北海市銀灘土地利用演變特征及其影響因素

楊云川, 廖麗萍, 燕柳斌, 胡小川, 肖 帥, 謝燕平

(1.廣西大學(xué) 工程防災(zāi)與結(jié)構(gòu)安全教育部重點實驗室, 廣西 南寧 530004; 2. 廣西大學(xué) 廣西防災(zāi)減災(zāi)與工程安全重點實驗室， 廣西 南寧 530004; 3.廣西大學(xué) 土木建筑工程學(xué)院, 廣西 南寧 530004)

綜合研究

北海市銀灘土地利用演變特征及其影響因素

楊云川1,2,3, 廖麗萍1,2,3, 燕柳斌1,2,3, 胡小川3, 肖 帥3, 謝燕平3

(1.廣西大學(xué) 工程防災(zāi)與結(jié)構(gòu)安全教育部重點實驗室, 廣西 南寧 530004; 2. 廣西大學(xué) 廣西防災(zāi)減災(zāi)與工程安全重點實驗室， 廣西 南寧 530004; 3.廣西大學(xué) 土木建筑工程學(xué)院, 廣西 南寧 530004)

[目的] 針對北海市銀灘海岸近些年土地利用巨變、生態(tài)環(huán)境退化的現(xiàn)象，分析區(qū)域土地利用演變特征及其影響因子，為該區(qū)可持續(xù)開發(fā)與管理提供科學(xué)依據(jù)。 [方法] 基于長時間序列Landsat遙感影像，采用土地利用動態(tài)度、轉(zhuǎn)移矩陣、強度及多樣性指數(shù)等指標(biāo)分析北海銀灘濱海區(qū)土地利用演變特征，并討論土地利用變化的主要影響因子。 [結(jié)果] 1979—2013年的35 a間，銀灘濱海區(qū)建設(shè)用地、人工濕地面積顯著增加，并且主要是由耕地、林地轉(zhuǎn)入而來，從而導(dǎo)致耕地和林地面積顯著減少，草地、水域和灘涂面積增減變化幅度相對較小。區(qū)域土地利用綜合程度先增大后減小，但開發(fā)強度卻一直在增大；多樣性指數(shù)在2000年年前較為穩(wěn)定，之后顯著下降。銀灘濱海區(qū)土地利用演變主要受氣溫、臺風(fēng)、潮汐等氣候因子和城市化、圍墾、漁業(yè)、旅游業(yè)和規(guī)劃管理等人類活動因子綜合影響。 [結(jié)論] 近35 a來，銀灘海岸土地利用類型趨向單一化，開發(fā)速率減小但開發(fā)強度增大，空間分布破碎化，區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)脆弱性增強。研究時段內(nèi)，人類活動因子影響比氣候因子更顯著，各驅(qū)動因子影響物理機制及其定量化貢獻(xiàn)亟待進(jìn)一步研究。

北海銀灘; 海岸帶; 土地利用; 影響因子

土地利用是人類活動與自然環(huán)境相互作用最直接的表現(xiàn)形式[1]，是全球氣候、環(huán)境變化和可持續(xù)發(fā)展研究的重要內(nèi)容[2]。海岸帶作為人類經(jīng)濟(jì)活動頻繁、生態(tài)系統(tǒng)脆弱、對全球變化響應(yīng)極其敏感的區(qū)域，其土地利用變化特征更是全球變化背景下區(qū)域響應(yīng)研究的極佳切入點[3]。目前，借助遙感和GIS技術(shù)對海岸帶土地利用進(jìn)行研究已成為主要手段，以揭示其時空演變規(guī)律及驅(qū)動機制[4]。研究重點已呈現(xiàn)“從全球到區(qū)域”的轉(zhuǎn)變。通過對大量不同區(qū)域、不同尺度案例的分析與比較，探討土地利用的動力學(xué)機制[5]。區(qū)域研究強調(diào)對海岸帶人類活動及其環(huán)境效應(yīng)的綜合研究，以求進(jìn)一步深入理解海岸帶人為因素與自然因素的交互影響作用[6]，注重考慮多種驅(qū)動因素的綜合影響途徑與機制[7]。銀灘位于廣西壯族自治區(qū)北海市東南部沿海，屬典型的沙質(zhì)平原海岸，其海灘總面積約50 km2，低潮位時，沙灘寬度在30～1 000 m之間，是中國最大、最理想的海濱浴場和休閑度假勝地。

近年來，由于其海岸缺乏統(tǒng)一的可持續(xù)開發(fā)規(guī)劃，造成土地利用發(fā)生了巨大的變化，生態(tài)環(huán)境退化顯著，呈現(xiàn)出海岸侵蝕、沙灘面積萎縮、沙質(zhì)變差的現(xiàn)象[8-9]。伴隨著銀灘濱海旅游業(yè)的迅猛發(fā)展，亟需全面掌握該區(qū)域土地利用演變特征及其影響因素，確定該區(qū)域開發(fā)利用程度和進(jìn)一步開發(fā)模式，這對保護(hù)北海銀灘這種稀缺的銀白色自然沙灘旅游資源，促進(jìn)區(qū)域旅游業(yè)和經(jīng)濟(jì)發(fā)展都具有舉足輕重的作用。為此，本研究基于長時間序列Landsat衛(wèi)星遙感影像，分析了近35 a來北海銀灘海岸土地利用演變特征及其影響因子，以期為該區(qū)域海岸帶資源管理與環(huán)境保護(hù)以及未來可持續(xù)開發(fā)規(guī)劃提供科學(xué)參考。

1 研究區(qū)域、數(shù)據(jù)與方法

1.1 研究區(qū)概況

目前海岸帶空間范圍的認(rèn)定因?qū)W科、研究目的和研究手段的不同而差異巨大，各國海岸帶調(diào)查的空間范圍多是指向海20 m等深線，向陸延伸10 km左右，中國20世紀(jì)80年代開展的全國海岸帶和海灘資源綜合調(diào)查即參照這一標(biāo)準(zhǔn)[10]。在參考上述標(biāo)準(zhǔn)基礎(chǔ)上，結(jié)合北海銀灘海岸開發(fā)規(guī)劃的需求，確定對氣候變化和人類活動響應(yīng)最為敏感的銀灘海岸濱海區(qū)域作為研究對象，該區(qū)域總面積約為47.58 km2，包括了北海銀灘旅游區(qū)整個海岸范圍。東起大冠沙，西至冠頭嶺，海岸帶全長24 km，呈弧型帶狀沿海岸分布的旅游資源區(qū)，并以白虎頭和僑港為界劃分為東區(qū)、中區(qū)和西區(qū)。

1.2 數(shù)據(jù)來源

在眾多遙感影像產(chǎn)品中，Landsat衛(wèi)星遙感產(chǎn)品具有時間序列長、空間分辨率較高和易于獲取的特點，因此采用該遙感影像開展北海銀灘濱海區(qū)土地利用演變研究。

Landsat衛(wèi)星遙感產(chǎn)品包括Landsat MSS/TM/ETM+/OLI等多種傳感器遙感影像，數(shù)據(jù)來源于美國地質(zhì)調(diào)查局(USGS)網(wǎng)站(http:∥glovis.usgs.gov/)；數(shù)據(jù)時段為1979—2013年，在數(shù)據(jù)獲取時盡量選擇了無云、高清的影像年份和成像日，所獲取的影像都是經(jīng)過精確幾何校正和地形校正的L1 T級產(chǎn)品，選擇典型的6個年份，具體產(chǎn)品屬性詳見表1。所有影像預(yù)處理采用Erdas 9.3軟件完成。

表1 北海銀灘Landsat遙感影像產(chǎn)品屬性

注：*1979年MSS傳感器采用了與其他產(chǎn)品的坐標(biāo)參考系不同，故其軌道號不同；**表中空間分辨率專指組合波段。

1.3 研究方法

采用邸向紅等[11]提出的中國海岸帶土地利用遙感分類系統(tǒng)優(yōu)化方案，對北海銀灘濱海區(qū)進(jìn)行了土地利用的監(jiān)督分類，并結(jié)合歷時土地利用調(diào)查資料進(jìn)行了目視解譯校正。在土地利用演變特征分析方面主要采用了以下指標(biāo)。

1.3.1 綜合土地利用動態(tài)度[1](Lc，%) 該指標(biāo)是指研究區(qū)域內(nèi)在一定時間范圍內(nèi)整個土地利用類型的變化速度，是刻畫土地利用類型變化速度區(qū)域差異的指標(biāo)，能夠反映區(qū)域內(nèi)的社會經(jīng)濟(jì)活動對土地利用變化的綜合影響，其計算公式為：

(1)

式中：LUi——研究期初第i類土地利用類型面積(km2)； LUij——研究期內(nèi)土地利用類型第i類轉(zhuǎn)化為j類(i≠j，j=1，2，…，n)的面積絕對值(km2)；T——研究時間步長(a)。

1.3.2 土地利用轉(zhuǎn)移矩陣 該指標(biāo)能夠描述各種土地利用類型之間的轉(zhuǎn)換情況，它不僅可以反映研究期初、研究期末的土地利用類型結(jié)構(gòu)，同時還可以反映研究時段內(nèi)各土地利用類型的轉(zhuǎn)移變化情況，用來刻畫區(qū)域土地利用變化方向以及研究期末各土地利用類型的來源與構(gòu)成[12-13]。

(2)

式中：S——轉(zhuǎn)移的面積(hm2)；n——各類土地利用類型數(shù)；i，j——研究期初與期末的土地利用類型(i，j=1,2,…,n)；Sij——土地利用類型從轉(zhuǎn)移前的i地類轉(zhuǎn)成轉(zhuǎn)移后的j地類的面積(hm2)。

1.3.3 土地利用強度指數(shù)(L)[1]該指標(biāo)表示在區(qū)域土地利用程度分級表的基礎(chǔ)上進(jìn)行數(shù)學(xué)綜合，形成一個在1～5之間連續(xù)分布的綜合指數(shù)，其值的大小綜合反映了某一地區(qū)土地利用程度。考慮到地理信息系統(tǒng)中處理的方便，在按分級賦值計算的基礎(chǔ)上乘上100，其計算公式為：

(3)

式中：Ai——研究區(qū)第i級土地利用程度分級指數(shù)；Ci——研究區(qū)內(nèi)部第i級土地利用程度的面積百分率(%)；n——土地利用程度分級數(shù)。

1.3.4 土地利用結(jié)構(gòu)多樣性指數(shù)[14](H) 也即是土地利用結(jié)構(gòu)信息熵，描述了土地類型的結(jié)構(gòu)、功能隨時間變化的多樣性，反映出土地利用類型的復(fù)雜性和豐富程度；數(shù)值越大，表明土地利用類型復(fù)雜度越高。其計算公式為：

(4)

式中：Pi——研究地區(qū)第i級土地利用類型所占百分率(%)；n——土地利用類型數(shù)量。

2 銀灘濱海區(qū)土地利用演變特征

2.1 土地利用空間分布格局與面積變化

2.1.1 土地利用空間分布格局特征 將銀灘濱海區(qū)土地利用類型劃分為建設(shè)用地、耕地、人工濕地、林地、草地、水域和灘涂等7大類，6個典型年份(1979,1991,1995,2000,2006和2013年)的土地利用分類結(jié)果如圖1所示。

由圖1可知，近35a來，銀灘濱海區(qū)各種土地利用類型面積和空間分布格局均表現(xiàn)出了顯著的變化特征。其中最為顯著的是建筑用地類型，其表現(xiàn)為從20世紀(jì)80年代(1979年)主要集中在銀灘中西部沿岸呈帶狀分布，經(jīng)歷了90年代和2000年后的約10a的城市化迅猛發(fā)展，至2013年已遍布整個銀灘東、中、西部區(qū)域，并由海岸向內(nèi)陸擴展，并且呈更加破碎化的分布格局；與之相對應(yīng)的耕地和林地在80年代(1979年)廣泛分布于銀灘海岸靠內(nèi)陸的全部區(qū)域，而到2013年已基本被建筑用地和人工濕地占用殆盡，只留下了銀灘西部角的冠頭嶺區(qū)域留存有少量的林地。例外的是，2006年以來，銀灘白虎頭和東部沿海紅樹林面積反而有顯著的增加，這與近年來廣西沿海紅樹林保護(hù)的人類活動有直接關(guān)系。35a來，人工濕地的規(guī)模也有較為顯著的擴大，許多林地、耕地和潟湖水域被圍墾改造為人工濕地來發(fā)展?jié)O業(yè)。銀灘海岸灘涂資源從1979—2013年雖然總面積減少不顯著，但在空間分布上連續(xù)性有所破壞，并在銀灘西區(qū)萎縮顯著。草地因其總面積較小，總體上看空間分布特征不明顯。水域空間分布總體上呈現(xiàn)萎縮趨勢變化，亦說明人類圍墾活動顯著。

2.1.2 土地利用類型面積變化趨勢 銀灘濱海區(qū)各類型土地利用面積逐年時段變化趨勢如圖2所示。由圖2可以看出，區(qū)域建設(shè)用地類型面積逐年顯著上升，其面積(比率)從1979年的5.01km2(10.53%)顯著增加至2013年的13.57km2(28.52%)；人工濕地類型面積在1979—1995年時段變化不大，而在1995—2006年時段從7.88km2顯著增加到了16.22km2，面積比率達(dá)到了34.08%，隨后至2013年面積略有減小至13.86km2；耕地類型面積在1979—1991年時段略有增加，而自1991—2006年時段從10.42km2顯著減小到1.93km2，面積比率僅為4.05%；林地類型面積在1979—1995年時段顯著減小，而自1995—2013年時段略有增減波動，至2013年面積(比率)僅為6.53km2(13.73%)；草地類型面積自1979—2013年以來整體上呈先略微減小后略微增加的變化趨勢，但總體上35a來，其面積最大值和最小值分別僅為1.90和0.32km2，是所有土地利用類型中面積(比率)最小的一類；水域類型在此指海岸淺海、港灣和湖水域，其面積自1979—1991年時段略有增加，之后的1991—2013年總體上呈顯著下降變化趨勢；灘涂類型是銀灘海岸最重要的旅游資源，其面積在1979—2013年時段內(nèi)增減波動變化但總體面積變化不大，但2006—2013年時段表現(xiàn)為萎縮的變化趨勢。

圖1 銀灘濱海區(qū)土地利用空間分布格局特征

上述分析表明，1979—2013年時段內(nèi)，銀灘濱海區(qū)土地利用類型空間格局與面積變化顯著，其中建筑用地和人工濕地類型大幅度擴張，而相對應(yīng)的林地、草地、水域及灘涂等類型大幅度萎縮或破碎化，這必將導(dǎo)致銀灘海岸區(qū)域生態(tài)、環(huán)境、旅游等一系列不良問題日益凸顯，因此，銀灘海岸環(huán)境與生態(tài)安全問題應(yīng)給予重視。

圖2 銀灘濱海區(qū)各土地利用類型面積變化趨勢

2.2 土地利用類型結(jié)構(gòu)演變動態(tài)

2.2.1 綜合土地利用動態(tài)度 由表2可知，2000—2006年時段綜合土地利用動態(tài)度變化最為劇烈(Lc=2.98%)，也即該時段人類的社會經(jīng)濟(jì)活動對該區(qū)域的土地資源的綜合開發(fā)和利用影響最大，其次為1991—2000年(Lc=1.75%)和2006—2013年(Lc=1.79%)時段，而1979—1991年(Lc=1.19%)時段變化速率最慢，也即人類活動的影響亦最小。從1979—2013年整個長時段來看，其綜合土地利用動態(tài)度變化僅為0.87%，但結(jié)合研究區(qū)單一類型的面積變化情況可發(fā)現(xiàn)，35 a來其綜合動態(tài)變化緩慢是基于短時段和單一類型顯著增減變化相互抵消的結(jié)果。因此，不能僅從多年的綜合動態(tài)變化來評估銀灘海岸的土地利用動態(tài)變化程度，而因更加關(guān)注單一類型的顯著增減動態(tài)變化，才更有利于決策部門制定相應(yīng)策略，實現(xiàn)銀灘海岸生態(tài)系統(tǒng)的健康可持續(xù)發(fā)展和開發(fā)利用。

表2 銀灘濱海區(qū)土地利用綜合土地利用動態(tài)度

2.2.2 土地利用類型轉(zhuǎn)化動態(tài) 將1979—2013年的整個時段劃分為1979—1991年，1991—2000年，2000—2006年和2006—2013年4個時段進(jìn)行土地利用轉(zhuǎn)移矩陣計算，結(jié)果依次詳見表3—6。由表3可知，1979—1991年時段內(nèi)，水域、耕地、建設(shè)用地等類型面積增加，其他各類型面積均減少。其中，水域類型面積增加了414.72 hm2，增加幅度最大，達(dá)到99.98%，主要由人工濕地和灘涂轉(zhuǎn)入而來，其轉(zhuǎn)入面積(占轉(zhuǎn)入面積比例)分別為259.2 hm2(50.75%)和202.86 hm2(39.72%)；建設(shè)用地類型面積增加125.82 hm2，增加幅度為25.11%，主要由耕地轉(zhuǎn)入，轉(zhuǎn)入面積(占轉(zhuǎn)入面積比例)為189.63 hm2(46.31%)；耕地類型面積增加141.57 hm2，增加幅度為15.72%，主要由林地轉(zhuǎn)入，轉(zhuǎn)入面積(占轉(zhuǎn)入面積百分?jǐn)?shù))為373.95 hm2(63.27%)；其余各類型中，草地、灘涂、林地和人工濕地類型面積分別減少了73.62%，30.86%，25.77%和0.89%，對應(yīng)主要轉(zhuǎn)出為耕地、水域、耕地和水域。由表4可知，1991—2000年時段內(nèi)，建設(shè)用地、灘涂、人工濕地等類型面積增加，其他各類型面積均減少。其中，建設(shè)用地類型面積增加了396.36 hm2，增加幅度最大，達(dá)到63.23%，主要由耕地和人工濕地轉(zhuǎn)入而來，其轉(zhuǎn)入面積(占轉(zhuǎn)入面積百分?jǐn)?shù))分別為280.71 hm2(40.85%)和201.69 hm2(29.35%)；灘涂類型面積增加201.6 hm2，增加幅度為36.76%，主要由水域轉(zhuǎn)入，轉(zhuǎn)入面積(占轉(zhuǎn)入面積百分?jǐn)?shù))為303.57 hm2(83.18%)；人工濕地類型面積增加153.09 hm2，增加幅度為18.55%，主要由水域轉(zhuǎn)入；其余各類型中，草地、耕地、林地和水域類型面積分別減少了36.87%，29.92%，29.11%和21.4%，對應(yīng)主要轉(zhuǎn)出為耕地、建設(shè)用地、耕地和灘涂。

由表5可知，2000—2006年時段內(nèi)，人工濕地、草地、灘涂和建設(shè)用地等類型面積增加，其他各類型面積均減少。其中，人工濕地類型面積增加了643.5 hm2，增加幅度最大，達(dá)到65.78%，主要由建設(shè)用地和水域轉(zhuǎn)入而來，其轉(zhuǎn)入面積(占轉(zhuǎn)入面積百分?jǐn)?shù))分別為343.71 hm2(29.6%)和326.88 hm2(28.15%)；草地類型面積增加10.35 hm2，增加幅度為32.76%，主要由耕地轉(zhuǎn)入，轉(zhuǎn)入面積(占轉(zhuǎn)入面積百分?jǐn)?shù))為17.55 hm2(42.12%)；灘涂類型面積增加171 hm2，增加幅度為22.8%，主要由人工濕地轉(zhuǎn)入，轉(zhuǎn)入面積(占轉(zhuǎn)入面積比例)為185.13 hm2(65.24%)；建設(shè)用地類型面積增加27.09 hm2，增加幅度為2.65%，主要由人工濕地和耕地轉(zhuǎn)入；其余各類型中，耕地、水域和林地類型面積分別減少了51.35%，49.97%和25.51%，對應(yīng)主要轉(zhuǎn)出均為人工濕地。由表6可知，2006—2013年時段內(nèi)，草地、林地、建設(shè)用地和水域等類型面積增加，其他各類型面積均減少。其中，草地類型面積增加了46.89 hm2，增加幅度最大，達(dá)到111.8%，主要由建設(shè)用地轉(zhuǎn)入而來，其轉(zhuǎn)入面積(占轉(zhuǎn)入面積比例)為38.88 hm2(44.4%)；林地類型面積增加211.68 hm2，增加幅度為47.94%，主要由人工濕地轉(zhuǎn)入，轉(zhuǎn)入面積(占轉(zhuǎn)入面積百分?jǐn)?shù))為166.59 hm2(44.53%)；建設(shè)用地類型面積增加306.72 hm2，增加幅度為29.2%，主要由人工濕地轉(zhuǎn)入，轉(zhuǎn)入面積(占轉(zhuǎn)入面積百分?jǐn)?shù))為453.42 hm2(53.92%)；水域類型面積增加32.49 hm2，增加幅度為9.96%，主要由人工濕地轉(zhuǎn)入，轉(zhuǎn)入面積(占轉(zhuǎn)入面積比例)為165.33 hm2(73.75%)；其余各類型中，耕地、灘涂和人工濕地類型面積分別減少45.81%，21.68%和14.51%，對應(yīng)主要轉(zhuǎn)出為建設(shè)用地、人工濕地、和建設(shè)用地。

表3 銀灘1979—1991年土地利用轉(zhuǎn)移矩陣 hm2

表4 銀灘1991—2000年土地利用轉(zhuǎn)移矩陣 hm2

表5 銀灘2000—2006年土地利用轉(zhuǎn)移矩陣 hm2

表6 銀灘2006—2013年土地利用轉(zhuǎn)移矩陣 hm2

2.2.3 土地利用強度與多樣性動態(tài) 銀灘濱海區(qū)土地利用強度和多樣性指數(shù)變化趨勢如圖3所示。

圖3 銀灘濱海區(qū)1979—2013年土地利用強度與結(jié)構(gòu)多樣性指數(shù)變化

由圖3中土地利用強度指數(shù)變化可知，銀灘濱海區(qū)近35 a來其土地利用程度表現(xiàn)為持續(xù)增強的態(tài)勢，即從1979年的296.48一致增強到2013年的344.31。而相對應(yīng)的土地利用結(jié)構(gòu)多樣性指數(shù)卻是先在1979—2000年時段基本保持穩(wěn)定，后至2000—2013年時段呈較為顯著的下降趨勢變化，最低值為2006年的239.2。由此表明，便隨著銀灘濱海區(qū)的持續(xù)開發(fā)利用，該區(qū)域的土地利用結(jié)構(gòu)的復(fù)雜度和豐富度已受到顯著破壞，也預(yù)示著其生態(tài)系統(tǒng)已向單一化和脆弱性更強的方向演變，區(qū)域生態(tài)風(fēng)險與環(huán)境問題日益加劇。

3 銀灘土地利用演變的影響因子

銀灘海岸濱海區(qū)人類活動頻繁、生態(tài)系統(tǒng)脆弱、氣候變化響應(yīng)極其敏感，故該區(qū)域土地利用類型結(jié)構(gòu)的演變必然受到氣候變化和人類活動的交互作用和影響。因此，可將銀灘濱海區(qū)土地利用結(jié)構(gòu)演變的影響因子分為氣候變化影響因子和人類活動影響因子兩大類，其中，前者主要包括氣溫、臺風(fēng)和潮汐等3個方面，后者主要包括城市化、圍墾、漁業(yè)、旅游業(yè)和管理規(guī)劃等5個方面。

3.1 氣候影響因子

3.1.1 氣溫因子 根據(jù)IPCC(2007,2013年)的研究，全球氣候變暖，氣溫升高，導(dǎo)致區(qū)域海平面上升已成不爭的事實[15]，同時，海水密度的變化也導(dǎo)致了海平面的變化[16]。根據(jù)2013年《中國海平面公報》，1980—2012年廣西沿海的海平面上升速率為1.8 mm/a，北海附近海域的海平面上升速率為2～4 mm/a；周雄[17]研究發(fā)現(xiàn)近40 a來，北海海平面上升速率為2.11 mm/a，黃鵠等[9]研究表明，海平面上升導(dǎo)致北海銀灘岸線位置蝕退速率為0.26 m/a。因此，氣溫升高致使海平面上升，必然導(dǎo)致銀灘海岸侵蝕及其灘涂、水域、紅樹林等地貌類型面積的逐漸萎縮。

3.1.2 臺風(fēng)因子 根據(jù)《熱帶氣旋年鑒》1949—2014年的臺風(fēng)統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示，影響廣西近岸及海島的臺風(fēng)平均每年有4.5個，最多的年份達(dá)9個，年內(nèi)以7—9月居多。臺風(fēng)是沿海形成風(fēng)暴潮的主要前提，麻榮永等[18]研究表明，廣西沿海的風(fēng)暴潮受厄爾尼諾現(xiàn)象為主，受拉尼娜現(xiàn)象影響為輔；臺風(fēng)及其風(fēng)暴潮不僅對銀灘海岸地貌直接產(chǎn)生風(fēng)力侵蝕，同時帶來了暴雨、洪水災(zāi)害以及臺風(fēng)發(fā)生期內(nèi)的海嘯對海岸的沖蝕，對北海市均造成了巨大財產(chǎn)損失，也顯著改變了銀灘海岸地貌特征。銀灘寶貴的銀白色沙灘旅游資源被臺風(fēng)不斷地帶入內(nèi)陸，且大部分白沙浸入海岸周邊的綠化帶或冩湖中而無法恢復(fù)，這直接制約了銀灘旅游業(yè)、漁業(yè)的發(fā)展。

3.1.3 潮汐因子 銀灘海岸屬于不正規(guī)全日潮為主的混合潮型，根據(jù)北海站1996—2008年驗潮資料統(tǒng)計，其多年平均潮差為2.46 m，最大潮差為5.36 m[17]，銀灘海岸部分區(qū)域坡度主要為1%～2.5%，一個太陽日內(nèi)，高低潮引起銀灘淹沒寬度數(shù)百米。潮汐一方面表現(xiàn)為潮水位的規(guī)律性漲落，對銀灘海岸的具有長期的淹沒和沖蝕，另一方面，海潮咸水生態(tài)系統(tǒng)與銀灘海岸內(nèi)陸淡水生態(tài)系統(tǒng)相互滲透，導(dǎo)致銀灘海岸沉積物、地下水位和水質(zhì)的變化，不僅影響著海岸線的遷移，同時導(dǎo)致了沿海生態(tài)與環(huán)境演變[19]。

3.2 人類活動影響因子

3.2.1 城市化因子 過去的35 a間，銀灘海岸濱海區(qū)城市化發(fā)展迅猛，建設(shè)用地類型面積從1979年的3.93 km2顯著增加至2013年的13.57 km2，顯著改變了區(qū)域的土地利用類型結(jié)構(gòu)。另外，銀灘海岸的城市化建筑物侵占海灘，直接造成了灘涂面積的萎縮。又如黃鵠等[8]研究發(fā)現(xiàn)，1955—1998年間廣西海岸灘涂面積總體顯著遞減，并以沙礫質(zhì)灘涂和紅樹林灘涂減少最多。

3.2.2 圍墾因子 由圖1各時段水域空間分布特征即可發(fā)現(xiàn)，人類圍墾開發(fā)利用銀灘海岸的活動從未停止，例如1984年的白虎頭沙堤、1990年的銀灘公園、1992—1993年的潮間帶建筑物投資熱及隨后的防浪堤、2000年以來的銀灘整治等[20]，這造成了海平面上升導(dǎo)致水域面積的增加量未能抵消人類圍墾活動造成的水域面積萎縮量，因此總體上該區(qū)域水域面積仍為減少態(tài)勢。其他土地利用類型也都在35 a間經(jīng)歷了不同程度的增減變化，這都與人類圍墾和開發(fā)利用活動直接相關(guān)。

3.2.3 漁業(yè)因子 銀灘海岸區(qū)域漁民主要靠漁業(yè)為生，因此對應(yīng)的沿岸淺海養(yǎng)殖、海岸人工濕地開發(fā)迅猛，人工濕地類型面積在1995—2006年時段就從7.88 km2顯著增加到了16.22 km2。孫永光等[21]研究亦表明，人類活動對灘涂養(yǎng)殖的影響最為顯著；由此可見，人類漁業(yè)發(fā)展對人工濕地類型的影響顯著。

3.2.4 旅游因子 銀灘灘涂資源一直以來都是該區(qū)域旅游業(yè)發(fā)展的核心資源，因旅游業(yè)的發(fā)展，其灘涂面積曾一度萎縮，沿岸旅游產(chǎn)業(yè)建筑的擴張?zhí)幪幙梢姡鴣硗慰蛯┩可迟|(zhì)的影響最為突出。翁毅等[20]研究亦表明，旅游開發(fā)加速了銀灘蝕退和冩湖的淤積，并使其景觀體型走向衰退、景觀格局的穩(wěn)定性下降。

3.2.5 管理與規(guī)劃因子 銀灘海岸管理部門及其開發(fā)規(guī)劃直接決定這人類活動對該區(qū)域土地利用類型結(jié)構(gòu)的影響范圍、方向和程度。例如1984年以前，北海銀灘尚未正式規(guī)劃開發(fā)，銀灘海岸陸地主要為林地、草地和灘地；而在20世紀(jì)90年代以來，陸續(xù)的開發(fā)活動導(dǎo)致建設(shè)用地、人工濕地等類型的大幅度增加，而對應(yīng)的耕地、林地、草地等類型面積顯著減??；而在2007后投入建設(shè)使用的高爾夫球場又增加了草地的覆蓋面積。

綜上可知，氣溫、臺風(fēng)和潮汐等氣候因子和城市化、圍墾、漁業(yè)、旅游業(yè)和管理規(guī)劃等人類活動因子均對銀灘海岸土地利用類型結(jié)構(gòu)演變具有重要貢獻(xiàn)，但就近幾十年的時間尺度下，人類活動因子的貢獻(xiàn)顯著大于氣候因子的貢獻(xiàn)，而上述各類因子的影響機制和貢獻(xiàn)定量分析亟待進(jìn)一步研究。

4 結(jié) 論

(1) 銀灘濱海區(qū)土地利用類型趨向單一化，空間分布呈現(xiàn)破碎化，建設(shè)用地、人工濕地類型面積的顯著增加主要以占用耕地、林地類型所致，而其他土地利用類型增減變化幅度不大。

(2) 銀灘濱海區(qū)土地利用綜合開發(fā)速率呈先增大后減小，在2000—2006年時段達(dá)到最大值2.98，但區(qū)域總體開發(fā)利用強度在35 a內(nèi)一直呈上升趨勢；不同土地利用類型間的轉(zhuǎn)化頻發(fā)、程度劇烈，且在不同時段內(nèi)類型間的轉(zhuǎn)化動態(tài)差異很大。

(3) 伴隨著銀灘濱海區(qū)土地利用強度的不斷增大，其土地利用類型多樣性在2000年年前較為穩(wěn)定，之后顯著下降，也即土地利用類型的豐富度下降，區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)的脆弱性增強。

(4) 銀灘濱海區(qū)土地利用類型結(jié)構(gòu)演變受氣溫、臺風(fēng)、潮汐等氣候因子和城市化、圍墾、漁業(yè)、旅游業(yè)、管理規(guī)劃等人類活動因子的綜合影響，且在研究時段內(nèi)，人類活動影響更為顯著。

(5) 銀灘濱海區(qū)開發(fā)利用程度已接近極限，區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能已開始下降，脆弱性顯著增強，該區(qū)域亟待確定進(jìn)一步的可持續(xù)開發(fā)規(guī)劃管理方案。銀灘海岸土地利用類型結(jié)構(gòu)演變的多種影響因子作用機理復(fù)雜，在本研究結(jié)果基礎(chǔ)上，迫切需要開展各因子影響機理及各因子貢獻(xiàn)的定量化方法研究，為該區(qū)域海岸帶的良性演變和可持續(xù)開發(fā)利用決策提供科學(xué)依據(jù)。

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Land Use Evolution and Its Impact Factors in Silver Beach of Beihai City

YANG Yunchuan1,2,3, LIAO Liping1,2,3, YAN Liubin1,2,3, HU Xiaochuan3, XIAO Shuai3, XIE Yanping3

(1.KeyLaboratoryofDisasterPreventionandStructuralSafetyofMinistryofEducation,GuangxiUniversity,Nanning，Guangxi530004,China; 2.GuangxiKeyLaboratoryofDisasterPreventionandEngineeringSafety,Nanning，Guangxi530004,China; 3.CollegeofCivilEngineeringandArchitecture,GuangxiUniversity,Nanning，Guangxi530004,China; )

[Objective] In recent years, land use of silver beach of Beihai City had experienced great changes and the subsequent significant degradation of ecological environment. Therefore, the land use evolution and its impact factors were urgently needed to be understood to provide an importantly scientific reference for future sustainable development and management. [Methods] The remote-sensing images of Landsat were adopted to analyze the land use evolution and to discuss its impact factors in silver beach of Beihai. [Results] In the years of 1979—2013, the areas of construction land and artificial wetland were considerably increased and were mainly transformed from cultivated land and forest land. The areas of cultivated land and forest land were substantially reduced accordingly. The areas of grassland, water area and intertidal zone had no great variation. Land use intensity was consistently increased. Before 2000, land use was diversified and after that it markedly reduced. Driving forces of land use change include not only climatic factors as air temperature, typhoon and tide, but also human activity factors as urbanization, sea reclamation, fishing, tourism and planning management. [Conclusion] During the past 35 years, the land use of silver beach of Beihai City presented trends of simplification, slowdown but intensified and fragmental developed evolution, which was coincided with the enhancement in vulnerability of regional ecosystem. It is urgently needed to probe the interacting mechanism among the above multiple factors and to quantify the respective contribution of them to land use evolution.

silver beach of Beihai City; coastal zone; land use change; impact factors of land use change

2016-06-22

2016-07-14

廣西教育廳科技項目“北海銀灘海岸帶演變遙感反演與驅(qū)動機制研究”(KY2015YB013); 廣西大學(xué)科研基金項目(XJZ140286); 廣西水利廳科技項目(201522)

楊云川(1982—),男(漢族),寧夏自治區(qū)中寧縣人,博士,講師,主要從事海岸帶水文地理與環(huán)境演變研究。E-mail:yyc_sciences@163.com。

廖麗萍(1985—),女(壯族),廣西自治區(qū)柳州市人,博士,講師,主要從水土資源遙感與地質(zhì)災(zāi)害研究。E-mail:01llp@163.com。

10.13961/j.cnki.stbctb.2016.06.038

A

1000-288X(2016)06-0223-08

P285.2， P748

文獻(xiàn)參數(shù)： 楊云川, 廖麗萍, 燕柳斌, 等.北海市銀灘土地利用演變特征及其影響因素[J].水土保持通報，2016,36(6)：223-230.