福建省海島岸線修測及其意義＊

翁宇斌,羅美雪,任岳森

(福建海洋研究所 廈門 361012)

福建省海島岸線修測及其意義＊

翁宇斌,羅美雪,任岳森

(福建海洋研究所 廈門 361012)

本次國家“908”專項海島調(diào)查中福建省海島海岸線修測采用了地面調(diào)查結(jié)合遙感調(diào)查的技術(shù)手段,重新統(tǒng)計了福建省海島的數(shù)量,并分析了其變化的原因,精確掌握了福建省海島海岸線的長度、海岸線類型及海島的面積等數(shù)據(jù)。分析了福建省海島海岸變遷的原因以及本次海島海岸線修測的意義。

海島;海岸線修測;福建省

自1949年中華人民共和國成立以來,我國僅在1987年開始組織開展大規(guī)模的“全國海島資源綜合調(diào)查”。根據(jù)調(diào)查結(jié)果,福建省沿海面積不小于500 m2的島嶼總數(shù)為1546個,岸線總長度為2804.40 km,島嶼總面積為1400.13 km2[1]。

隨著沿海地區(qū)經(jīng)濟建設日新月異,海洋開發(fā)利用大大增加,受各種人為開發(fā)活動的影響和海島的自然變遷,近20年來福建省的海島數(shù)量發(fā)生較大變化。20世紀80年代的海島遙感調(diào)查主要是采用 TM資源衛(wèi)星遙感影像計算機自動識別量算,結(jié)合海圖和地形圖進行綜合解譯,獲取的海島岸線數(shù)據(jù)精度較差。此外,受自然條件和技術(shù)條件限制,80年代的調(diào)查海區(qū)主要集中在近海,一些遠離大陸海島的位置和大小有較大的誤差,有些海島并未被統(tǒng)計進來。

國家于2005年開始開展“我國近海海洋綜合調(diào)查與評價專項”(簡稱“908”專項),福建省海島調(diào)查即是“908”專項項目之一。福建省海島的海岸類型比較豐富,不少海岸地貌具有奇特景觀,這些典型的濱海旅游資源,許多尚未被了解和掌握。為此,開展海島海岸線修測,不僅可以較為詳細地了解福建省海島的數(shù)量、海島海岸線的位置變遷、長度變化、海岸類型分布及海島面積等基本資料,而且在《中華人民共和國海島保護法》頒布實施后,可以為海島保護和利用提供準確、科學的數(shù)據(jù),向國家和地方海洋行政主管部門提供審批、確權(quán)、執(zhí)法依據(jù)和監(jiān)督管理信息,維護國家海島所有權(quán)和海島使用權(quán)人的合法權(quán)益,促進海島的合理開發(fā)和可持續(xù)利用。

1 海島海岸線修測

1.1 修測范圍

以全國第一次海島調(diào)查確認的福建省海島(面積不小于500 m2以上的海島)數(shù)量1546個為對象,其中對102個有居民海島開展調(diào)查;對福建省1444個無居民海島開展的一般性調(diào)查,對于臺占島則不安排進行地面調(diào)查。2010年新補充了面積小于500 m2海島的遙感調(diào)查。范圍從最外界的領(lǐng)海基線向西至大陸海岸線,南起閩粵海域行政區(qū)域界線附近,北到閩浙海域行政區(qū)域界線附近的無居民島嶼。與廣東省之間的調(diào)查界線以簽訂的省際間海域行政區(qū)域界線為準,與浙江省之間的調(diào)查界線以福建省勘界主張線為準,市際間海域行政區(qū)域界線在未最后簽訂協(xié)議前,以省海域勘界辦提出的界線草案為準。

1.2 修測時間

2005年全面啟動海島海岸線調(diào)查工作,2008年結(jié)束外業(yè)調(diào)查任務。

1.3 修測方法及技術(shù)要求

1.3.1 調(diào)查方法

以實地勘測(對有居民海島和重要無居民海島)和遙感調(diào)查(對所有島嶼)為主,結(jié)合不同歷史時期的陸圖、海圖、地形圖資料對比和調(diào)訪手段[2],精確測定福建省海島數(shù)量、面積、位置、岸線類型與長度、岸線變遷過程等基礎(chǔ)數(shù)據(jù),進行海岸線現(xiàn)狀及歷史變遷的勘測填圖與驗證。

1.3.2 坐標系統(tǒng)與高程系統(tǒng)

平面坐標系統(tǒng)采用 WGS-84坐標系,高斯-克呂格投影,按6度分帶。高程基準采用85國家高程基準[3]。鑒于工作的重點和難度,本次海島岸線修測對高程不作具體要求。

1.3.3 比例尺

成圖比例尺統(tǒng)一采用1∶50000。

1.3.4 調(diào)查儀器及技術(shù)要求

現(xiàn)場岸線特征點位置測量采用DGPS定位系統(tǒng),靜態(tài)定位精度優(yōu)于1 m。

1.4 海岸線修測工作和技術(shù)

1.4.1 現(xiàn)場測量

調(diào)查路線沿海岸線布設,沿程進行觀測和DGPS海岸線特征點測量;岸線測量點有代表性,能反映海岸類型分布和演變特征;在變化復雜及有特殊現(xiàn)象的岸段加密觀測點 [不同岸線類型交界點、不同沉積物類型及其交界點(面)、特殊地貌類型及其轉(zhuǎn)折處、岸線變化強烈區(qū)、人為因素對海岸線有特殊影響處等]。

1.4.2 遙感測量

遙感調(diào)查分為普查和詳查。普查采用衛(wèi)星遙感手段進行;詳查采用航空遙感的手段進行。影像數(shù)據(jù)選用最新的高分辨率全色遙感數(shù)據(jù)和部分航攝數(shù)據(jù)。預處理包括輻射校正、幾何校正、信息增強和多源數(shù)據(jù)融合等手段;綜合目視解譯、監(jiān)督分類及非監(jiān)督分類等方法,提取海島岸線信息[4]。

(1)圖像校正。①輻射校正:為區(qū)分出相對不同輻射灰度對應的地物類型,用直方圖把各像元值減去本波段的最小值,改善動態(tài)范圍的圖像灰度。②幾何校正:利用地面控制點進行精校正并轉(zhuǎn)換成高斯-克呂格投影。首先,在遙感圖像上選取易于辨別、目標清晰、特征突出的地物如道路交叉口、橋梁端點、河流分叉處、海堤或碼頭折角等作為控制點。然后,用DGPS野外實地定點測量。利用1∶10000地形圖的水系、道路矢量圖層,根據(jù)選取的控制點,利用遙感圖像處理工具軟件進行校正?？刂泣c的選取應比較均勻地分布于圖像的各處,并有足夠多的點數(shù)使轉(zhuǎn)換結(jié)果的均方誤差在±0.5個像元以內(nèi),以保證校正后整幅影像的地理坐標準確性。權(quán)衡圖像質(zhì)量、計算量并考慮后面的分類主要是借助于圖像的亮度特征,因此選用雙線性內(nèi)插法根據(jù)幾何映射關(guān)系對原始圖像進行重采樣[5]。

(2)海岸線修測。海岸線為平均大潮高潮時水陸分界的痕跡線,海岸類型主要有砂礫質(zhì)海岸、淤泥質(zhì)海岸、基巖海岸及人工海岸。海岸線不足以在影像上形成純像元的地物,海岸類型的判別主要根據(jù)陸地地貌類型的判別,不同的地貌類型,形成不同類型的海岸,根據(jù)各種地貌類型和海水交接線的判別,從而分別出海岸線的所在,按照海岸線的定義合理確定海岸線,人工勾繪岸線。然后將遙感修測的岸線與實際修測的岸線進行拼接形成完整的海岸線。

2 福建省海島數(shù)量及變化原因

在進行海島海岸線修測的同時,對福建省的海島數(shù)量重新進行了統(tǒng)計。由于海島的開發(fā)利用,海島調(diào)查海區(qū)范圍增加以及海島數(shù)量統(tǒng)計方法的不同,使得福建省海島數(shù)量與之前調(diào)查相比較發(fā)生了較大的變化。

2.1 海島數(shù)量統(tǒng)計方法

(1)福建省“908”專項海島調(diào)查重點調(diào)查大潮高潮時露出海面的陸地面積不小于500 m2的海島。對面積小于500 m2的微型島,主要根據(jù)海圖、《福建省海域地名志》和遙感影像圖進行補充。

(2)面積不小于500 m2的海島主要根據(jù)1994年內(nèi)部出版的《福建省海島志》和《全國海島名稱與代碼》(HY/T 119-2008)收錄的1546個海島為基礎(chǔ),以2008年福建省政府公布的大陸海岸線為界,利用“908”海島調(diào)查現(xiàn)場調(diào)查和遙感影像解譯成果,對福建省海島進行重新統(tǒng)計。增加部分新界定的面積不小于500 m2的海島。

(3)海島界定方法主要根據(jù)“908”專項《海島界定技術(shù)規(guī)程》(試行本)的規(guī)定:①規(guī)程中尚未明確提及對圍墾區(qū)內(nèi)海島的統(tǒng)計,故本次福建省“908”海島調(diào)查對圍墾區(qū)內(nèi)的海島均視為因圍填導致海島屬性變化而不予以統(tǒng)計。

②根據(jù)規(guī)程要求,對于面積不小于500 m2的海島,不論其與相鄰大陸或海島相隔多少距離,均界定為獨立統(tǒng)計單元的海島。

根據(jù)該方法,若海島由多個面積不小于500 m2的島嶼組成,則將其按獨立的單元統(tǒng)計,獨立統(tǒng)計的海島命名原則以“海島名-序號”進行命名,若多個海島中面積大小存在明顯區(qū)別,則根據(jù)面積大小排序命名;若海島面積大小差別不大,則以自北向南,自東向西的方式排序命名。如敖江口的上擔島由兩個面積不小于500 m2的海島組成,在《福建省海島志》(1994年)中將其統(tǒng)計為一個海島(福建編號0646),根據(jù)《海島界定技術(shù)規(guī)程》,將上擔島按兩個海島獨立統(tǒng)計,自東向西命名為“上擔島-1”和“上擔島-2”。

2.2 海島數(shù)量變化情況

根據(jù)上述的海島界定方法重新對福建省海島進行界定、統(tǒng)計,福建省海島共有2215個,其中居民島98個,無居民海島2117個,面積不小于 500 m2的海島 1321個,面積小于500 m2的海島894個。相對于《福建省海島志》(1994)和《全國海島名稱與代碼》(HY/T 119-2008)的1546個海島,本次面積不小于500 m2海島調(diào)查的數(shù)量變化情況見表1和表2。

表1 福建省已收錄的1546個海島中面積不小于500 m2的海島數(shù)量變化原因 個

表2 前后兩次海島調(diào)查福建省海島數(shù)量變化統(tǒng)計 個

2.3 有居民海島數(shù)量變化情況

本次“908”專項海島調(diào)查成果,1994年的102個有居民海島中有9個已劃入新修測的大陸海岸線以內(nèi),有3個無居民海島因居民遷入成為有居民海島,此外本次新界定的海島中有2個是有居民海島(表3)。

表3 福建省有居民海島變化情況

3 福建省海島海岸線長度及類型

根據(jù)本次調(diào)查,福建省海島岸線總長度為2502.848 km,其岸線類型可分為自然岸線和人工岸線,總長度分別為1944.293 km和558.555 km。其中自然岸線分為基巖岸線、砂質(zhì)岸線、淤泥質(zhì)岸線、生物岸線和紅土岸線等(表4)。

表4 福建省海島岸線類型統(tǒng)計 km

3.1 海島自然岸線及其分布特征

3.1.1 基巖岸線

福建省海島絕大多數(shù)為基巖島,因此海島岸線類型中基巖岸線占了絕大部分,其岸線總長度為1638.501 km,約占全省海島岸線總長度的65.47%。海島迎風面海岸波浪作用比較強烈,基巖岸線多于此處岬角發(fā)育。

3.1.2 砂質(zhì)岸線

砂質(zhì)岸線包括了砂礫質(zhì)岸線,其岸線總長度為254.819 km,占全省海島岸線長度的10.18%。其主要分布在閩江口以南的海壇島,以及興化灣、湄洲灣、廈門灣和東山灣等海灣內(nèi)的海島迎風面,寧德三都澳內(nèi)也有少量分布。其岸線形態(tài)基本上呈新月形。

3.1.3 淤泥質(zhì)岸線

淤泥質(zhì)岸線相對較少,岸線總長度為16.621 km,約占全省海島岸線長度的0.66%。主要分布在河口區(qū)海島(如,紫泥島和烏礁洲等)及三都澳內(nèi)等近海灣澳海島的背風面。近年來由于養(yǎng)殖等人工開發(fā),有許多淤泥質(zhì)岸線被人工岸線所取代。

3.1.4 生物岸線

生物岸線基本上以紅樹林岸線為主。僅在河口區(qū)有零星分布,如九龍江口的紫泥島等周邊島嶼。岸線總長度為2.936 km。

3.1.5 紅土岸線

主要是海島背風面有部分基巖海岸經(jīng)長期風化,形成土崖岸。以寧德分布最多。岸線總長度為31.416 km。

3.2 海島人工岸線及其分布特征

人工岸線主要分布在各海灣內(nèi)及近海的海島上,大部分存在于有居民海島上。其岸線總長度為558.555 km,占全省海島岸線長度的22.32%。人工岸線形式有路堤、碼頭駁岸、海水養(yǎng)殖圍堤和人工圍堤護岸等。大多為石砌結(jié)構(gòu),部分土石結(jié)構(gòu)。近年來,由于經(jīng)濟的發(fā)展,各種開發(fā)利用不斷增加,人工岸線的長度也在隨之增加。

4 福建省海島面積及變化

由于之前的調(diào)查中對海島海岸線并沒有十分明確的定義,因此,海島面積的統(tǒng)計數(shù)據(jù)并不十分準確。本次的海島海岸線修測,采用了精度在1 m以內(nèi)的儀器進行地面調(diào)查,再結(jié)合最新的高分辨率遙感影像,使得海島海岸線位置及長度精確度大大提高,相應的海島面積統(tǒng)計的精確度也大大提高。為將來海島的管理、規(guī)劃、信息系統(tǒng)建設以及開發(fā)利用奠定了很好的基礎(chǔ)。

4.1 海島面積統(tǒng)計

通過本次調(diào)查,福建省海島總面積約為1155.821058 km2。福建省海島面積最大的仍然是海壇島,其次是東山島,而本次調(diào)查中廈門島的面積已經(jīng)超過了之前排在第三位的金門島,成為福建省第三大島嶼,其主要原因是廈門島近20年來大規(guī)模的填海造地使得島嶼面積不斷增加。

4.2 海島面積分布特征

從地域分布上看,福州地區(qū)海島總面積最大,占全省海島面積的1/3多;莆田地區(qū)海島總面積最小,僅占全省海島面積的5.6%。

5 福建省海島岸線變遷特征與評價

5.1 海島岸線變遷比較

在本次“908”專項海島岸線修測前,福建省沒有系統(tǒng)地對全省的海島岸線進行專門的測量,因此,海岸線變遷主要收集了之前不同時期編繪的地形圖,進行數(shù)字化后,再與本次“908”調(diào)查的海島岸線進行比較分析。由于福建省海島數(shù)量眾多,筆者分別選取了寧德青山島和廈門島進行海島岸線變遷的比較分析,以上兩個海島分別代表了無居民海島和有居民海島的岸線變遷情況。考慮到原有地形圖海岸線位置的判別與本次調(diào)查可能存在一定差別,且早期的測量精度較低,因此,無法進行精確的比較,只能進行趨勢性分析,分析結(jié)果如下。

5.1.1 青山島海岸線變遷比較

寧德市青山島岸線變遷比較采用的是中國人民解放軍總參謀部測繪局1960年測繪的1∶25000地形圖、省測繪局1983年測繪的1∶50000地形圖海岸線,以及本次“908”海島調(diào)查修測的海岸線。

根據(jù)3次不同時期海岸線比較結(jié)果,1960—1980年間島嶼岸線基本上沒有變化,1980—2007年青山島南側(cè)有一小段岸線向海推進,最大推進約300 m,主要是人工圍墾形成新的海岸線。分析來看,青山島海岸線基本上為基巖岸線,岸線基本保持穩(wěn)定,而發(fā)生淤漲的岸線主要是由于周邊漁民圍填海而造成海岸線裁彎取直,岸線向外海推進(圖1)。

圖1 青山島海岸線變遷比較

5.1.2 廈門島海岸線變遷比較分析

廈門島和鼓浪嶼岸線比較采用省測繪局1960年出版的1∶50000地形圖海岸線,福建省省測繪局1981年測繪的1∶50000地形圖海岸線和本次“908”調(diào)查海岸線進行分析。

對比20世紀60年代與80年代廈門島的岸線,島的南部海岸線變化不大,島的西部和北部岸線變化很大。20世紀60年代廈門島的海島面積為115.7 km2,到80年代廈門島的海島面積變?yōu)?27.4km2,廈門島面積增加了11.7 km2,增加的面積都是圍海造地造成的。這個時期內(nèi)岸線主要變化表現(xiàn)為筼筜海堤的建造、東渡建造漁港填海、高崎-殿前圍海等。

2007年廈門島的海島面積約為134.8 km2,面積比20世紀80年代增加了7.4 km2。將2007年新修測的岸線與歷史岸線對比,島嶼西部和北部海岸有明顯的變化。淤漲最大的是筼筜湖岸段,48年間海岸線向海推進了約4800 m,西側(cè)東渡港區(qū)的擴建岸線向海推進約 400～1400 m之間,北側(cè)高崎漁港區(qū)的擴建和高崎國際機場的擴建使得岸線向海推進約 300～1300 m之間,東側(cè)會展中心岸段岸線則向海推進了約900 m。

從廈門島近50年的岸線變遷來看,岸線發(fā)生明顯淤漲的西側(cè)及北側(cè)岸段也是廈門經(jīng)濟開發(fā)建設重點的岸段。筼筜湖由于道路的建設變成了內(nèi)湖,東渡港及高崎由于港區(qū)和機場的填海造地使得岸線不斷向海延伸,原有的自然岸線基本消失,為人工岸線所取代。發(fā)生蝕退的岸段主要是以砂質(zhì)岸線和紅土岸線為主,由于人工采砂及沿海占灘工程的開發(fā)建設,使得這些岸線發(fā)生蝕退。目前除五通岸段由于修建了人工護岸岸線穩(wěn)定,石胃頭—廈門大學段的砂質(zhì)岸線仍然有部分處于蝕退狀態(tài)(圖2)。

圖2 廈門島海岸線變遷比較

5.2 海島岸線變遷評價

綜合來看,福建省海島岸線近30年來大部分處于相對穩(wěn)定狀態(tài),對海岸線形態(tài)產(chǎn)生影響及變化主要是人工活動起主導作用,而自然的淤積和沖刷對海岸線的影響相對較小。海岸線變遷較大的地方主要集中在經(jīng)濟較發(fā)達的有居民島上,如廈門島等島嶼。發(fā)生變遷主要是人工岸線增加,自然岸線減少,岸線裁彎取直,向海推進。變遷既有正面作用也有負面的作用,在某些侵蝕岸段修建人工岸線,可以起到保護海岸的作用,但同時導致該段岸灘發(fā)生侵蝕,一些岸灘地貌類型消失,會對周邊生態(tài)環(huán)境造成一定的負面影響?？傮w上來看,由于經(jīng)濟發(fā)展需要,人們對海島的開發(fā)利用也在不斷增加,港口建設、旅游開發(fā)等人工活動仍然會使得人工岸線增加,自然岸線減少的現(xiàn)象持續(xù)下去,從保護海島及其周邊生態(tài)環(huán)境的角度出發(fā),必須對海島的開發(fā)利用進行規(guī)劃,并予以一定的控制,以減少由于岸線變遷對海島及周邊生態(tài)環(huán)境的負面影響。

6 結(jié)束語

本次海島海岸線修測由于采用了地面調(diào)查結(jié)合高分辨率遙感影像數(shù)據(jù)處理等先進的技術(shù)手段,使得海岸線的長度和面積數(shù)據(jù)的精確度大大提高,海島數(shù)量的統(tǒng)計及位置的確定更加準確。岸線修測成果準確反映了福建省海島海岸線的實際情況,更新和完善了全省海洋基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù),有利于加強福建省海島管理、規(guī)劃、開發(fā)利用和海島資源的保護,對加快“數(shù)字海洋”建設進程、促進海洋經(jīng)濟的可持續(xù)發(fā)展,實現(xiàn)建設“海洋經(jīng)濟強省”戰(zhàn)略目標具有重要的意義。

[1] 福建省海島資源綜合調(diào)查編委會.福建省海島資源綜合調(diào)查報告[M].北京:海洋出版社,1996:3.

[2] 國家海洋局908專項辦公室.我國近海海洋綜合調(diào)查與評價專項“海島調(diào)查技術(shù)規(guī)程”[M].北京:海洋出版社,2005:3.

[3] 國家測繪局測繪標準化研究所.CH/T 7001-19991∶5000、1∶10000、1∶25000海岸帶地形圖測繪規(guī)范[S].北京:中國標準出版社,2000:2.

[4] 國家海洋局908專項辦公室.我國近海海洋綜合調(diào)查與評價專項“海島海岸帶衛(wèi)星遙感調(diào)查技術(shù)規(guī)程”[M].北京:海洋出版社,2005:2-3.

[5] 國家測繪局測繪標準化研究所.GB/T 15968-1995遙感影像平面圖制作規(guī)范[S].北京:中國標準出版社,1996:1-6.

我國近海海洋綜合調(diào)查與評價(“908”專項) ——福建省海島調(diào)查(908-01-FJ-II).