基于GIS的天津滨海新区海平面上升直接影响评估

付世杰，林峰竹，刘金，张建立，李响，高志刚

（国家海洋信息中心，天津 300171）

基于GIS的天津滨海新区海平面上升直接影响评估

付世杰，林峰竹，刘金，张建立，李响，高志刚

（国家海洋信息中心，天津 300171）

在全球气候变暖、海平面上升的背景下，本文研究了基于 GIS的海平面上升对沿海地区的直接影响评估方法，并针对天津滨海新区展开评估。基于 GIS技术和评估区基础地理信息，计算海平面上升后的土地影响范围，对如何依据土地影响范围评估海平面上升对人口、经济、交通和水域等方面的影响进行了探讨，并给出了天津滨海新区的土地、经济和人口等指标的影响评估结果。

海平面上升; 评估; 滨海新区; GIS

全球气候变暖导致海水膨胀、冰川和极冰融化，引起海平面上升，沿海地区不断活跃的经济活动使得沿海地区的地面沉降速度加快，进一步加剧海平面的上升速度[1]。联合国政府间气候变化专门委员会（IPCC）第4次评估报告指出，到21世纪末，海平面将上升18～59 cm，这将对全球经济发展和人类生存形成严重威胁。

如果对海平面上升不予以高度重视，必然会淹没滨海土地，人口受灾，经济受损，破坏生态环境，海平面上升已经严重威胁沿海经济社会的可持续发展[2-8]。

海平面上升直接影响评估，就是以现有堤防设施和土地功能区划为基础，根据海平面上升的预测高度和海区潮位特征值，基于数字地面高程数据和GIS技术，计算在不同背景条件下因海平面上升而可能造成的直接损失[9-11]。

为了保证海平面上升直接影响评估的合理性和科学性，在确定评估区范围时以行政区为单位，其优点在于适应当前中国的社会管理特点，许多环境数据，特别是社会、经济的统计数据有可靠的数据来源，便于进行信息采集、统计和分析评估[12]。

本次评估中，基于GIS技术开展天津滨海新区海平面上升影响评估，区划土地影响面积，计算社会经济影响程度。对于土地淹没面积的计算，选取2030年为未来时间节点，根据土地淹没范围，评估了对人口和经济的影响，同时对与生产生活密切相关的交通、水域做了简单评估。

1 直接影响评估方法

1.1 土地影响评估

海平面上升后，直接影响的就是土地，滨海低洼土地将被淹没，进而影响生命财产安全和经济发展。因此，在评估海平面上升影响时，应首先对土地的影响范围进行评估。尽管沿海地区基本都修建了不同标准的堤防设施，但考虑到堤防设施不是永固不变的，如果不加管理与维护，在遇到地震、海啸等自然灾害时，就可能形同虚设，因此，在进行土地直接影响评估时，分为考虑现有堤防设施和不考虑现有堤防设施两种情况。

根据预测未来某个时间节点海平面的上升高度，叠加评估区的极值高潮位后，基于GIS技术，考虑不同防护设施背景条件，建立土地淹没模型，根据评估区地面高程（DEM），分别区划评估区的可能淹没范围，并计算淹没土地面积值。

由于不同土地功能区受到影响的范围不同，造成的人口影响和经济影响也不相同，因此，在进行土地影响评估的同时，也应将土地功能区划和基础地理信息相结合，为进一步开展其它直接影响评估奠定基础。

1.2 人口影响

结合不同背景条件下的海平面上升的土地影响范围和居民地（包括居民小区、村庄等）分布情况，得出海平面上升可能影响的居民地数量，通过各个居民地的人口数统计结果，计算得出受影响的人口总数。由于对土地影响范围的评估是按照未来某一时间节点的海平面上升预测结果进行的，而人口的数量则是动态变化的，但考虑到土地功能区划的相对稳定性和各个居民地人口变化的均衡性，海平面上升的人口影响以百分比来表示较为合理，也就是海平面上升对人口的影响数量占评估区总人口的比例。

1.3 经济影响

海平面上升对经济的影响主要是对评估区的GDP影响，以及工业总产值和农业总产值的影响。在现有条件下，经济影响难以通过影响区域内的个体累加来实现，可以充分利用行政区已有的统计数据，按土地影响面积计算出评估区所属各行政单元的经济影响量值，再根据区域经济分布重要程度，采用合理的加权平均方法计算评估区的 GDP影响总量，以及工业总产值和农业总产值的损失程度。

与人口影响相似，评估区的经济规模也将随着时间节点的变化而发生改变，而随着城乡规划的不断完善和实施，评估区的土地功能区划和产业布局也趋于完整，土地利用更加均衡和合理，因此，在评估海平面上升对经济的影响时，将影响量值占经济总量的百分比作为经济影响的程度。

1.4 交通影响

评估区基础地理信息包含有准确的交通设施分布和线路内容，交通设施主要由铁路、公路和桥梁组成。海平面上升对交通的影响评估相对简单，影响的结果可能是毁坏交通设施，也可能需要改变交通的构成方式，通过计算影响区域内的铁路和公路长度，以及桥梁座数，并计算出占比数，就基本反映出了海平面上升对交通的影响程度。

1.5 水资源影响

海平面上升不但会淹没各类土地，影响工农业生产，造成经济损失，同时还会影响人类赖以生存的重要资源—淡水资源。因海平面上升而被淹没的江河湖泊将难以继续在生产、生活中发挥作用，而且这种影响还有其辐射效果－海水入侵，因此，对水资源的影响也是海平面上升影响的重要内容之一。根据评估区的水域分布和组成特点，计算因海平面上升而可能影响的水域面积，并得出占水资源总量的百分比。

由于淡水资源的难以迁移性和再生性，水资源面积将会呈现逐渐减少趋势，因此，对现有水资源的影响比例，相对于未来某一时间节点对水资源的影响比例值将是相对保守的影响比例。

2 天津滨海新区影响评估

依据中国海平面公报和海平面业务化工作成果，2030年的海平面上升预测结果的高、中、低值分别为40 cm、30 cm和18 cm，而极值潮位则选取天津海域的历史最高潮位值 329 cm。根据 1:5000的天津滨海新区基础地理信息，结合《天津统计年鉴 2006》[13]，基于 GIS技术，叠加历史最高潮位和海平面上升值，分别区划并计算不同背景条件下的海平面上升影响范围，并按照海平面上升直接影响评估方法进行计算，得出天津滨海新区的海平面上升影响评估结果。

在本次评估中，主要评估海平面上升对天津滨海新区的土地影响范围，进而评估对人口和经济（GDP）的影响。

（1）对天津滨海新区土地的影响

在考虑现有堤防和不考虑现有堤防两种情况下，海平面上升对土地的影响分别见表1和表2，土地面积单位为平方公里。

（2）对天津滨海新区人口的影响

在考虑现有堤防和不考虑现有堤防情况下，海平面上升对人口的影响分别见表3和表4，人口单位为万人。

（3）对天津滨海新区经济的影响

在考虑现有堤防和不考虑现有堤防情况下，海平面上升对GDP的可能影响分别见表5和表6，表中单位为亿元。

表 1 考虑堤防设施情况下影响土地面积表Tab. 1 Area of the influenced land, taking account of the dike

表 2 不考虑堤防设施情况下影响土地面积表Tab. 2 Area of the influenced land, taking no account of the dike

表 3 考虑现有堤防情况下影响居民地个数及人口表Tab. 3 Number of the influenced residential area and population, taking account of the dike

表 4 不考虑现有堤防情况下影响居民地个数及人口表Tab. 4 Number of the influenced residential area and population, taking no account of the dike

表 5 考虑现有堤防情况下GDP影响表Tab. 5 Quantity of the influenced GDP, taking account of the dike

表 6 不考虑现有堤防情况下GDP影响表Tab. 6 Quantity of the influenced GDP, taking no account of the dike

3 结 论

海平面上升影响的直接影响评估方法就是对海平面上升的可能损失进行定量评估。随着沿海地区基础地理信息的不断完善，GIS技术的进步，以及沿海地区统计成果的不断丰富，都为海平面的土地淹没范围计算奠定了基础，进而实现人口、经济和交通等评估指标的定量评估。海平面上升影响的直接影响评估改变了海平面影响以定性评价为主的缺憾，使得海平面影响评估更准确、全面和科学。

从对天津滨海新区的人口和经济（GDP）的直接影响评估结果可以看出，在有无堤防的背景条件下，海平面上升对土地、人口和经济的影响差别很大，现有堤防对风暴潮的防御能力相对较高，但在海平面上升后，其防御能力相对下降，在遭遇历史最高潮位值时，对土地和 GDP的影响范围介于10%～20%之间，而对人口的影响则介于5%～10%之间。因此，为了有效应对海平面上升影响，天津滨海新区沿岸应提高设防标准，以保障经济社会的可持续发展[14]。

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[3] 杜碧兰, 田素珍, 沈文周, 等. 海平面上升对中国沿海主要脆弱区潜在影响的研究. 海平面上升对中国沿海主要脆弱区的影响及对策 [M]. 北京: 海洋出版社, 1997: 10-29.

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Direct impact assessment of sea level rise of Tianjin Binhai new area based on GIS

FU Shi-jie, LIN Feng-zhu, LIU Jin, ZHANG Jian-li, LI Xiang, GAO Zhi-gang

(National Marine Data and Information Service, Tianjin 300171, China)

In the situation of global warming and sea level rise, the method of the direct impact assessment of sea level rise of the coastal areas based on GIS (Geographic Information System) is researched, and Tianjin Binhai new area is chosen as the object for the assessment research in this paper. On the basis of GIS and foundational geographic information, the range of the influenced land area can be calculated, and then according to this result, the way to assess the impacts on the population, economy, traffic and water area is discussed, and in this paper, we introduce the assessment results of the impacts on the land, economy and population of Tianjin Binhai new area.

sea level rise; assessment; Tianjin Binhai new zera; GIS

P731.23

A

1001-6932(2011)04-0397-04

2010-08-07；

2011-04-13

付世杰（1964—），男，高级工程师，主要从事海平面影响评价研究。电子邮箱：fsj@mail.nmdis.gov.cn。