宋 洋 ,張玉新 ,侯西勇

(1.中國科學(xué)院煙臺海岸帶研究所,山東 煙臺 264003; 2.中國科學(xué)院大學(xué),北京 100049; 3.中國科學(xué)院海岸帶環(huán)境過程與生態(tài)修復(fù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,山東 煙臺 264003; 4.山東省海岸帶環(huán)境過程重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,中國科學(xué)院海岸帶研究所,山東 煙臺 264003)

海岸帶作為溝通陸地和海洋的橋梁,蘊(yùn)藏著豐富的自然資源,承載著多樣性的生物資源[1-2],但海岸帶生態(tài)系統(tǒng)又極其脆弱和敏感,極易受到外部因素的影響,時常遭遇無法逆轉(zhuǎn)的不利影響[3]。長時間尺度海岸帶生態(tài)環(huán)境變化主要受自然因素的影響[4-5],人類活動則對短時間尺度海岸帶生態(tài)環(huán)境變化影響劇烈[6-7],而海岸線作為海陸的分界,受全球變化和人類活動的影響最為直接,已成為海岸帶生態(tài)環(huán)境變化研究以及經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展重點(diǎn)關(guān)注的問題之一[3,8]。

“21世紀(jì)海上絲綢之路”沿岸地區(qū)受全球變化影響顯著,而海上絲綢之路國家海岸帶經(jīng)濟(jì)亦處于快速發(fā)展時期[9],未來勢必迎來更大規(guī)模、更高強(qiáng)度的岸線開發(fā)與利用[10]。本研究利用遙感技術(shù)獲取2000年和2015年海上絲綢之路沿線地區(qū)大陸岸線數(shù)據(jù),從整體、洲際尺度、國家尺度、熱點(diǎn)區(qū)域和港口城市5個空間尺度,對海上絲綢之路沿線大陸岸線時空變化特征進(jìn)行分析,揭示岸線時空變化的熱點(diǎn)區(qū)域,以期為海上絲綢之路海岸帶地區(qū)的生態(tài)環(huán)境變化、經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展與管理決策制定提供有力的支撐。

1 研究區(qū)與數(shù)據(jù)源介紹

1.1 研究區(qū)概況

海上絲綢之路沿線地區(qū)空間范圍廣闊,東西連接亞歐非3個大陸,依次經(jīng)過43個國家和地區(qū)(圖1),自然地理環(huán)境總體復(fù)雜多樣,區(qū)域差異比較顯著。東南亞和南亞地區(qū)既有高原、山地,又有富饒的濱海平原和大型河口三角洲,也分布著大量的熱帶雨林地區(qū); 西亞和東北非許多地區(qū)分布著極度干旱的荒漠和沙漠地帶,生態(tài)環(huán)境總體比較脆弱; 地中海作為最大的陸間海,沿岸地區(qū)冬暖多雨,夏熱干燥; 北大西洋地區(qū)氣候溫和且季節(jié)變化小,降水豐富,沿海有濱海平原分布[11]。除自然地理環(huán)境區(qū)域差異顯著外,海上絲綢之路沿線地區(qū)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展、人口增長和產(chǎn)業(yè)布局等也明顯不同,其中,港口城市由于區(qū)位優(yōu)越、發(fā)展基礎(chǔ)好,因而成為當(dāng)前海上絲綢之路沿線國家和地區(qū)經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展的熱點(diǎn)和重點(diǎn)區(qū)域。

圖1 海上絲綢之路洲際尺度大陸岸線空間分布圖(審圖號: GS(2016)1663號)Fig.1 Mainland shoreline at continent scales over the Mainland Maritime Silk Road

1.2 數(shù)據(jù)源與處理

1.2.1 岸線提取的數(shù)據(jù)源

選取 Landsat影像作為大陸岸線提取的數(shù)據(jù)源,由美國地質(zhì)調(diào)查局(USGS)提供免費(fèi)下載(http://landsat.usgs.gov/),提取兩個時相岸線所需的遙感影像數(shù)量如表1所示,2000年的 Landsat TM和 2015年的Landsat OLI影像分別達(dá) 319景和 305景。Landsat影像空間分辨率為 30 m,已完成輻射矯正、系統(tǒng)幾何校正和地形糾正,可滿足岸線位置提取等工作需求。在預(yù)處理過程中,利用多種波段組合方式對影像進(jìn)行合成和展示,以突出地物豐富的光譜信息,如果地物信息差別仍不明顯,則對影像進(jìn)行直方圖均衡化、標(biāo)準(zhǔn)差等影像增強(qiáng)處理,確保在影像上能夠清晰辨認(rèn)大陸岸線所在位置,保證人機(jī)交互解譯的數(shù)據(jù)質(zhì)量。

表1 提取大陸岸線所需的Landsat遙感影像數(shù)量(單位: 景)Tab.1 Amounts of Landsat imageries used for shoreline extraction (Unit: Scenes)

1.2.2 輔助數(shù)據(jù)源

高分辨率遙感影像和專題地理空間數(shù)據(jù)是岸線提取及其精度驗(yàn)證的重要輔助數(shù)據(jù)。一方面,Google Earth影像被用于輔助識別難以分辨的地物,以保證海岸線位置的提取精度,并在岸線數(shù)據(jù)制作完成后,以其為基礎(chǔ)采集驗(yàn)證數(shù)據(jù)對岸線位置進(jìn)行精度驗(yàn)證。另一方面,海上絲綢之路沿線地區(qū)紅樹林等生物岸線分布廣泛,USGS基于 Global Land Survey(GLS)數(shù)據(jù)和Landsat影像對全球 1997—2000年的紅樹林進(jìn)行了長期觀測,目前已進(jìn)行了第三次數(shù)據(jù)更新[12],本研究在提取大陸岸線過程中參考了該紅樹林專題分布數(shù)據(jù)。

1.3 研究方法

1.3.1 岸線的定義

海岸線,即海陸分界線,具有瞬時性和動態(tài)性特征,因而在實(shí)際研究中多以植被線、雜物堆積線、平均高潮線、平均大潮高潮線等目視可識別線或潮汐指示岸線代表海岸線的位置[13-14]。在缺乏潮汐數(shù)據(jù)的情況下,計(jì)算機(jī)方法提取的瞬時水邊線等岸線指示要素很難被校正至真實(shí)岸線位置[15],而崖壁線、灘脊線和植被線等長期穩(wěn)定的平均大潮高潮線在遙感影像上則容易識別[16],并且在國際上繪制地形圖等過程中多采用平均大潮高潮線代表海陸邊界[17],因此本研究也采用平均大潮高潮線,基于遙感影像提取海上絲綢之路地區(qū)的大陸岸線。

1.3.2 岸線位置提取

計(jì)算機(jī)等自動解譯方法提取的瞬時水邊線不能夠代表真實(shí)岸線位置,而人工目視解譯方法雖然費(fèi)時費(fèi)力,但提取的平均大潮高潮線卻能夠代表真實(shí)岸線位置,因此本研究在 GIS環(huán)境中選用人工目視解譯方法進(jìn)行岸線提取。岸線分類體系如表2所示,分為基巖岸線、淤泥質(zhì)岸線、砂礫質(zhì)岸線、生物岸線和人工岸線共5種類型。岸線解譯標(biāo)準(zhǔn)如下: 1) 基巖岸線: 提取水邊線作為基巖海岸的岸線位置；2) 淤泥質(zhì)岸線: 提取植被茂盛與稀疏度差異分明的地方作為淤泥質(zhì)岸線位置；3) 砂礫質(zhì)岸線:提取灘脊線、雜物堆積線等亮度發(fā)生明顯轉(zhuǎn)折的地方作為平直砂礫質(zhì)岸線位置,提取灘與崖的交接處作為陡崖砂礫質(zhì)岸線位置；4) 生物岸線: 提取紅樹林等區(qū)域的陸地一側(cè)邊界作為生物海岸岸線位置；5) 河口岸線: 提取河道突然展寬或者地形明顯轉(zhuǎn)折變化地區(qū)的節(jié)點(diǎn)連線作為河口處的岸線位置；6) 人工岸線: 通常不會被海水淹沒,因此多提取向海一側(cè)邊線作為人工岸線位置,在河口等特殊區(qū)域,以最接近河口的防潮閘或道路橋梁作為人工岸線位置。

表2 海上絲綢之路岸線分類體系Tab.2 Classification system for shoreline along the Maritime Silk Road

1.3.3 岸線提取精度評估方法

岸線位置準(zhǔn)確是進(jìn)行岸線時空變化分析的重要前提[19]。本研究選取Landsat遙感影像上基巖岸線、道路岸線以及河口閘門等岸線位置長期穩(wěn)定不變的地方為待驗(yàn)證點(diǎn),導(dǎo)入更高分辨率的Google Earth影像中,利用點(diǎn)對法[20-21]計(jì)算待驗(yàn)證點(diǎn)與 Google Earth中實(shí)際點(diǎn)之間的距離,得到一個距離序列,檢驗(yàn)這一序列的平均值、均方根誤差等指標(biāo)是否小于遙感影像提取岸線的理論最大允許誤差[22-23]。均方根誤差和理論最大允許誤差計(jì)算公式如下:

式中,S為均方根誤差,D為海岸線位置長期不變的特征點(diǎn)與Google Earth中岸線間的垂直距離,n為位置長期不變的待驗(yàn)特征點(diǎn)的個數(shù),P為理論最大允許誤差,a為遙感影像分辨率。

1.3.4 岸線變化速率分析

岸線變化速率是岸線擺動強(qiáng)度的指標(biāo)。端點(diǎn)速率法利用首末兩時相岸線位置計(jì)算變化速率,簡單快速,適合表征2000和2015共2個年份的岸線位移特征[24]。構(gòu)建岸線端點(diǎn)速率計(jì)算工具由DSAS(digital shoreline analysis system)系統(tǒng)提供,是目前計(jì)算岸線變化速率最有效的軟件工具[25]。與兩期岸線數(shù)據(jù)基本走向近似平行的陸地一側(cè)基線,垂直于基線以 10個數(shù)據(jù)源像素的間隔(300 m)分別向東南亞、南亞、西亞、東北非和南歐地區(qū)投射 58 985、34 327、70 196、54 030和53 022個與兩個時相岸線均相交的剖面線,對自相交以及與同一時相岸線相交1次以上的剖面線進(jìn)行局部修改,且適當(dāng)增加岸線曲折處的剖面線密度，以保證復(fù)雜地形區(qū)域的岸線速率計(jì)算精度,最終,兩期岸線的間距即為兩期岸線與剖面線的交點(diǎn)距離。端點(diǎn)速率法計(jì)算如公式(3)所示:

式中,EPRm(i,j)為m剖面的第i與第j個時相岸線變化的端點(diǎn)速率,Dmi與Dmj分別代表兩個時相與剖面的交點(diǎn)到基線的距離,而Tm(i,j)為i與j時相之間的時間間隔。

1.3.5 陸地?cái)U(kuò)張分析

基于GIS空間分析功能,對2000和2015年兩個時相的岸線數(shù)據(jù)進(jìn)行疊置分析,計(jì)算兩期岸線所包圍的空間區(qū)域的面積,識別海陸進(jìn)退的熱點(diǎn)區(qū)域。此外,以2000年的大陸海岸線長度(不含丁壩和突堤)為參考,結(jié)合海陸進(jìn)退面積，定義“陸地?cái)U(kuò)張指數(shù)”,表征陸地向海的平均擴(kuò)張量,表達(dá)式如公式(4)和(5)所示:

式中,Ab為末期b年份的陸地面積,Aa為初期a年份的陸地面積,ΔA為此研究時段內(nèi)陸地面積的凈變化量,LAGI為單位長度海岸線的陸地?cái)U(kuò)張距離,La為初期a年份的岸線長度。

2 結(jié)果

2.1 岸線位置精度評估結(jié)果

表3所示為各洲際地區(qū)岸線位置精度分析的驗(yàn)證點(diǎn)數(shù)以及距離序列的平均值、標(biāo)準(zhǔn)偏差和均方根誤差等統(tǒng)計(jì)量。結(jié)果表明: 一方面,各洲際地區(qū)表征誤差大小的均值、標(biāo)準(zhǔn)差和均方根誤差3個統(tǒng)計(jì)量均小于理論最大允許誤差,均能滿足各洲際地區(qū)岸線位置時空變化研究需求。另一方面，不同洲際地區(qū)岸線位置精度有所不同：東南亞海岸帶地區(qū)地物特征比較明顯，岸線位置判讀精度較高，西亞海岸帶地區(qū)沙漠分布廣泛，岸線判讀難度較大，岸線位置精度相對低于其他洲際地區(qū)。

表3 洲際尺度岸線位置精度特征Tab.3 Positional accuracy of shoreline at continent scales

2.2 岸線位置時空變化特征

2.2.1 整體尺度岸線擺動特征

海上絲綢之路沿線地區(qū)的岸線整體空間擺動格局如圖2(a)所示,岸線擺動速度如圖2(b)所示,結(jié)果表明,2000—2015年間,14.63%的大陸岸線處于擺動狀態(tài),其中,擴(kuò)張岸線其長度占比及擴(kuò)張速率分別為8.21%和27 m·a-1,后退岸線其長度占比和退縮速率分別為6.42%和22 m·a-1。陸地?cái)U(kuò)張和后退的面積分別約為2 137 km2和1 183 km2,陸地凈增長954 km2,陸地增長指數(shù)等效表明海上絲綢之路岸線整體向海擴(kuò)張12 m。

圖2 海上絲綢之路沿線地區(qū)大陸岸線擺動格局與速度Fig.2 Spatial pattern and speed of shoreline swings along the MSR

2.2.2 洲際尺度岸線擺動特征

各洲際地區(qū)岸線擺動比例、強(qiáng)度與陸地進(jìn)退特征如表4所示。南亞和東南亞擺動岸線占比相對較高,分別高達(dá)30.12%和26.61%,顯著高于西亞、東北非、南歐地區(qū)的8.36%、4.67%和3.28%。南亞岸線后退比例雖然高達(dá)17.32%,但岸線擴(kuò)張強(qiáng)度最高,高達(dá) 39.05 m·a-1,陸地總體表現(xiàn)為擴(kuò)張狀態(tài),但擴(kuò)張量不顯著,為101.47 km2,陸地?cái)U(kuò)張指數(shù)約為10 m;東南亞岸線的擴(kuò)張比后退在比例和強(qiáng)度方面都明顯占優(yōu),分別高達(dá) 24.38 m·a-1和 16.96%,陸地凈增長最顯著,為534.23 km2,陸地增長指數(shù)約為29 m; 西亞雖然岸線擴(kuò)張比例優(yōu)勢不明顯,但岸線擴(kuò)張強(qiáng)度顯著占優(yōu),岸線擴(kuò)張速度高達(dá)37.04 m·a-1,陸地凈增長量僅次于東南亞地區(qū),為268.32 km2,陸地增長指數(shù)約為13 m。東北非和南歐雖然岸線擴(kuò)張比例和強(qiáng)度皆占優(yōu)勢,但岸線擺動趨勢和強(qiáng)度總體較小,陸地增長不顯著,分別只為27.56 km2和22.21 km2。

表4 洲際尺度岸線擺動與陸海進(jìn)退特征Tab.4 Characteristics of shoreline swings and land-sea interchanges at continent scales

2.2.3 國家尺度岸線位置時空變化特征

海上絲綢之路沿線國家尺度的擺動岸線占比和強(qiáng)度差異顯著(圖3),陸海進(jìn)退格局略顯復(fù)雜(圖4)。波黑和斯洛文尼亞的岸線較穩(wěn)定,孟加拉國、越南、巴基斯坦、柬埔寨、伊拉克、阿聯(lián)酋、緬甸等國家岸線的擺動比較強(qiáng)烈,擺動岸線占比普遍超過 25%,孟加拉國、越南、巴基斯坦擺動岸線占比更是高達(dá)55.44%、47.27%、42.37%,其中,越南、伊拉克、柬埔寨、阿聯(lián)酋、緬甸等國家的岸線以擴(kuò)張趨勢為主,岸線擴(kuò)張比例分別高達(dá)32.81%、30.44%、25.95%、17.85%和 14.89%,孟加拉國和巴基斯坦則以后退趨勢為主,岸線后退比例分別高達(dá) 34.75%和 27.57%,相比之下,其他國家岸線雖有擺動發(fā)生,但總體擺動趨勢不明顯。

圖3 國家尺度擺動岸線占比與速度Fig.3 Proportions and speeds of shoreline swings at nation scales

圖4 國家尺度陸海進(jìn)退格局Fig.4 Patterns of land-sea interchanges at nation scales

多數(shù)國家表現(xiàn)為陸地凈增長特征。越南岸線擴(kuò)張比例較高,而孟加拉國、阿聯(lián)酋和緬甸的岸線擴(kuò)張強(qiáng)度分別高達(dá) 88.88 m·a-1、65.58 m·a-1、55.52 m·a-1,分別居海上絲綢之路沿線國家岸線擴(kuò)張速度的第一、三、四位,因此緬甸、越南、孟加拉國、阿聯(lián)酋4個國家岸線擴(kuò)張相對最為劇烈,陸地增長量超過100 km2,分別高達(dá)244.74 km2、219.94 km2、165.13 km2、110.25 km2,其中,阿聯(lián)酋、越南、緬甸陸地?cái)U(kuò)張指數(shù)高居海上絲綢之路沿線國家的前三位,分別高達(dá)90 m、47 m、42 m; 馬來西亞、伊朗、沙特阿拉伯、印度和卡塔爾的岸線擴(kuò)張比岸線后退在比例或強(qiáng)度上占據(jù)明顯優(yōu)勢,馬來西亞、伊朗岸線擴(kuò)張比例分別為15.59%和8.82%,卡塔爾、沙特阿拉伯、印度岸線擴(kuò)張速度分別為 71.58 m·a-1、35.04 m·a-1、31.17 m·a-1,其中,卡塔爾岸線擴(kuò)張速度更是高居海上絲綢之路沿線國家的第二位,5個國家陸地凈增長量普遍介于30～60 km2之間,陸地?cái)U(kuò)張指數(shù)分別為30 m、24 m、14 m、1 m、50 m; 剩余以岸線擴(kuò)張為主的國家,岸線擴(kuò)張比例和速度不顯著,除西班牙和柬埔寨外,多數(shù)國家陸地凈增長量不足 10 km2,陸地?cái)U(kuò)張指數(shù)不足5 m。少數(shù)國家陸地表現(xiàn)為萎縮狀態(tài),其中,巴基斯坦岸線后退強(qiáng)度最為顯著,岸線后退速度高達(dá)39.81 m·a-1,陸地凈后退高達(dá)102.53 km2,陸地后退指數(shù)為6 m,此外,泰國、也門和土耳其雖以陸地后退為主,但后退比例和強(qiáng)度相對較低,陸地后退不明顯。

2.2.4 熱點(diǎn)區(qū)域岸線位置時空變化特征

基于地理空間分析技術(shù)以10 km網(wǎng)格對海上絲綢之路沿線地區(qū)兩期岸線進(jìn)行覆蓋,計(jì)算各網(wǎng)格內(nèi)岸線進(jìn)退總面積,并以面積值對各網(wǎng)格進(jìn)行賦值,對所有網(wǎng)格進(jìn)行地理空間熱點(diǎn)和冷點(diǎn)分析,對所有岸線擺動熱點(diǎn)網(wǎng)格以 2個條件為標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行熱點(diǎn)區(qū)域篩選: 1) 存在岸線大范圍空間連續(xù)擺動; 2) 擺動岸線占比超過 30%,最終 9個地區(qū)被選為岸線變化的熱點(diǎn)區(qū)域(表5)。熱點(diǎn)區(qū)域的擺動岸線占比、強(qiáng)度以及陸地進(jìn)退面積表明,東南亞和南亞地區(qū)岸線整體擺動比較劇烈,岸線擺動熱點(diǎn)區(qū)域居多,所有熱點(diǎn)區(qū)域擺動岸線占比普遍高于30%,其中,莫塔馬灣、恒河三角洲和卡其沼澤地區(qū)擺動岸線占比分別高達(dá)65.27%、60.97%、66.37%,岸線擺動強(qiáng)度普遍超過40 m·a-1,陸地進(jìn)退總面積超過360 km2,其中,莫塔馬灣的岸線擺動強(qiáng)度超過68 m·a-1,陸地進(jìn)退總面積更是高達(dá)646.86 km2。曼谷灣北岸-佛丕府中岸和卡其沼澤地區(qū)的擺動岸線占比和強(qiáng)度均以后退為主,陸地整體發(fā)生后退,其中,卡其沼澤地區(qū)岸線后退比重優(yōu)勢明顯,岸線后退比例高達(dá) 41.09%,陸地凈后退高達(dá)163.47 km2; 莫塔馬灣、紅河三角洲、湄公河口、柔佛海峽和阿聯(lián)酋東中岸段的岸線擴(kuò)張比例和強(qiáng)度均占優(yōu)勢,陸地表現(xiàn)為增長狀態(tài),其中,紅河三角洲和阿聯(lián)酋東中岸段岸線擴(kuò)張比例和強(qiáng)度占據(jù)明顯優(yōu)勢,岸線擴(kuò)張速度分別高達(dá) 25.62 m·a-1和78.51 m·a-1,擴(kuò)張比例分別高達(dá) 39.87%和 23.11%,陸地分別顯著增加140.38 km2和86.64 km2,而恒河三角洲和肯帕德灣雖然岸線后退比重占優(yōu)勢,岸線后退比例分別為46.39%和16.11%,但2個地區(qū)岸線擴(kuò)張強(qiáng)度優(yōu)勢卻更加明顯,岸線擴(kuò)張速度分別高達(dá)101.33 m·a-1和86.46 m·a-1,陸地凈增長也分別顯著高達(dá)158.83 km2和 105.75 km2。

表5 熱點(diǎn)區(qū)域岸線擺動與陸海進(jìn)退格局Tab.5 Patterns of shoreline swings and land-sea interchanges at hot spots

2.2.5 港口城市岸線位置時空變化特征

綜合考慮港口的區(qū)位重要性、未來發(fā)展?jié)摿Α⑤椛淠芰捌渑c中國之間交流與合作的密切程度等因素,選擇20個港口城市及其周邊50 km緩沖區(qū)范圍分析岸線位置時空變化特征。結(jié)果表明,只有是拉差及周邊地區(qū)的岸線后退比擴(kuò)張?jiān)诒壤蛷?qiáng)度方面稍占優(yōu)勢,陸地有2.01 km2的輕微后退,其他港口城市及周邊地區(qū)岸線擴(kuò)張比例和強(qiáng)度都明顯占優(yōu),各港口城市及其周邊地區(qū)的岸線擴(kuò)張比例和強(qiáng)度如圖5所示,陸地?cái)U(kuò)張統(tǒng)計(jì)結(jié)果如表6所示。海防、阿巴斯、迪拜、多哈、關(guān)丹等五個港口城市及周邊地區(qū)的岸線擴(kuò)張趨勢顯著高于其他港口城市及周邊地區(qū),分別高達(dá) 44.28%、34.50%、23.99%、20.49%、20.25%,其中,迪拜、多哈、海防、阿巴斯等四個港口城市及周邊地區(qū)岸線擴(kuò)張速度顯著占優(yōu),分別高達(dá) 28.75 m·a-1、172.58 m·a-1、65.89 m·a-1、27.76 m·a-1,陸地?cái)U(kuò)張量分別顯著高達(dá) 67.92 km2、64.90 km2、32.47 km2、15.42 km2。其他港口城市及周邊地區(qū)岸線擴(kuò)張比例普遍不足10%,且岸線擴(kuò)張強(qiáng)度也不顯著,其中,瓜達(dá)爾、吉達(dá)、蘇丹港和巴塞羅那及周邊地區(qū)岸線擴(kuò)張速度相對比較高,但擴(kuò)張比例較小,而關(guān)丹及周邊地區(qū)岸線擴(kuò)張比例相對比較高,但岸線擴(kuò)張速度較小,此五個港口城市及周邊地區(qū)陸地雖有所擴(kuò)張,但擴(kuò)張量普遍不顯著,普遍不足4 km2,其余港口城市及周邊地區(qū)岸線擴(kuò)張比例、強(qiáng)度以及陸地?cái)U(kuò)張量更是較低。

表6 港口城市及周邊地區(qū)陸地?cái)U(kuò)張面積Tab.6 Areas of land expansion in port cities and surrounding areas

圖5 港口城市及其周邊地區(qū)岸線擴(kuò)張?zhí)卣髋c陸地?cái)U(kuò)張量Fig.5 Characteristics of shoreline expansion and areas of land expansion in port cities and their surrounding areas

3 討論

自然因素仍是長時間、宏觀尺度下岸線分布及變化的基本控制因素[26-27]。東南亞和南亞等國家地區(qū)降水豐富,河網(wǎng)密布,紅河三角洲、湄公河三角洲、莫塔馬灣、恒河口等大型河口三角洲地區(qū)泥沙大量淤積,岸線擴(kuò)張明顯[28-29],除此之外,受地形低洼等影響,大型河口三角洲以及曼谷灣和卡其沼澤等地區(qū)飽受海平面上升和風(fēng)暴潮的侵襲,岸線后退同樣比較嚴(yán)重[30-32]。相比之下,西亞、南歐和東北非地區(qū)大型河流相對較少,下游河流泥沙攜帶量也不足,地勢條件相對較好,受全球變化等海洋災(zāi)害的影響相對較小,岸線自然擴(kuò)張和后退都相對比較微弱[33]。

人文因素是短期內(nèi)、局部尺度下岸線變化的主要影響因素[34]。海岸帶人口增長及經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展,使東南亞和西亞的不少港口城市地區(qū)城鎮(zhèn)基礎(chǔ)建設(shè)需求不斷增加,港口、交通以及防潮堤等岸線不斷向海擴(kuò)張[35-37]; 養(yǎng)殖業(yè)和種植業(yè)作為東南亞和南亞的重要外匯產(chǎn)業(yè),在許多海岸帶地區(qū),尤其是平坦的下游河口地區(qū),養(yǎng)殖和農(nóng)業(yè)圍堤等岸線向海擴(kuò)張比較迅速[38-39]; 海上貿(mào)易的發(fā)展使得許多港口城市港口碼頭用地?cái)U(kuò)張明顯,在石油貿(mào)易發(fā)達(dá)的波斯灣地區(qū)尤其明顯[40],而且不少新興和欠發(fā)達(dá)港口城市的港口用地有一定程度的小幅擴(kuò)張,其中瓜達(dá)爾、關(guān)丹和多哈新港等港口更是由中國企業(yè)投資而建[41-42],此外,由于城鎮(zhèn)建設(shè)、農(nóng)業(yè)圍墾和港口碼頭等人類建設(shè)活動對海岸帶的開發(fā),許多地區(qū)出現(xiàn)紅樹林衰退和地面下沉等現(xiàn)象,使得岸線嚴(yán)重后退[43]。

本研究雖從5個空間尺度揭示了21世紀(jì)初期海上絲綢之路沿線地區(qū)大陸岸線的時空位置變化特征,但研究區(qū)范圍廣闊,仍有大量的局部信息尚未得到充分地挖掘和討論,而且僅建立了2000—2015年15 a時間尺度的信息,難以反映更細(xì)時間尺度(如5 a、10 a)以及更長時間范圍的岸線變化特征及規(guī)律。未來旨在延長研究時間序列,加密研究時相,增加更小尺度區(qū)域岸線時空變化的數(shù)據(jù)結(jié)果,更詳細(xì)地展示岸線位置時空變化的階段性與區(qū)域性特征。

4 結(jié)論

本研究基于遙感和GIS技術(shù),利用Landsat遙感影像通過目視解譯方法獲取海上絲綢之路沿線地區(qū)2000年和2015年的大陸岸線數(shù)據(jù),并從整體、洲際尺度、國家尺度、熱點(diǎn)區(qū)域和港口城市共 5個空間尺度分析海上絲綢之路沿線大陸岸線時空變化特征。主要結(jié)論如下:

(1) 整體上,海上絲綢之路沿線地區(qū) 14.63%的岸線處于擺動狀態(tài),東南亞和南亞為岸線擺動的重心區(qū)域,西亞處于中等水平,東北非和南歐岸線擺動則比較微弱; 岸線除在南亞以后退趨勢為主外,其他大洲均以岸線擴(kuò)張趨勢為主,有一定后退強(qiáng)度外,其他所有大洲岸線擴(kuò)張強(qiáng)度明顯占優(yōu); 東南亞陸地增長最為顯著,西亞和南亞緊隨其后,東北非和南歐陸地凈增長量較低。

(2) 多數(shù)國家岸線以向海擴(kuò)張為主要特征,東南亞、南亞和西亞地區(qū)的國家岸線擴(kuò)張明顯，熱點(diǎn)擴(kuò)張區(qū)域較多。緬甸、越南、孟加拉國和阿聯(lián)酋岸線劇烈擴(kuò)張,在恒河三角洲、莫塔馬灣、紅河三角洲和阿聯(lián)酋東中岸段岸線擴(kuò)張尤其明顯,陸地增長顯著; 馬來西亞、伊朗、沙特阿拉伯、印度和卡塔爾岸線擴(kuò)張?zhí)幱谥械葟?qiáng)度水平,陸地凈增長量緊隨緬甸、越南、孟加拉國和阿聯(lián)酋之后,在柔佛海峽和肯帕德灣岸線擴(kuò)張趨勢強(qiáng)烈,其中,柔佛海峽岸線擴(kuò)張強(qiáng)度較小,陸地增長不顯著,肯帕德灣岸線擴(kuò)張強(qiáng)度較大,陸地顯著增長。

(3) 少數(shù)國家岸線以穩(wěn)定和后退為主。波黑和斯洛文尼亞岸線保持穩(wěn)定; 巴基斯坦在卡其沼澤地區(qū)岸線嚴(yán)重后退,陸地顯著減少; 泰國、也門和土耳其雖以岸線后退為主,且在曼谷灣-佛丕府中岸岸線后退趨勢明顯,但岸線后退強(qiáng)度普遍較低,陸地減少不顯著。

(4) 傳統(tǒng)大型港口城市中,迪拜和多哈及周邊地區(qū)岸線擴(kuò)張和陸地增加比較顯著,巴塞羅那、里斯本、馬賽、熱那亞、亞歷山大、比雷埃夫斯、吉達(dá)和孟買等港口城市及周邊地區(qū)岸線擴(kuò)張不顯著,陸地增加較小; 中等快速發(fā)展城市中,阿巴斯和海防及周邊地區(qū)岸線擴(kuò)張和陸地增加比較顯著,馬斯喀特、舍爾沙勒、阿什杜德和是拉差岸線擴(kuò)張和陸地增長不顯著; 瓜達(dá)爾、關(guān)丹、吉布提和蘇丹港等新興港口城市都有一定的港口新建和擴(kuò)張存在,但總體擴(kuò)張強(qiáng)度較小,陸地增加仍不顯著。