劉榮杰,張 杰,馬 毅

(國(guó)家海洋局第一海洋研究所 青島 266061)

三沙灣30余年來(lái)圍填海遙感監(jiān)測(cè)與分析*

劉榮杰,張 杰,馬 毅

(國(guó)家海洋局第一海洋研究所 青島 266061)

環(huán)三沙灣區(qū)域是海峽西岸經(jīng)濟(jì)區(qū)重要組成部分,經(jīng)濟(jì)發(fā)展迅速,圍填?；顒?dòng)頻繁。為了全面摸清三沙灣圍填海狀況,以美國(guó)Landsat系列衛(wèi)星影像為數(shù)據(jù)源,采用人機(jī)交互的方式提取了1982-1991年、1991-2001年和2001-2013年間的圍填海信息,并進(jìn)行了時(shí)空變化分析。結(jié)果表明:研究區(qū)30余年來(lái)圍填?；顒?dòng)頻繁,圍填?？偯娣e為16 122.99 hm2,圍填海利用類型以水產(chǎn)養(yǎng)殖為主;三個(gè)時(shí)間段中, 1991-2001年間圍填海面積最大,為9 950.53 hm2;空間分布上,三沙灣沿岸圍填海主要分布在寧德市,其中福安市圍填海面積最大。結(jié)合相關(guān)資料分析發(fā)現(xiàn),研究區(qū)圍填海變遷與當(dāng)?shù)氐慕?jīng)濟(jì)發(fā)展歷程一致。

圍填海;遙感;三沙灣;監(jiān)測(cè)

1 引言

改革開放以來(lái),東部沿海地區(qū)一直是我國(guó)經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)最活躍、工業(yè)化和城市化進(jìn)程最快的區(qū)域。隨著人口增長(zhǎng)和經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展,土地資源短缺與經(jīng)濟(jì)發(fā)展之間的矛盾日益尖銳,因而向海洋空間發(fā)展,是沿海城市發(fā)展的重要選擇之一。圍填海一方面緩解了土地資源緊缺的矛盾,拓展了生存空間,對(duì)國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展起到了積極作用;另一方面也給生態(tài)環(huán)境帶來(lái)了嚴(yán)重的負(fù)面影響。因此,需要對(duì)圍填海進(jìn)行合理的規(guī)劃與管理。

三沙灣位于福建省東北部,是由東沖半島、鑒江半島合抱成口小腹大的半封閉型深水港灣,是我國(guó)的天然良港之一,也是福建省規(guī)劃建設(shè)的四大港口之一[1]。隨著海峽西岸經(jīng)濟(jì)區(qū)的獲批,作為海峽西岸經(jīng)濟(jì)區(qū)重要組成部分的環(huán)三沙灣區(qū)域迎來(lái)了快速發(fā)展時(shí)期。經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展必然導(dǎo)致大規(guī)模的圍填海,為了合理規(guī)劃與管理圍填,必須掌握三沙灣圍填?，F(xiàn)狀及其歷史變化。傳統(tǒng)的人工圍填海監(jiān)測(cè)費(fèi)時(shí)費(fèi)力且難以獲取歷史數(shù)據(jù),而遙感具有覆蓋范圍廣、時(shí)間分辨率高等優(yōu)勢(shì),近些年被廣泛應(yīng)用到圍填海監(jiān)測(cè)中。

目前,遙感作為我國(guó)海域使用監(jiān)測(cè)的重要手段,已經(jīng)在國(guó)家海域使用動(dòng)態(tài)監(jiān)視監(jiān)測(cè)管理系統(tǒng)中業(yè)務(wù)化應(yīng)用。此外,相關(guān)學(xué)者也開展了圍填海遙感監(jiān)測(cè)研究,研究?jī)?nèi)容包括圍填類型、規(guī)模及分布特征[2-7]和圍填海智能檢測(cè)[8]等,未見三沙灣圍填海遙感監(jiān)測(cè)方面的研究。因此,本文以三沙灣為研究區(qū),利用長(zhǎng)時(shí)間序列的衛(wèi)星影像,研究三沙灣圍填?，F(xiàn)狀以及31年來(lái)的變化,以期為三沙灣合理的開發(fā)與保護(hù)提供支撐。

2 研究區(qū)域

三沙灣(地理坐標(biāo):119°31′26.19″-120°05′15.92″E,26°30′49.70″-26°57′52.14″N),位于霞浦縣、福安市、蕉城區(qū)和羅源縣交界處,灣口朝東南方向,由一澳 (三都澳)、三港 (鱸門港、白馬港、鹽田港)、三洋 (東吾洋、官井洋、覆鼎洋)等次一級(jí)海灣匯集而成。灣內(nèi)有海島分布,主要海島有三都島、東安島、青山島等。灣西北有賽江、霍童溪、七都溪等中小河流注入,是福建省六大天然深水港灣之一。研究區(qū)位置如圖1所示。

圖1 研究區(qū)地理位置

3 數(shù)據(jù)和方法

3.1 數(shù)據(jù)與處理

為了監(jiān)測(cè)三沙灣31年來(lái)圍填海情況,本文選取了1982年的Landsat MSS,1991年的Landsat TM,2001年的Landsat ETM+和2013年的Landsat 8 OLI四期影像作為數(shù)據(jù)源(表1)。在對(duì)影像進(jìn)行波段組合處理的基礎(chǔ)上,利用SPOT-5正射校正影像(正射校正精度優(yōu)于兩個(gè)像元),對(duì)四期影像進(jìn)行幾何糾正,校正精度均優(yōu)于0.5個(gè)像元。

3.2 方法

綜合考慮研究區(qū)圍填海實(shí)際情況以及所采用衛(wèi)星影像的識(shí)別能力,本文將圍填海分為圍海和填海兩個(gè)一級(jí)類和6個(gè)二級(jí)類 (表2)。需要說(shuō)明的是本文中涉及的圍填海是通過(guò)人工構(gòu)筑物與陸地相連的區(qū)域,不包含海上浮筏和網(wǎng)箱養(yǎng)殖。

表1 影像數(shù)據(jù)

表2 圍填海分類體系

在上述分類體系的基礎(chǔ)上,采用目視解譯的方法,通過(guò)對(duì)比兩期影像的變化提取三沙灣圍填海信息。

4 結(jié)果與分析

4.1 三沙灣圍填海時(shí)空變化

利用上述方法,提取了三沙灣1982-1991年、1991-2001年、2001-2013年3個(gè)時(shí)期的圍填海信息 (圖2),并進(jìn)行了圍填海時(shí)空變化統(tǒng)計(jì)分析 (表3)。需要指出的是本文圍填海變化只是針對(duì)新圍填的部分,未將已圍填區(qū)域利用類型變化作為研究?jī)?nèi)容。

圖2 研究區(qū)圍填海時(shí)空分布

表3 研究區(qū)圍填海信息統(tǒng)計(jì)

由表3和圖2、圖3可知,研究區(qū)內(nèi)31年來(lái)圍填?？偯娣e為16 122.99 hm2,年均圍填海面積約為520 hm2。綜合3個(gè)時(shí)間段,1991-2001年間圍填海面積最大,為9 950.53 hm2(圍填示例如圖4所示),其次是2001-2013年間。結(jié)合相關(guān)資料分析發(fā)現(xiàn)三沙灣圍填海變化與寧德經(jīng)濟(jì)發(fā)展歷程一致,該地區(qū)20世紀(jì)90年代以前經(jīng)濟(jì)發(fā)展緩慢,90年代后得到快速發(fā)展[9]。經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展加大了沿海開發(fā)力度,導(dǎo)致圍填海面積驟增。2000年,圍填海已具有相當(dāng)?shù)囊?guī)模,特別是養(yǎng)殖圍海,之后圍填速度迅速下降。

由圖5、圖6可知,三沙灣沿岸圍填海主要發(fā)生在福安市,圍填?？偯娣e為7 703.05 hm2,約占圍填?？倲?shù)的47.8%。福安市主要的圍填海工程有下白石鎮(zhèn)的養(yǎng)殖圍海以及寧德大唐火電廠所在區(qū)域的圍填海 (圖7)。其次是霞浦縣和寧德市轄區(qū)。從三沙灣岸線在4個(gè)縣市的分布來(lái)看,霞浦縣最長(zhǎng),其次是寧德市轄區(qū),羅源縣最小,只包含灣口一小部分。從經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平來(lái)看,福安市最好,其次是寧德市轄區(qū),霞浦縣相對(duì)較差[10]。綜合上述分析不難看出三沙灣圍填海狀況與所屬行政區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平相關(guān),經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平越高,圍填海活動(dòng)越劇烈。與總體情況一致,寧德所屬各縣市圍填海主要發(fā)生在1991-2001年間,羅源縣圍填海發(fā)生在2001-2013年間。

4.2 圍填海類型變化

研究區(qū)圍填海以養(yǎng)殖圍海為主,面積為11 691.85 hm2,占總圍填海面積的72.52% (圖8)。這主要因?yàn)樗a(chǎn)養(yǎng)殖是寧德市的支柱產(chǎn)業(yè),沿海灘涂大多進(jìn)行了圍墾養(yǎng)殖。其次是城鎮(zhèn)建設(shè)填海和港口碼頭填海,所占面積比例分別為14.81%和10.73%。城鎮(zhèn)建設(shè)和港口碼頭直接填海比例相對(duì)較小,更多的是在已有的圍填區(qū)域上進(jìn)行建設(shè),像寧德大唐火電廠就是在80年代養(yǎng)殖圍海的基礎(chǔ)上建設(shè)的。研究區(qū)農(nóng)業(yè)填海主要發(fā)生在20世紀(jì)50—70年代,之后隨著國(guó)家改革開放政策的實(shí)施,圍填海以開發(fā)海洋經(jīng)濟(jì)、發(fā)展水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)為主。

圖3 各時(shí)間段內(nèi)圍墾面積、速率變化

與總體一致,三個(gè)時(shí)間段內(nèi)圍填海類型都是以養(yǎng)殖池塘圍海為主。城鎮(zhèn)建設(shè)和港口碼頭填海主要發(fā)生于1991-2001和2001-2013期間。在空間分布上,環(huán)三沙灣各縣市圍填海類型都是以養(yǎng)殖池塘圍海為主,其中羅源縣全部為養(yǎng)殖池塘圍海。城鎮(zhèn)建設(shè)和港口碼頭填海主要在福安市,其他各縣市相對(duì)較小。

圖4 寧德市轄區(qū)圍填海示意圖

圖5 三沙灣沿岸各縣市圍填海分布

圖6 三沙灣沿岸各縣市不同時(shí)間段內(nèi)圍填海分布

圖7 福安市圍填海示意圖

圖8 1982-2013年各圍填海類型面積

5 結(jié)論與討論

本文以三沙灣為研究區(qū),利用美國(guó)Landsat衛(wèi)星影像提取了1982-2013年間3個(gè)時(shí)段的圍填海信息。圍填海時(shí)空變化分析結(jié)果表明:31年來(lái)研究區(qū)進(jìn)行了多次大規(guī)模的圍填海,年均圍填海面積約為520 hm2;研究區(qū)圍填海利用類型以水產(chǎn)養(yǎng)殖為主;研究時(shí)段內(nèi),1991-2001年間圍填海面積最大,其次是2001-2013年;空間分布上,福安市圍填海面積最大,其次是霞浦縣和寧德市轄區(qū)。結(jié)合相關(guān)統(tǒng)計(jì)資料分析發(fā)現(xiàn),圍填海反映了當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)發(fā)展水平,經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平越高圍填?；顒?dòng)越劇烈。

需要指出的是由于所用的MSS影像分辨率較低,與TM和ETM+影像的分辨率有一定的差別,對(duì)目視解譯造成了一定的困難,使得提取結(jié)果存在偏差,對(duì)圍填海變化分析存在一定影響。但由于研究區(qū)圍填?；顒?dòng)頻繁,面積大,分辨率所導(dǎo)致的誤差相對(duì)于總的變化面積來(lái)說(shuō)可忽略,研究結(jié)果能真實(shí)地反映出岸線變化的規(guī)模和趨勢(shì)。

圖9 1982-2013年各時(shí)間段內(nèi)圍填海類型面積

圖10 研究區(qū)各縣市內(nèi)圍填海類型統(tǒng)計(jì)

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