基于GIS的遼寧省圍填海適宜性評價＊

林霞，王鵬，賈凱，康婧

（1．國家海洋環(huán)境監(jiān)測中心 大連 116023；2．國家海洋局海域管理技術(shù)重點實驗室 大連 116023）

1 引言

近年愈來愈多的大型工業(yè)化項目向沿海地區(qū)拓展，在為海洋經(jīng)濟(jì)蓬勃發(fā)展注入活力的同時，也使近岸海域的生態(tài)環(huán)境承受了巨大的壓力，因此填海造地發(fā)展經(jīng)濟(jì)帶來的海洋生態(tài)環(huán)境影響也日益得到關(guān)注。早期的圍填海評價僅局限于單個圍填海工程個別因素的影響，如龔文平［1］、孫連成［2］等人通過工程建設(shè)對周邊海域水動力、泥沙淤積的影響評價工程建設(shè)的可行性。隨后一些研究者提出僅對單個圍填海工程進(jìn)行評價存在著某些缺陷，張珞平［3］指出雖然單個填海工程對港灣納潮量和流場影響不大，但累積效應(yīng)卻比較明顯，而累積的長期效應(yīng)更是非常可觀。吳瑞貞等［4］亦認(rèn)為單個工程填海面積較小，而周邊具有類似生態(tài)環(huán)境的海域面積則大得多，因此其侵占或破壞相對較小，對生態(tài)環(huán)境的影響評價結(jié)果也總是影響較小，但多個項目的累積效應(yīng)卻十分驚人。更多的研究者在對圍填海進(jìn)行環(huán)境影響評價時，均選擇了以大面積填海造地區(qū)域作為研究對象［5－9］。雖然劉修德等［10］初步探討了海灣圍填海規(guī)劃方案實施對海灣海洋資源、水動力、環(huán)境容量、海洋生態(tài)及社會經(jīng)濟(jì)等方面的綜合影響，但卻未將規(guī)劃與評價很好地結(jié)合形成完整的圍填海規(guī)劃評價體系。

如何通過對一定空間范圍內(nèi)自然、資源、環(huán)境及人為條件的調(diào)查與分析，篩選建立特定用海類型適宜性評價的指標(biāo)體系，可為區(qū)域海域使用布局提供重要依據(jù)。本文以保障“遼寧沿海經(jīng)濟(jì)帶”建設(shè)用海與海洋生態(tài)環(huán)境保護(hù)相協(xié)調(diào)為主線，堅持產(chǎn)業(yè)發(fā)展與生態(tài)建設(shè)并舉，選取主要評價指標(biāo)和限制指標(biāo)，對遼寧省海洋功能區(qū)劃范圍內(nèi)海域圍填海進(jìn)行適宜性評價，對全面提升遼寧省圍填海科學(xué)與規(guī)范管理具有重要的現(xiàn)實意義，有助于遼寧省社會經(jīng)濟(jì)與生態(tài)環(huán)境的協(xié)調(diào)發(fā)展。

2 評價方法及數(shù)據(jù)處理

基于GIS的適宜性評價方法有疊加分析法、多指標(biāo)決策模型法、人工智能法。其中最常用的是疊加分析中的因子加權(quán)評分法和多指標(biāo)決策模型法中的層次分析法。因子加權(quán)評分法克服了直接疊加法中等權(quán)相加的缺點，將圖形格網(wǎng)化、等級化、數(shù)量化，適宜計算機(jī)應(yīng)用。

2．1 評價指標(biāo)體系及模型的建立

2．1．1 主要用海類型適宜性評價指標(biāo)

咨詢專家、參考文獻(xiàn)確定影響主要用海類型的相關(guān)要素；結(jié)合收集的數(shù)據(jù)情況，確定主要用海類型適宜性評價指標(biāo)體系；指標(biāo)體系權(quán)重采用德爾菲法確定（表1）。

表1 評價指標(biāo)體系及權(quán)重

2．1．2 評價模型

采用線性加權(quán)法構(gòu)建各種適宜性評價指數(shù)，計算公式為

式中：M為用海適宜性（或有關(guān)指數(shù)）；Wi為指標(biāo)層各指標(biāo)對于目標(biāo)層的權(quán)重，即各指標(biāo)圖層的權(quán)重，且∑Wi＝1；Ui為指標(biāo)層各指標(biāo)值，即指標(biāo)圖層；C為限制性因子，取值為0或1。

用海適宜性綜合評價采用基于柵格計算的加權(quán)疊加法，將各指數(shù)圖層加權(quán)疊加，可得主要用海適宜性空間分布圖。

2．1．3 指標(biāo)量化及標(biāo)準(zhǔn)化方法

影響適宜性的指標(biāo)因素主要為數(shù)值型。數(shù)值型指標(biāo)主要包括距離分析、空間插值和鄰域分析獲得的連續(xù)型數(shù)據(jù)，如岸線距離、居民點距離道路距離、水深等。

評價采用極值換算法對各種數(shù)值型指標(biāo)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化，根據(jù)指標(biāo)與適宜性的關(guān)系，有3種情況：

（1）正向型換算，用于指標(biāo)與海域適宜性成正比的情況，以100為滿分，各指標(biāo)計算公式為

（2）逆向型換算，用于指標(biāo)與海域適宜性成反比的情況，以100為滿分，各指標(biāo)計算公式為

（3）適度型換算，用于因素指標(biāo)有一定的適度值，在適度值之上，海域質(zhì)量最優(yōu)，大于或小于此適度值，海域質(zhì)量均由優(yōu)向劣方向發(fā)展。以100為滿分，各指標(biāo)的計算公式為

式中：x為某數(shù)值因素實際值；xmax為某數(shù)值因素在所有評估單元中的最大值；xmin為某數(shù)值因素在所有評估單元中的最小值；x優(yōu)為某數(shù)值因素最優(yōu)值。

對于限制性因素，評價建立限制區(qū)域柵格值為0，其他區(qū)域柵格值為1的掩模，與評價結(jié)果進(jìn)行乘積運(yùn)算以排除限制區(qū)域。

2．1．4 圍填海評價指數(shù)

區(qū)位指數(shù)：

P＝f（distance to 居民點（1…i級），distance to各級道路）

成本指數(shù)：

C＝f（distance to岸線，水深）

限制因素：海洋保護(hù)區(qū)、河口區(qū)、天然岸線、重要旅游資源。

2．2 數(shù)據(jù)源及預(yù)處理方法

2．2．1 數(shù)據(jù)源

各類數(shù)字化專題圖件及本次區(qū)劃收集的相關(guān)資料是本次研究的主要數(shù)據(jù)源，主要包括：海域等深線、水深點分布圖（1∶10萬）；海域使用現(xiàn)狀空間分布圖（1∶10萬，2007年）；沿海道路、居民點空間分布圖（2009年，1∶5萬）；沿海經(jīng)濟(jì)帶規(guī)劃重點區(qū)域空間分布（2009年，1∶5萬）；沿海保護(hù)區(qū)、河口區(qū)、天然岸線、重要旅游資源空間分布圖（2009年，1∶50萬）。

2．2．2 數(shù)據(jù)處理方法

統(tǒng)一坐標(biāo)系：通過定義投影和投影轉(zhuǎn)換，將所有的空間數(shù)據(jù)均統(tǒng)一為Albers 投影，采用WGS－1984數(shù)據(jù)集，中央經(jīng)線105°E，雙標(biāo)緯分別為25°N、41°N，其他參數(shù)為0。

主要處理方法：空間插值、距離分析等。數(shù)據(jù)處理：使用ArcGIS 9軟件進(jìn)行?？臻g分析：采用柵格數(shù)據(jù)格式。數(shù)據(jù)處理要求：結(jié)合研究區(qū)域規(guī)模和數(shù)據(jù)精度，確定空間分析的柵格分辨率為100m×100m，即將遼寧省海域空間離散為100m×100m柵格空間。主要數(shù)據(jù)處理方法及處理結(jié)果見表2。

表2 數(shù)據(jù)處理方法及結(jié)果

3 評價結(jié)果

按上述方法與數(shù)據(jù)處理要求，對評價區(qū)域內(nèi)圍填海的成本條件、區(qū)位條件、限制條件進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化，得到圍填海開發(fā)活動主要評價指數(shù)標(biāo)準(zhǔn)化結(jié)果。

3．1 成本條件指數(shù)標(biāo)準(zhǔn)化結(jié)果

遼寧省近岸圍填海成本條件指數(shù)得分較高，外海得分較低。由于淤泥質(zhì)岸灘水深較淺，岸灘坡度變化較緩，因而圍填海成本條件得分較高，如大連莊河灘涂海域、丹東灘涂海域、遼東灣頂部；基巖海岸水深較深，因而得分較低；砂質(zhì)海岸得分居中。

3．2 區(qū)位條件指數(shù)標(biāo)準(zhǔn)化結(jié)果

遼寧省圍填海區(qū)位條件指數(shù)得分較高的區(qū)域主要集中在經(jīng)濟(jì)較為發(fā)達(dá)的城市沿海，這些區(qū)域離居民點較近，交通道路發(fā)達(dá)，且距離沿海經(jīng)濟(jì)帶重點支持、重點發(fā)展區(qū)域較近，如長興島近岸海域、普蘭店灣灣頂、營口沿海等區(qū)域。

3．3 限制條件標(biāo)準(zhǔn)化結(jié)果

限制區(qū)域不允許進(jìn)行圍填海，包括沿海保護(hù)區(qū)、河口區(qū)、天然岸線、重要旅游資源等，遼寧省海域面積較大的保護(hù)區(qū)主要有大連斑海豹保護(hù)區(qū)、丹東鴨綠江濕地保護(hù)區(qū)、雙臺子河口保護(hù)區(qū)。

3．4 評價結(jié)果

對成本條件、區(qū)位條件、限制條件的標(biāo)準(zhǔn)化結(jié)果進(jìn)行線性加權(quán)，將遼寧省海域劃分為適宜開發(fā)區(qū)（100＞評價指數(shù)＞90）、一般適宜區(qū)（90＞評價指數(shù)＞75）、限制開發(fā)區(qū)（75＞評價指數(shù)＞60）、不宜開發(fā)區(qū)（60＞評價指數(shù)＞20）、禁止開發(fā)區(qū)（20＞評價指數(shù)＞0），從而得到遼寧省圍填海開發(fā)活動適宜性空間分布圖和各類區(qū)域面積統(tǒng)計表（表3）。

表3 遼寧省各類區(qū)域面積分布

4 結(jié)論與討論

（1）圍填海適宜性評價結(jié)果是海洋功能區(qū)劃中選劃工業(yè)與城鎮(zhèn)建設(shè)區(qū)的重要依據(jù)。本文選取水深、岸線距離、各級居民點距離、沿海支持區(qū)域距離、各級道路距離等為主要評價指標(biāo)，海洋保護(hù)區(qū)、河口區(qū)、天然岸線、重要旅游資源作為限制指標(biāo)，對遼寧省海洋功能區(qū)劃范圍內(nèi)海域圍填海進(jìn)行適宜性評價，評價等級較高的海域確定圍填海適宜區(qū)。

（2）圍填海適宜性評價結(jié)果表明，遼寧省圍填海適宜開發(fā)區(qū)面積為701km2，主要分布于沿岸行政中心和沿海經(jīng)濟(jì)帶重點支持區(qū)域周邊，為社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展提供給了充足的空間資源。在圍填海區(qū)域選劃時，應(yīng)盡量選在該區(qū)域，其平面布置方式與填海密度，需要根據(jù)具體區(qū)域和項目合理規(guī)劃，以確保海域空間的合理使用。部分條件一般的適宜開發(fā)區(qū)域，總面積3 764km2，大部分位于沿海水深10 m 以淺海域；其他海域因為各種因素制約，建設(shè)開發(fā)的條件有限。

［1］龔文平，王道儒．海南省臨高縣調(diào)樓鄉(xiāng)黃龍港北側(cè)圍海工程的自然條件可行性分析［J］．海岸工程，1995，14（3）：37－41．

［2］孫連成．塘沽圍海造陸工程對周邊泥沙環(huán)境影響的研究［J］．水運(yùn)工程，2003，35（3）：1－5．

［3］張珞平．港灣圍墾或填海工程環(huán)境影響評價存在的問題探討［J］．福建環(huán)境，1997，14（3）：8－9．

［4］吳瑞貞，蔡偉敘，邱戈冰，等．填海造地開發(fā)區(qū)環(huán)境影響評價問題的探討［J］．海洋開發(fā)與管理，2007，24（5）：62－66．

［5］黃玉凱．福建省圍海造地的環(huán)境影響分析及對策［J］．中國環(huán)境管理，2002（4）：13－14．

［6］陸永軍．強(qiáng)潮河口圍海工程對水動力環(huán)境的影響［J］．海洋工程，2002，20（4）：17－25．

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［9］賈怡然．填海造地對膠州灣環(huán)境容量的影響研究［D］．青島：中國海洋大學(xué)，2006．

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