浙江省領(lǐng)?；c(diǎn)海島現(xiàn)狀監(jiān)測(cè)和分析

陳沖,康波,蔣嬋娟,張佳期,徐開達(dá)

(1.浙江省海洋科學(xué)院 杭州 310007;2.浙江省海洋水產(chǎn)研究所 農(nóng)業(yè)部重點(diǎn)漁場(chǎng)漁業(yè)資源科學(xué)觀測(cè)實(shí)驗(yàn)站浙江省海洋漁業(yè)資源可持續(xù)利用技術(shù)研究重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 舟山 316021)

0 引言

浙江省共有海島4 000余個(gè),其中：近岸海島量多面廣,開發(fā)利用活動(dòng)較多,受人為影響較大;遠(yuǎn)岸海島量少面小,人類活動(dòng)較少,生態(tài)環(huán)境和開發(fā)利用狀況均與近岸海島有所區(qū)別。目前國內(nèi)研究機(jī)構(gòu)和學(xué)者對(duì)近岸海島的研究較為充分,但對(duì)于遠(yuǎn)岸海島尤其是領(lǐng)?；c(diǎn)海島的研究尚不多見。

領(lǐng)海是國家領(lǐng)土在海洋的延續(xù),是國土空間的重要組成部分,一個(gè)國家對(duì)領(lǐng)海擁有與領(lǐng)土同樣的主權(quán)。實(shí)時(shí)掌握領(lǐng)?；c(diǎn)及其標(biāo)志的建設(shè)情況以及領(lǐng)?；c(diǎn)海島的開發(fā)利用情況,是國家開展各項(xiàng)權(quán)益維護(hù)活動(dòng)和保護(hù)管理工作的基礎(chǔ)[1]。

本研究選取浙江省7個(gè)領(lǐng)?；c(diǎn)海島,通過歷史資料收集、無人機(jī)遙感監(jiān)測(cè)和現(xiàn)場(chǎng)巡查監(jiān)測(cè)等手段,對(duì)其領(lǐng)?；c(diǎn)標(biāo)志、地形地物、植被、地質(zhì)災(zāi)害、人類活動(dòng)、開發(fā)利用狀況和周邊海域生態(tài)環(huán)境進(jìn)行監(jiān)測(cè)和分析,以期為進(jìn)一步研究提供參考。

1 監(jiān)測(cè)方法

1.1 監(jiān)測(cè)范圍和時(shí)間

浙江省境內(nèi)的領(lǐng)海基點(diǎn)海島自北向南為海礁島、東南礁、兩兄弟嶼、漁山列島、臺(tái)州列島和稻挑山,分別位于舟山市(嵊泗縣、普陀區(qū))、寧波市(象山縣)、臺(tái)州市(椒江區(qū))和溫州市(平陽縣)管轄區(qū)域。

結(jié)合海洋氣候、風(fēng)向和海島植被等多因素綜合考慮,每年對(duì)每個(gè)領(lǐng)?；c(diǎn)海島開展1次無人機(jī)監(jiān)測(cè)和現(xiàn)場(chǎng)巡查監(jiān)測(cè),監(jiān)測(cè)時(shí)間為2018年7—9月。

1.2 監(jiān)測(cè)內(nèi)容

以現(xiàn)有海洋環(huán)境監(jiān)測(cè)以及海島陸域與周邊海域地形測(cè)繪等數(shù)據(jù)為基礎(chǔ),主要采用高分辨率遙感(無人機(jī)、航空或衛(wèi)星)影像解譯與現(xiàn)場(chǎng)巡查相結(jié)合的方式,開展浙江省境內(nèi)領(lǐng)?；c(diǎn)保護(hù)范圍內(nèi)海島及其周邊海域生態(tài)環(huán)境的常態(tài)化監(jiān)視監(jiān)測(cè),重點(diǎn)對(duì)影響領(lǐng)海基點(diǎn)海島生態(tài)環(huán)境與安全的要素實(shí)施監(jiān)視監(jiān)測(cè),主要包括領(lǐng)?；c(diǎn)標(biāo)志的安全性,植被的類型、分布和覆蓋度,地質(zhì)災(zāi)害(崩塌、滑坡和海岸侵蝕等)的類型、規(guī)模和分布以及影響領(lǐng)?；c(diǎn)海島及其周邊海域地形地貌和生態(tài)環(huán)境的人類活動(dòng),并結(jié)合現(xiàn)有海洋環(huán)境監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù),分析領(lǐng)?；c(diǎn)海島周邊海域生態(tài)環(huán)境狀況。

1.2.1 無人機(jī)監(jiān)測(cè)

無人機(jī)系統(tǒng)是新型的高分辨率遙感數(shù)據(jù)獲取和海域?qū)崟r(shí)動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)手段,可用于快速獲取重點(diǎn)海域的高精度監(jiān)測(cè)信息并開展實(shí)時(shí)跟蹤和動(dòng)態(tài)監(jiān)管[2]。根據(jù)作業(yè)特點(diǎn),本研究采用大疆“悟2 x 5 s”云臺(tái)相機(jī),搭載的相機(jī)為Panasonic D3400。

根據(jù)監(jiān)管系統(tǒng)數(shù)據(jù)分析和調(diào)研情況,利用Arcgis軟件確定作業(yè)區(qū)域的范圍和現(xiàn)場(chǎng)船只停靠的范圍;根據(jù)測(cè)區(qū)范圍和采集要求,設(shè)計(jì)航攝路線;利用多旋翼無人機(jī)航攝系統(tǒng),獲取攝區(qū)高分辨率航空影像;由于領(lǐng)海基點(diǎn)海島面積小且地形復(fù)雜,為確保影像的精度,選取3個(gè)相控點(diǎn);下載低空無人機(jī)航攝系統(tǒng)采集的原始影像數(shù)據(jù)和GPS/POS數(shù)據(jù),運(yùn)用PIX 4 D 軟件拼接,矯正像控點(diǎn),建立空三工程,對(duì)影像數(shù)據(jù)進(jìn)行匹配處理,匹配影像之間的連接點(diǎn)用于光束法區(qū)域網(wǎng)平差處理,在引入控制數(shù)據(jù)后進(jìn)行區(qū)域網(wǎng)平差解算,得到精確的影像內(nèi)外方位元素;對(duì)影像進(jìn)行勻光和勻色處理,利用影像參數(shù)對(duì)影像進(jìn)行正射糾正處理,鑲嵌單片糾正后的影像成果,獲得滿足規(guī)范要求的DOM。

1.2.2 現(xiàn)場(chǎng)巡查監(jiān)測(cè)

(1)領(lǐng)?；c(diǎn)標(biāo)志監(jiān)測(cè)。采用登島巡查的方法,對(duì)領(lǐng)?；c(diǎn)標(biāo)志、領(lǐng)?；c(diǎn)方位標(biāo)志和領(lǐng)?；c(diǎn)保護(hù)范圍標(biāo)志等進(jìn)行定位,同時(shí)掌握領(lǐng)?；c(diǎn)海島標(biāo)志的安全情況,并拍攝相應(yīng)影像資料。

(2)地形地物監(jiān)測(cè)。收集最新的海島地形數(shù)據(jù)和海島周邊海域水深數(shù)據(jù)。對(duì)易登臨的海島,利用RTK GPS登島測(cè)量典型地物的位置和高程,并拍攝相應(yīng)影像資料;對(duì)不易登臨的海島,選擇典型角度繞島拍攝海島全貌。

(3)植被監(jiān)測(cè)。海島是特殊的生態(tài)系統(tǒng),其結(jié)構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)單,物種的豐富程度也比大陸低,但對(duì)全球碳循環(huán)有一定的影響[3]。植被不僅是重要的環(huán)境要素,而且是生態(tài)系統(tǒng)敏感的狀態(tài)指示因子。植被覆蓋度是衡量地表植被狀況最重要的指標(biāo)[4]。浙江省的海島屬于東海范疇,《中國植被》將其劃定為“中亞熱帶常綠闊葉林北部亞地帶”的“浙、閩山丘,甜楮、木荷林區(qū)(ⅣAiia-2)”,除具有較豐富的種子植物區(qū)系外,還具有中國亞熱帶常綠闊葉林的典型類型[5]。根據(jù)2017 年在同樣的位置進(jìn)行的樣地調(diào)查結(jié)果,草本群落樣方為1 m×1 m,灌木群落樣方為5 m×5 m,喬木群落樣方為10 m×10 m。對(duì)易登臨的海島,現(xiàn)場(chǎng)記錄其植被類型和位置等信息,并拍攝相應(yīng)影像資料;對(duì)不易登臨的海島,拍攝影像資料,并判讀主要的植被類型,結(jié)合無人機(jī)DOM 數(shù)據(jù)解譯,確定各類型植被的分布特征。

(4)地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測(cè)。地質(zhì)災(zāi)害通常是指在人類活動(dòng)因素與自然運(yùn)動(dòng)因素的共同作用下,地質(zhì)結(jié)構(gòu)和形態(tài)發(fā)生一定的變化,進(jìn)而造成的各種地質(zhì)破壞現(xiàn)象[6]。對(duì)易登臨的海島,對(duì)海岸崩塌和滑坡的災(zāi)害體以及海岸侵蝕地貌進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)定位,記錄災(zāi)害體的位置、范圍和規(guī)模,測(cè)量滑塌面的高度,估算滑塌面積,明確海岸侵蝕地貌類型,并拍攝相應(yīng)影像資料;對(duì)不易登臨的海島,拍攝影像資料,結(jié)合無人機(jī)DOM 數(shù)據(jù)解譯,確定地質(zhì)災(zāi)害的類型、位置和分布特征。

(5)人類活動(dòng)監(jiān)測(cè)。對(duì)人類活動(dòng)進(jìn)行長(zhǎng)期、持續(xù)和穩(wěn)定的監(jiān)測(cè),可為領(lǐng)?；c(diǎn)海島的生態(tài)環(huán)境研究提供可靠的依據(jù)[7]。對(duì)炸島、炸礁、挖沙、取土、圍填海、砍伐、排污、傾倒、船舶溢油以及違法采集生物和非生物樣本等可能影響領(lǐng)?；c(diǎn)海島及其周邊海域地形地貌和生態(tài)環(huán)境的人類活動(dòng)進(jìn)行巡查監(jiān)測(cè)。

(6)開發(fā)利用狀況監(jiān)測(cè)。對(duì)無人機(jī)DOM 數(shù)據(jù)進(jìn)行解譯,測(cè)量領(lǐng)?；c(diǎn)海島用島區(qū)塊的位置和面積以及建筑物和設(shè)施的位置和面積;現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量,確定用島區(qū)塊的類型,并拍攝相應(yīng)影像資料。

(7)周邊海域生態(tài)環(huán)境監(jiān)測(cè)。生態(tài)環(huán)境質(zhì)量評(píng)價(jià)是指按照選定的指標(biāo)體系,運(yùn)用綜合評(píng)價(jià)的方式,評(píng)價(jià)地域生態(tài)環(huán)境的優(yōu)劣[8]。收集領(lǐng)?；c(diǎn)海島周邊海域的海水監(jiān)測(cè)站位(保護(hù)范圍內(nèi)或與保護(hù)范圍距離最近)2018年度的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)。

2 監(jiān)測(cè)結(jié)果

根據(jù)無人機(jī)DOM 和現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù),結(jié)合歷史資料,綜合分析浙江省領(lǐng)?；c(diǎn)海島的監(jiān)測(cè)結(jié)果(表1)。

表1 浙江省領(lǐng)?；c(diǎn)海島監(jiān)測(cè)結(jié)果

2.1 領(lǐng)海基點(diǎn)標(biāo)志

領(lǐng)?；c(diǎn)標(biāo)志有方位點(diǎn)標(biāo)志和保護(hù)范圍標(biāo)志2種形式。由于海礁島和東南礁的領(lǐng)?；c(diǎn)共用1個(gè)方位點(diǎn)標(biāo)志,共有6個(gè)方位點(diǎn)標(biāo)志。方位點(diǎn)標(biāo)志始建于1996年5月,標(biāo)志碑采用統(tǒng)一的材質(zhì)、外觀和碑文樣式。除稻挑山領(lǐng)?；c(diǎn)的方位點(diǎn)標(biāo)志碑?dāng)嗔褤p毀外,其余標(biāo)志碑保存完好;標(biāo)志文字存在不同程度的褪色現(xiàn)象,嚴(yán)重的部分幾乎無法辨認(rèn)。

2.2 地形地物

浙江省領(lǐng)海基點(diǎn)保護(hù)范圍內(nèi)共包含40個(gè)海島,類型均為基巖海島和無居民海島。海島岸線長(zhǎng)度和海島面積等基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)采用省內(nèi)各縣(區(qū))海島調(diào)查項(xiàng)目成果。浙江省領(lǐng)?；c(diǎn)保護(hù)范圍內(nèi)海島岸線總長(zhǎng)約為12 000 m,海島面積約為422 400 m2。與2008年收集的航空遙感數(shù)據(jù)對(duì)比,海島地形地物沒有明顯變化?，F(xiàn)場(chǎng)調(diào)查和收集的地形資料顯示：海島岸坡陡峭,難以攀登;水下岸坡等深線密集,呈斜坡狀向海底自然延伸,并逐漸過渡至平緩海底;水深因距離大陸遠(yuǎn)近而不同。

2.3 植被

根據(jù)無人機(jī)DOM 影像解譯和現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查數(shù)據(jù),領(lǐng)海基點(diǎn)保護(hù)范圍內(nèi)有植物生長(zhǎng)的海島計(jì)15個(gè),其中植被成片分布的海島有2個(gè)(漁山列島的伏虎礁和臺(tái)州列島的下嶼),其余海島有植被零星分布。植被的類型主要為草叢,下嶼有灌木生長(zhǎng)。樣方調(diào)查確定海島典型植被類型為草叢,其中下嶼的植被覆蓋率最大,整體植被覆蓋率約為60%,4個(gè)樣方的平均植被覆蓋率超過90%。植被類型和覆蓋率與海島面積相關(guān),面積較大海島的植被種類多樣且覆蓋率高。

2.4 地質(zhì)災(zāi)害

領(lǐng)海基點(diǎn)保護(hù)范圍內(nèi)海島瀕臨外海,海浪沖蝕造成海岸侵蝕地貌廣泛發(fā)育,主要類型有海蝕崖、海蝕溝、海蝕洞和海蝕平臺(tái)。在面積較大海島的海岸區(qū),受海岸侵蝕和風(fēng)化作用的雙重影響,海岸巖石崩塌;此類崩塌發(fā)生于面積較大的下嶼和伏虎礁,并分布于下嶼東部和北部以及伏虎礁東部的海崖區(qū)。在面積較大的海島,由于風(fēng)化作用和風(fēng)暴浪沖蝕,島體表層巖體產(chǎn)生裂縫,易誘發(fā)局部小范圍的崩塌。

2.5 人類活動(dòng)

領(lǐng)?；c(diǎn)保護(hù)范圍內(nèi)海島的主要人類活動(dòng)為海釣,并分布于大部分海島。海釣活動(dòng)會(huì)造成海島及其周邊海域生態(tài)環(huán)境污染,主要原因是海釣者留下不易降解的污染物垃圾(礦泉水瓶、易拉罐、塑料飯盒和塑料袋等),其中少數(shù)垃圾殘留于島上,而更多的垃圾被風(fēng)吹入周邊海域。部分海島有放牧活動(dòng),放養(yǎng)的山羊啃食島上植物,影響某些類型植物的正常生長(zhǎng)。

2.6 開發(fā)利用狀況

領(lǐng)海基點(diǎn)保護(hù)范圍內(nèi)海島由于遠(yuǎn)離大陸且面積較小,開發(fā)利用活動(dòng)不多,且主要為公益性活動(dòng),分布于面積較大的海島,主要包括泰礁、兩兄弟嶼、伏虎礁、下嶼和稻挑山。開發(fā)利用的具體類型包括領(lǐng)?；c(diǎn)標(biāo)志、測(cè)繪標(biāo)志和航海標(biāo)志,配套設(shè)施為領(lǐng)?；c(diǎn)方位點(diǎn)標(biāo)志碑、測(cè)繪控制點(diǎn)、燈塔和能量房以及與燈塔相連的登島小路等。

2.7 周邊海域生態(tài)環(huán)境

領(lǐng)?；c(diǎn)保護(hù)范圍內(nèi)海島的大部分水質(zhì)參數(shù)符合第一類海水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)。水質(zhì)等級(jí)與海島距離大陸遠(yuǎn)近呈相關(guān)關(guān)系,距離大陸較近的漁山列島、臺(tái)州列島和稻挑山周邊海域的磷酸鹽指標(biāo)符合第二類海水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn),而海礁島、東南礁和兩兄弟嶼距離大陸較遠(yuǎn),所有水質(zhì)參數(shù)均符合第一類海水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)。

3 原因分析

除稻挑山外,其他領(lǐng)海基點(diǎn)標(biāo)志碑完好無損,推測(cè)稻挑山領(lǐng)?；c(diǎn)標(biāo)志碑于2018年7月因2611號(hào)強(qiáng)臺(tái)風(fēng)“悟空”而損毀。標(biāo)志碑字體均有退化現(xiàn)象,推測(cè)是由臺(tái)風(fēng)、海浪和日曬等綜合因素造成的。

近10年來海島地形地物無明顯變化。推測(cè)原因?yàn)椋孩賺u體均為基巖構(gòu)成,而巖石的耐蝕性較強(qiáng);②海島距離大陸較遠(yuǎn),人類活動(dòng)影響較小。

海島廣泛發(fā)育海蝕崖、海蝕溝、海蝕洞和海蝕平臺(tái)等,部分區(qū)域出現(xiàn)滑坡。推測(cè)原因?yàn)椋孩俸０肚治g和風(fēng)化的雙重作用,造成海岸巖石崩塌;②登島道路的修建破壞海島植被并改變其土壤的受力結(jié)構(gòu),雨水下滲也破壞其土壤的凝固力,土壤易在自身重力的作用下發(fā)生滑坡。

由于漁業(yè)資源豐富和歷史因素,海島存在海釣和放牧等人類活動(dòng)。由于交通不便,海島僅有公益性開發(fā)利用活動(dòng)。由于受人為干擾和陸源污染的影響較小,海島周邊海域水質(zhì)優(yōu)良。

4 建議

針對(duì)領(lǐng)?；c(diǎn)海島的監(jiān)測(cè)結(jié)果以及發(fā)現(xiàn)的問題,提出5項(xiàng)建議。

(1)領(lǐng)?；c(diǎn)方位點(diǎn)標(biāo)志文字褪色明顯,應(yīng)加強(qiáng)監(jiān)測(cè)和定期修繕。對(duì)損毀的稻挑山領(lǐng)?；c(diǎn)方位點(diǎn)標(biāo)志開展整修和維護(hù)工作,可將標(biāo)志碑建于海拔較高且一般風(fēng)暴浪影響不到的區(qū)域。對(duì)標(biāo)志碑的安全性進(jìn)行常態(tài)化監(jiān)測(cè),如有潛在風(fēng)險(xiǎn)應(yīng)及時(shí)處理。研發(fā)并采用抗腐蝕和抗風(fēng)化能力較強(qiáng)的材料書寫標(biāo)志文字。

(2)對(duì)已發(fā)生和可能發(fā)生的崩塌和滑坡等地質(zhì)災(zāi)害進(jìn)行常態(tài)化監(jiān)測(cè),尤其在易誘發(fā)崩塌的巖體裂縫以及可能產(chǎn)生滑坡的土體建立警示標(biāo)志,避免崩塌和滑坡對(duì)領(lǐng)?；c(diǎn)標(biāo)志碑以及登島人員和船只造成危害。針對(duì)邊遠(yuǎn)海島設(shè)施缺、管控弱和維護(hù)難等問題,建立并完善應(yīng)對(duì)突發(fā)事件的應(yīng)急保障工作機(jī)制。加強(qiáng)對(duì)海島及其周邊海域的遠(yuǎn)程監(jiān)控設(shè)施建設(shè),為海島保護(hù)和開發(fā)利用提供基礎(chǔ)資料和依據(jù)[9]。

(3)領(lǐng)海基點(diǎn)海島遠(yuǎn)離大陸,生態(tài)系統(tǒng)十分脆弱,極易遭到破壞而造成嚴(yán)重的生態(tài)環(huán)境問題[10],亟須切實(shí)加強(qiáng)海洋生態(tài)環(huán)境保護(hù),進(jìn)一步提高海洋生態(tài)環(huán)境質(zhì)量。在掌握海島生態(tài)系統(tǒng)現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上建立評(píng)估機(jī)制,開展海島生態(tài)系統(tǒng)健康評(píng)估[11]。著眼于海洋生態(tài)環(huán)境保護(hù)手段的科學(xué)化和管理的規(guī)范化,從海洋物種保護(hù)向海洋生態(tài)保護(hù)轉(zhuǎn)變,出臺(tái)相關(guān)保護(hù)政策和制度[12]。

(4)領(lǐng)?；c(diǎn)具有顯著的生態(tài)、資源和權(quán)益價(jià)值,一旦被破壞即很難恢復(fù)[13]。應(yīng)進(jìn)一步加強(qiáng)對(duì)領(lǐng)海基點(diǎn)保護(hù)的宣傳工作,除充分利用傳統(tǒng)媒體和網(wǎng)絡(luò)媒體外,還須加強(qiáng)國民海洋意識(shí)教育,包括中小學(xué)階段的海洋通識(shí)教育和大學(xué)階段的海洋科學(xué)教育[14]。組織執(zhí)法隊(duì)伍認(rèn)真學(xué)習(xí)《中華人民共和國海島保護(hù)法》,明確執(zhí)法對(duì)象和執(zhí)法目的。不斷完善海洋和海島巡航執(zhí)法基本制度,強(qiáng)化海島執(zhí)法監(jiān)察能力和力度[15]。有效管理登島人員和船只,增強(qiáng)登島人員保護(hù)海島及其周邊海域生態(tài)環(huán)境的意識(shí),避免船只對(duì)海島的破壞?？刂坪u放牧規(guī)模,保護(hù)海島植被資源和生態(tài)環(huán)境。

(5)海洋行政管理部門在領(lǐng)?；c(diǎn)保護(hù)的過程中,應(yīng)積極與利益相關(guān)部門開展聯(lián)系和溝通,形成領(lǐng)?；c(diǎn)保護(hù)協(xié)調(diào)制度,以浙江省“海洋空間資源監(jiān)視監(jiān)測(cè)一張圖系統(tǒng)”為依托,聯(lián)合建立領(lǐng)?；c(diǎn)管理信息模塊,納入領(lǐng)海基點(diǎn)的歷史資料、調(diào)查數(shù)據(jù)和開發(fā)利用現(xiàn)狀等信息,建立領(lǐng)?；c(diǎn)信息數(shù)據(jù)庫,以更加規(guī)范和科學(xué)的方式加強(qiáng)對(duì)領(lǐng)海基點(diǎn)的保護(hù)和管理[16]。