王兆蘭，王利，2，趙彪

(1. 遼寧師范大學(xué)城市與環(huán)境學(xué)院 大連 116029； 2. 遼寧師范大學(xué)海洋經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展研究中心 大連 116029)

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近年來大連市圍填海區(qū)域動(dòng)態(tài)演化研究*

王兆蘭1，王利1，2，趙彪1

(1. 遼寧師范大學(xué)城市與環(huán)境學(xué)院 大連 116029； 2. 遼寧師范大學(xué)海洋經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展研究中心 大連 116029)

基于遙感和GIS技術(shù)，以2000年、2005年、2010年LandsatTM數(shù)據(jù)和2014年Landsat OLI數(shù)據(jù)共4期的遙感影像為數(shù)據(jù)源，完成了對(duì)大連市海岸線變遷及圍填海區(qū)域演變信息的提取，分析了大連市圍填海區(qū)域的動(dòng)態(tài)演化特征，并探討了圍填海區(qū)域變化的驅(qū)動(dòng)因素。研究表明：2000—2014年，大連市海岸線長(zhǎng)度以及圍填海面積逐年增加，2005年以后進(jìn)入快速增長(zhǎng)時(shí)期，但增速呈由快變慢的趨勢(shì)；圍填海活動(dòng)主要集中在瓦房店和市轄區(qū)岸段；人工岸線增加，岸線年均長(zhǎng)度變化強(qiáng)度由大到小依次為普蘭店岸段、莊河岸段、瓦房店岸段、市轄區(qū)岸段；從驅(qū)動(dòng)因素上看，圍填海面積變化是主要是社會(huì)經(jīng)濟(jì)因素作用的結(jié)果，與養(yǎng)殖業(yè)、工業(yè)以及港口物流業(yè)的發(fā)展密切相關(guān)。

圍填海區(qū)域；填海造地；海岸線；動(dòng)態(tài)演化；大連市

1 引言

大連市是三面環(huán)海的半島城市，是東北地區(qū)對(duì)外開放的窗口和最大的港口城市。隨著經(jīng)濟(jì)社會(huì)的快速發(fā)展，大連市人多地少的矛盾日益突出，面對(duì)日益嚴(yán)重的“土地赤字”問題，圍填海成為緩解用地緊張的重要途徑。圍填海是指通過人類在海岸線外進(jìn)行圍海和填?；顒?dòng)，使指定海域失去海洋屬性，從而對(duì)其進(jìn)行有效利用的方式[1]；大規(guī)模的圍填海工程使得海岸帶發(fā)生巨大變化，直接改變潮間帶灘涂資源量及海岸帶環(huán)境，引起海岸帶多種資源與生態(tài)過程的改變，影響沿海人民的生存與發(fā)展[2-3]。因此，及時(shí)準(zhǔn)確地監(jiān)測(cè)沿海地區(qū)圍填海變化情況，對(duì)于研究圍填海活動(dòng)對(duì)海洋環(huán)境造成的影響，推進(jìn)沿海地區(qū)可持續(xù)發(fā)展具有重要意義。

近年來國(guó)內(nèi)外學(xué)者對(duì)圍填海區(qū)域變化及其驅(qū)動(dòng)因素進(jìn)行了深入的研究，國(guó)外部分學(xué)者分別對(duì)英國(guó)東部海岸、土耳其東部地區(qū)海岸帶、阿聯(lián)酋阿布扎比海岸帶、尼羅河三角洲、韓國(guó) Gomso 灣淤泥質(zhì)海岸、印度卡納塔克海岸、埃及尼羅河三角洲東北部海岸進(jìn)行了研究[4-8]。國(guó)內(nèi)學(xué)者的研究主要集中在對(duì)渤海灣西北岸、遼寧省、廈門市、深圳灣、膠州灣等地區(qū)的圍填海情況進(jìn)行了監(jiān)測(cè)研究[9-13]。通過對(duì)相關(guān)文獻(xiàn)梳理發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)有研究多是從省區(qū)的層面研究海岸帶的變化，對(duì)微觀海域面積的研究較少，缺乏對(duì)大連市近年來的圍填海面積變化的研究；解譯方法較為單一，對(duì)用地類型分辨較為模糊。因此，本研究以大連市為研究對(duì)象，結(jié)合遙感影像和Google Earth實(shí)時(shí)影像，采用半自動(dòng)-交互式目視判讀方法進(jìn)行解譯，對(duì)2000-2014年大連市圍填海動(dòng)態(tài)變化進(jìn)行監(jiān)測(cè)研究，以期為大連市海洋資源合理利用、環(huán)境保護(hù)、城市規(guī)劃等科學(xué)決策提供相關(guān)依據(jù)。

2 數(shù)據(jù)來源與研究方法

2.1 研究區(qū)與數(shù)據(jù)源

大連市東臨黃海，西鄰渤海，南與山東半島隔海相望，北與東北內(nèi)陸相連，處于121°44′E—121°49′E、39°01′N—39°04′N。海岸線范圍為瓦房店市浮渡河口至莊河市南尖鎮(zhèn)，海岸類型為基巖海岸、沙礫質(zhì)海岸、岬灣沙礫海岸、岬灣淤泥海岸。近年來，隨著大連海洋經(jīng)濟(jì)的快速持續(xù)發(fā)展，沿海地區(qū)的土地資源緊缺，大連岸段海岸線的變化基本上源于圍填海工程。本研究采用2000年、2005年、2010年TM影像(30 m)、2014年OLI影像(30 m)共4個(gè)時(shí)期覆蓋全區(qū)的16景Landsat影像，以及大連政區(qū)圖、地形圖、海圖、大連市城市總體規(guī)劃(2010-2020年)、《大連市人民政府辦公廳關(guān)于印發(fā)大連海洋功能區(qū)劃通知》[大政辦(2006)165號(hào)]和歷年統(tǒng)計(jì)年鑒為數(shù)據(jù)來源。由于圍填海區(qū)域的岸線一般為人工岸線，成像季節(jié)對(duì)研究影響不大，因此選取的16景影像成像時(shí)間均為9-10月，且均為無云的高質(zhì)量影像。

2.2 數(shù)據(jù)處理

綜合研究區(qū)的海岸類型和各種海岸線提取方法的利弊，本研究選取人工目視解譯法，遙感影像目視解譯法提取海岸線的誤差可控制在30 m內(nèi)，面積量算誤差為6 km2[21]，因此采用此法勾出各時(shí)相海岸線可行。本研究對(duì)圍填海區(qū)域的提取主要是在GIS技術(shù)的支撐下，并參照其他輔助數(shù)據(jù)采用半自動(dòng)-交互式目視判讀解譯。圍填海區(qū)域的提取具體實(shí)施步驟為：在RS影像處理技術(shù)的支持下對(duì)16景影像分別做快速大氣校正，以便對(duì)地物光譜特征的識(shí)別。TM影像選取5、4、3波段，OLI數(shù)據(jù)選取6、5、4波段進(jìn)行彩色合成，這樣的組合有利于陸地/水體的目視判讀。對(duì)已得到的全部影像分幅做幾何校正和地形校正，之后對(duì)每一時(shí)相的四景影像進(jìn)行鑲嵌，形成一幅覆蓋大連全域的影像文件，并且坐標(biāo)統(tǒng)一為WGS84 坐標(biāo)系統(tǒng) UTM-51N投影。最后以2000年鑲嵌完整的影像作為基準(zhǔn)影像對(duì)其他時(shí)相影像做配準(zhǔn)，對(duì)配準(zhǔn)后的各個(gè)時(shí)相的影像，在參考大連行政區(qū)劃圖以及海圖的基礎(chǔ)上進(jìn)行裁剪，確定研究區(qū)域界限。本研究將鹽田和養(yǎng)殖池視為不透水構(gòu)筑物，以鹽田和養(yǎng)殖池圍堤向海測(cè)的平均大潮高潮時(shí)水陸分界的痕跡線作為人工岸線[20]，且不考慮防波堤和島嶼構(gòu)成的岸線。利用處理后30 m分辨率的影像進(jìn)行海岸線的目視解譯，并勾勒出各個(gè)時(shí)相大連海岸線。在GIS和Excel等軟件的支持下，完成圍填海面積變化的定量分析、空間分析以及表達(dá)。

3 圍填海動(dòng)態(tài)變化結(jié)果分析

依據(jù)大連行政區(qū)劃，將大連海岸分為4個(gè)岸段，即瓦房店岸段(包括長(zhǎng)興島臨港工業(yè)區(qū))、普蘭店岸段、市轄區(qū)岸段(包括中山區(qū)、西崗區(qū)、沙河口區(qū)、甘井子區(qū)、旅順口區(qū)、金州新區(qū))、莊河岸段。根據(jù)遙感影像提取結(jié)果，分別統(tǒng)計(jì)了各個(gè)岸段以及整體岸段的海岸線長(zhǎng)度和圍填海面積的變化量(表1)。

表1 2000-2014年大連市海岸線長(zhǎng)度和圍填海面積變化量

3.1 大連市海岸線長(zhǎng)度的時(shí)空變化特征

2000—2014年間大連海岸線長(zhǎng)度呈持續(xù)增加的趨勢(shì)，從2000年的1 217.5 km增加到2014年的1 439.6 km，共增加222.1 km，年均增加15.6 km。其中，2005—2010年間是大連海岸線增長(zhǎng)最為劇烈的時(shí)期，共增加了127.9 km，占總增加長(zhǎng)度的58%；其次為2000—2005年間，增加61.3 km，占總增加長(zhǎng)度的28%；2010—2014年海岸線長(zhǎng)度增加最小，占總增加長(zhǎng)度的14%。由表1可以看出，4個(gè)岸段不同時(shí)期的海岸線長(zhǎng)度均呈持續(xù)增加趨勢(shì)；瓦房店岸段的岸線長(zhǎng)度增加主要集中在2000—2010年的10年間， 2010年以來，此岸段的岸線長(zhǎng)度增量較小，僅占14年間的7%；市轄區(qū)岸段2000—2005年岸線長(zhǎng)度增量最大，接下來的9年變化較小年均且變化程度相當(dāng)；莊河岸段的岸線長(zhǎng)度增加主要發(fā)生在2005—2010年間；普蘭店岸段的岸線長(zhǎng)度增量發(fā)生在2005—2010年和2010—2014年的兩個(gè)時(shí)段內(nèi)且各占一半，而2000—2005年間普蘭店岸段的海岸線長(zhǎng)度無變化。

根據(jù)大連市鄉(xiāng)鎮(zhèn)街道的行政界線，將大連海岸線更加細(xì)致地分為各個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)街道岸段(將大連金州灣國(guó)際機(jī)場(chǎng)所形成的岸線合并到金州城區(qū)岸段內(nèi))。根據(jù)式(1)[22]來計(jì)算2000—2014年各個(gè)岸段的海岸線變化強(qiáng)度，并制作海岸線變化強(qiáng)度空間分布圖(圖1)，以更加客觀的分析各岸段的海岸線的變化強(qiáng)度以及空間分布特征。

(1)

式中：LCIij為第i年至第j年海岸線長(zhǎng)度變化強(qiáng)度 (length change intensity)；Li為第i年海岸線的長(zhǎng)度；Lj為第j年海岸線長(zhǎng)度。

從空間上看，2000—2014年間，大連市海岸線長(zhǎng)度年均變化強(qiáng)度為1.30%。各岸段的海岸線年均長(zhǎng)度變化強(qiáng)度由大到小依次呈現(xiàn)普蘭店、莊河、瓦房店、市轄區(qū)的空間分布特征，變化強(qiáng)度分別為2.49%、2.41%、1.65%、0.55%。

3.2 大連市圍填海區(qū)域的時(shí)空變化特征

從時(shí)間方面看(表1和圖2)，2000—2014年大連圍填海面積共增加了387.07 km2，年均增長(zhǎng)27.64 km2，總體呈先升后降的趨勢(shì)。2005—2010年為圍填海面積迅速增加時(shí)期，約為前后兩個(gè)時(shí)期增加面積的總和，占14年間總增加面積的47%；這一時(shí)期，圍填?；顒?dòng)主要集中在瓦房店和莊河岸段，分別占總增量的43%、34%。其次為2010—2014年間，占增加面積的34%，這一時(shí)期圍填海面積增加主要集中在瓦房店岸段，占總增量的62%，其他岸段均有較少分布。2000—2005年圍填海增加面積最小，占14年間總增加面積的19%，圍填?；顒?dòng)主要集中在瓦房店和市轄區(qū)岸段，分別占總增加量的50%、41%。

圖2 2000—2014年大連各岸段圍填海面積變化情況

從空間方面看，各岸段圍填海特征主要有：瓦房店岸段3個(gè)時(shí)期圍填海分布較集中，主要分布在兩個(gè)岸段，即李官鎮(zhèn)至永寧鎮(zhèn)岸段(包括李官鎮(zhèn)、土城鄉(xiāng)、永寧鎮(zhèn)海域)和長(zhǎng)興島至復(fù)州灣鎮(zhèn)岸段(包括長(zhǎng)興島、西中島、交流島鄉(xiāng)、謝屯鎮(zhèn)、復(fù)州灣鎮(zhèn)海域)。市轄區(qū)圍填海主要分布在金州區(qū)的三十里堡街道、金州城區(qū)岸段、大連開發(fā)區(qū)岸段，大連市內(nèi)的甘井子區(qū)大連灣街道兩側(cè)、凌水街道岸段和中山區(qū)北部海域也有圍填海工程分布。莊河岸段圍填海分布較均勻，相對(duì)來說大鄭鎮(zhèn)岸段、莊河城區(qū)西部岸段、鞍子山鄉(xiāng)岸段、栗子房鎮(zhèn)岸段圍填海面積較大一些。普蘭店各岸段圍填海分布也是較均勻，相對(duì)來說皮口鎮(zhèn)岸段分布較多一些。

4 2000年以來大連市圍填海面積變化原因分析

圖3 2000-2014年大連市圍填海利用類型

參照《海域使用分類體系》，將圍填海的利用類型分為5類，即養(yǎng)圈用海、工業(yè)用地、港口用地、城市生活及服務(wù)業(yè)用地、其他用地(包括旅游用地，房地產(chǎn)開發(fā)用地，用途不明用地)。根據(jù)解譯結(jié)果(圖3)，2000—2014年間，養(yǎng)圈海是最大的利用類型，占總圍填海面積的67.36%。由于工業(yè)用地、港口用地、城市生活及服務(wù)業(yè)用地以及其他用地屬于填海造地區(qū)域，固填海造地占14年間總圍填海面積的32.64%。養(yǎng)殖用海主要分布在瓦房店岸段(西楊鄉(xiāng)、仙浴鎮(zhèn)灣、三臺(tái)子-金州葫蘆套屯鹽田養(yǎng)殖功能區(qū))，市轄區(qū)岸段(石河街道-大魏家街道)，普蘭店岸段(楊樹房鎮(zhèn))，莊河岸段(碧流河口-莊河達(dá)拉腰子養(yǎng)殖綜合功能區(qū)，青堆子灣養(yǎng)殖功能區(qū))；填海造地中的工業(yè)用地所占比例較大且分布廣泛，主要是臨港工業(yè)區(qū)拓展以及國(guó)有廢棄鹽田上工業(yè)區(qū)的建設(shè)等；其次為港口用地，主要有旅順新港擴(kuò)建工程，大窯灣港、莊河港等港口建設(shè)等；再次為其他用地，其主要是用來房地產(chǎn)開發(fā)和旅游業(yè)建設(shè)，例如金渤海岸的房地產(chǎn)用地，金石國(guó)際運(yùn)動(dòng)中心的旅游用海等；所占比例最小的是城市生活及服務(wù)業(yè)用地，主要有凌水灣高新園區(qū)總部經(jīng)濟(jì)基地、大連金州灣國(guó)際機(jī)場(chǎng)、小窯灣航運(yùn)綜合服務(wù)區(qū)、東港城市公共服務(wù)區(qū)的建設(shè)等；14年間填海造地工程大量分布在市轄區(qū)岸段和瓦房店岸段。

基于GIS數(shù)據(jù)分析工具，提取2000—2014年變化的區(qū)域，將變化區(qū)域與2014年影像疊加，并結(jié)合Google Earth、《大連海洋功能區(qū)劃》以及實(shí)地調(diào)查解譯圍填海區(qū)域的利用類型以及空間分布情況(圖4)。

圖4 2000—2014年大連市主要填海區(qū)域及具體利用類型

近年來，大連著力發(fā)展海洋經(jīng)濟(jì)，沿海經(jīng)濟(jì)帶的經(jīng)濟(jì)水平大大加強(qiáng)，在海洋與漁業(yè)強(qiáng)市戰(zhàn)略推動(dòng)下，2013年大連市實(shí)現(xiàn)海洋經(jīng)濟(jì)總產(chǎn)值2 652億元[23]4年實(shí)現(xiàn)2 990億元的海洋經(jīng)濟(jì)總產(chǎn)值。在經(jīng)濟(jì)因素和城市發(fā)展的驅(qū)動(dòng)下，海洋漁業(yè)，沿海工業(yè)不斷發(fā)展，城市建設(shè)用地規(guī)模不斷擴(kuò)張。海水養(yǎng)殖產(chǎn)量從2000年的118.6萬t增加到2013年的141.56萬t，由此反映出此期間養(yǎng)殖池的修建，養(yǎng)殖業(yè)的大力發(fā)展，勢(shì)必導(dǎo)致海域面積的減少，圍海利用的面積大量增加。例如，在瓦房店、莊河岸段進(jìn)行了大規(guī)模的海參養(yǎng)殖活動(dòng)，使得養(yǎng)殖池面積大大增加。大連市GDP從2000年的1 110.8億元增加到2013年的7 650.8億元，港口吞吐量從2000年的9 699萬t增加到2013年的4.1億t，人口從2000年的551.5萬人增加到2013年的591.4萬人。臨港工業(yè)的建設(shè)、港口物流業(yè)的發(fā)展以及人口的迅速增加都將導(dǎo)致沿海地區(qū)土地資源的稀缺，使得填海造地活動(dòng)大規(guī)模進(jìn)行，進(jìn)而導(dǎo)致填海面積的不斷增加。

由此可見，近年來大連圍填海的動(dòng)態(tài)演變主要由經(jīng)濟(jì)因素和建設(shè)用地需求的驅(qū)動(dòng)，其中養(yǎng)殖業(yè)的發(fā)展、工業(yè)的建設(shè)、港口物流業(yè)的發(fā)展是使海域范圍向海擴(kuò)張的主要?jiǎng)右颉?/p>

5 結(jié)論

本研究利用2000—2014年LandsatTM/OLI影像數(shù)據(jù)，參考其他輔助資料，基于遙感和GIS技術(shù)，利用目視解譯法，對(duì)圍填海區(qū)域的用地類型進(jìn)行了解譯，獲取了2000—2014年大連圍填海時(shí)空變化情況，統(tǒng)計(jì)了各個(gè)類型的面積分布情況，并分析了圍填海動(dòng)態(tài)演變的主要驅(qū)動(dòng)因素。主要結(jié)論有：海岸線變化方面，近年來大連海岸線長(zhǎng)度總體呈增長(zhǎng)趨勢(shì)，共增加了222.1 km；2005—2010年間是大連海岸線長(zhǎng)度增長(zhǎng)相當(dāng)于前后兩個(gè)時(shí)期增加量的總和，由大到小依次呈現(xiàn)出2005—2010年、2000—2005年、2010—2014年的時(shí)間分布特征；各岸段海岸線長(zhǎng)度年均變化強(qiáng)度由大到小依次呈現(xiàn)普蘭店、莊河、瓦房店、市轄區(qū)的空間分布特征。在圍填海面積變化方面，近年來大連圍填海面積共增加了387.07 km2，圍填?；顒?dòng)前兩個(gè)時(shí)期呈快速增長(zhǎng)的趨勢(shì)，后一時(shí)期有所減慢；2005—2010年為圍填海面積迅速增加時(shí)期。圍填?；顒?dòng)主要分布在瓦房店和市轄區(qū)岸段；用地類型方面，大連圍填海的主要用地類型為養(yǎng)殖用海、工業(yè)用地和港口用地；大連圍填海的動(dòng)態(tài)演變主要由經(jīng)濟(jì)因素和社會(huì)因素驅(qū)動(dòng)；養(yǎng)殖業(yè)的興起，工業(yè)的發(fā)展，港口的建設(shè)導(dǎo)致圍填海工程大量進(jìn)行是驅(qū)動(dòng)海域面積變化的直接因素。本研究?jī)H對(duì)大連近年來海岸線以及圍填海的動(dòng)態(tài)演變情況做了初步的分析，如何結(jié)合海洋功能區(qū)劃、主體功能區(qū)劃分結(jié)果，生態(tài)保護(hù)區(qū)劃分等結(jié)果進(jìn)行適宜性評(píng)價(jià)，明確圍填海區(qū)域用地類型的合理性，提出具體的改進(jìn)建議還有待于進(jìn)一步深入研究。

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K902；P74

A

1005-9857(2015)08-0043-05