基于遙感的天津市填海造地特征分析

段佳豪+蘇旭冉+付陽子+陳思露+郭鑫

摘 要：利用RS和GIS技術(shù)提取了1974年至2016年天津市填海造地圍海、在填、成陸和建設(shè)四個(gè)階段的面積和時(shí)空分布信息，并分析了天津市不同時(shí)期填海造地的特點(diǎn)，以及不同時(shí)期填海造地四個(gè)階段的組合類型。研究發(fā)現(xiàn)天津市填海造地分為三個(gè)時(shí)期，每個(gè)時(shí)期對(duì)應(yīng)一種組合類型，分別為1974-2004年填海造地初期，為原始型；2005-2011年為填海造地活躍期，為成長(zhǎng)型；2012-2016年是填海造地的平穩(wěn)期，為成熟型。目前天津市填海造地處于平穩(wěn)期，未來其主要行為應(yīng)是在填階段填海造地向成陸階段的轉(zhuǎn)化以及已填陸地的建設(shè)利用。

關(guān)鍵詞：遙感；填海造地；階段；天津市

中圖分類號(hào)：TB文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：Adoi：10.19311/j.cnki.1672-3198.2017.36.091

0 引言

天津是中國北方重要的港口城市，擁有著中國最大的人工深水港。歷史上天津港的擴(kuò)展和近期天津南港和北塘港的建設(shè)等，都伴隨著大量的填海造地活動(dòng)。而填海造地在增加了大量建設(shè)用地，帶來巨大經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益的同時(shí)改變了自然岸線的走向，破壞了原始的潮灘系統(tǒng)，給海岸帶生態(tài)環(huán)境帶來了巨大的破壞。因此解譯天津各個(gè)時(shí)期的填海造地活動(dòng)對(duì)掌握天津填海造地的特點(diǎn)，明確天津填海造地的趨勢(shì)大有裨益。

目前我國對(duì)沿海地區(qū)填海造地的研究主要包括兩個(gè)方面，一是應(yīng)用遙感的手段研究填海造地的面積和用海類型的現(xiàn)狀、變化及其成因；二是對(duì)填海造地的生態(tài)損益或綜合效益進(jìn)行評(píng)價(jià)。填海造地是一個(gè)過程，填海造地工程早期是筑堤圍海，然后逐步吹填成陸。而目前，對(duì)填海造地的研究主要是按用海類型進(jìn)行分類，將填海造地從筑堤圍海到吹填成陸這個(gè)過程分階段進(jìn)行研究的報(bào)道并不多。

1 數(shù)據(jù)來源

本文所使用的遙感數(shù)據(jù)包括天津1974、1975年的MSS影像，1984、1990、1995年的TM影像，2000-2013年的ETM+影像以及2014-2017年的OLI影像。

2 研究方法

2.1 遙感影像預(yù)處理

將收集的研究區(qū)各類遙感影像根據(jù)需要，進(jìn)行相應(yīng)的波段組合與波段融合。

本文將填海造地分為“圍海、在填、成陸、建設(shè)”四個(gè)階段進(jìn)行目視解譯，其中“在填階段”末期和“成陸階段”，單純靠真彩色圖像難易做出準(zhǔn)確區(qū)分，所以需要假彩色圖像做輔助判別，解譯時(shí)進(jìn)行參照對(duì)比，以提升解譯精度。

2.2 原始岸線與填海造地信息提取

填海造地是逐年累加的用?；顒?dòng)，成陸范圍不斷向外擴(kuò)展。因此早期填海造地和原始陸地在遙感上難以區(qū)分。這就需要進(jìn)行原始岸線信息的提取。目前學(xué)術(shù)界普遍認(rèn)為我國填海造地興起于改革開放（1979年）后。本文選取了1974和1975年的MSS影像進(jìn)行原始岸線的提取。

為了區(qū)分填海造地早期階段的圍海和其它用途圍海，本文按照由近及遠(yuǎn)的時(shí)間順序進(jìn)行解譯，這樣可以明確判斷出早些年份遙感影像中的圍海是否為填海造地用，此外先解譯近期高精度的影像也有助于提升解譯精度。最后完成對(duì)天津市各年度四個(gè)階段填海造地信息的提取。

年度新增的各階段填海造地面積由下列公式計(jì)算得出：

公式基于以下現(xiàn)實(shí)條件成立：（1）除圍海階段外，其他階段不可跨越；（2）填海造地過程不可逆。

Si為本年度新增陸地面積，即由在填/圍海階段轉(zhuǎn)化為成陸/建設(shè)階段的面積；S1為本年度“建設(shè)階段”填海造地的總面積；S2為本年度“成陸階段”的總面積；S1′和S2′為前一年相應(yīng)階段的總面積。

Sj為本年度新增“在填階段”填海造地的面積，即由海域/圍海階段轉(zhuǎn)化為在填階段的面積；Si為本年度新增陸地面積，詳見式（1）；S3為本年度“在填階段”的總面積；S3′為前一年“在填階段”總面積。

3 結(jié)果分析

填海造地的總面積是四個(gè)階段填海造地面積之和。而年度新增某一階段的填海造地面積（除新增圍海階段）均包含轉(zhuǎn)化自前一階段填海造地的部分，詳見式（1）、（2），因此年度增加的填海造地總面積并不等于年度新增的各階段填海造地面積之和。詳細(xì)數(shù)據(jù)見圖1。

3.1 填海造地總面積分析

天津市填海造地總面積是逐年增加的，截至2016年底，填海造地總面積為33837.5628 hm2，其中2008年增加面積最多，結(jié)合圖1，可以將天津市填海造地?cái)U(kuò)張分為三個(gè)時(shí)期，1974-2004年是填海造地初始期，填海造地總面積和年度增加面積都比較小，可以看出1974-2004年30年間填海造地總面積僅有3958.4454 hm2；2005年至2011年是造地工程的活躍期，平均年增加面積達(dá)4093.3644 hm2；2012年至今是天津市年度填海造地的平穩(wěn)期，填海造地面積總量大，但是年均增加面積僅有245.1133 hm2，趨勢(shì)平穩(wěn)。

3.2 填海造地各階段面積分析

從圖1中可以看出，天津市填海造地新增陸地的面積在2008年之后快速增長(zhǎng)，在2009-2010兩年的增長(zhǎng)尤為顯著。而填海造地總面積在2005年之后的增長(zhǎng)已經(jīng)比較迅速，這與新增陸地面積變化趨勢(shì)相比提前大約三年。據(jù)圖1可以將天津市每年的填海造地分為三種類型：第一種，原始型，時(shí)段1974-2004年是填海造地活動(dòng)強(qiáng)度較小的階段，特點(diǎn)是，每年新增的各階段填海造地面積均很小、填海造地強(qiáng)度很低。第二種，成長(zhǎng)型，時(shí)段2005-2011年是填海造地非?；钴S的時(shí)期，特點(diǎn)是年度新增的填海造地中初始階段（圍海/在填階段）面積大，填海造地總面積擴(kuò)張快，成陸潛力大。第三種，成熟型，時(shí)段2012年至今，是填海造地活動(dòng)相對(duì)穩(wěn)定的時(shí)期，特點(diǎn)是年度新增的各階段填海造地中主要為完成階段，面積的增加主要來源于前一階段的轉(zhuǎn)化，因此填海造地總面積增長(zhǎng)小。

截止2016年末天津市填海造地各階段的分布情況如圖2所示。在填階段填海造地的面積12503.2612 hm2，占總填海造地面積的36.95%，圍海階段的面積較小。已填陸地的建設(shè)率為59.01%，建設(shè)空間充足。結(jié)合上文，天津市填海造地已經(jīng)進(jìn)入相對(duì)穩(wěn)定的時(shí)期，不會(huì)出現(xiàn)大規(guī)模的擴(kuò)張，因此近期天津填海造地主要的活動(dòng)將是在填階段向成陸階段的轉(zhuǎn)化，以及已填陸地的利用。endprint

4 結(jié)論

本文根據(jù)填海造地不同階段的用海特點(diǎn)，將其分為圍海階段、在填階段、成陸階段和建設(shè)階段。并利用遙感和地理信息系統(tǒng)技術(shù)，提取了天津市1974年以來四個(gè)階段填海造地的信息。并對(duì)不同時(shí)期填海造地的擴(kuò)張?zhí)攸c(diǎn)以及年度新增各階段填海造地的構(gòu)成特征進(jìn)行了分析，結(jié)論如下：

（1）天津市的填海造地?cái)U(kuò)張分為三個(gè)時(shí)期，1974-2004年是填海造地的初期，填海造地總面積和每年新增面積都比較??；2005-2011年是填海造地的活躍期，年增加面積很大，填海造地向外擴(kuò)張迅速；2012-2016年是填海造地的平穩(wěn)期，填海造地面積總量巨大，但年增加面積很小，向外擴(kuò)張趨勢(shì)減弱。

（2）天津市年度新增各階段填海造地分為三種類型：第一種，原始型，特點(diǎn)是，每年新增的各階段填海造地面積均很小、填海造地強(qiáng)度很低。第二種，成長(zhǎng)型，特點(diǎn)是年度新增的填海造地中初始階段（圍海/在填階段）面積大，填海造地總面積擴(kuò)張快，成陸潛力大。第三種，成熟型，特點(diǎn)是各階段面積的變化主要來源于前一階段的轉(zhuǎn)化，填海造地總面積增長(zhǎng)小。

（3）根據(jù)2016年天津市填海造地各階段的面積組成情況來看，天津市的填海造地目前已經(jīng)處于穩(wěn)定期，短期內(nèi)不會(huì)出現(xiàn)大范圍的擴(kuò)張行為。未來其主要的行為應(yīng)是在填階段填海造地向成陸階段和建設(shè)階段填海造地的轉(zhuǎn)化。

由于本文的面積數(shù)據(jù)來源于對(duì)遙感圖像的目視解譯，在實(shí)地調(diào)研中發(fā)現(xiàn)有的用海類型因特征相近易混淆，如火電廠的冷卻池和填海造地用的早期圍海，二者在遙感圖上難以區(qū)分，這類誤差面積往往可以達(dá)到數(shù)十公頃。筆者并沒有進(jìn)行系統(tǒng)的調(diào)研，不能排除所有此類誤差。希望后續(xù)研究者可以獲得更精確的數(shù)據(jù)做進(jìn)一步的研究。

參考文獻(xiàn)

[1]胡聰，于定勇，趙博博.天津?yàn)I海新區(qū)圍填海工程對(duì)海洋資源影響評(píng)價(jià)[J].海洋環(huán)境科學(xué)， 2014，33（2）：214-219.

[2]劉偉，劉百橋.我國圍填海現(xiàn)狀、問題及調(diào)控對(duì)策[J].廣州環(huán)境科學(xué)，2008，23（2）：26-30.

[3]賀嘯.天津圍填海現(xiàn)狀問題與應(yīng)對(duì)策略研究[D].天津：天津大學(xué)，2012.

[4]國家海洋局，HY/T 123-2009 海域使用分類[S].北京：中國標(biāo)準(zhǔn)出版社，2009.

[5]高志強(qiáng)，劉向陽，寧吉才等.基于遙感的近30a中國海岸線和圍填海面積變化及成因分析[J].農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào)，2014，30（12）：140-145.endprint