвестиции.
Ограниченное вмешательство – это действие, при котором руководство решает проблему только в определенной степени, обычно в областях низкой экономической значимости. Ограниченное вмешательство часто включает в себя последовательность галосерий , включая солончаки и песчаные дюны. Обычно это приводит к защите земли за галосерой, поскольку энергия волн рассеивается по накопленным отложениям и дополнительной растительности в новой среде обитания. Хотя галосера не является строго рукотворной, поскольку многие естественные процессы способствуют сукцессии, за ее формирование частично ответственны антропогенные факторы, поскольку для запуска процесса сукцессии был необходим первоначальный фактор.
Волны — это стены, перпендикулярные береговой линии, которые улавливают отложения прибрежного дрейфа , постепенно создавая пляж и обеспечивая его постоянную защиту путем устранения береговой эрозии, часто сделанной из гринхартов, бетона, камня или дерева. Материал накапливается на стороне нисходящего потока, где прибрежный дрейф происходит преимущественно в одном направлении, создавая более широкий и обильный пляж, тем самым защищая побережье, поскольку песчаный материал фильтрует и поглощает энергию волн. Однако на стороне восходящего потока происходит соответствующая потеря пляжного материала, что требует создания здесь еще одной волны. Волны не защищают пляж от штормовых волн, а если их расположить слишком близко друг к другу, они создают течения, которые уносят материал в море. Формы бунов могут быть прямыми, выгнутыми наружу в противоположную от сноса сторону.
Волны экономически эффективны, не требуют особого ухода и являются одним из наиболее распространенных средств защиты. Однако волноломы все чаще рассматриваются как наносящие ущерб эстетике береговой линии и сталкиваются с сопротивлением во многих прибрежных общинах. [12]
Волны можно считать «мягким» решением из-за благоустройства пляжа.
Конструкция бунов создает проблему, известную как синдром терминального буна. Волна терминала не позволяет прибрежному дрейфу переносить материал в другие близлежащие места. Это проблема вдоль береговой линии Хэмпшира и Сассекса в Великобритании; например, в Уортинге .
Стены из бетона и каменной кладки используются для защиты поселения от эрозии или наводнений. Обычно они имеют высоту около 3–5 метров (10–16 футов). Вертикальные дамбы старого типа отражали всю энергию волн обратно в море, и для этой цели часто имели изогнутые стенки гребня, которые увеличивали местную турбулентность и, таким образом, увеличивали унос песка и отложений. Во время штормов морские дамбы помогают дрейфу вдоль берега.
Целью современных дамб является перенаправление большей части падающей энергии в виде наклонных ограждений, что приводит к слабому отражению волн и значительному снижению турбулентности. В конструкциях используются пористые конструкции из камня и бетонной брони ( Tetrapods , Seabees , SHED, Xblocs и т. д.) со ступенями для выхода на пляж.
При выборе дамбы необходимо учитывать стреловидную призму профиля пляжа, последствия длительного спада пляжа и уровень удобств, включая финансовые последствия.
Морские дамбы могут привести к исчезновению пляжей. Их присутствие также меняет ландшафт, который они пытаются защитить.
Современные примеры можно найти в Кронулле (Новый Южный Уэльс, 1985–6), [13] Блэкпуле (1986–2001), [14] Линкольншире (1992–1997) [15] и Уолласи (1983–1993). [16] В Сэндвиче, Кент, дамба Сиби похоронена в задней части пляжа под галькой с уровнем гребня на уровне обочины дороги.
Морские стены обычно стоят 10 000 фунтов стерлингов за метр (в зависимости от материала, высоты и ширины), 10 000 000 фунтов стерлингов за км (в зависимости от материала, высоты и ширины). [ нужна цитата ]
Ограждения представляют собой наклонные или вертикальные блокады, построенные параллельно побережью, обычно ближе к задней части пляжа, чтобы защитить территорию за его пределами. Самые простые облицовки состоят из деревянных брусьев с возможным заполнением из камня. Волны разбиваются о облицовки, которые рассеивают и поглощают энергию. Береговая линия защищена пляжным материалом, удерживаемым за барьерами, поскольку ограждения удерживают часть материала. Они могут быть водонепроницаемыми, полностью закрывающими склон, или пористыми, позволяющими воде фильтроваться после рассеивания энергии волн. Большинство облицовок существенно не препятствуют транспортировке берегового наноса. Поскольку стена поглощает энергию, а не отражает ее, прибой постепенно разрушает и разрушает облицовку; поэтому техническое обслуживание осуществляется постоянно, что определяется конструкционным материалом и качеством продукции.
Скальная броня — это большие камни, уложенные на берегу моря из местного материала. Обычно это используется для поглощения энергии волн и удержания пляжного материала. Несмотря на эффективность, это решение непопулярно по эстетическим причинам. Береговой дрейф не затруднен. Каменная броня имеет ограниченный срок службы, неэффективна в штормовых условиях и снижает рекреационную ценность.
Геотекстильные трубки или геотрубки представляют собой большие геотекстильные мешки, размещенные на берегу моря и наполненные доступным на месте песчаным раствором. Обычно он используется для поглощения энергии волн и удержания пляжного материала, как это делает каменная наброска. Часто называемые титановыми трубками, поскольку они производятся компанией Flint Technical Geosolutions. Береговой дрейф не затруднен.
Валуны и камни связывают в сетчатые клетки и размещают перед участками, уязвимыми для эрозии: иногда по краям скал или под прямым углом к пляжу. Когда океан достигает габиона, вода стекает через осадок, а конструкция поглощает умеренное количество волновой энергии.
Габионы необходимо надежно связать, чтобы защитить конструкцию.
К недостаткам относятся скорость износа и визуальная навязчивость.
Бетонные блоки и/или валуны погружаются в море для изменения направления волн и фильтрации энергии волн и приливов. Волны разбиваются дальше от берега и, следовательно, теряют эрозионную силу. Это приводит к расширению пляжей, которые еще больше поглощают энергию волн. Долос заменил использование бетонных блоков, поскольку он более устойчив к воздействию волн и требует меньше бетона для достижения превосходного результата. Подобные конкретные объекты, подобные Dolos, — это A-jack , Akmon , Xbloc , Tetrapod и Accropode .
Стабилизация скал может быть достигнута за счет дренажа избыточной дождевой воды, террас, посадок и проводки, удерживающей скалы на месте.
Тренировочные стены построены для того, чтобы сдерживать реку или ручей, протекающий через песчаную береговую линию. Стены стабилизируют и углубляют канал, что способствует навигации, борьбе с наводнениями, речной эрозией и качеством воды, но может вызвать эрозию берегов, прерывая береговой дрейф. Одним из решений является система обхода песка для закачки песка под/вокруг тренировочных стен.
Барьеры от штормовых нагонов, или шлюзы , были установлены после наводнения в Северном море в 1953 году и предотвращают ущерб от штормовых нагонов или любого другого типа стихийных бедствий, которые могут нанести вред территории, которую они защищают. Они обычно открыты и допускают свободный проход, но закрываются под угрозой штормового нагона. Темзский барьер является примером такой структуры.
Пополнение/питание пляжа включает в себя импорт песка из других мест и добавление его на существующий пляж. Импортируемый песок должен быть того же качества, что и существующий пляжный материал, чтобы он мог сливаться с местными естественными процессами и без неблагоприятных последствий. Пляжное питание можно использовать в сочетании с волнами. Схема требует повторных заявок в годовом или многолетнем цикле.
Песчаные дюны являются обычным явлением на пляжах и обеспечивают среду обитания для многих организмов. Они полезны для предотвращения эрозии пляжей и могут улавливать переносимый ветром песок, который со временем увеличивает естественное формирование пляжа. Для стабилизации песчаных дюн высаживают предюнную и задюнную флору. Флора преддюны, как правило, представляет собой растения, устойчивые к соляным брызгам, сильным ветрам и способные выжить, будучи погребенными под ветром песка. Некоторыми примерами являются Ammophila arenaria , Honckenya peploides , Cakile maritima и Spartina coarctata . [18] В то время как флора задних дюн разрастается в плотные участки, называемые дюнными матами, которые помогают удерживать структуру дюн. Примерами флоры задюн являются Hudsonia tomentosa , spartina patens и Iva imbricata . [18] После того, как эти растения укоренились, начинается стадия кустарника. Поскольку ранее посаженные растения стабилизировали дюны, на стадии кустарника могут расти более крупные растения с более крупной корневой системой. Это позволяет дополнительно стабилизировать песчаные дюны. Эти более крупные растения, а также деревянные заборы из песка , пешеходные дорожки, голландские лестницы и тротуары помогают улавливать песок, переносимый ветром. [18]
Стабилизация песчаных дюн растениями является обычной практикой и может применяться на частных и общественных пляжах. При реализации стабилизирующих песчаных дюн на частных пляжах с несколькими владельцами прийти к консенсусному соглашению обычно бывает сложно. Некоторые владельцы могут предпочесть оставить дюны пустыми, в то время как другие предпочитают посадить более визуально привлекательные растения. Для сравнения, при реализации стабилизации дюн на государственных пляжах требуется меньше сторон для переговоров. Таким образом, соглашения о реализации могут быть достигнуты быстрее.
Песчаные дюны уязвимы для деятельности человека. Поэтому для их защиты им нужно как можно меньше человеческого взаимодействия. Деятельность человека на побережье привела к эрозии и гибели растений на песчаных дюнах. [19] Растительная жизнь признана важным стабилизирующим фактором песчаных дюн, и ее потеря приведет к усилению эрозии. Чтобы предотвратить это, доски объявлений, листовки и смотрители пляжа объясняют посетителям, как не нанести ущерб территории. Кроме того, пляжные зоны могут быть закрыты для публики, чтобы уменьшить ущерб. Другой вариант — заборы, которые позволяют пескоуловителям создавать выбросы и увеличивать улавливание переносимого ветром песка.
Дренаж пляжа или осушение поверхности пляжа приводит к снижению уровня грунтовых вод локально под поверхностью пляжа. Это приводит к нарастанию песка над дренажной системой. [20]
Уровень грунтовых вод на пляже оказывает важное влияние на отложения/эрозию на прибрежной полосе. [21] В одном исследовании высокий уровень грунтовых вод совпал с ускоренной эрозией пляжа, а низкий уровень грунтовых вод совпал с выраженной деградацией береговой линии. Более низкий уровень грунтовых вод (ненасыщенная поверхность пляжа) способствует осаждению за счет снижения скорости потока во время обратной промывки и продления ламинарного течения. Когда пляж находится в насыщенном состоянии, скорость обратной промывки увеличивается за счет просачивания грунтовых вод с пляжа в зону сточных вод.
Однако ни одно тематическое исследование не предоставило бесспорных доказательств положительных результатов, хотя в некоторых случаях сообщалось об общих положительных результатах. Долгосрочный мониторинг не проводился с достаточно высокой частотой, чтобы различить реакцию на эрозионные события высокой энергии.
Полезным побочным эффектом системы является то, что собранная морская вода становится относительно чистой из-за эффекта фильтрации песка. Такую воду можно сбрасывать или использовать для насыщения кислородом стоячих внутренних лагун/пристаней для яхт или использовать в качестве подпитки для тепловых насосов, опреснительных установок, наземной аквакультуры, аквариумов или плавательных бассейнов.
Системы дренажа пляжей были установлены во многих местах по всему миру, чтобы остановить и обратить вспять тенденцию к эрозии песчаных пляжей. С 1981 года было установлено двадцать четыре системы дренажа пляжей в Дании, США, Великобритании, Японии, Испании, Швеции, Франции, Италии и Малайзии.
Прибрежные и устьевые экосистемы выступают в качестве буферных зон против стихийных бедствий и нарушений окружающей среды, таких как наводнения, циклоны, приливы и штормы. Роль, которую они играют, заключается в том, чтобы «[поглотить] часть воздействия и, таким образом, [уменьшить] его воздействие на землю». [22] Водно-болотные угодья (к которым относятся болота с соленой водой , солончаки , ...) и растительность, которую они поддерживают – деревья, корневые маты и т. д. – удерживают большое количество воды (поверхностные воды, талые снега, дождевые, грунтовые воды), а затем медленно высвобождают их обратно, уменьшая вероятность наводнений. [23] Мангровые леса защищают прибрежные береговые линии от приливной эрозии или эрозии течениями; процесс, который изучался после циклона 1999 года, обрушившегося на Индию. Деревни, окруженные мангровыми лесами, понесли меньший ущерб, чем другие деревни, не защищенные мангровыми зарослями. [24]
Стоимость установки и эксплуатации варьируется в зависимости от:
Береговые управляющие должны компенсировать ошибки и неточности в информации об эрозионных процессах. Видеомониторинг позволяет непрерывно собирать данные и анализировать процессы на береговой линии.
Системы предупреждения о событиях, такие как предупреждения о цунами и предупреждения о штормовых нагонах , могут использоваться для минимизации воздействия на человека катастрофических событий, вызывающих береговую эрозию. Предупреждения о штормовых нагонах могут помочь определить, когда следует закрыть шлюзы .
Беспроводные сенсорные сети могут помочь в мониторинге.
Определение береговой линии является сложной задачей из-за ее динамичного характера и предполагаемого применения. [25] [26] Соответствующий масштаб картирования зависит от контекста расследования. [26] Как правило, побережье представляет собой границу между сушей и морем, а береговая линия представлена границей между ними. [27] Исследователи используют индикаторы береговой линии для отображения истинного положения береговой линии. [26]
Выбор индикатора береговой линии является первоочередным соображением. Индикаторы должны легко идентифицироваться в полевых условиях и на аэрофотосъемке . [29] Индикаторами береговой линии могут быть морфологические особенности, такие как гребень бермы , край уступа, линия растительности , основание дюны , гребень и скала дюны или гребень и основание обрыва. В качестве альтернативы можно использовать неморфологические признаки, такие как уровень воды (линия прилива (HWL), средняя линия прилива), граница влажного/сухого состояния и физическая линия воды. [30] На рисунке 1 представлена схема пространственных взаимосвязей между обычно используемыми индикаторами береговой линии.
HWL (H на рисунке 1) является наиболее часто используемым индикатором береговой линии, поскольку он виден в полевых условиях и может быть интерпретирован как на цветных, так и на аэрофотоснимках в оттенках серого. [29] [31] HWL представляет собой протяженность последнего прилива в сторону суши и характеризуется изменением цвета песка из-за повторяющихся периодических затоплений во время приливов. HWL изображается на аэрофотоснимках по наиболее сильному изменению цвета или серого тона в сторону суши. [26]
Расположение береговой линии и ее изменение с течением времени имеют фундаментальное значение для ученых, инженеров и менеджеров прибрежных зон. [26] [30] Кампании по мониторингу береговой линии предоставляют информацию об историческом местоположении и движении береговой линии, а также о прогнозах будущих изменений. [32] Точнее, положение береговой линии в прошлом, настоящем и прогнозируемом будущем полезно для проектирования береговой защиты, калибровки и проверки численных моделей для оценки повышения уровня моря , составления карт опасностей. зон и регулировать развитие прибрежных зон. Местоположение береговой линии также дает информацию о переориентации береговой линии рядом с сооружениями, ширине пляжа , объеме и темпах исторических изменений. [26] [30]
Для изучения положения береговой линии доступны различные источники данных. Однако доступность исторических данных на многих прибрежных участках ограничена, поэтому выбор источника данных в значительной степени ограничивается тем, что доступно для участка в данный момент. [26] Методы картографирования береговой линии стали более автоматизированными. Частые изменения в технологии помешали появлению единого стандартного подхода к картированию. Каждый источник данных и связанный с ним метод имеют свои возможности и недостатки. [33]
В случае, если для исследования требуется положение береговой линии до аэрофотоснимков или если это место имеет плохое фотографическое покрытие, альтернативой могут служить исторические карты. [33] Многие ошибки связаны с ранними картами и диаграммами. Такие ошибки могут быть связаны с масштабом, изменениями исходных данных , искажениями из-за неравномерного сжатия, растяжения, складок, надрывов и складок, разных стандартов съемки , разных стандартов публикации и ошибок проекции . [26] Серьезность этих ошибок зависит от точности карты и физических изменений, произошедших после ее составления. [34] Самый старый надежный источник данных о береговой линии в Соединенных Штатах - это таблицы Береговой службы США, датируемые началом-серединой 19 века. [35] В Соединенном Королевстве многие карты и диаграммы, выпущенные до 1750 года, считались неточными. Основание Артиллерийского управления в 1791 году повысило точность картографирования.
Аэрофотоснимки начали использоваться в 1920-х годах для получения топографических данных. Они предоставляют хорошую базу данных для составления карт изменений береговой линии. Аэрофотоснимки являются наиболее часто используемым источником данных, поскольку многие прибрежные районы широко покрыты аэрофотоснимками. [33] Аэрофотоснимки обычно обеспечивают хороший пространственный охват. Однако временной охват зависит от конкретного места. Интерпретация положения береговой линии является субъективной, учитывая динамичный характер прибрежной среды. Это в сочетании с различными искажениями, присущими аэрофотоснимкам, может привести к значительным ошибкам. [33] Минимизация дальнейших ошибок обсуждается ниже.
Условия за пределами камеры могут привести к тому, что объекты на изображении будут казаться смещенными от их истинного положения на земле. К таким условиям могут относиться рельеф местности, наклон камеры и атмосферная рефракция .
Смещение рельефа заметно при фотографировании различных возвышенностей . Эта ситуация приводит к тому, что объекты над уровнем моря смещаются наружу от центра фотографии, а объекты ниже уровня земли — к центру изображения (рис. 2). Серьезность смещения отрицательно связана с уменьшением высоты полета и увеличением радиального расстояния от центра фотографии. Это искажение можно свести к минимуму, сфотографировав несколько полос и создав мозаику изображений. Этот метод создает фокус в центре каждой фотографии, где искажения сводятся к минимуму. Эта ошибка не является распространенной при картографировании береговой линии, поскольку рельеф довольно постоянный. Однако это важно учитывать при картировании скал. [33]
В идеале аэрофотоснимки делаются так, чтобы оптическая ось камеры была идеально перпендикулярна поверхности земли, создавая тем самым вертикальную фотографию. К сожалению, это часто не так, и практически все аэрофотоснимки имеют наклон до 3°. [36] В этой ситуации масштаб изображения больше на верхней стороне оси наклона и меньше на нижней стороне. Многие прибрежные исследователи не учитывают это в своих работах. [33]
Искажение объектива варьируется в зависимости от радиального расстояния от изоцентра фотографии, что означает, что центр изображения относительно свободен от искажений, но по мере увеличения угла обзора искажения увеличиваются. Это существенный источник ошибок в более ранних аэрофотосъемках. Такое искажение невозможно исправить, не зная деталей объектива, использованного для захвата изображения. Перекрывающиеся изображения можно использовать для устранения ошибок. [31]
Динамичный характер побережий затрудняет картографирование береговой линии. Эта неопределенность возникает потому, что в любой момент времени на положение береговой линии влияют непосредственные приливные эффекты и различные долгосрочные эффекты, такие как относительный подъем уровня моря и движение прибрежных прибрежных отложений . Это влияет на точность расчета исторического положения береговой линии и прогнозов. [32] HWL чаще всего используется в качестве индикатора береговой линии. Многие ошибки связаны с использованием влажной/сухой линии в качестве прокси для HWL и береговой линии. Наибольшее беспокойство вызывают кратковременная миграция влажной/сухой линии, интерпретация влажной/сухой линии на фотографии и измерение положения интерпретированной линии. [29] [33] Систематические ошибки, такие как миграция влажной/сухой линии, возникают из-за приливных и сезонных изменений. Эрозия может вызвать миграцию влажной/сухой линии. Полевые исследования показали, что эти изменения можно минимизировать, используя только летние данные; [33] [29] Кроме того, планку ошибок можно значительно снизить, используя самую длинную запись надежных данных для расчета скорости эрозии. [29] Могут возникнуть ошибки из-за сложности измерения одной линии на фотографии. Например, если толщина линии пера составляет 0,13 мм, это соответствует ошибке ±2,6 м на фотографии масштаба 1:20000.
Исследования профиля пляжа обычно повторяются через регулярные промежутки времени вдоль побережья для измерения краткосрочных (ежедневных или ежегодных) изменений положения береговой линии и объема пляжа. [37] Профилирование пляжей является очень точным источником информации. Однако измерения, как правило, имеют ограничения, присущие традиционным методам съемки. Данные о береговой линии, полученные в результате профилирования пляжей, часто ограничены в пространстве и времени из-за высоких затрат, связанных с этой трудоемкой деятельностью. Береговые линии обычно получают путем интерполяции серии отдельных профилей пляжа. Расстояние между профилями обычно довольно велико, что ограничивает точность интерполяции. Данные обследования ограничены небольшими участками береговой линии, обычно менее десяти километров. [26] Данные о профилировании пляжей обычно можно получить в региональных советах Новой Зеландии. [38]
Ряд методов дистанционного зондирования с воздуха, спутников и наземного базирования может предоставить дополнительные картографируемые данные. [37] [ не удалось проверить ] К источникам данных дистанционного зондирования относятся:
Методы дистанционного зондирования могут быть экономически эффективными, уменьшить количество ошибок, допускаемых вручную, и снизить субъективность традиционных полевых методов. [39] Дистанционное зондирование — относительно новая концепция, ограничивающая обширные исторические наблюдения. Наблюдения за морфологией побережья должны быть оценены количественно путем сопоставления данных дистанционного зондирования с другими источниками информации, подробно описывающими историческое положение береговой линии из архивных источников. [32]
Видеоанализ обеспечивает количественный, экономичный, непрерывный и долгосрочный мониторинг пляжей. [40] Развитие прибрежных видеосистем в двадцать первом веке позволило извлекать большие объемы геофизических данных из изображений. Данные описывают морфологию побережья, поверхностные течения и параметры волн. Основное преимущество видеоанализа заключается в возможности надежного количественного определения этих параметров с высоким разрешением в пространстве и времени. Это подчеркивает их потенциал как эффективной системы прибрежного мониторинга и помощи в управлении прибрежной зоной. [41] Интересные тематические исследования были проведены с использованием видеоанализа. Одна группа использовала видеосистему прибрежной визуализации ARGUS [40] [42] для мониторинга и количественной оценки реакции побережья в региональном масштабе на питание песком и строительство первого в мире искусственного рифа для серфинга Голд-Кост в Австралии. Другой оценил дополнительную ценность видеонаблюдений с высоким разрешением для краткосрочного прогнозирования прибрежных гидродинамических и морфологических процессов во временных масштабах от метров до километров и от дней до времен года. [43]
Видеоанализ дает возможность руководителям прибрежных зон получить батиметрические данные . [44] [45] [46] Его можно использовать для получения топографии приливов и субприливных батиметрий, а также для измерения устойчивости прибрежной зоны [как по имеющемуся объему пляжа, так и по конфигурации субприливной полосы]. Оценки глубины на основе видео применялись в микро-/мезоприливной среде в Даке, Северная Каролина [45] и в высокоэнергетическом волновом климате с макроприливным режимом в Порттоуэне в Соединенном Королевстве. [46] Последний продемонстрировал применение видеооценки глубины во время сильных штормов. [47] [48]
{{cite book}}: CS1 maint: others (link)