近年來大連市圍填海區域動態演化研究*

王兆蘭，王利，2，趙彪

(1. 遼寧師范大學城市與環境學院 大連 116029； 2. 遼寧師范大學海洋經濟可持續發展研究中心 大連 116029)

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近年來大連市圍填海區域動態演化研究*

王兆蘭1，王利1，2，趙彪1

(1. 遼寧師范大學城市與環境學院 大連 116029； 2. 遼寧師范大學海洋經濟可持續發展研究中心 大連 116029)

基于遙感和GIS技術，以2000年、2005年、2010年LandsatTM數據和2014年Landsat OLI數據共4期的遙感影像為數據源，完成了對大連市海岸線變遷及圍填海區域演變信息的提取，分析了大連市圍填海區域的動態演化特征，并探討了圍填海區域變化的驅動因素。研究表明：2000—2014年，大連市海岸線長度以及圍填海面積逐年增加，2005年以后進入快速增長時期，但增速呈由快變慢的趨勢；圍填?；顒又饕性谕叻康旰褪休爡^岸段；人工岸線增加，岸線年均長度變化強度由大到小依次為普蘭店岸段、莊河岸段、瓦房店岸段、市轄區岸段；從驅動因素上看，圍填海面積變化是主要是社會經濟因素作用的結果，與養殖業、工業以及港口物流業的發展密切相關。

圍填海區域；填海造地；海岸線；動態演化；大連市

1 引言

大連市是三面環海的半島城市，是東北地區對外開放的窗口和最大的港口城市。隨著經濟社會的快速發展，大連市人多地少的矛盾日益突出，面對日益嚴重的“土地赤字”問題，圍填海成為緩解用地緊張的重要途徑。圍填海是指通過人類在海岸線外進行圍海和填?；顒?，使指定海域失去海洋屬性，從而對其進行有效利用的方式[1]；大規模的圍填海工程使得海岸帶發生巨大變化，直接改變潮間帶灘涂資源量及海岸帶環境，引起海岸帶多種資源與生態過程的改變，影響沿海人民的生存與發展[2-3]。因此，及時準確地監測沿海地區圍填海變化情況，對于研究圍填?；顒訉Ｑ蟓h境造成的影響，推進沿海地區可持續發展具有重要意義。

近年來國內外學者對圍填海區域變化及其驅動因素進行了深入的研究，國外部分學者分別對英國東部海岸、土耳其東部地區海岸帶、阿聯酋阿布扎比海岸帶、尼羅河三角洲、韓國 Gomso 灣淤泥質海岸、印度卡納塔克海岸、埃及尼羅河三角洲東北部海岸進行了研究[4-8]。國內學者的研究主要集中在對渤海灣西北岸、遼寧省、廈門市、深圳灣、膠州灣等地區的圍填海情況進行了監測研究[9-13]。通過對相關文獻梳理發現，現有研究多是從省區的層面研究海岸帶的變化，對微觀海域面積的研究較少，缺乏對大連市近年來的圍填海面積變化的研究；解譯方法較為單一，對用地類型分辨較為模糊。因此，本研究以大連市為研究對象，結合遙感影像和Google Earth實時影像，采用半自動-交互式目視判讀方法進行解譯，對2000-2014年大連市圍填海動態變化進行監測研究，以期為大連市海洋資源合理利用、環境保護、城市規劃等科學決策提供相關依據。

2 數據來源與研究方法

2.1 研究區與數據源

大連市東臨黃海，西鄰渤海，南與山東半島隔海相望，北與東北內陸相連，處于121°44′E—121°49′E、39°01′N—39°04′N。海岸線范圍為瓦房店市浮渡河口至莊河市南尖鎮，海岸類型為基巖海岸、沙礫質海岸、岬灣沙礫海岸、岬灣淤泥海岸。近年來，隨著大連海洋經濟的快速持續發展，沿海地區的土地資源緊缺，大連岸段海岸線的變化基本上源于圍填海工程。本研究采用2000年、2005年、2010年TM影像(30 m)、2014年OLI影像(30 m)共4個時期覆蓋全區的16景Landsat影像，以及大連政區圖、地形圖、海圖、大連市城市總體規劃(2010-2020年)、《大連市人民政府辦公廳關于印發大連海洋功能區劃通知》[大政辦(2006)165號]和歷年統計年鑒為數據來源。由于圍填海區域的岸線一般為人工岸線，成像季節對研究影響不大，因此選取的16景影像成像時間均為9-10月，且均為無云的高質量影像。

2.2 數據處理

綜合研究區的海岸類型和各種海岸線提取方法的利弊，本研究選取人工目視解譯法，遙感影像目視解譯法提取海岸線的誤差可控制在30 m內，面積量算誤差為6 km2[21]，因此采用此法勾出各時相海岸線可行。本研究對圍填海區域的提取主要是在GIS技術的支撐下，并參照其他輔助數據采用半自動-交互式目視判讀解譯。圍填海區域的提取具體實施步驟為：在RS影像處理技術的支持下對16景影像分別做快速大氣校正，以便對地物光譜特征的識別。TM影像選取5、4、3波段，OLI數據選取6、5、4波段進行彩色合成，這樣的組合有利于陸地/水體的目視判讀。對已得到的全部影像分幅做幾何校正和地形校正，之后對每一時相的四景影像進行鑲嵌，形成一幅覆蓋大連全域的影像文件，并且坐標統一為WGS84 坐標系統 UTM-51N投影。最后以2000年鑲嵌完整的影像作為基準影像對其他時相影像做配準，對配準后的各個時相的影像，在參考大連行政區劃圖以及海圖的基礎上進行裁剪，確定研究區域界限。本研究將鹽田和養殖池視為不透水構筑物，以鹽田和養殖池圍堤向海測的平均大潮高潮時水陸分界的痕跡線作為人工岸線[20]，且不考慮防波堤和島嶼構成的岸線。利用處理后30 m分辨率的影像進行海岸線的目視解譯，并勾勒出各個時相大連海岸線。在GIS和Excel等軟件的支持下，完成圍填海面積變化的定量分析、空間分析以及表達。

3 圍填海動態變化結果分析

依據大連行政區劃，將大連海岸分為4個岸段，即瓦房店岸段(包括長興島臨港工業區)、普蘭店岸段、市轄區岸段(包括中山區、西崗區、沙河口區、甘井子區、旅順口區、金州新區)、莊河岸段。根據遙感影像提取結果，分別統計了各個岸段以及整體岸段的海岸線長度和圍填海面積的變化量(表1)。

表1 2000-2014年大連市海岸線長度和圍填海面積變化量

3.1 大連市海岸線長度的時空變化特征

2000—2014年間大連海岸線長度呈持續增加的趨勢，從2000年的1 217.5 km增加到2014年的1 439.6 km，共增加222.1 km，年均增加15.6 km。其中，2005—2010年間是大連海岸線增長最為劇烈的時期，共增加了127.9 km，占總增加長度的58%；其次為2000—2005年間，增加61.3 km，占總增加長度的28%；2010—2014年海岸線長度增加最小，占總增加長度的14%。由表1可以看出，4個岸段不同時期的海岸線長度均呈持續增加趨勢；瓦房店岸段的岸線長度增加主要集中在2000—2010年的10年間， 2010年以來，此岸段的岸線長度增量較小，僅占14年間的7%；市轄區岸段2000—2005年岸線長度增量最大，接下來的9年變化較小年均且變化程度相當；莊河岸段的岸線長度增加主要發生在2005—2010年間；普蘭店岸段的岸線長度增量發生在2005—2010年和2010—2014年的兩個時段內且各占一半，而2000—2005年間普蘭店岸段的海岸線長度無變化。

根據大連市鄉鎮街道的行政界線，將大連海岸線更加細致地分為各個鄉鎮街道岸段(將大連金州灣國際機場所形成的岸線合并到金州城區岸段內)。根據式(1)[22]來計算2000—2014年各個岸段的海岸線變化強度，并制作海岸線變化強度空間分布圖(圖1)，以更加客觀的分析各岸段的海岸線的變化強度以及空間分布特征。

(1)

式中：LCIij為第i年至第j年海岸線長度變化強度 (length change intensity)；Li為第i年海岸線的長度；Lj為第j年海岸線長度。

從空間上看，2000—2014年間，大連市海岸線長度年均變化強度為1.30%。各岸段的海岸線年均長度變化強度由大到小依次呈現普蘭店、莊河、瓦房店、市轄區的空間分布特征，變化強度分別為2.49%、2.41%、1.65%、0.55%。

3.2 大連市圍填海區域的時空變化特征

從時間方面看(表1和圖2)，2000—2014年大連圍填海面積共增加了387.07 km2，年均增長27.64 km2，總體呈先升后降的趨勢。2005—2010年為圍填海面積迅速增加時期，約為前后兩個時期增加面積的總和，占14年間總增加面積的47%；這一時期，圍填?；顒又饕性谕叻康旰颓f河岸段，分別占總增量的43%、34%。其次為2010—2014年間，占增加面積的34%，這一時期圍填海面積增加主要集中在瓦房店岸段，占總增量的62%，其他岸段均有較少分布。2000—2005年圍填海增加面積最小，占14年間總增加面積的19%，圍填?；顒又饕性谕叻康旰褪休爡^岸段，分別占總增加量的50%、41%。

圖2 2000—2014年大連各岸段圍填海面積變化情況

從空間方面看，各岸段圍填海特征主要有：瓦房店岸段3個時期圍填海分布較集中，主要分布在兩個岸段，即李官鎮至永寧鎮岸段(包括李官鎮、土城鄉、永寧鎮海域)和長興島至復州灣鎮岸段(包括長興島、西中島、交流島鄉、謝屯鎮、復州灣鎮海域)。市轄區圍填海主要分布在金州區的三十里堡街道、金州城區岸段、大連開發區岸段，大連市內的甘井子區大連灣街道兩側、凌水街道岸段和中山區北部海域也有圍填海工程分布。莊河岸段圍填海分布較均勻，相對來說大鄭鎮岸段、莊河城區西部岸段、鞍子山鄉岸段、栗子房鎮岸段圍填海面積較大一些。普蘭店各岸段圍填海分布也是較均勻，相對來說皮口鎮岸段分布較多一些。

4 2000年以來大連市圍填海面積變化原因分析

圖3 2000-2014年大連市圍填海利用類型

參照《海域使用分類體系》，將圍填海的利用類型分為5類，即養圈用海、工業用地、港口用地、城市生活及服務業用地、其他用地(包括旅游用地，房地產開發用地，用途不明用地)。根據解譯結果(圖3)，2000—2014年間，養圈海是最大的利用類型，占總圍填海面積的67.36%。由于工業用地、港口用地、城市生活及服務業用地以及其他用地屬于填海造地區域，固填海造地占14年間總圍填海面積的32.64%。養殖用海主要分布在瓦房店岸段(西楊鄉、仙浴鎮灣、三臺子-金州葫蘆套屯鹽田養殖功能區)，市轄區岸段(石河街道-大魏家街道)，普蘭店岸段(楊樹房鎮)，莊河岸段(碧流河口-莊河達拉腰子養殖綜合功能區，青堆子灣養殖功能區)；填海造地中的工業用地所占比例較大且分布廣泛，主要是臨港工業區拓展以及國有廢棄鹽田上工業區的建設等；其次為港口用地，主要有旅順新港擴建工程，大窯灣港、莊河港等港口建設等；再次為其他用地，其主要是用來房地產開發和旅游業建設，例如金渤海岸的房地產用地，金石國際運動中心的旅游用海等；所占比例最小的是城市生活及服務業用地，主要有凌水灣高新園區總部經濟基地、大連金州灣國際機場、小窯灣航運綜合服務區、東港城市公共服務區的建設等；14年間填海造地工程大量分布在市轄區岸段和瓦房店岸段。

基于GIS數據分析工具，提取2000—2014年變化的區域，將變化區域與2014年影像疊加，并結合Google Earth、《大連海洋功能區劃》以及實地調查解譯圍填海區域的利用類型以及空間分布情況(圖4)。

圖4 2000—2014年大連市主要填海區域及具體利用類型

近年來，大連著力發展海洋經濟，沿海經濟帶的經濟水平大大加強，在海洋與漁業強市戰略推動下，2013年大連市實現海洋經濟總產值2 652億元[23]4年實現2 990億元的海洋經濟總產值。在經濟因素和城市發展的驅動下，海洋漁業，沿海工業不斷發展，城市建設用地規模不斷擴張。海水養殖產量從2000年的118.6萬t增加到2013年的141.56萬t，由此反映出此期間養殖池的修建，養殖業的大力發展，勢必導致海域面積的減少，圍海利用的面積大量增加。例如，在瓦房店、莊河岸段進行了大規模的海參養殖活動，使得養殖池面積大大增加。大連市GDP從2000年的1 110.8億元增加到2013年的7 650.8億元，港口吞吐量從2000年的9 699萬t增加到2013年的4.1億t，人口從2000年的551.5萬人增加到2013年的591.4萬人。臨港工業的建設、港口物流業的發展以及人口的迅速增加都將導致沿海地區土地資源的稀缺，使得填海造地活動大規模進行，進而導致填海面積的不斷增加。

由此可見，近年來大連圍填海的動態演變主要由經濟因素和建設用地需求的驅動，其中養殖業的發展、工業的建設、港口物流業的發展是使海域范圍向海擴張的主要動因。

5 結論

本研究利用2000—2014年LandsatTM/OLI影像數據，參考其他輔助資料，基于遙感和GIS技術，利用目視解譯法，對圍填海區域的用地類型進行了解譯，獲取了2000—2014年大連圍填海時空變化情況，統計了各個類型的面積分布情況，并分析了圍填海動態演變的主要驅動因素。主要結論有：海岸線變化方面，近年來大連海岸線長度總體呈增長趨勢，共增加了222.1 km；2005—2010年間是大連海岸線長度增長相當于前后兩個時期增加量的總和，由大到小依次呈現出2005—2010年、2000—2005年、2010—2014年的時間分布特征；各岸段海岸線長度年均變化強度由大到小依次呈現普蘭店、莊河、瓦房店、市轄區的空間分布特征。在圍填海面積變化方面，近年來大連圍填海面積共增加了387.07 km2，圍填?；顒忧皟蓚€時期呈快速增長的趨勢，后一時期有所減慢；2005—2010年為圍填海面積迅速增加時期。圍填?；顒又饕植荚谕叻康旰褪休爡^岸段；用地類型方面，大連圍填海的主要用地類型為養殖用海、工業用地和港口用地；大連圍填海的動態演變主要由經濟因素和社會因素驅動；養殖業的興起，工業的發展，港口的建設導致圍填海工程大量進行是驅動海域面積變化的直接因素。本研究僅對大連近年來海岸線以及圍填海的動態演變情況做了初步的分析，如何結合海洋功能區劃、主體功能區劃分結果，生態保護區劃分等結果進行適宜性評價，明確圍填海區域用地類型的合理性，提出具體的改進建議還有待于進一步深入研究。

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教育部人文社會科學重點研究基地2009年度重大項目“基于GIS技術的遼寧沿海經濟帶產業布局調整與物流環境優化協調研究”(09JJD790058).

K902；P74

A

1005-9857(2015)08-0043-05