程陽艷付東洋祁雅莉李志強劉 貝余 果何露雪

(1.廣東海洋大學(xué) 電子與信息工程學(xué)院,廣東 湛江 524088;2.自然資源部 第一海洋研究所,山東 青島 266061;3.青島海洋科學(xué)與技術(shù)試點國家實驗室 區(qū)域海洋動力學(xué)與數(shù)值模擬功能實驗室,山東 青島 266237;4.自然資源部 海洋環(huán)境科學(xué)與數(shù)值模擬重點實驗室,山東 青島 266061;5.廣東海洋大學(xué) 海洋遙感與信息技術(shù)工程技術(shù)研究中心,廣東 湛江 524088)

湛江位于廣東雷州半島,海岸線長達1 556 km,海岸帶資源豐富,是海洋水產(chǎn)及圍墾活躍的地區(qū)。受歷史的局限性和海洋環(huán)境觀念淡薄的影響,在幾度“與海爭地,向海要糧”導(dǎo)向影響下,湛江先后于1958年,1960年、1969年和1974年分別進行了4次大規(guī)模圍海造地工程。1975—1994年,為滿足城市建設(shè)需求又增加了約20 km2的圍填海工程,對湛江東北海岸帶造成了巨大的影響[1]。21世紀以來,由于碼頭、工業(yè)園區(qū)建設(shè)需求,湛江圍填海工程更頻繁出現(xiàn)[2-3]。因此,開展湛江市長時間序列海岸帶及圍填海工程的監(jiān)測,認知海岸線變遷規(guī)律,對于湛江退墾還海等海岸帶生態(tài)修復(fù)保護工程及海岸帶生態(tài)環(huán)境的可持續(xù)發(fā)展具有重要意義。

海岸線是多年平均大潮高潮時水陸分界的痕跡線[4]。傳統(tǒng)海岸線測繪主要通過對海岸線拐點進行實地測量,按序?qū)⒐拯c連接的人工方法完成。這種測量的精度受拐點疏密程度的影響,且存在人力物力消耗巨大等缺點[5]。隨著衛(wèi)星遙感技術(shù)的快速發(fā)展,遙感技術(shù)具有的大尺度、長時間序列優(yōu)勢越發(fā)突出,已成為海岸線監(jiān)測的主要技術(shù)手段[6]。

多年來,國內(nèi)外已有許多學(xué)者在利用遙感影像數(shù)據(jù)提取海岸線、分析海岸線變遷方面開展了大量的研究[7-14]。目前,我國華南地區(qū)海岸線變遷研究主要集中于廣東珠三角地區(qū)、廣西北部灣地區(qū)以及福建沿岸,而基于衛(wèi)星遙感有關(guān)湛江地區(qū)海岸線變遷的研究鮮見報道。本文選取湛江東北區(qū)域為研究區(qū),以1989—2017年6 景LandSat TM/OLI影像為數(shù)據(jù)源,提取改進的歸一化差值水體指數(shù)(Modified Normalized Difference Water Index,MNDWI)并進行閾值分割,采用人機交互的方法提取并細化修正近30 a湛江東北區(qū)域海岸線信息。在此基礎(chǔ)上,運用端點變率(End Point Rate,EPR)、線性回歸變率(Linear Regression Rate,LRR)、岸線類型結(jié)構(gòu)等多種方法或指標,結(jié)合當(dāng)?shù)刈匀慌c社會人類活動因素,有針對性地進行湛江東北海岸線變遷、海岸線類型結(jié)構(gòu)演變以及岸線變遷驅(qū)動力的研究,為進一步科學(xué)規(guī)劃、合理利用湛江市海岸帶空間資源提供有效參考。

1 研究區(qū)域與方法

1.1 研究區(qū)概況

湛江位于廣東西南部,地處雷州半島,三面環(huán)海。作為我國規(guī)劃的“21世紀海上絲綢之路”重要城市,湛江是大西南與中國—東盟經(jīng)濟走廊的核心節(jié)點城市[15],其海岸帶港口工程開發(fā)與海岸帶用地規(guī)劃備受重視。研究區(qū)位于湛江東北地區(qū)(110°01′42.18″～110°57′58.59″E,20°47′39.85″～21°26′05.07″N),海岸線不規(guī)則且較多彎曲,可分為大陸海岸與島嶼海岸。大陸海岸東北起于吳川王村港鎮(zhèn),西南止于雷州東里鎮(zhèn)。島嶼海岸自北以南依次為南三島、特呈島、東頭山島、東海島以及硇洲島海岸(圖1)。

圖1 研究區(qū)位置Fig.1 Location of study area

1.2 數(shù)據(jù)來源及預(yù)處理

根據(jù)研究區(qū)地理位置,綜合考慮圖像質(zhì)量、成像時間及21世紀以來研究區(qū)港口工程興建頻繁等因素,本文共收集了1989年、2000年、2005年、2009年、2013年以及2017年的LandSat TM/OLI Level 1T(L1T)系列影像,軌道編號為124/45,成像時間集中于冬春季且云覆蓋量均小于2%,影像參數(shù)見表1。另以Google Earth影像、地形圖數(shù)據(jù)及相關(guān)社會經(jīng)濟數(shù)據(jù)為輔助數(shù)據(jù)完成海岸線提取、海岸線變遷研究及驅(qū)動力分析。其中,海岸線類型提取及變遷分析共使用1989年、2000年、2009年及2017年4景影像,相鄰年份間隔約10 a,可體現(xiàn)每10 a湛江東北岸線利用類型的變遷規(guī)律。而為重點體現(xiàn)21世紀以來湛江東北海岸線空間位置頻繁變遷的細節(jié),并提高對頻繁變遷的岸線時空變率的估算精度,除上述4景影像外,2005年與2013年影像被添加應(yīng)用于湛江東北海岸線空間位置信息提取及變遷研究。數(shù)據(jù)來源于地理空間數(shù)據(jù)云網(wǎng)站(http:∥www.gscloud.cn)以及美國地質(zhì)勘探局(USGS,http:∥glovis.usgs.gov)。本文圖像處理的主要平臺為Arc-GIS10.4.1、ENVI5.3,進行海岸線變遷定量研究時主要運用DSAS 5.0模塊。

表1 LandSat TM/OLI遙感影像數(shù)據(jù)Table 1 LandSat TM/OLI remote sensing images data

經(jīng)DEM 進行地形校正后的LandSat L1T 影像,由于存在日期差異,仍需對其進行輻射定標和大氣校正等預(yù)處理工作,其中大氣校正模型采用的是ENVI平臺自帶的FLAASH 大氣校正模塊。為保證影像幾何精度,本文利用二次多項式模型,采用雙線性內(nèi)插法進行重采樣,校正配準誤差控制在0.5個像元以內(nèi),且校正后影像均采用UTM 投影和WGS_84坐標系。

1.3 海岸線提取方法

根據(jù)遙感影像自動提取通常僅得到“水邊線”,需進行潮汐校正才能夠得到準確的“海岸線”。長時間序列潮汐數(shù)據(jù)的獲取相當(dāng)困難,而目視解譯法既能保證提取精度高,也不依賴潮汐數(shù)據(jù)及現(xiàn)場實測數(shù)據(jù)[16]。因此,本文以盡量降低潮汐帶來的誤差為前提,采用人工交互方法提取海岸線。

依據(jù)相關(guān)分類方案[5,17],結(jié)合研究區(qū)海岸線分布及當(dāng)?shù)厣鐣顒犹攸c,本文共將研究區(qū)海岸線劃分為3大類、8小類,并引用或制定相應(yīng)的海岸線提取原則,如表2所示。其中,海岸線確定原則及解譯標志對應(yīng)以4-3-2(5-4-3)波段組合顯示的LandSat TM(OLI)影像。

表2 湛江東北海岸線解譯標志及確定原則Table 2 Interpretation keys and delineation of different types of coastlines in northeast Zhanjiang

以改進的歸一化水體指數(shù)(MNDWI)直方圖為基礎(chǔ),采用直方圖閾值分割法進行海陸閾值分割,得到初步水邊線。MNDWI由下式給出[18]:

式中,LGreen和LMir分別為綠光波段與中紅外波段像元亮度值,在TM 傳感器中分別對應(yīng)2、5波段,在OLI傳感器中分別對應(yīng)3、6波段。

采用直方圖閾值分割法進行海陸閾值分割時,1989 年、2000 年、2005 年、2009 年、2013 年 及2017 年MNDWI影像海陸分割閾值分別為0.302、0.298、0.321、0.307、0.125、0.114,通過以上閾值可將各年份MNDWI影像分為小于閾值的陸地部分及大于閾值的水體部分,對二值化圖像進行柵格矢量轉(zhuǎn)換等操作可得到初步水邊線,但并非最終海岸線。依據(jù)本文海岸解譯標志及確定原則(表2),工程建設(shè)岸線、人工分界河口岸線與基巖岸線均不受潮汐影響,可直接保留所提取的對應(yīng)水邊線作為海岸線所在[17];對于其余利用類型海岸線,則需結(jié)合表2及Google Earth影像等,采用目視解譯方法進行提取。目視解譯法具有提取精度高及對現(xiàn)場實測數(shù)據(jù)的非依賴性等特點。

本文在海岸線提取誤差分析中采用點線距離法,選擇空間位置長期穩(wěn)定的基巖岸線或防潮堤等作為岸線點,用GPS接收機實測其位置信息,通過計算岸線點實測位置與本文所提取相應(yīng)位置岸線的垂向距離,可得出岸線均方根誤差值(RMSE),公式如下[19]:

式中:n為岸線點數(shù)量,D為岸線點到待評估海岸線的垂向距離。

經(jīng)計算,本文提取校正的2017年海岸線均方根誤差為26.4 m,誤差小于1個像素,達到對湛江東北海岸線開展后續(xù)變遷研究分析的標準。

1.4 海岸線變遷研究方法

1)基線法

數(shù)字化海岸線分析系統(tǒng)(Digital Shoreline Analysis System,DSAS)軟件可實現(xiàn)對某一時期內(nèi)海岸線時空變率的估算[20-21]。本文基于DSAS 5.0軟件,使用EPR、LRR 對湛江東北海岸線時空變化進行分析。由于研究區(qū)海岸線復(fù)雜曲折,而DSAS 軟件對演變劇烈的復(fù)雜海岸線分析誤差較大,故本文對岸線采取分段處理,設(shè)置相鄰剖面平均間隔為200 m。

2)海岸線類型多樣性指數(shù)與利用程度綜合指數(shù)法

表3 不同岸線類型對應(yīng)的人力作用強度指數(shù)Table 3 Human activity index corresponding to different coastline types

通過構(gòu)建海岸線類型多樣性指數(shù)ICTD(Index of Coastline Type Diversity)與海岸線利用程度綜合指數(shù)ICUD(Index of Coastline Utilization Degree),分別對近30 a湛江東北海岸線開發(fā)利用類型多樣化特征、人類活動對海岸帶的影響特征進行描述。公式如下[23]:

式中:n為海岸線類型數(shù);l i為第i種類型的岸線長度;A i和C i均為無量綱量,分別代表第i類岸線的人力作用強度指數(shù)和該類海岸線長度占比。

2 海岸線時空變遷及驅(qū)動力分析

2.1 大陸岸線變遷

利用ENVI和ArcGIS軟件,對近30 a湛江東北大陸海岸線長度、岸線利用類型結(jié)構(gòu)、岸線類型多樣性指數(shù)ICTD、岸線利用程度綜合指數(shù)ICUD等進行分析,結(jié)果如圖2和圖3所示。

由圖3a可知,近30年6期大陸海岸線全長分別約276.97、293.52、299.16、302.94、310.07、304.53 km,其中1989—2013年間大陸海岸線長度持續(xù)增長,2013年后出現(xiàn)下降,近30 a整體呈增長趨勢,共增長約27.56 km,平均增長率約0.98 km/a。如圖3b所示,近30 a湛江東北大陸海岸中自然岸線比例呈現(xiàn)下降趨勢,共下降10.77%,其中1989—2000年間自然岸線比例下降最快,降幅達7.64%。結(jié)合圖2、圖3b、圖3c,大陸海岸線多樣性與岸線利用程度均持續(xù)增長,湛江市區(qū)及麻斜海灣幾乎全部由人類工程建設(shè)岸線構(gòu)成,圍墾海岸長度也不斷增長,這表明大陸海岸類型構(gòu)成趨于復(fù)雜,且人類對海岸的開發(fā)程度逐漸增強。

圖2 近30 a湛江東北大陸不同類型海岸的時空分布Fig.2 Spatial-temporal distribution of different continental coastline types in northeast Zhanjiang in recent 30 years

圖3 近30 a湛江東北大陸岸線長度及岸線類型變化Fig.3 Variations in continental coastline length and types in northeast Zhanjiang in recent 30 years

對大陸岸線所生成的共1 092條剖面線進行岸線變率計算,得到近30 a湛江東北大陸海岸線位置時空演變?nèi)鐖D4所示。其中,LRR/EPR 為正,表示岸線向海擴張;LRR/EPR 為負,表示岸線向陸后退。

結(jié)合圖4a、圖4b,近30 a湛江東北大陸海岸中,約70.97%的岸段變率處于(±3)m/a之間,即呈相對穩(wěn)定趨勢;約26.28%的岸線向海擴張,其中3.57%的岸線擴張速率大于30 m/a;2.66%的岸線向陸后退,其中僅0.46%后退速率大于12 m/a。最大變率岸線位于霞山區(qū)湛江港碼頭建設(shè)海岸,變率達94.26 m/a(LRR)。大陸海岸線平均變率為4.18 m/a(LRR),4.12 m/a(EPR),整體向海擴張,其中霞山區(qū)海岸整體平均變率最大,其次為赤坎區(qū),雷州市與吳川市岸線變率最小。根據(jù)圖4c,不同時段上,1989—2000年大陸海岸平均變率最大,約6.48 m/a,2013—2017年變率最小,約0.50 m/a,說明早期人類活動對湛江東北大陸海岸線影響較為劇烈,而近10 a大陸沿岸圍填海工程規(guī)模受到有效管控,海岸線擴張速度大大降低。

圖4 近30 a湛江東北大陸海岸線位置時空演變Fig.4 Spatial-temporal changes of the continental coastline in northeast Zhanjiang in recent 30 years

近30 a典型大陸海岸變遷區(qū)段如圖5所示。其中,圖5a顯示在鑒江入海口自然淤積與圍填?；顒拥墓餐饔孟?該處海岸線共向海推進約1.61 km2,并且由于濱海交通建設(shè),該處原自然過渡河口海岸向人工分界河口海岸類型發(fā)生轉(zhuǎn)換;圖5b顯示霞山區(qū)湛江港圍填海工程導(dǎo)致海岸線長度增加且海岸位置不斷向海推進,共侵占水域面積約5.83 km2;圖5c顯示1989—2000年間麻章區(qū)太平鎮(zhèn)紅樹林灘涂被改造為養(yǎng)殖池,導(dǎo)致原生紅樹林面積驟減、斑塊破碎;圖5d顯示雷州市附城鎮(zhèn)部分粉砂淤泥質(zhì)海岸隨著人工紅樹林面積的增加,逐漸轉(zhuǎn)換為生物海岸類型。

圖5 近30 a湛江東北大陸海岸典型變遷Fig.5 Typical continental coastlines changes in northeast Zhanjiang in recent 30 years

2.2 海域主要島嶼岸線變遷

本文選取湛江東北海域5個主要島嶼,對島嶼海岸線長度、岸線利用類型結(jié)構(gòu)、岸線類型多樣性指數(shù)ICTD、岸線利用程度綜合指數(shù)ICUD等進行定量分析,結(jié)果如圖6和圖7所示。

一六鎢礦的礦床類型主要為矽卡巖型(白鎢礦)和石英脈型(白鎢礦、黑鎢礦)，梅子沖銀鉛鋅礦床類型為矽卡巖型[2]。

圖6 近30 a湛江東北海域島嶼岸線利用方式的時空演變Fig.6 Spatial-temporal evolution of island coastline utilization in the northeast Zhanjiang in recent 30 years

圖7 近30 a湛江東北海域島嶼岸線長度及類型變化Fig.7 Variations in island coastline lengths and types in northeast Zhanjiang in recent 30 years

如圖7a所示,近30年6期島嶼海岸線全長分別約301.17、303.24、311.47、318.18、322.14、316.61 km,其中1989—2013年間島嶼海岸線長度持續(xù)增長,2013 年后出現(xiàn)下降,近30 a整體呈增長趨勢,共增長約15.44 km,平均增長率約0.51 km/a。圖7b顯示近30 a間島嶼自然海岸占比呈現(xiàn)下降趨勢,共下降9.67%,其中2009—2017年間下降速度最快,1989—2000年下降最慢。結(jié)合圖6、圖7b、圖7c,島嶼岸線多樣性與岸線利用程度整體上均呈增長趨勢,表明島嶼海岸類型構(gòu)成趨于復(fù)雜,且整體上所受人類干擾程度不斷增強。由于2000年后南三島沿岸部分圍墾養(yǎng)殖用地被還原為粉砂淤泥質(zhì)海灘,導(dǎo)致該島岸線ICUD指數(shù)在2000年后出現(xiàn)下降,其余各島海岸線ICUD指數(shù)在近30 a間均呈現(xiàn)較為一致的增長趨勢,對應(yīng)其余各島海岸線受到人類干擾程度的不斷增強。對圖7c中2017年各島嶼ICUD指數(shù)進行對比,發(fā)現(xiàn)各島嶼ICUD值大小排序如下:東海島＞硇洲島＞特呈島＞東頭山島＞南三島,即東海島北部岸線受人類活動干擾程度最大,整體由生物、基巖岸線轉(zhuǎn)變?yōu)楣こ探ㄔO(shè)岸線,東頭山島海岸受人類干擾最小,自然度最高。

對島嶼岸線所生成的共1 012條剖面線進行岸線變率計算,得到近30 a湛江東北海域島嶼岸線位置的時空分布如圖8所示。根據(jù)圖8a與圖8b,近30 a島嶼岸線中,約75.74%的岸線保持穩(wěn)定,變率處于(±3)m/a之間;20.00%的岸線向海擴張,其中0.99%的岸線擴張速率大于30 m/a;4.06%的岸線向陸后退,其中僅0.40%的岸線后退速率大于12 m/a。最大變率岸線位于東海島中北部工業(yè)園區(qū)海岸,變率達66.44 m/a(LRR)。島嶼岸段整體變率平均值為2.24 m/a(LRR)、3.79 m/a(EPR),海岸線整體向海擴張。除特呈島岸線由于特呈碼頭工程建設(shè)處于輕度向陸后退趨勢外,其余島嶼海岸均以向海擴張趨勢為主,其中南三島海岸由于圍墾養(yǎng)殖活躍,平均向海擴張速率最大,其次為東海島海岸。根據(jù)圖8c,不同時段上,2009—2013年島嶼岸線變率最大,2000—2005年變率最小。

圖8 近30 a湛江東北海域島嶼岸線位置時空演變Fig.8 Spatial-temporal variations in locations of island coastline in northeast Zhanjiang in recent 30 years

近30 a典型島嶼海岸變遷區(qū)域如圖9所示。其中,圖9b顯示近年來特呈島沿岸紅樹林普遍處于退化狀態(tài),紅樹林生物海岸占比下降幅度高達11.06%,這是由于特呈島紅樹林外緣多年來受海浪嚴重侵蝕造成的[24];圖9c顯示近10年間,在工業(yè)項目影響下,東海島中北部原曲折分布的自然岸線變?yōu)橄鄬ζ街钡墓こ探ㄔO(shè)岸線,且不斷向海遷移,圍填海面積平均增長速率約1.26 km2/a。

圖9 近30 a湛江東北海域島嶼海岸典型變遷Fig.9 Typical island coastlines variations in northeast Zhanjiang in recent 30 years

2.3 岸線變遷分析

隨著新港口建設(shè)、圍墾養(yǎng)殖等人類活動的開展,近30 a湛江東北海岸線長度整體呈增長趨勢,海岸線變遷方向整體以向海擴張為主;由自然海岸向人工海岸的岸線類型轉(zhuǎn)換現(xiàn)象十分頻繁,自然岸線銳減,岸線利用類型構(gòu)成趨于復(fù)雜,且岸線所受人類干擾程度不斷增強。

對比湛江東北大陸、島嶼海岸線變遷規(guī)律可發(fā)現(xiàn),大陸海岸線于1989—2000年間自然岸線比例下降最快,岸線變率最大,島嶼岸線則于2009—2017年間自然岸線比例下降最快,岸線變率最大。這表明湛江東北海岸帶開發(fā)普遍早于島嶼海岸帶,而島嶼海岸帶近年來受到人類工程活動影響不斷增強,尤其是東海島北部區(qū)域。

湛江東北大陸、島嶼海岸線長度出現(xiàn)一致的變化趨勢,即2013年以前海岸線長度大幅增長,2013—2017年間海岸線長度縮短。人類對海岸的開發(fā)建設(shè)對海岸線長度的影響有兩種情況:一方面,填海工程會使海岸線向海一側(cè)擴張,進而增加海岸線長度;另一方面,若將蜿蜒、不規(guī)則的自然岸線開發(fā)為較為平直的人工岸線則可能會導(dǎo)致該岸段長度縮短。綜合近30 a湛江東北海岸線長度及人工開發(fā)程度的變化,2013年以前海岸線長度大幅增長原因主要為圍填海工程開發(fā),2013—2017年間海岸線長度縮短,是由于該時段填海工程規(guī)模減小,以及不規(guī)則的自然岸線被開發(fā)為較為平直的人工岸線。

綜合分析可知,近30 a湛江東北海岸線整體長度增長、自然岸線銳減及岸線擺動劇烈的主導(dǎo)因素為人類圍填海工程活動。在湛江經(jīng)濟發(fā)展需求、沿海地價愈發(fā)高昂、圍填海成本相對低廉等多重因素驅(qū)使下,2003—2015年間湛江灣沿岸多處圍填海工程建設(shè)陸續(xù)開展:2003—2007 年,湛江港寶滿港區(qū)建設(shè)完成;2007—2012年,東海島東北部多處碼頭建設(shè)完成;2012—2015年,湛江東海島新區(qū)碼頭建設(shè)完成;而2015年至今,湛江港、東海島工業(yè)園等多處工程建設(shè)岸線仍處于擺動狀態(tài)。

結(jié)合數(shù)據(jù)及相關(guān)歷史資料,湛江港寶滿港區(qū)、東海島中北部工業(yè)園區(qū)分別為近30 a湛江東北大陸、島嶼所受人類圍填海工程活動影響最為顯著的海岸區(qū)域,兩處岸線長度均增加顯著,自然海岸比例下降,且海岸線大大向海推進。東海島中北部海岸線多年處于重度向海擴張狀態(tài),這是由于新填海工程項目正圍繞東海島中北岸陸續(xù)展開:寶鋼廣東湛江鋼鐵基地項目、廣東中科煉化一體化項目及巴斯夫湛江新型一體化生產(chǎn)基地項目先后落戶東海島中北岸,共同形成了當(dāng)前東海島中北部工業(yè)集群。作為粵西乃至整個廣東省重大工業(yè)轉(zhuǎn)移重鎮(zhèn),東海島中北部產(chǎn)業(yè)園區(qū)圍填海工程在未來短期內(nèi)仍不會停止,東海島自然岸線占比將進一步減少,由自然岸線向工程岸線的岸線類型轉(zhuǎn)換將更加頻繁。

湛江東北多年圍填海工程所帶來的影響是錯綜復(fù)雜的。一方面,湛江東北地區(qū)系列圍填海工程活動對緩解湛江沿岸土地供求矛盾、獲取社會和經(jīng)濟效益、推動城市高速發(fā)展具有重要意義。另一方面,湛江東北圍填海工程不可避免地造成當(dāng)?shù)刈匀缓０侗壤南陆?沿岸灘涂面積的驟減,對當(dāng)?shù)丶t樹林生態(tài)環(huán)境、海灣水動力、近岸海域水質(zhì)、近海漁業(yè)資源等方面帶來負面影響,引發(fā)經(jīng)濟發(fā)展與海岸帶自然環(huán)境保護的矛盾與沖突。其中,雷州半島紅樹林存在養(yǎng)殖池塘侵占、人為破壞、病蟲害等問題,亟待修復(fù)。而湛江灣是天然港灣,人為粗放開發(fā)利用導(dǎo)致岸線破碎化,利用率低下等問題,與湛江副省級中心城市定位不符。張志飛等[2]認為,在2003—2015年湛江港、東海島等多處大型圍填海工程影響下,湛江灣海域面積縮減,納潮量總體減小3.4%,工程附近海域水動力條件變化顯著。盡管湛江東北尤其東海島具備一定圍填海潛力,環(huán)境容量頗具優(yōu)勢[25],但地方政府及沿海居民仍應(yīng)以長遠眼光看待圍填?；顒訉ι鷳B(tài)環(huán)境的影響,圍填海建設(shè)不應(yīng)以生境破壞、海域功能受損為代價,圍填海建設(shè)應(yīng)與維護、修復(fù)海洋環(huán)境有機結(jié)合。

近年來,在人為因素滲透影響下,華南多地海岸線長度逐年增加,岸線變遷方向主要以向海擴張為主,且人工岸線比例明顯上升。珠江三角洲海岸線在1998—2003年間變化甚微,而在2003—2008年間,人工岸線增加顯著,且方向上以向海擴張為主,人工造地是珠江三角洲海岸線變遷的主要驅(qū)動因素[26],這與本研究區(qū)域岸線變化趨勢及動因相似。綜合對比華南地區(qū)海岸線變遷情況及驅(qū)動因素,可知隨著近年來華南多地海岸線開發(fā)利用強度加大,如何科學(xué)合理利用海岸資源,促進海岸帶空間的科學(xué)規(guī)劃及生態(tài)環(huán)境的可持續(xù)發(fā)展,已成為華南各地沿海城市亟待解決的海岸帶共性問題。

3 結(jié)論

對湛江東北海岸線變遷進行長時間序列的動態(tài)監(jiān)測并探究其驅(qū)動因素,能為湛江海岸帶空間資源的科學(xué)規(guī)劃與合理利用提供依據(jù)。本文利用衛(wèi)星遙感影像數(shù)據(jù),分析了近30 a湛江市東北海岸線提取方法以及岸線時空變遷,主要結(jié)論如下:

1)近30 a湛江東北大陸海岸線長度共增長約27.56 km,增長速率約0.98 km/a,島嶼海岸線長度共增長約15.44 km,增長速率約0.51 km/a。海岸線類型轉(zhuǎn)換較為頻繁,自然岸線銳減。大陸和島嶼海岸自然岸線類型占比分別下降為10.77%、9.67%。湛江東北海岸線多樣性及岸線利用程度指數(shù)整體上均呈增長趨勢,表明湛江東北海岸利用類型構(gòu)成趨于復(fù)雜,且受更多地到了人類活動干擾。

2)近30 a湛江東北海岸線總體呈向海擴張趨勢。其中大陸海岸線平均變率約4.18 m/a(LRR)、4.12 m/a(EPR),最高變率岸線位于霞山區(qū)湛江港碼頭建設(shè)海岸,變率達94.26 m/a(LRR);島嶼海岸線平均變率約2.24 m/a(LRR)、3.79 m/a(EPR),最高變率岸線位于東海島中北部工業(yè)園區(qū)海岸,變率達66.44 m/a(LRR)。

3)岸線變遷存在顯著時空差異性。在時間尺度上,研究區(qū)島嶼較大陸沿岸經(jīng)濟開發(fā)更晚,近幾年人類活動對島嶼海岸線的影響逐漸加強,島嶼海岸線擺動愈發(fā)劇烈。在空間尺度上,大陸海岸以霞山區(qū)與赤坎區(qū)岸段變率最大,島嶼海岸以東海島、南三島岸段變率最大;以霞山湛江港碼頭、東海島中北部工業(yè)園、鑒江入?？谘匕稙榇淼亩嗵幒０毒€變化速率遠高于整體平均值,長期處于劇烈變化之中。

隨著湛江東北沿海經(jīng)濟不斷發(fā)展,人類圍填海工程活動已成為湛江東北海岸線變遷的主導(dǎo)因素。自然岸線的破壞與變化對海岸帶生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性造成了重要影響,因此,充分利用衛(wèi)星遙感方式監(jiān)測的優(yōu)勢,加強海岸帶監(jiān)測頻度和力度,可為促進湛江市地方海洋經(jīng)濟和社會可持續(xù)發(fā)展提供重要技術(shù)支撐和有力保障。