基于地理國情數(shù)據(jù)的圍填海動態(tài)監(jiān)測

吳正鵬，蘇俊峰，陳香

(1.天津市測繪院，天津 300381； 2.青海省第二測繪院，青海 810000)

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基于地理國情數(shù)據(jù)的圍填海動態(tài)監(jiān)測

吳正鵬1*，蘇俊峰2，陳香1

(1.天津市測繪院，天津 300381； 2.青海省第二測繪院，青海 810000)

以天津?yàn)I海新區(qū)地理國情普查數(shù)據(jù)、多時(shí)相遙感影像為數(shù)據(jù)源，依據(jù)圍填海動態(tài)監(jiān)測技術(shù)方案，提取1975年～2015年間13期圍填海信息，結(jié)合沿海邊界線長度、圍填海面積、地表覆蓋分類信息及建設(shè)用地供給進(jìn)行綜合統(tǒng)計(jì)分析，從而為海洋資源的科學(xué)管理和合理開發(fā)利用提供參考信息和數(shù)據(jù)支撐。

圍填海；地理國情；動態(tài)監(jiān)測；天津?yàn)I海新區(qū)

1 引 言

海洋是人類可持續(xù)發(fā)展的重要基地。近年來，隨著沿海地區(qū)經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展和人口急劇膨脹，日益緊缺的陸地資源已無法滿足經(jīng)濟(jì)和人口快速發(fā)展對用地的需求，向海發(fā)展、向海要地成為許多沿海城市破解土地資源制約的突破口，進(jìn)而掀起了新一輪圍填海的高潮，以滿足港口、工業(yè)等城市發(fā)展建設(shè)需要。盡管圍填海在一定程度上緩解了沿海城市發(fā)展的土地供求矛盾，但過度開發(fā)對海洋資源造成了嚴(yán)重破壞，海岸帶地表景觀及其利用形式經(jīng)歷了劇烈變化，海岸帶環(huán)境也發(fā)生了顯著變化?；诘乩韲槠詹楹捅O(jiān)測成果，實(shí)施海岸帶開發(fā)利用監(jiān)測，可以全面掌握海岸帶區(qū)域地理國情信息，為“控制發(fā)展海水養(yǎng)殖，科學(xué)養(yǎng)護(hù)海洋漁業(yè)資源，開展海洋資源和生態(tài)環(huán)境綜合評估；實(shí)施嚴(yán)格的圍填?？偭靠刂浦贫取⒆匀话毒€控制制度”，建設(shè)“藍(lán)色海灣”、“南紅北柳”、“生態(tài)島礁”；推進(jìn)海洋生態(tài)建設(shè)和整治修復(fù)，加快美麗海洋建設(shè)等提供獨(dú)立、客觀、現(xiàn)勢的參考信息和數(shù)據(jù)支撐。

2 圍填海概念

對于“圍填海”目前尚沒有明確的定義，現(xiàn)有研究資料和調(diào)查成果中通常引用“填?！?、“圍海”、“灘涂圍墾”、“圍海造陸”、“填海造地”等術(shù)語。國家海洋局編制的《海域使用分類體系》對“填海造地”和“圍?！钡亩x如下：“填海造地，指筑堤圍割海域填成土地，并形成有效岸線的用海方式；圍海，指通過筑堤或其他手段，以全部或部分閉合形式圍割海域進(jìn)行海洋開發(fā)的用海方式”。本文結(jié)合研究目的界定圍填海內(nèi)涵，即通過人為在海岸線外進(jìn)行圍海和填?；顒樱淖冎付êＳ?qū)傩?，從而對其進(jìn)行有效開發(fā)利用的方式[4]。

3 監(jiān)測區(qū)概況

天津?yàn)I海新區(qū)是天津市下轄的副省級區(qū)、國家級新區(qū)和國家綜合配套改革試驗(yàn)區(qū)，位于天津市東部沿海地區(qū)，地理位置約為東經(jīng)117°20′～118°00′、北緯38°40′～39°00′；區(qū)域內(nèi)平均海拔高度 2 m左右，相對高差約 1 m，地形類別為Ⅰ類。天津?yàn)I海新區(qū)城市總體規(guī)劃中所確定的“九個產(chǎn)業(yè)功能區(qū)”中的臨港經(jīng)濟(jì)區(qū)、南港工業(yè)區(qū)、海港物流區(qū)及濱海旅游區(qū)均存在于圍填?；A(chǔ)上實(shí)施規(guī)劃建設(shè)的情況。因此，圍填海動態(tài)監(jiān)測不僅能客觀表達(dá)濱海新區(qū)海洋開發(fā)利用狀態(tài)，亦能間接反映新區(qū)建設(shè)發(fā)展進(jìn)程。

4 圍填海動態(tài)監(jiān)測技術(shù)方案

為了能準(zhǔn)確體現(xiàn)天津?yàn)I海新區(qū)近40年來圍填海的持續(xù)變化狀態(tài)，結(jié)合地表覆蓋分類信息、建設(shè)用地供給等綜合反映海岸帶資源開發(fā)利用實(shí)際情況。收集1975年～2015年間13期遙感影像數(shù)據(jù)，同時(shí)考慮圍填海監(jiān)測的特殊性，確保影像配準(zhǔn)精度，避免新增圍填海區(qū)域失控情況，采用“逆向倒推”的作業(yè)思路，以2015年遙感影像數(shù)據(jù)成果為基準(zhǔn)，對其余各時(shí)相影像數(shù)據(jù)進(jìn)行配準(zhǔn)處理，配準(zhǔn)精度控制在2個像素以內(nèi)。然后，基于1975年遙感影像成果采集濱海新區(qū)沿海邊界線數(shù)據(jù)，并以此作為基準(zhǔn)界線；通過影像變化檢測與人工解譯相結(jié)合的技術(shù)方法，利用其余12期遙感影像依次更新沿海邊界線數(shù)據(jù)，累計(jì)形成13期沿海邊界線及圍填海變化數(shù)據(jù)。最后結(jié)合2015年地表覆蓋分類信息、建設(shè)用地?cái)?shù)據(jù)開展綜合統(tǒng)計(jì)分析。其監(jiān)測總體技術(shù)方案如圖1所示：

5 圍填海變化統(tǒng)計(jì)分析

5.1 沿海邊界線長度變化

海岸線是海洋與陸地的分界線，受潮汐以及風(fēng)暴等影響，時(shí)刻處于變化中；為方便管理，相關(guān)部門和專家學(xué)者將海岸線定義為平均大潮高潮時(shí)的海陸分界線的痕跡線。參考海岸線定義，本文界定了一條反映人類開發(fā)利用海岸帶的界線，定義為沿海邊界線，由自然邊界線和人工邊界線組成。自然邊界線是大潮平均高潮線的痕跡線，受人類經(jīng)濟(jì)活動影響較小，基本保持了自然岸線原有特征；人工邊界線是以人工設(shè)施外圍劃分的水陸邊界線，是由大規(guī)模圍填海引起的海岸線發(fā)生劇烈變化的部分。

自1975年起天津?yàn)I海新區(qū)對海岸帶資源的開發(fā)利用持續(xù)推進(jìn)，至2015年，沿海邊界線長度達(dá)到 329.14 km。從沿海邊界線的長度變化及“自然邊界線”、“人工邊界線”占比情況看，天津?yàn)I海新區(qū)沿海邊界線整體呈逐年上升趨勢，至2012年基本達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)，2004年～2012年期間為沿海邊界線劇烈變化期。1975年～2004年的29年間，沿海邊界線長度累計(jì)增加 34.13 km，年均增量為 1.18 km；2004年自然邊界線較1975年減少 22.14 km，其中1975年～1988年12年間減少 18.34 km，1988年～2004年自然邊界線長度有微小變化，但受人工邊界線增長的影響，自然邊界線占比大幅降低，2004年其占比降低至56.85%，較1975年降低近三十個百分點(diǎn)。2004年～2012年的8年間，沿海邊界線發(fā)生巨大變化，長度累計(jì)增加 151.06 km，年均增量為 18.88 km；2012年自然邊界線較2004年減少 39.05 km，人工邊界線較2004年增長 190.11 km，人工邊界線占比由2004年的43.15%上升至2012年的81.48%。2012年后，沿海邊界線變化趨于穩(wěn)定，至2015年，沿海邊界線長度僅增加 3.23 km，人工邊界線占比保持在78%左右，如圖2所示。

圖2 天津?yàn)I海新區(qū)1975年～2015年沿海邊界線及圍填海情況

5.2 圍填海面積變化

以1975年沿海邊界線為起算基準(zhǔn)統(tǒng)計(jì)近40年來圍填海面積的變化情況，至2015年，圍填海總面積累計(jì)達(dá) 423.49 km2。從圍填海變化及“填海造地”面積占比情況看，2006年(天津?yàn)I海新區(qū)設(shè)立年份)是圍填海變化劇烈程度的分界線。1975年～1995年的20年間，圍填海面積累計(jì)增加 46.14 km2，年均增加 2.31 km2，主要分布在海港物流區(qū)和南港工業(yè)區(qū)；海洋開發(fā)利用方式以“圍海”為主，至1995年“填海造地”面積占比僅為9.82%。1995年～2006年的11年間，圍填海面積累計(jì)增加 63.24 km2，年均增加 5.75 km2，主要集中分布在海港物流區(qū)和臨港工業(yè)區(qū)內(nèi)；1995年～2004年間，海洋開發(fā)利用方式以“圍?！睘橹?，“填海造地”僅占十分之一左右，2004年～2006年，“填海造地”面積占比快速增長，達(dá)到32.56%。2006年～2015年的9年間，圍填海面積累計(jì)增加 314.11 km2，年均增加 34.90 km2，主要分布在濱海旅游區(qū)、中心漁港經(jīng)濟(jì)區(qū)、海港物流區(qū)、臨港工業(yè)區(qū)和南港工業(yè)區(qū)內(nèi)；海洋開發(fā)利用方式在此期間也發(fā)生了明顯變化，2008年～2013年間，“填海造地”面積占比由2008年的24.43%提升至2013年的50.20%，其占比趨于穩(wěn)定，至2015年 “填海造地”面積為 212.47 km2，占總面積的50.17%，如圖3所示。

圖3 天津?yàn)I海新區(qū)1975-2015年圍填海變化及地表覆蓋分類示意圖

5.3 圍填海區(qū)域地表覆蓋分類信息統(tǒng)計(jì)

第一次全國地理國情普查將地表覆蓋分類信息定義為“反映地表自然營造物和人工建造物的自然屬性或狀況”。地表覆蓋不同于土地利用，一般不側(cè)重于土地的社會屬性(人類對土地的利用方式和目的意圖)等；通常采用規(guī)則格網(wǎng)形式的場模型(也稱作域模型)進(jìn)行描述。同時(shí)，以基礎(chǔ)地理信息現(xiàn)有分類體系為基礎(chǔ)，參考相關(guān)專業(yè)部門開展的普查(調(diào)查、監(jiān)測)內(nèi)容分類，根據(jù)地理國情的分析和應(yīng)用需求，制定地表覆蓋分類體系。本文從耕地、園地、林地、草地、房屋建筑(區(qū))、道路、構(gòu)筑物、人工堆掘地、荒漠與裸露地表及水域十個一級類統(tǒng)計(jì)分析圍填海區(qū)域地表覆蓋分類信息。

將2015年地表覆蓋分類信息疊加1975年～2015年圍填海范圍數(shù)據(jù)可知：水域面積最大，為 108.46 km2，占比25.61%；其次為荒漠與裸露地表，面積為 98.90 km2，占比23.35%；第三位為人工堆掘地，面積 88.75 km2，占比為20.96%；草地(絕大部分為完成填海造地但尚未實(shí)施建設(shè)的待建用地)與構(gòu)筑物占比相當(dāng)，分別為12.20%、10.06%；耕地、園地兩者占比接近于0，面積幾乎可忽略；道路、林地、房屋建筑(區(qū))三者面積合計(jì) 32.94 km2，占比分別為4.16%、2.18%、1.44%。由此可見，受圍填海規(guī)模及其進(jìn)程影響，濱海新區(qū)圍填海區(qū)域尚處于開發(fā)建設(shè)初期，后期建設(shè)發(fā)展用地空間較為充足。

5.4 圍填海區(qū)域建設(shè)用地供給統(tǒng)計(jì)

為了詳細(xì)統(tǒng)計(jì)分析圍填海區(qū)域建設(shè)用地供給情況，基于2015年高分辨率遙感影像、天津?yàn)I海新區(qū)地理國情普查地表覆蓋分類信息及專題要素?cái)?shù)據(jù)(如：道路，居住小區(qū)、工礦企業(yè)、單位院落、休閑娛樂、景區(qū)、體育活動場所、宗教場所等城鎮(zhèn)綜合功能單元)，依據(jù)《城市用地分類與規(guī)劃建設(shè)用地標(biāo)準(zhǔn)》(GB 50137-2011)相關(guān)技術(shù)要求及內(nèi)容指標(biāo)經(jīng)影像解譯、數(shù)據(jù)整合，形成圍填海區(qū)域建設(shè)用地現(xiàn)狀數(shù)據(jù)。其中，建設(shè)用地包括城鄉(xiāng)居民點(diǎn)建設(shè)用地(具體分為居住用地、公共管理與公共服務(wù)設(shè)施用地、商業(yè)服務(wù)業(yè)設(shè)施用地、工業(yè)用地、物流倉儲用地、道路與交通設(shè)施用地、公用設(shè)施用地、綠地與廣場用地及待建用地九個子類)、區(qū)域交通設(shè)施用地、區(qū)域公用設(shè)施用地、特殊用地、采礦用地以及其他建設(shè)用地；非建設(shè)用地包括水域、農(nóng)林用地以及其他非建設(shè)用地。

結(jié)合1975年～2015年圍填海區(qū)域的建設(shè)用地現(xiàn)狀數(shù)據(jù)情況看：城鄉(xiāng)居民點(diǎn)建設(shè)用地面積最大，占比為50.22%，其組成以待建用地為主體，占比為37.84%；物流倉儲用地和工業(yè)用地二者總占比5.68%；道路與交通設(shè)施用地、綠地與廣場用地、公共管理與公共服務(wù)設(shè)施用地及公用設(shè)施用地、商業(yè)服務(wù)業(yè)設(shè)施用地占比之和為6.14%；而居住用地僅占0.36%。區(qū)域交通設(shè)施用地面積 15.92 km2，占比3.76%。采礦用地占比最低，由鹽田生產(chǎn)用地和采油生產(chǎn)用地構(gòu)成，總面積約 3.76 km2。處于填海造地狀態(tài)的占地面積達(dá)到 108.84 km2，約占總量的四分之一，后期亦會轉(zhuǎn)為建設(shè)用地。而非建設(shè)用地面積為 82.29 km2，占比19.43%，主要為水域，集中分布在濱海旅游區(qū)內(nèi)。以上數(shù)據(jù)說明，濱海新區(qū)充分利用有限的海岸帶資源，依托天津港、南港突出的海港運(yùn)輸優(yōu)勢，產(chǎn)業(yè)布局以物流和工業(yè)為主導(dǎo)，注重交通、綠化等基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)；“填海造地”模式已與“招拍掛”分批出讓并滾動開發(fā)模式、“宅基地?fù)Q房”模式等共同成為濱海新區(qū)城市建設(shè)土地供給的重要開發(fā)模式。

6 結(jié) 語

圍填海作為海岸帶資源開發(fā)利用的一種重要形式，其變化是沿海各省份地理國情監(jiān)測工作的重要組成部分。本文基于地理國情普查數(shù)據(jù)、多時(shí)相遙感影像，結(jié)合城市規(guī)劃、土地利用數(shù)據(jù)，從地理空間角度分析濱海新區(qū)圍填海變化情況。監(jiān)測結(jié)果表明：自1975年起，新區(qū)對海洋的開發(fā)利用持續(xù)推進(jìn)；截止2015年，圍填?？偯娣e累計(jì) 423.49 km2，沿海邊界線長度達(dá)到 329.14 km；天津?yàn)I海新區(qū)設(shè)立年份是圍填海變化劇烈程度的分界線。結(jié)合圍填海區(qū)域地表覆蓋分類信息與建設(shè)用地?cái)?shù)據(jù)看，圍填海成為新區(qū)城市建設(shè)土地供給的重要渠道。

當(dāng)前我國在圍填?；顒臃矫嬗性敿?xì)規(guī)劃、控制更加嚴(yán)格，但規(guī)劃和控制并不能完全消除填海造地對海灣形狀、岸線、面積等的影響，進(jìn)而多方面影響海灣水生態(tài)系統(tǒng)；同時(shí)，圍填海對海域生態(tài)環(huán)境造成的影響多是不可逆的?；谶b感影像的地理國情監(jiān)測技術(shù)體系是進(jìn)行海岸帶資源監(jiān)測的高效手段，可以快速、有效地對海岸帶及其海域空間變化進(jìn)行及時(shí)、準(zhǔn)確的動態(tài)監(jiān)測，具有宏觀、快速、準(zhǔn)確、直觀等特點(diǎn)。同時(shí)，緊密聯(lián)系相關(guān)專題數(shù)據(jù)的定量與定性分析相結(jié)合的綜合統(tǒng)計(jì)手段，可以增強(qiáng)海岸帶監(jiān)測的科學(xué)性和精確性，從而為海岸帶及其海域的科學(xué)管理和合理開發(fā)提供依據(jù)。

[1] 簡梓紅，楊木壯. 基于遙感和GIS的珠海市圍填海動態(tài)變化及驅(qū)動因素研究[J]. 廣東土地科學(xué)，2015(6)，14(3)：33～38.

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Reclamation Dynamic Monitoring Based on Geographical Conditions Data

Wu Zhengpeng1，Su Junfeng2，Chen Xiang1

(1.Tianjin Institute of Surveying and Mapping，Tianjin 300381，China；2.Second Institute of Surveying & Mapping Qinghai Province，Qinghai 810000，China)

Using the geographical conditions data，multitemporal remote sensing images as the data source，extract thirteen period reclamation information from 1975 to 2015 of Tianjin Binhai New District，according to reclamation dynamic monitoring programmes. Comprehensive statistical analysis was done combined with coastal border length，reclamation area，the earth's surface covering classification information and the construction land supply data. Provide the reference information and data support for the scientific management and reasonable exploitation of marine resources.

reclamation；geographical conditions；dynamic monitoring；Tianjin Binhai New District

1672-8262(2016)05-18-04

P208.1

B

2016—05—15

吳正鵬(1981—)，男，注冊測繪師，高級工程師，主要從事攝影測量與遙感數(shù)據(jù)處理、應(yīng)用研究工作。

國土資源部公益性行業(yè)科研專項(xiàng)(201311045)