二十年來(lái)南通市濱海地區(qū)景觀格局變化分析

姚紅 游珍

摘要：濱海地區(qū)具有生物多樣性豐富、生產(chǎn)力高且生態(tài)效應(yīng)大、潛在經(jīng)濟(jì)價(jià)值大的特點(diǎn)。試驗(yàn)選用1991年、2000年和2010年三個(gè)時(shí)期的TM和ETM遙感影像為主要數(shù)據(jù)源，定量分析了南通市濱海地區(qū)20年來(lái)的潮間鹽水沼澤、淤泥質(zhì)海灘、三角洲（沙洲、沙島）、水產(chǎn)養(yǎng)殖場(chǎng)、濱海建設(shè)用地和陸域其他類型用地6類景觀的面積變化情況。結(jié)果表明，20年間南通市濱海地區(qū)陸域景觀面積不斷增加，海域景觀尤其是潮間鹽水沼澤面積大幅減少，海陸分界線不斷向海洋方向移動(dòng)，且前10年（1991～2000年）變化幅度較小，后10年（2001～2010年）變化顯著。南通市濱海地區(qū)的景觀格局變化與沿海開發(fā)程度密不可分，建議在進(jìn)行沿海開發(fā)時(shí)，包括開發(fā)方式、開發(fā)范圍、開發(fā)速度及力度等在內(nèi)的沿海開發(fā)方案制定與實(shí)施需慎之又慎，以避免造成不可逆轉(zhuǎn)的不良后果。

關(guān)鍵詞：濱海地區(qū)；景觀變化；遙感；南通市

中圖分類號(hào)：P748；P343.5；P237（533NT） 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：0439-8114（2013）06-1371-05

景觀變化是產(chǎn)生累積環(huán)境效應(yīng)的主要根源，長(zhǎng)時(shí)間、大比例的景觀變化必然會(huì)對(duì)周圍環(huán)境產(chǎn)生顯著影響。濱海地區(qū)是介于陸地和海洋生態(tài)系統(tǒng)之間復(fù)雜的自然綜合體，具有生物多樣性豐富、生產(chǎn)力高和潛在經(jīng)濟(jì)價(jià)值大的特點(diǎn)；但是其生態(tài)環(huán)境條件變化較為劇烈，生態(tài)系統(tǒng)也很脆弱，容易受到破壞且被破壞后很難修復(fù)。因此進(jìn)行濱海地區(qū)長(zhǎng)時(shí)間有序的景觀格局變化研究，利用多方法、多途徑來(lái)獲取濱海地區(qū)景觀變化信息、找到控制變化的主要原因是十分必要的，這可以為管理、保護(hù)和合理利用濱海區(qū)域環(huán)境提供重要的依據(jù)與借鑒。

1 研究區(qū)概況

南通市位于江蘇省東南部、長(zhǎng)江口北面，地處北緯31°41′06"-32°42′44"、東經(jīng)120°11′47"-121°54′33"，東臨黃海，南倚長(zhǎng)江，與上海市和江蘇省蘇州市隔江相望，西面和泰州市毗鄰，北部同鹽城市接壤，是我國(guó)人口稠密，經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)，發(fā)展速度較快的地區(qū)之一。

南通市有近海海岸濕地36.6萬(wàn)hm2，海岸線北起海安縣新港閘，南至啟東市連新港，途經(jīng)如東縣、通州區(qū)和海門市濱海地區(qū)，全長(zhǎng)216 km（圖1），其中如東、啟東兩縣（市）海岸線較長(zhǎng)，而海安、通州、海門等縣（市、區(qū)）海岸線較短。

南通市海岸帶的生物資源多樣，沿海濕地有浮游動(dòng)物近100種、底棲動(dòng)物300余種；其中被列入國(guó)家一級(jí)重點(diǎn)保護(hù)的魚類有2種、兩棲類5種、爬行類22種、哺乳類6種；鳥類有228種，其中屬國(guó)家二級(jí)保護(hù)的鳥類20種，省級(jí)保護(hù)的鳥類115種，被列入《中國(guó)瀕危動(dòng)物紅皮書》的鳥類9種。植物有20個(gè)科52個(gè)屬66個(gè)種。

南通市海岸帶自然資源豐富，有著巨大的開發(fā)潛力。隨著一輪又一輪的沿海大開發(fā)戰(zhàn)略的實(shí)施，濱海地區(qū)將面臨著嚴(yán)峻的考驗(yàn)，如何正確處理好濱海地區(qū)保護(hù)管理與開發(fā)利用、當(dāng)前開發(fā)和長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展等的關(guān)系已成為迫在眉睫的問(wèn)題。

2 數(shù)據(jù)來(lái)源及研究方法

2.1 數(shù)據(jù)來(lái)源及處理軟件

本研究選用Landsat衛(wèi)星的TM和ETM遙感影像為主要數(shù)據(jù)源，具體為1991年7月23日的TM影像（軌道號(hào)為path118row038，path119row037和path119row038，分辨率70 m）；2000年4月27日的ETM影像（軌道號(hào)同上，分辨率30 m）；2010年9月21日的ETM影像（軌道號(hào)同上，分辨率30 m，經(jīng)過(guò)ETM條帶修復(fù)）；所有的遙感影像都進(jìn)行幾何校正。其他資料包括南通市行政區(qū)劃圖、南通市土地利用現(xiàn)狀圖以及2010年南通市濕地資源現(xiàn)狀普查數(shù)據(jù)與普查報(bào)告等。處理數(shù)據(jù)的軟件采用ENVI 4.8和Arc Map 10.0和GIS。

2.2 數(shù)據(jù)處理

2.2.1 遙感圖像處理 借助于2010年遙感影像，應(yīng)用ENVI 4.8軟件對(duì)南通市行政區(qū)劃圖進(jìn)行幾何校正配準(zhǔn)后，提取行政區(qū)邊界作為感興趣區(qū)（ROI），用ROI對(duì)拼接（應(yīng)用ENVI 4.8軟件的Mosaic工具）后的遙感影像進(jìn)行裁剪，得到南通市區(qū)域在1991年、2000年和2010年三個(gè)時(shí)期對(duì)應(yīng)的遙感影像。在此基礎(chǔ)上，進(jìn)行2010年南通市區(qū)域遙感圖裁剪，得到2010年南通市濱海地區(qū)遙感影像，并將此裁剪的感興趣區(qū)轉(zhuǎn)換為Shp文件，以此文件對(duì)1991年與2000年的南通市區(qū)域遙感圖進(jìn)行裁剪，得到相應(yīng)時(shí)期的濱海地區(qū)遙感影像，以保證三個(gè)時(shí)期的濱海地區(qū)邊界完全一致。在影像裁剪中，考慮到濱海地區(qū)在20年的時(shí)間跨度里景觀格局變化可能比較大，因此圖像右側(cè)即海域部邊界線劃分適當(dāng)放寬范圍，包含了一部分淺海區(qū)域，從而保證三個(gè)時(shí)相中潮間鹽水沼澤的完整性。左側(cè)濱海地區(qū)陸地部分主要是根據(jù)南通市濱海地區(qū)土地利用現(xiàn)狀，選取2010年影像中呈現(xiàn)的主要濱海水產(chǎn)養(yǎng)殖區(qū)及圍攔海區(qū)域綜合考慮地塊的完整性進(jìn)行劃分的。根據(jù)遙感影像不同波段組合效果的比較，參考有關(guān)文獻(xiàn)[1-3]，應(yīng)用4、5、3波段（可見光+近紅外+中紅外）組合進(jìn)行遙感影像RGB合成，合成后的圖像色彩反差大，層次豐富，具有較好的目視解譯效果。

2.2.2 景觀類型 根據(jù)研究目的的需要，結(jié)合南通市2010年濕地普查的成果[4]，本研究將南通市濱海地區(qū)景觀分為2大類，即陸域景觀與海域景觀，具體包含7種類型，分別是淺海海域，潮間鹽水沼澤、淤泥質(zhì)海灘、三角洲（沙洲、沙島）、水產(chǎn)養(yǎng)殖場(chǎng)、濱海建設(shè)用地、陸域其他類型用地（包括植被、農(nóng)用地、居民點(diǎn)等）。其中前4種屬于海域景觀，后3種是陸域景觀。

2.2.3 遙感影像景觀分類及人工解譯 在ENVI 4.8軟件支持下，采用支持向量機(jī)分類方法對(duì)三個(gè)時(shí)期南通市濱海地區(qū)遙感影像進(jìn)行監(jiān)督分類，經(jīng)過(guò)Sieve、Clump等分類處理后，得到濱海地區(qū)景觀分類的初步圖像。在ENVI 4.8軟件中將分類圖轉(zhuǎn)換為矢量圖后導(dǎo)入Arc Map 10.0軟件的面積計(jì)算工具，參考南通市土地利用現(xiàn)狀圖、濕地資源普查數(shù)據(jù)及對(duì)濱海地區(qū)現(xiàn)場(chǎng)考察的分析，建立南通市濱海地區(qū)各景觀類型遙感解譯標(biāo)志。根據(jù)解譯標(biāo)志，人工修正濱海地區(qū)景觀分類的初步圖像，完善各景觀類型信息，形成三個(gè)時(shí)期的南通市濱海地區(qū)景觀格局分布圖，分別是1991年南通市濱海地區(qū)景觀分布圖（圖2）、2000年南通市濱海地區(qū)景觀分布圖（圖3）、2010年南通市濱海地區(qū)景觀分布圖（圖4）。

7種濱海地區(qū)景觀類型中，淺海海域的劃分僅僅是為了海域一側(cè)邊界確立的需要，而在景觀格局變化分析中并不需要考慮淺海海域，所以在進(jìn)行人工解譯過(guò)程中刪除了淺海海域部分。因此三個(gè)時(shí)期的景觀格局分布圖中海域一側(cè)的邊界是不一致的，它代表了各時(shí)期的潮間鹽水沼澤邊界，但不含淺海海域。

3 結(jié)果與分析

應(yīng)用軟件Arc Map 10.0的面積計(jì)算工具，將提取的景觀信息按照景觀類型進(jìn)行分類匯總。得到三個(gè)時(shí)期各類景觀的面積信息，詳情見表1。

3.1 南通市濱海地區(qū)陸域景觀格局變化分析

從表1中可以看出，1991～2010年20年時(shí)間，濱海地區(qū)的陸域面積總體呈現(xiàn)為增加趨勢(shì)；其中2000年比1991年增長(zhǎng)了62.7%，約8 102 hm2；2010年比2000年增長(zhǎng)了84.7%，約17 820 hm2。在1991～2000年間，濱海建設(shè)用地增長(zhǎng)幅度相對(duì)較低，增長(zhǎng)44.1%；水產(chǎn)養(yǎng)殖場(chǎng)用地增長(zhǎng)幅度最大，2000年比1991年增長(zhǎng)了350.6%；而陸域其他類型用地總面積變化不大，還稍稍減少了5.1%。但在2000～2010年間，水產(chǎn)養(yǎng)殖場(chǎng)用地面積有所減少，降低了21.0%；而濱海建設(shè)用地與陸域其他類型用地的面積增幅都較大，分別比2000年增長(zhǎng)了266.3%和174.0%。

從景觀分布圖上來(lái)看，從1991到2000年再到2010年，總體來(lái)說(shuō)陸海分界線不斷向海洋方向滲透，擴(kuò)張，具體表現(xiàn)為濱海地區(qū)陸域景觀的總面積在增加。其中前10年變化較慢，濱海地區(qū)陸域面積增長(zhǎng)不太明顯，如從圖3上看，僅僅是水產(chǎn)養(yǎng)殖場(chǎng)用地（深色部分）增多，在現(xiàn)在的洋口港附近，多了一個(gè)近似三角形的圍擋區(qū)域（與圖2比較）。而在2000～2010年，南通市濱海地區(qū)陸域部分景觀變化則非常顯著（圖5），整體看陸域面積增幅較大（目測(cè)就能發(fā)現(xiàn)），陸域變寬。景觀變化最明顯的是在圖5中圈出的10片區(qū)域，而且這10片區(qū)域基本都是由對(duì)潮間鹽水沼澤地區(qū)的圍擋形成的（對(duì)比圖3和圖5）。10片區(qū)域中，位置1位于海安縣，位置2、位置3、位置4位于如東縣，位置5位于通州濱海新區(qū)，位置6、位置7、位置8、位置9、位置10位于啟東市。10片區(qū)域中，位置10位于長(zhǎng)江入海口的河口區(qū)域，位置4和位置7分別是在建的洋口港與呂四港。從圖5我們還能看到，已經(jīng)圍擋的部分區(qū)域（位置3、位置4、位置7）因?yàn)檫€正在建設(shè)，所以2010年的遙感影像仍然呈現(xiàn)出潮間鹽水沼澤的景觀特征，因此從一定意義上來(lái)說(shuō)遙感影像的解譯夸大了2010年濱海建設(shè)用地的面積。

3.2 南通市濱海地區(qū)海域景觀格局變化分析

與陸域景觀變化相反，濱海地區(qū)海域景觀面積在逐漸減少，其中1991～2000年減少較慢，2000年比1991年減少了23.6%；而2000～2010年減少較快，2010年僅為2000年面積的50.6%。

從1991～2000年，潮間鹽水沼澤、三角洲（沙洲、沙島）、淤泥質(zhì)海灘分別減少了15.8%，53.3%，78.4%；而在2000～2010年，潮間鹽水沼澤減少了57.2%，三角洲（沙洲、沙島）和淤泥質(zhì)海灘反而有所增加，這主要是由于在建的部分圍擋區(qū)域（圖5中的位置3和位置4）周圍的部分出現(xiàn)淤泥造成的。

3.3 南通市濱海地區(qū)景觀格局變化驅(qū)動(dòng)力分析

南通市濱海地區(qū)陸域景觀面積在不斷增加，海域景觀面積尤其是潮間鹽水沼澤區(qū)域面積在不斷減少，且減少的幅度相當(dāng)大，海陸分界線位移明顯；個(gè)中原因主要由兩方面構(gòu)成。

一是自然原因造成海岸帶淤積，南通市海岸線均屬粉沙淤泥質(zhì)海岸類型，其中有70%以上的岸線為淤漲岸段（從海岸線北端至啟東市北面部分）[5-7]，1954～1984年間淤漲岸段淤漲率為每年60 m左右[5]，由此可以粗略估算自然原因帶來(lái)的海岸帶淤積貢獻(xiàn)率。根據(jù)1991～2010年的南通市濱海地區(qū)陸域景觀面積變化情況，對(duì)該時(shí)期陸域景觀面積變化的自然因素與人為因素進(jìn)行了估算，結(jié)果見表2。表2顯示，南通市濱海地區(qū)陸域景觀面積增加的部分是由于南通市濱海地區(qū)自然特性所決定的，尤其在1991～2000年間，陸域景觀面積的增加基本上都是由海岸帶淤積造成的（表2中出現(xiàn)的自然原因帶來(lái)的面積變化數(shù)值大于陸域景觀實(shí)際增加總面積數(shù)值的情況可能是由于遙感影像解譯誤差造成的，也不排除海岸帶自然淤積面積估算存在誤差的可能），而在2000～2010年間，自然原因?qū)﹃懹蚓坝^面積增加的貢獻(xiàn)率也在50%以上。所以在分析南通市濱海地區(qū)景觀格局變化的驅(qū)動(dòng)力時(shí)，對(duì)自然因素不容忽視。

二是沿海開發(fā)進(jìn)程加快了陸域景觀格局的變化，加劇了潮間鹽水沼澤的減退，尤其在圖5中所示的圍擋規(guī)整的10個(gè)區(qū)域，與南通市從1991年以后所經(jīng)歷的三次沿海大開發(fā)建設(shè)浪潮密不可分。1996年，江蘇省提出了發(fā)展海洋經(jīng)濟(jì)，建設(shè)“海上（江）蘇東（部）”的跨世紀(jì)發(fā)展戰(zhàn)略。通過(guò)對(duì)潮間帶灘地的開發(fā)利用，建成了一批貝類養(yǎng)護(hù)基地、紫菜養(yǎng)殖加工基地，這與2000年遙感影像所呈現(xiàn)的水產(chǎn)養(yǎng)殖場(chǎng)面積大幅增加是相吻合的（圖3）。2001年，江蘇省又提出了新一輪“灘涂開發(fā)工程”，項(xiàng)目的目標(biāo)是增加糧食年生產(chǎn)能力，把昔日的荒灘變成巨大的“糧倉(cāng)”和“魚塘”，這也與2010年遙感影像所呈現(xiàn)的包括農(nóng)用地在內(nèi)的陸域其他類型用地大面積增加是相一致的（圖4）。按照2009年國(guó)家發(fā)改委編制的《江蘇沿海地區(qū)發(fā)展規(guī)劃》，江蘇省將重點(diǎn)對(duì)海岸潮間帶和潮下帶灘涂、高程在理論基準(zhǔn)面2 m以上的海域?yàn)┩窟M(jìn)行圍填開發(fā)，規(guī)劃到2020年，圍填18萬(wàn)hm2海域?yàn)┩?。作為江蘇省沿海三城市之一，規(guī)劃方案明確了南通市將重點(diǎn)實(shí)施洋口港和呂四-東灶港周邊等多個(gè)灘涂圍墾綜合開發(fā)區(qū)建設(shè)，所以在2010年的遙感影像中顯示出有部分在建工程出現(xiàn)（圖4）。

從景觀格局變化的人為驅(qū)動(dòng)力分析可以看出，南通市濱海地區(qū)景觀變化的趨勢(shì)和幅度是與沿海開發(fā)的導(dǎo)向、力度息息相關(guān)、密不可分的。隨著沿海開發(fā)大戰(zhàn)略的全面展開，作為眾多野生動(dòng)物與植物棲息地的自然景觀，濱海地區(qū)尤其是濱海濕地必然面臨著十分嚴(yán)峻的考驗(yàn)。

4 小結(jié)與討論

1）總體來(lái)說(shuō)，南通市濱海地區(qū)在1991～2010年期間陸域景觀面積不斷增加，海域景觀面積持續(xù)減少，海陸分界線不斷向海洋方向移動(dòng)。其中1991～2000年間變化幅度小，2000～2010年間變化幅度大。

2）南通市濱海地區(qū)景觀格局變化的驅(qū)動(dòng)力包括自然和人為兩方面的因素。且自然淤積帶來(lái)的陸域景觀面積變化非?？捎^，可見南通市濱海地區(qū)是可以進(jìn)行適度開發(fā)的。

3）南通市濱海地區(qū)景觀格局演化的總體趨勢(shì)與沿海開發(fā)的政策導(dǎo)向和建設(shè)開發(fā)力度是相一致的。

4）濱海地區(qū)具有生物多樣性豐富、生產(chǎn)力高且生態(tài)效應(yīng)大、潛在經(jīng)濟(jì)值大的特點(diǎn)，不科學(xué)的填海造地、圍灘造田盡管增加了土地資源，但卻對(duì)海洋資源造了嚴(yán)重破壞。所以在進(jìn)行沿海開發(fā)時(shí)，包括開發(fā)方式、開發(fā)范圍、開發(fā)速度及力度等在內(nèi)的開發(fā)方案制定與實(shí)施需慎之又慎，以避免造成不可逆轉(zhuǎn)的不良后果。

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