, 李加林, 史小丽Spatial pattern change of the coastline development and utilization in Zhejiang from 1990 to 2015
YEMengyao, LIJialin, SHIXiaoli通讯作者:
收稿日期:2017-02-10
修回日期:2017-04-16
网络出版日期:2017-06-30
版权声明:2017《地理研究》编辑部《地理研究》编辑部
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Abstract
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1 引言
海岸线作为沿海地区变化迅速的要素之一,具有独特的地理形态和动态特征,是描述海陆分界的重要边界线,也是海洋强国、海洋强省的起始线[1]。随着人类活动对海洋资源开发深度和力度持续加大,海岸带地区成为沿海经济发展的焦点。目前,运用多学科理论,进行海岸线的时空动态监测、变化特征、规律及其变化机制研究已经成为热点,研究重点集中于岸线长度变迁[2,3]、海陆面积变化[4]、岸线类型转变及分形维数时空演化[5,6]等方面。受限于相关数据收集的难度,研究时间维度大多集中在十年、百年维度[7,8],而大时间跨度下岸线变迁特征及趋势的研究常通过分析海岸带区域沉积物质的性质进行[9];研究的空间尺度大多以海湾、河口等岸线变化显著的海岸为主[8,10]。多利用研究区域地形图结合多期遥感影像,通过相应波谱分析提取海岸线来研究岸线的演化[2,11],其中人机交互目视解译法[12]、多光谱分类法[13]、阈值分割法[14]等方法运用较多。海岸线开发利用空间格局评价能够表征人类开发利用活动对区域内岸线的空间及强度布局状态的影响[15]。运用RS和GIS技术,提取1990-2015年间6期浙江省海岸线位置及类型等信息（本研究的海岸线仅指大陆岸线,不包括岛屿岸线）,分析人类开发活动背景下浙江省大陆岸线时空变化特征及趋势,揭示各岸区海岸线开发利用空间格局演化规律,以期为海岸线空间格局的优化、海岸线资源管理建设及实现海岸带经济可持续发展提供有益的理论依据和技术参考。
2 研究方法与数据来源
2.1 研究区概况
浙江省陆域面积10.18万km2,占全国陆地总面积的1.06%。全省有包括嘉兴、杭州、绍兴、宁波、台州、温州及舟山在内的7个沿海城市,大陆岸线长达1805.11 km,占全国大陆岸线总长的10.03%。3061个海岛的陆域面积超过500 m2[16]。浙江省海洋资源优势突出,经济发达,城镇密集。随着城乡经济发展,海岸线开发利用空间格局演变剧烈,岸线资源成为浙江省海岸带地区社会经济可持续发展的重要制约因素。由于个别地级市（如杭州市、绍兴市）海岸线过短且岸线类型单一,为分析岸线空间分异特征,根据浙江省海岸自然地貌的空间差异,将研究区分为7个自然岸区（图1）。
显示原图|下载原图ZIP|生成PPT图1研究区岸滩分区图
-->Fig. 1The beach zoning map of the study area
-->
2.2 数据来源与处理
以1990年、1995年、2000年、2005年、2010年和2015年遥感影像、浙江省各地级市行政区划图、浙江省1在明确海岸线附近地物不同的反射波谱特征基础上,对预处理后的遥感图像通过单波段的边缘检测,使水陆有更明显的界线,再运用ArcGIS 10.2的线状构造功能,通过目视解译提取出瞬时水边线的确切位置。根据浙江沿海验潮站潮位资料、平均大潮高潮位的高度以及海岸坡度等信息计算出水边线至高潮线的水平距离,并运用ArcGIS工具设置不同的阈值消除误差,确定真正海岸线的位置及类型信息[18]。最后运用ArcGIS 10.2的矢量数据长度计算功能自动计算出各期、各类型海岸线的长度。
2.3 研究方法
2.3.1 海岸线变迁分析方法 为定量分析浙江省大陆岸线时空变迁,引用岸线变迁强度和岸线分形维数这两个指标。（1）海岸线变迁强度
采用某一段时段内各地貌岸区海岸线长度年均变化百分比来表示海岸线的变迁强 度[2],能够更客观地对比各地貌单元海岸线长度变迁的时空差异,具体计算公式如下：
式中：LCIij表示某一地貌单元岸区第i年至第j年海岸线长度变迁强度;Li、Lj分别表示第i年和第j年各年的海岸线长度;LCIij值为负数表示岸线缩短,值为正数表示岸线增长,|LCIij|数值越大,表示海岸线变迁强度越大。
（2）海岸线分形维数
岸线分维数能够反映岸线的弯曲度和复杂程度,计算岸线分维的方法有量规法（脚规法）[19]、网络法（盒计法）[20]、随机噪声法[21]等。参考已有研究成果[22],通过Matlab基于网格法计算各期浙江省大陆岸线的分形维数,首先运用ArcGIS中的ArcToolbox转栅格功能模块将岸线矢量数据转换为栅格数据,进行二值化处理,生成覆盖研究区岸线的全部正方形网格,并统计出不同年份的量测边长（ε）对应的网格数目（N）,最后在对数坐标系中对lnN、lnε进行线性回归,得到lnN-lnε直线的斜率,其绝对值即为所求的分维数。分维数越高,表明岸线弯曲度与复杂度越高,分维数的变化速率也能够反映人为改造力的强度变化或海岸的侵蚀/淤积状态[23]。
按照国家质量技术监督局规定,参考基本比例尺地形图数字化过程中的转换公式[6]及浙江省地图常用比例尺,经换算得到网格长度ε。为使网格边长序列值间隔较为均匀,增加了序列值1000 m、2500 m,最终构建了分形维数计算过程中的网格边长序列（表1）。
Tab. 1
表1
表1网格边长序列
Tab. 1The size series of grid cell
| 网格边长,ε（m） | 对应比例尺分母,Q |
|---|---|
| 75 | 250000 |
| 150 | 500000 |
| 300 | 1000000 |
| 600 | 2000000 |
| 900 | 3000000 |
| 1000 | - |
| 1100 | 3500000 |
| 1200 | 4000000 |
| 1500 | 5000000 |
| 1800 | 6000000 |
| 2500 | - |
| 3000 | 10000000 |
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2.3.2 海岸线开发利用空间格局指标选取 引入景观生态学中景观格局的相关参数作为评价指标,结合研究实际进行适当完善后用于海岸线空间格局的定量评价。
（1）岸线人工化指数
自然海岸线在人类活动的影响下转变为人工岸线的过程为岸线的人工化过程,人类活动对区域岸线的影响程度的强弱可以用岸线人工化指数大小表示,指具体公式为：
式中：M表示区域内人工岸线长度;L表示该区域内岸线总长度;R表示岸线人工化指数,R越大,代表区域内岸线的人工化程度越高,反之亦然。
（2）岸线开发利用主体度
岸线开发利用主体度能表示区域内岸线的主体结构和主体岸线的重要度,借鉴景观生态学中的景观优势度的确定思路[24],并咨询相关专家意见、考虑研究实际需求及浙江省海岸线实际情况进行参数修改,最终构建适用于海岸线空间格局定量评价的岸线开发利用方向与主体度模型（表2）,岸线开发利用主体度即为主体类型海岸线所占比例。
Tab. 2
表2
表2岸线开发利用主体度
Tab. 2The subject degrees of shoreline development and utilization
| 区域岸线主体类型 | 条件 |
|---|---|
| 单一主体结构 | 某一类岸线Di>0.45 |
| 二元、三元结构 | 每一类岸线Di<0.45,但存在两类或两类以上岸线Di>0.2 |
| 多元结构 | 每一类岸线Di<0.4,且只有一类岸线Di>0.2 |
| 无主体结构 | 每一类岸线Di<0.2 |
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（3）岸线开发利用强度
岸线开发利用强度能定量表征不同海岸类型对海岸带资源环境的影响程度,具体公式如下[15]：
式中：A为岸线开发利用强度;n为岸线类型数量;li为研究区内第i种岸线类型的长度;Pi为第i类岸线的资源环境影响因子（0<Pi≤1）;L为大陆岸线总长度。
其中资源环境影响因子P表示不同海岸类型针对自然海岸的资源环境影响程度大小。建立包含自然和生态两方面因素的影响因子的初级指标体系,选择地理学、海洋学、环境学等领域的20名专家,对初选指标进行专家咨询,并逐轮淘汰指标,最终确定评价指标体系。根据层次分析法,结合专家意见构建评价体系的判断矩阵,确定各指标的权重,最终计算得到各海岸类型的资源环境影响因子P的评价权重（表3）。
Tab. 3
表3
表3各类型岸线的资源环境影响因子
Tab. 3Resources and environment impact factors of all kinds of shorelines
| 岸线类型 | 岸线资源环境影响状况 | 影响因子 |
|---|---|---|
| 自然岸线 | 对海岸带资源及生态环境影响较小 | 0.1 |
| 城镇与工业岸线 | 对海岸带资源及生态环境影响显著,且大多为不可逆的 | 1 |
| 防护岸线 | 对海岸带资源及生态环境影响较小,且能够抵御风暴潮等自然灾害 | 0.2 |
| 港口码头岸线 | 对海岸带资源及生态环境影响较大,且大多为不可逆的 | 0.8 |
| 养殖区岸线 | 对海岸带资源及生态环境影响稍大,且部分为不可逆的 | 0.6 |
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3 结果分析
3.1 海岸线变迁分析
3.1.1 海岸线变迁强度分析 根据遥感监测及岸线矢量化结果,研究期间浙江省大陆岸线不断向海推进,空间位置变化显著（图2）,区域内不同地貌单元的岸线长度及其变化量差异也较大（表4）。
显示原图|下载原图ZIP|生成PPT图21990-2015年浙江省海岸线变化图（注：A：杭州湾北岸区;B：杭州湾南岸区;C：象山港岸区;D：三门湾岸区;E：椒江口岸区;F：乐清湾岸区;G：瓯江口—沙埕港岸区）
-->Fig. 2Coastal change map in Zhejiang province from 1990 to 2015
-->
Tab. 4
表4
表41990-2015年浙江省海岸线长度变迁
Tab. 4Changing table of coastline in Zhejiang province during 1990-2015
| 长度(km) | 长度变化量(km) | |||||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 1990 | 1995 | 2000 | 2005 | 2010 | 2015 | 1990-1995 | 1995-2000 | 2000-2005 | 2005-2010 | 2010-2015 | ||
| 杭州湾北岸区 | 104.48 | 103.33 | 105.31 | 111.83 | 100.06 | 99.96 | -1.15 | 1.99 | 6.51 | -11.77 | -0.10 | |
| 杭州湾南岸区 | 166.12 | 167.48 | 156.91 | 174.54 | 165.62 | 159.89 | 1.36 | -10.57 | 17.63 | -8.92 | -5.73 | |
| 象山港岸区 | 414.88 | 412.57 | 390.71 | 392.33 | 369.11 | 374.58 | -2.31 | -21.86 | 1.62 | -23.22 | 5.46 | |
| 三门湾岸区 | 491.81 | 481.28 | 474.87 | 451.93 | 458.71 | 460.41 | -10.53 | -6.41 | -22.94 | 6.78 | 1.70 | |
| 椒江口岸区 | 180.40 | 172.98 | 192.83 | 170.00 | 185.84 | 186.53 | -7.42 | 19.85 | -22.83 | 15.84 | 0.69 | |
| 乐清湾岸区 | 275.55 | 304.43 | 286.74 | 259.54 | 226.42 | 236.04 | 28.88 | -17.68 | -27.20 | -33.12 | 9.62 | |
| 瓯江口—沙埕港岸区 | 271.22 | 271.40 | 267.87 | 265.73 | 281.99 | 287.71 | 0.18 | -3.53 | -2.14 | 16.26 | 5.72 | |
| 总计 | 1904.45 | 1913.45 | 1875.24 | 1825.89 | 1787.74 | 1805.11 | 9.01 | -38.22 | -49.34 | -38.15 | 17.37 | |
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研究期间,岸线长度呈现波动缩短趋势,25年共缩短99.34 km,年均减少3.97 km,2015年浙江省海岸线总长1805.11 km。其中,2000-2005年为人类岸线开发最活跃时期,岸线长度平均缩短速度为9.87 km/a,年均岸线变化量最大。空间上,1990-2015年浙江省大陆岸线长度基本保持三门湾岸区>象山港岸区>乐清湾、瓯江口—沙埕港岸区>杭州湾南、椒江口岸区>杭州湾北岸区的格局。象山港岸区海岸线长度变化最大,合计减少40.3 km,其次为乐清湾岸区,而杭州湾北岸区岸线长度变化量最小,仅减少了4.42 km。
为对比各地貌单元不同时段海岸线长度变迁的时空差异,根据式（1）计算各地貌岸区的海岸线变迁强度（图3）。1990-2015年,浙江省整体海岸线变迁强度为-0.21%。时间上看,1990-1995年为岸线变迁强度相对较小时期,之后变迁强度保持较高水平,分别达到-0.4%、-0.53%和-0.42%,近5年又有所减缓,仅为0.19%。从空间上看,乐清湾和象山港海岸线长度变迁较为剧烈,强度分别为-0.57%、-0.39%,椒江口变迁强度最小,仅为0.14%。
显示原图|下载原图ZIP|生成PPT图31990-2015年浙江省各岸区海岸线变迁强度
-->Fig. 3The coastline strength changing rates in Zhejiang province, 1990-2015
-->
3.1.2 海岸线分形维数分析 海岸线分形维数作为岸线空间形态的数学表达[5],可以用来描述岸线的弯曲度和复杂程度。计算了1990-2015年浙江省大陆岸线分维数（图4）,浙江省海岸山脉走向和岸线延伸方向一致,地质构造属于华夏褶皱带（或浙闽褶皱带）,断裂发育,故山地丘陵广布;基岩岸线多,强烈的海洋作用对海岸线形态起到塑造作用,港湾众多,岸线较为曲折、复杂。而25年间,在自然营力和人类活动的综合作用下,浙江省大陆岸线平均分形维数仅为1.0922,略小于马建华等计算出的中国大陆岸线整体分形维数[5]。从时间序列上看,2000年之前,浙江省大陆岸线分维数总体较为稳定,之后随着城市用地规模日益扩大,人类对海岸带的开发利用深度和广度持续增加,自然岸线被改造为人工岸线,岸线形态和物质组成不断改变。开发过程中对大量岸段截弯取直,岸线曲折度和复杂程度不断下降,一些岸段岸线形态近于直线型,导致浙江省大陆岸线分维数呈现出持续下降趋势,至2015年降为1.086,直接反映出岸线高强度的开发状态。
显示原图|下载原图ZIP|生成PPT图41990-2015年浙江省大陆岸线分形维数
-->Fig. 4The coastline fractal dimension in Zhejiang, 1990-2015
-->
浙江省大陆岸线漫长,自然因素加之人为开发利用方式和强度的区域差异,造成岸线形态有着显著的空间差异性。因此进一步计算各地貌单元尺度的岸线分维数（图5）。其中,杭州湾北岸区（1）、杭州湾南岸区（2）和象山港岸区（3）的分形维数值始终小于整体分维值,杭州湾南岸区大片滩涂在泥沙淤积与人类围垦的综合作用下,岸线分形维数波动变化最为显著,2015年降至最低值;三门湾岸区（4）由于东、北、西三面环山,海岸曲折度较大、地形复杂,一直是浙江省分形维数最高的岸区,岸线曲折度和复杂度也处于较为稳定的状态,各时相分维数均在1.14以上;而椒江口岸区（5）、乐清湾岸区（6）和瓯江口—沙埕港岸区（7）的分维数值在一定范围内有较小波动,但均略高于平均分维值。按照分维数高低值的空间分布,将浙江省大陆岸线分为三段：杭州湾—象山港低值岸区、三门湾高值岸区和椒江口—沙埕港中值岸区。
显示原图|下载原图ZIP|生成PPT图51990-2015地貌单元尺度岸线分形维数的时空变化
-->Fig. 5The spatio-temporal changes in fractal features of coastline with coastal landscape scales, 1990-2015
-->
3.1.3 海岸带面积变化分析 海岸线变化不仅体现在长度及弯曲度变化上,也体现在海岸线变迁引起的海岸带区域岸滩面积的变化上。由于海岸线为非封闭的线形,需借助其与固定的内侧边界围成的区域来确定海岸线变迁所导致的岸滩面积变化。将海岸线向陆一侧的沿海乡镇边界作为内侧边界,各时期海岸线作为岸滩外侧边界,两者结合所围成的闭合多边形区域作为海岸带区域,通过计算各时期多边形区域的面积变化即可得到岸线变迁所导致的海岸带区域岸滩面积变化情况（表5）。
Tab. 5
表5
表51990-2015浙江省海岸带岸滩面积变化
Tab. 5The statistical changes of beach area in study areas in Zhejiang, 1990-2015
| 变迁面积（km2） | ||||||
|---|---|---|---|---|---|---|
| 1990-1995年 | 1995-2000年 | 2000-2005年 | 2005-2010年 | 2010-2015年 | 1990-2015年 | |
| 杭州湾北岸区 | -0.17 | 13.65 | 65.44 | 24.55 | -13.50 | 89.97 |
| 杭州湾南岸区 | 63.15 | 134.28 | 51.07 | 298.53 | 178.51 | 725.55 |
| 象山港岸区 | 14.38 | 35.91 | 14.51 | 22.92 | 4.78 | 92.51 |
| 三门湾岸区 | -10.36 | 83.60 | -1.38 | 22.87 | -8.25 | 86.48 |
| 椒江口岸区 | 10.46 | 35.92 | 40.99 | 63.60 | 0.20 | 151.16 |
| 乐清湾岸区 | -5.03 | 65.43 | 4.79 | 110.69 | -32.73 | 143.15 |
| 瓯江口—沙埕港岸区 | -3.45 | 14.53 | 7.64 | 56.48 | 30.62 | 105.81 |
| 总计 | 68.98 | 383.32 | 183.06 | 599.64 | 159.63 | 1394.63 |
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整体而言,浙江省海岸带岸滩面积共扩大1394.64 km2,增长速度为55.79 km2/a。2005-2010年这一阶段面积增长速度最快,达到119.93 km2/a。不同岸区的岸滩面积时空变化也不尽相同（图6）,变化最大的是杭州湾南岸区,岸线范围向杭州湾推进的速度达到29.02 km2/a。杭州湾南岸区位于钱塘江和曹娥江入海口,大量泥沙淤积形成了广阔的滩涂,因此滩涂资源十分丰富,围垦活动较为频繁。而岸滩增加面积最小的是三门湾岸区,岸线范围增长速度仅为3.46 km2/a,其他岸区岸线不同程度地向海推进,研究期内岸滩总面积均有所增长。
显示原图|下载原图ZIP|生成PPT图61990-2015年浙江省各地貌单元区岸滩面积变化图
-->Fig. 6The changes of beach area in study areas in Zhejiang, 1990-2015
-->
3.2 海岸线开发利用空间格局分析
3.2.1 海岸线人工化指数评价 根据式（2）计算得到浙江省各自然地貌岸区的人工化指数变化情况（图7）。研究期间,浙江省海岸线人工化指数从0.28上升至0.49。其中,象山港岸区、椒江口岸区、瓯江口—沙埕港岸区以基岩海岸为主,岸线受海潮的侵蚀作用明显,岸前水深较深,多被开发利用为港口,故人工化指数基本不断上升;而杭州湾南北岸区、三门湾岸区以及乐清湾岸区在自然淤积和人工围垦的综合作用下,人工化指数不断波动。各自然岸区中人工化程度较高的是杭州湾北岸区、象山港岸区和椒江口岸区,人工化指数均在0.45以上。其中,杭州湾北岸区以围垦养殖和耕种堤坝为主,象山港岸区主要以港口码头人工岸线为主。杭州湾南岸区和椒江口—沙埕港岸区的人工岸线所占比例在20%~40%之间,三门湾岸区和乐清湾岸区自然海岸保护较好,人工化程度最低,仅为0.20。
显示原图|下载原图ZIP|生成PPT图71990-2015年浙江省各岸区人工化指数变化图
-->Fig. 7The artificial index variation of each bank in Zhejiang, 1990-2015
-->
3.2.2 海岸线开发利用主体度评价 选取1990年、2000年、2010年和2015年4期数据,比较分析近25年来浙江省岸线开发利用主体类型及主体度变化（表6）。
Tab. 6
表6
表6浙江省各岸区岸线主体类型及主体度
Tab. 6The main types and the main body of the coast coastline in Zhejiang province
| 1990年 | 2000年 | 2010年 | 2015年 | |||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 岸线 结构 | 主体 类型 | 主体 度 | 岸线 结构 | 主体 类型 | 主体 度 | 岸线 结构 | 主体 类型 | 主体 度 | 岸线 结构 | 主体 类型 | 主体 度 | |
| 杭州湾 北岸区 | 三元 | 养殖岸线 | 0.38 | 二元 | 养殖岸线 | 0.43 | 单一 | 淤泥质岸线 | 0.48 | 三元 | 城镇与工业岸线 | 0.33 |
| 淤泥质岸线 | 0.25 | 淤泥质岸线 | 0.23 | 淤泥质岸线 | 0.28 | |||||||
| 基岩岸线 | 0.24 | 养殖区岸线 | 0.22 | |||||||||
| 杭州湾 南岸区 | 单一 | 淤泥质岸线 | 0.57 | 单一 | 淤泥质岸线 | 0.72 | 单一 | 淤泥质岸线 | 0.63 | 单一 | 淤泥质岸线 | 0.62 |
| 象山 港岸区 | 二元 | 基岩岸线 | 0.42 | 二元 | 养殖岸线 | 0.29 | 二元 | 基岩岸线 | 0.24 | 二元 | 基岩岸线 | 0.29 |
| 养殖岸线 | 0.30 | 基岩岸线 | 0.26 | 养殖岸线 | 0.23 | 养殖岸线 | 0.22 | |||||
| 三门 湾岸区 | 单一 | 淤泥质岸线 | 0.51 | 单一 | 淤泥质岸线 | 0.57 | 单一 | 淤泥质岸线 | 0.53 | 单一 | 淤泥质岸线 | 0.50 |
| 椒江 口岸区 | 二元 | 养殖岸线 | 0.41 | 三元 | 基岩岸线 | 0.35 | 二元 | 基岩岸线 | 0.39 | 二元 | 基岩岸线 | 0.39 |
| 基岩岸线 | 0.36 | 淤泥质岸线 | 0.27 | 养殖岸线 | 0.28 | 养殖区岸线 | 0.27 | |||||
| 养殖岸线 | 0.21 | |||||||||||
| 乐清 湾岸区 | 二元 | 基岩岸线 | 0.41 | 单一 | 淤泥质岸线 | 0.54 | 二元 | 淤泥质岸线 | 0.41 | 二元 | 淤泥质岸线 | 0.37 |
| 淤泥质岸线 | 0.40 | 基岩岸线 | 0.35 | 基岩岸线 | 0.34 | |||||||
| 瓯江口—沙埕港岸区 | 单一 | 基岩岸线 | 0.56 | 单一 | 基岩岸线 | 0.51 | 单一 | 基岩岸线 | 0.47 | 单一 | 基岩岸线 | 0.46 |
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各自然岸区中,岸线开发利用结构为单一主体结构的岸区有杭州湾南岸区、三门湾岸区以及瓯江口—沙埕港岸区。其中,杭州湾南岸区和三门湾岸区岸滩泥沙淤积明显,以淤泥质岸线为主体类型,主体度均呈现波动态势。杭州湾南岸广阔的滩涂资源为填海造地创造了良好条件,该区域工程用海规模大、开发速度快,多为农业造地工程。三门湾地区滩涂资源丰富,生态环境保护较好,是重要的养殖基地和生态基地,农业填海造地在湾内呈现出连片开发及填湾式建设特点。瓯江口—沙埕港岸区处于雁荡山山脚,岸线主体类型为基岩海岸,其主体度随着人类活动加剧而不断下降。
象山港岸段属于典型的半封闭型岸线,海湾内海涂广阔,饵料和营养盐丰富,海水养殖业是该区域主要的海洋开发活动,因此其岸线利用结构长期保持着主体类型为基岩岸线和养殖岸线的二元结构,但主体度随时间有所变化。
椒江口岸区岸线开发利用结构呈现出由二元→三元→二元的演化趋势,渔业养殖为此岸区的主要海洋开发活动,且具有规模大、连片发展趋势。1990年,养殖岸线为岸区第一主体类型,基岩岸线为第二主体类型。此后,随着岸滩泥沙不断淤积发育出新的淤泥质岸线,该岸段演化为三元结构。但随着人类对新发育岸线的持续开发,该岸段开发利用结构至2015年又恢复为基岩岸线与养殖岸线二元结构。
杭州湾北岸区岸线开发利用结构呈现出从三元→单一主体→三元演化的趋势。1990年,第一主体类型为养殖岸线,主体度为0.38,第二、第三主体类型分别为淤泥质岸线及基岩岸线。随着人工匡围岸线外泥沙重新淤积,发育出淤泥质岸滩,中期淤泥质岸线成为该岸段唯一的主体类型。然而后期由于人类开发利用强度不断增大,高强度围填海导致城镇与工业岸线占据了主导地位,主体度为0.33。
乐清湾岸区岸线利用结构呈现二元→单一主体→二元的演化趋势。该区渔业资源丰富,渔业养殖主要以滩涂养殖和围海养殖为主。1990年,岸线开发利用的主体是基岩岸线和淤泥质岸线。到2000年,该岸段变成单一主体的结构,单一主体淤泥质岸线的主体度为0.54,之后随着人工岸线比例的增长,又呈现出淤泥质岸线与基岩岸线并存的二元结构。
3.2.3 海岸线开发利用强度评价 根据岸线开发利用强度指数式（3）,计算了浙江省及各岸区大陆岸线开发利用强度（图8）。
显示原图|下载原图ZIP|生成PPT图81990-2015年浙江省大陆岸线开发利用强度指数
-->Fig. 8The strength index of the development and utilization of the coastline in Zhejiang, 1990-2015
-->
浙江省岸线开发强度不断上升,由1990年的0.25上升至2015年的0.38,人类活动对岸线的影响程度不断提高。近年来,象山港岸区开发利用强度随着岸区内的船舶工业及电力工业等各类大规模用海工业的兴起而不断上升,2015年建设用海岸线所占比例高达18.0%,开发利用强度指数达到了0.53,为所有岸区中最大。椒江口岸区和杭州湾北岸区是高强度开发岸区,岸线开发利用强度一直高于浙江省整体水平,2015年两个岸区的岸线开发利用强度指数分别为0.42和0.39。主要是由于这两个岸区内的围海养殖、港口码头以及各类工业用线的增加使其开发利用强度提高。杭州湾南岸区岸滩受泥沙淤积与围垦开发的综合作用,开发利用强度波动较为显著,呈现出不稳定状态。其余三个岸区开发利用强度均低于浙江省整体水平,属于低强度开发岸区。
4 结论
利用RS和GIS技术分析了浙江省1990-2015年大陆岸线长度、分维数及岸滩范围时空变化特征,引入人工化指数、开发利用主体度及开发强度指数探索了浙江省大陆岸线开发利用强度空间格局演变规律,综合反映了浙江省大陆岸线的长度、曲折度、空间范围及开发利用状况等综合特征。根据研究结果,浙江省大陆岸线时空演化特征明显,总体不断向海推进,长度不断缩减,变化强度为-0.21%;平均分形维数为1.0922,近几年呈下降趋势;人工化指数不断上升,以基岩海岸被开发利用为港口码头最为典型;各自然岸区岸线开发利用结构呈现多样化特征及变化趋势;开发利用总强度呈现上升趋势,由1990年的0.25上升至2015年的0.38。近年来,浙江省沿海地区经济快速发展,围海造地、港口建设等开发活动作为“第三营力”,成为浙江海岸带地区拓展生产和生活空间的重要手段,但其对大陆岸线格局也产生了深刻影响。沿岸滩涂资源和近海资源的不合理开发不仅改变了浙江省大陆岸线的基本形态及空间格局,而且引起沿海地区的资源短缺、环境恶化等生态问题,对海岸带生态环境造成了极大的冲击。因此,有必要对浙江省大陆岸线开发利用格局现状进行研究,解决现存的问题,以科学指导海岸带的利用与保护,实现沿海地区经济可持续发展。
The authors have declared that no competing interests exist.
参考文献 原文顺序
文献年度倒序
文中引用次数倒序
被引期刊影响因子
| [1] | . Shoreline is one of the rapidly changing landform in coastal area. So, accurate detection and frequent monitoring of shorelines are very essential to understand the coastal processes and dynamics of various coastal features. The present study is to investigate the shoreline changes along the coast between Kanyakumari and Tuticorin of south India, where hydrodynamic and morphologic changes occur continuously after the December 2004 tsunami. Multi-date satellite data of Indian Remote Sensing (IRS) satellites (1999, 2000, 2003, 2005, and 2006) are used to extract the shorelines. The satellite data is processed by using the ERDAS IMAGINE 9.1 software and analyzed by ArcGIS 9.2 workstation. The different shoreline change maps are developed and the changes are analyzed with the shoreline obtained from the Survey of India Toposheets (1969). The present study indicates that accretion was predominant along the study area during the period 1969-1999. But recently (from 1999 onwards), most of the coastal areas have experienced erosion. The study also indicates the reversal of shoreline modifications in some coastal zones. The coastal areas along the headlands have experienced both erosion and accretion. Though the coastal erosion is due to both natural and anthropogenic activities, the coastal zones where sand is mined have more impacts and relatively more rate of erosion than that of other zones. Improper and in-sustainable sand mining leads to severe erosion problem along this area. So the concept of sustainable management should be interpreted in the management of the near-shore coastal sand mining industry. |
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| [3] | . 以江苏省海岸1973-2012年的Landsat MSS/TM/ETM+遥感影像为数据源，利用遥感和GIS技术，对江苏省海岸线的时空变化进行分析。结果表明：显著侵蚀岸段以废黄河口为中心，北至新淮河口，南至双洋港，长度约79.05 km，占研究区岸线总长度的8%；淤涨岸段以弶港为中心，北至运粮河口，南至新中港，长约715.50 km，占72%；其它部分稳定岸段与淤涨岸段相间存在。最大侵蚀速率为-23.37±11.92 m/a，位于废黄河口南侧；最大淤涨速率为445.37±66.80 m/a，位于射阳河口南侧。围垦是江苏省岸线变化的主要因素。总的来看，1973年以来40年间共围垦1912.4 km<sup>2</sup>，1980年前后出现了一个围垦高峰，之后围垦强度明显减弱且进入休养期，90年代以后围垦又普遍加强。 . 以江苏省海岸1973-2012年的Landsat MSS/TM/ETM+遥感影像为数据源，利用遥感和GIS技术，对江苏省海岸线的时空变化进行分析。结果表明：显著侵蚀岸段以废黄河口为中心，北至新淮河口，南至双洋港，长度约79.05 km，占研究区岸线总长度的8%；淤涨岸段以弶港为中心，北至运粮河口，南至新中港，长约715.50 km，占72%；其它部分稳定岸段与淤涨岸段相间存在。最大侵蚀速率为-23.37±11.92 m/a，位于废黄河口南侧；最大淤涨速率为445.37±66.80 m/a，位于射阳河口南侧。围垦是江苏省岸线变化的主要因素。总的来看，1973年以来40年间共围垦1912.4 km<sup>2</sup>，1980年前后出现了一个围垦高峰，之后围垦强度明显减弱且进入休养期，90年代以后围垦又普遍加强。 |
| [4] | . 历史海岸线变迁研究是海岸带研究的一个重要方面,对于海岸带的利用、开发与保护有重要的意义。以江苏海岸带为研究对象,结合数字海岸线分析系统分区段建立有效的海岸线分析断面,并计算各个区段的海岸线历史变化,对南宋至今约1 000 a来的历史海岸线变迁进行定量和定性分析,揭示海岸线时空变迁背后的驱动力。结果表明:废黄河口地区变化剧烈,最大淤涨速率和侵蚀速率分别达250、600 m/a,塑造其剧烈变化的动因是公元1128年的黄河夺淮与公元1855年的黄河北归;此外,近代废灶兴垦等人类活动也导致了辐射沙洲北部及南部变化明显。 . 历史海岸线变迁研究是海岸带研究的一个重要方面,对于海岸带的利用、开发与保护有重要的意义。以江苏海岸带为研究对象,结合数字海岸线分析系统分区段建立有效的海岸线分析断面,并计算各个区段的海岸线历史变化,对南宋至今约1 000 a来的历史海岸线变迁进行定量和定性分析,揭示海岸线时空变迁背后的驱动力。结果表明:废黄河口地区变化剧烈,最大淤涨速率和侵蚀速率分别达250、600 m/a,塑造其剧烈变化的动因是公元1128年的黄河夺淮与公元1855年的黄河北归;此外,近代废灶兴垦等人类活动也导致了辐射沙洲北部及南部变化明显。 |
| [5] | . <p>一个国家或地区海岸线长度的确定,应首先计算其标度区和分维,然后选用标度区下限附近的量测尺度进行量算。以1:50万电子地图为基础,在ArcGIS技术支持下选用33种尺度研究中国大陆海岸线的标度区及其盒计维,用手工作业法量测海岸线的量规维,并对中国现行大陆海岸线长度的可靠性进行讨论。结果表明：中国大陆海岸线的标度区在400~0.1 km之间。海岸线量规维和盒计维分别是1.2004和1.0929,量规维比盒计维更能精确表征海岸线不规则程度。杭州湾以南和以北海岸线的量规维分别是1.2565和1.1204。当量测尺度为0.1 km时,中国大陆海岸线的长度约21900 km;当尺度为0.25 km时,长度为18214 km,接近现行海岸线长度。</p> . <p>一个国家或地区海岸线长度的确定,应首先计算其标度区和分维,然后选用标度区下限附近的量测尺度进行量算。以1:50万电子地图为基础,在ArcGIS技术支持下选用33种尺度研究中国大陆海岸线的标度区及其盒计维,用手工作业法量测海岸线的量规维,并对中国现行大陆海岸线长度的可靠性进行讨论。结果表明：中国大陆海岸线的标度区在400~0.1 km之间。海岸线量规维和盒计维分别是1.2004和1.0929,量规维比盒计维更能精确表征海岸线不规则程度。杭州湾以南和以北海岸线的量规维分别是1.2565和1.1204。当量测尺度为0.1 km时,中国大陆海岸线的长度约21900 km;当尺度为0.25 km时,长度为18214 km,接近现行海岸线长度。</p> |
| [6] | . 以DEM为基础,并参照卫星影像,提取了不同比例尺下中国大陆海岸线,从海岸地质构造特征和海岸类型角度出发,对我国大陆海岸线整体、沉降隆起岸段和不同类型海岸尺度效应进行分析,并探讨了引起尺度效应差异的地理环境因素。研究表明：（1）中国大陆海岸线整体分形维数为1.195,岸线长度受测量尺度影响显著,定量刻画海岸线长度不可忽略相应测量尺度;（2）岸线分形受地质构造特征和水动力因素控制明显,隆起段和沉降段海岸线分形维数有着显著差异：辽东半岛隆起段分形维数为1.153,辽河—华北平原沉降段分形维数为1.116,山东半岛隆起段分形维数为1.148,苏北—杭州湾沉降段分形维数为1.177,浙东—桂南隆起段分形维数则达1.239;（3）海岸线尺度效应同时随海岸类型不同有着显著差异,位于冀北平原和滦河三角洲平原岸段的砂质岸线分形维数为1.109;位于苏北平原的淤泥质岸线分维数为1.056,位于闽东南山地丘陵的基岩海岸线分形维数达1.293。海岸线是陆、海和气界面的交汇线,其分形性质的定量刻画,可为多尺度研究海气、陆气和海陆相互作用提供科学基础。 . 以DEM为基础,并参照卫星影像,提取了不同比例尺下中国大陆海岸线,从海岸地质构造特征和海岸类型角度出发,对我国大陆海岸线整体、沉降隆起岸段和不同类型海岸尺度效应进行分析,并探讨了引起尺度效应差异的地理环境因素。研究表明：（1）中国大陆海岸线整体分形维数为1.195,岸线长度受测量尺度影响显著,定量刻画海岸线长度不可忽略相应测量尺度;（2）岸线分形受地质构造特征和水动力因素控制明显,隆起段和沉降段海岸线分形维数有着显著差异：辽东半岛隆起段分形维数为1.153,辽河—华北平原沉降段分形维数为1.116,山东半岛隆起段分形维数为1.148,苏北—杭州湾沉降段分形维数为1.177,浙东—桂南隆起段分形维数则达1.239;（3）海岸线尺度效应同时随海岸类型不同有着显著差异,位于冀北平原和滦河三角洲平原岸段的砂质岸线分形维数为1.109;位于苏北平原的淤泥质岸线分维数为1.056,位于闽东南山地丘陵的基岩海岸线分形维数达1.293。海岸线是陆、海和气界面的交汇线,其分形性质的定量刻画,可为多尺度研究海气、陆气和海陆相互作用提供科学基础。 |
| [7] | . Sediment accumulation in the northern part of the mouth is also huge and has brought to the creation and swift elongation of a sediment spit in several decades. Thus, the bay located here suffers from a rapid transformation into a lagoon. |
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| [9] | . Both autocyclic and allocyclic processes may have been responsible for trunk channel realignment and associated spit deposition. Channel recycling may occur when the main channel becomes overextended to the north and the tidal flow is inefficient because of its decreased gradient and increased susceptibility to shoaling by the growth and migration of tidal sand ridges. Under those conditions trunk channel relocation would be facilitated by increased wave heights and water levels of El Ni o winter storms. However, co-seismic subsidence is the most likely mechanism for abruptly increasing sand supply and longshore transport that would favor discrete periods of channel relocation and spit deposition. Unless external forcing changes sand supply and predominant sediment transport directions in the future, the relative rise in sea level, frequent winter storms, and local deficit in the sand budget assure that beach erosion will continue at the mouth of this large estuary. |
| [10] | . Tidal flats in Korea are increasingly being changed by various construction projects. This report reviews the remote sensing techniques used to monitor tidal flats and suggests appropriate techniques for meeting monitoring targets for the effective management of tidal flats. The application of remote sensing to studies of tidal flats and the characteristics of the preferred satellite data for a particular monitoring target were examined from a statistical analysis of peer-reviewed journals and case studies of Korean tidal flats. Specifically, three different monitoring targets were examined: topography, sedimentary facies, and biofacies. To date, the Landsat thematic mapper (TM) and the enhanced thematic mapper (ETM+) have been most widely used for this purpose due to the large amount of archived data, the convenience of time-series analysis, and the minimal or no-cost data acquisition. Sedimentary facies of the tidal flats can be classified into the three categories mud, mixed, and sand, at a spatial resolution of 30m. A potential map for macrobenthos was generated with high accuracy based on the spatial variables. High-resolution, space-borne, and X-band synthetic aperture radar (SAR) systems such as TerraSAR-X and Cosmo-SkyMed were used to improve the accuracy of tidal flat digital elevation model (DEM) generation and halophyte distribution mapping. The details of those data can be further enhanced by the use of a high-spatial-resolution image. The legislation regarding the monitoring of tidal flats in Korea and Germany was compared to the potential application of remote sensing to the monitoring of tidal flats. Thematic maps based on remote sensing can help improve policy decisions from a management perspective. |
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| [12] | . 了解海岸线变化对海岸资源的开发与保护有着重要的意义。论文基于遥感技术与GIS技术,提取了海南岛1980、1990、2000、2010年4个时期的海岸线,并对其30 a来的时空变化特征进行了系统分析。结果表明:海南岛海岸线变化主要受人为因素的影响,近30 a来其长度增加了55.4 km;海岸线时空变化显著,变化比较剧烈的岸段多分布在地势较为平缓的南部地区,以养殖开发、工业用地、城镇与港口建设用地为主。研究认为,海南岛海岸线的变化,将有可能导致诸如岸线侵蚀等环境问题,应注意合理开发,利用海岸线资源。 . 了解海岸线变化对海岸资源的开发与保护有着重要的意义。论文基于遥感技术与GIS技术,提取了海南岛1980、1990、2000、2010年4个时期的海岸线,并对其30 a来的时空变化特征进行了系统分析。结果表明:海南岛海岸线变化主要受人为因素的影响,近30 a来其长度增加了55.4 km;海岸线时空变化显著,变化比较剧烈的岸段多分布在地势较为平缓的南部地区,以养殖开发、工业用地、城镇与港口建设用地为主。研究认为,海南岛海岸线的变化,将有可能导致诸如岸线侵蚀等环境问题,应注意合理开发,利用海岸线资源。 |
| [13] | . 本文提出一种基于内港岸线特征谱的港口识别方法.进行海域分割,提取海岸线及其特征点.通过分析海岸线封闭性测度矩阵得到内港岸线及其特征谱.根据特征谱的匹配相似度实现港口识别.从理论上证明了该方法的合理性,并在实际遥感图像上进行了港口识别实验,结果表明:内港岸线的特征谱具有平移、旋转、缩放不变性;文中方法能够准确分割内港岸线,对现有港口目标样本的识别准确率达到100%. . 本文提出一种基于内港岸线特征谱的港口识别方法.进行海域分割,提取海岸线及其特征点.通过分析海岸线封闭性测度矩阵得到内港岸线及其特征谱.根据特征谱的匹配相似度实现港口识别.从理论上证明了该方法的合理性,并在实际遥感图像上进行了港口识别实验,结果表明:内港岸线的特征谱具有平移、旋转、缩放不变性;文中方法能够准确分割内港岸线,对现有港口目标样本的识别准确率达到100%. |
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| [15] | . 海岸带作为海洋与陆地之间相互作用的地带，同时也是大陆向海洋的过渡地带，越来越受到人们的关注，世界上人类活动的活跃区就集中在海岸带。岸线变迁以及海岸带景观格局的演变能够有效反映人类活动对自然环境的影响程度，有效指导人类合理开发利用海岸带资源，实现资源的可持续利用。 本文以浙江省海岸带乡镇街道边界区域为研究对象，以1990年、2000年及2010年的TM遥感影像、野外实地考察数据、地图及其他相关参考数据等为数据源，以3S等技术手段为支撑，对浙江省大陆岸线的时空演化特征、空间格局及围填海格局进行分析评价，揭示其变化特点和规律，并对... . 海岸带作为海洋与陆地之间相互作用的地带，同时也是大陆向海洋的过渡地带，越来越受到人们的关注，世界上人类活动的活跃区就集中在海岸带。岸线变迁以及海岸带景观格局的演变能够有效反映人类活动对自然环境的影响程度，有效指导人类合理开发利用海岸带资源，实现资源的可持续利用。 本文以浙江省海岸带乡镇街道边界区域为研究对象，以1990年、2000年及2010年的TM遥感影像、野外实地考察数据、地图及其他相关参考数据等为数据源，以3S等技术手段为支撑，对浙江省大陆岸线的时空演化特征、空间格局及围填海格局进行分析评价，揭示其变化特点和规律，并对... |
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| [17] | . 传统的海岸线现场测量方式费时费力,且个别地区难以到达,遥感技术的出现为海岸线的获取提供了重要手段,可弥补传统方式的不足.应用SPOT 5影像,通过野外实地踏勘获取的现场资料及经验,分析各种海岸类型在影像中的特征,从颜色、纹理、地物邻接关系等方面建立海岸类型的遥感解译标志,提出基岩岸线、砂质岸线、粉砂淤泥质岸线、生物岸线和人工岸线的提取原则.经与实测岸线对比,海岸线解译标志和提取原则获取的海岸线在细节上更加合理、准确. . 传统的海岸线现场测量方式费时费力,且个别地区难以到达,遥感技术的出现为海岸线的获取提供了重要手段,可弥补传统方式的不足.应用SPOT 5影像,通过野外实地踏勘获取的现场资料及经验,分析各种海岸类型在影像中的特征,从颜色、纹理、地物邻接关系等方面建立海岸类型的遥感解译标志,提出基岩岸线、砂质岸线、粉砂淤泥质岸线、生物岸线和人工岸线的提取原则.经与实测岸线对比,海岸线解译标志和提取原则获取的海岸线在细节上更加合理、准确. |
| [18] | . 海岸线位置的确定是海岸带和海岛礁测绘的重要内容.快速而准确地监测海岸线的动态变化对于海域的使用管理具有十分重要的意义.遥感技术具有快速、动态、大范围、宏观等突出优势.重点介绍了基本遥感影像提取瞬时水边线,通过潮位校正进而提取海岸线的研究进展,提出了基于潮间带DEM和潮汐模型的海岸线提取方法,分析了各种提取方法的优缺点,并就其存在的不足展望了今后的研究方向. . 海岸线位置的确定是海岸带和海岛礁测绘的重要内容.快速而准确地监测海岸线的动态变化对于海域的使用管理具有十分重要的意义.遥感技术具有快速、动态、大范围、宏观等突出优势.重点介绍了基本遥感影像提取瞬时水边线,通过潮位校正进而提取海岸线的研究进展,提出了基于潮间带DEM和潮汐模型的海岸线提取方法,分析了各种提取方法的优缺点,并就其存在的不足展望了今后的研究方向. |
| [19] | . Coastlines epitomize deterministic fractals and fractal (Hausdorff-Besicovitch) dimensions; a divider [compass] method can be used to calculate fractal dimensions for these features. Noise models are used to develop another notion of fractals, a stochastic one. Spectral and variogram methods are used to estimate fractal dimensions for stochastic fractals. When estimating “fractal dimension,” the objective of the analysis must be consistent with the method chosen for fractal dimension calculation. Spectal and variogram methods yield fractal dimensions which indicate the similarity of the feature under study to noise (e.g., Brownian noise). A divider measurement method yields a fractal dimension which is a measure of complexity of shape. |
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| [21] | . The degree of irregularity in oceanic coastlines and in vertical sections of the Earth, the distribution of the numbers of islands according to area, and the commonality of global shape between continents and islands, all suggest that the Earth's surface is statistically self-similar. The preferred parameter, one which increases with the degree of irregularity, is the fractal dimension, D, of the coastline; it is a fraction between 1 (limit of a smooth curve) and 2 (limit of a plane-filling curve). A rough Poisson-Brown stochastic model gives a good first approximation account of the relief, by assuming it to be created by superposing very many, very small cliffs, placed along straight faults and statistically independent. However, the relative area predicted for the largest islands is too small, and the irregularity predicted for the relief is excessive for most applications; so is indeed the value of the dimension, which is D = 1.5. Several higher approximation self-similar models are described. Any can be matched to the empirically observed D, and can link all the observations together, but the required self-similarity cannot yet be fully explained. |
| [22] | . 根据分形理论,系统研究了中国海岸线分维及其性质.得出了基本结 论:(1)中国海岸线的分形结构客观存在,在1:2 500 000地图上标定中国大陆海岸线长度的分形关系式为1gL=3.992 9-0.159 7 lgr(式中,L为中国大陆海岸线长度;r为测量标度);(2)使用量规法与网格法计算出中国大陆海岸线分维分别为1.159 7和1.070 7,台湾岛海岸线分维分别为1.038 1和1.002 5,等等;(3)进行海岸线分维横纵向比较,应遵循相同的分维计算方法.对于同一条海岸线而言,用量规法所得分维大于用网格法所得分维,且用量规法所得分 维相对较大,则根据网格法所得分维亦相对较大;(4)在中国海岸线量规法与网格法分维计算结果之间可以建立关系式Dd=2.593 2Db-1.536 3(式中,Db为根据网格法计算所得分维;Dd为根据量规法计算所得分维);(5)随着从渤海到南海(由北至南)的空间变化,中国各大海域海岸线分维显现 出一个由北至南逐渐变大的趋势,而海岸带物质组成、生物、气候等因素的南北变化或差异是导致中国海岸线分维南北空间变化的内在原因;(6)整个中国大陆海 岸线的分维并不等于其组成部分分维的算术平均值;(7)台湾岛海岸线受到了断层系的强烈影响,这可能是台湾岛(东部)海岸线分维较小的内在机制所在. . 根据分形理论,系统研究了中国海岸线分维及其性质.得出了基本结 论:(1)中国海岸线的分形结构客观存在,在1:2 500 000地图上标定中国大陆海岸线长度的分形关系式为1gL=3.992 9-0.159 7 lgr(式中,L为中国大陆海岸线长度;r为测量标度);(2)使用量规法与网格法计算出中国大陆海岸线分维分别为1.159 7和1.070 7,台湾岛海岸线分维分别为1.038 1和1.002 5,等等;(3)进行海岸线分维横纵向比较,应遵循相同的分维计算方法.对于同一条海岸线而言,用量规法所得分维大于用网格法所得分维,且用量规法所得分 维相对较大,则根据网格法所得分维亦相对较大;(4)在中国海岸线量规法与网格法分维计算结果之间可以建立关系式Dd=2.593 2Db-1.536 3(式中,Db为根据网格法计算所得分维;Dd为根据量规法计算所得分维);(5)随着从渤海到南海(由北至南)的空间变化,中国各大海域海岸线分维显现 出一个由北至南逐渐变大的趋势,而海岸带物质组成、生物、气候等因素的南北变化或差异是导致中国海岸线分维南北空间变化的内在原因;(6)整个中国大陆海 岸线的分维并不等于其组成部分分维的算术平均值;(7)台湾岛海岸线受到了断层系的强烈影响,这可能是台湾岛(东部)海岸线分维较小的内在机制所在. |
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