江苏示范区填海造地用海定级研究＊

徐智颖，钟太洋，黄毅

（南京大学地理与海洋科学学院 南京 210023）

海域资源是重要的公共资源［1］，人类开发和利用海域资源的历史悠久。随着沿海地区经济的发展和人口的膨胀，填海造地已成为沿海地区拓展生存和发展空间、缓解土地资源紧缺的重要手段［2－3］，填（围）海造地也成为一种海域使用类型。海域使用分类定级则是针对不同海域使用类型，综合考虑海域的区位、自然资源条件、周边社会经济发展状况［4］，选取适合有效的评定方法，进行海域级别的划分。

本研究以江苏示范区为例，对全海域及海洋功能区划中填海造地海域进行了填海造地用海定级研究，更加深入地了解海域质量优劣程度，也为合理开发利用海域资源、规范海域管理、统筹发展海洋经济与海洋环境［5］提供了依据。

1 研究思路与方法

1.1 定级思路

本研究采用多因素综合评价法，对江苏省全海域以及海洋功能区划填海造地海域进行定级，即通过建立填海造地用海定级指标体系，确定各指标权重，对标准化后的指标值进行加权求和，得到一个综合分值，计算公式为

式中：S表示定级单元的综合分值；A表示定级单元各指标的标准化分值；W 表示指标的权重值。

根据计算所得的各单元的综合分值，初步划分海域级别，并运用方差分析检验级别划分的合理性。

另外，研究中还采用了“多因素—限制因子”法对江苏省全海域进行定级，即在之前多因素综合定级的基础上，考虑填海造地用海限制因子的影响，将不符合限制因子条件的海域直接划定为等外级。

1.2 研究方法

1.2.1 定级单元的划分

定级单元是计算定级因素因子分值和综合分值的基本单元，其形式对因子分值的计算方法和海域级别划分的精度有重要影响。从海域的特性来看，划分方法可以概括为标准分区法（网格法、栅格法）和自由分区法（地块法）。本研究采用栅格法确定定级单元，即将研究区域划分成2km×2km的栅格，每个栅格作为一个基本定级单元，并且改变栅格单元格大小按相同定级流程再次定级，以分析定级单元尺度变化对定级结果的影响。

1.2.2 指标选择与权重

针对江苏省沿海地区的实际情况，并依据指标选择的可获取性、指标可量化以及资料有效性等原则，“海洋公益性行业科研专项经费项目——海域使用权价值评估技术体系与决策系统研究与示范（201105004）”项目组讨论确定了对填海造地用海定级有着明显作用，又能体现海域自然资源条件、区位条件以及社会经济条件差异［6］的定级指标及其权重，构建的定级指标体系及权重见表1。定级指标体系中各指标的重要程度不同，因此指标权重值也存有较大差异，后续会将各指标权重换成等权进行定级，以分析权重变化的影响。

表1 江苏省填海造地用海定级指标体系

定级单元各指标的分值由网格单元中心点得分确定，由于各指标定义不同，因此各指标计算单元格得分方式也有所差异。

1.2.3 指标值的标准化

按照定级指标数量级差异，本次填海造地用海定级统一采用极值标准化方法。对于非数据性资料，则采用赋值标准化方法进行处理。

（1）极值标准化。其公式采用相对值法计算指标的作用分，标准化结果按0～100封闭区间赋分。因素指标与作用分的关系呈正相关，计算公式为

式中：fI为某指标的作用分；xmin、xmax、xI分别为指标的最小值、最大值和某指标数值。

（2）赋值标准化。对于海岸质量指数、海水质量指数等指标，指标分值是通过赋值得到，赋值时按照0～100封闭区间取值，直接得到标准化结果。

1.2.4 级别的划分和综合校正

根据定级单元的数量，此次定级采用总分频率曲线法进行海域级别的划分，即对单元综合分值作频率统计，绘制频率直方图，按照海域优劣的实际情况，选择频率曲线分布突变处为级间分界。另外，研究中还使用了ISO聚类非监督分类法划分海域级别辅以分析。

初步划分海域级别后，将通过方差分析检验级别划分的合理性，如果级别划分合理，平均组内平方和要显著小于平均组间平方和，方差分析的F检验统计量定义如下：

式中：SST为观测变量总离差平方和；SSA为组间离差平方和；SSE为组内离差平方和，n为总样本数；k－1和n－k分别为SSA和SSE的自由度；MSA是平均组间平方和；MSE是平均组内平方和。

另外，研究中还使用了ISO聚类非监督分类法划分海域级别，将其与总分频率曲线法所划分的结果进行对比，以分析级别划分方法对定级结果的影响。

2 研究区概况及数据

江苏省领海海域地处31°33′N－35°07′N，位于我国沿海地区的中部，西太平洋沿岸带中心［7］；海岸线北起苏鲁交界的绣针河口，南抵长江北口［8］。本研究所用数据主要来自《江苏省统计年鉴》《江苏省海洋质量统计公报》以及《江苏省近海海洋环境资源现状调查资料》［9］。

3 结果与分析

3.1 海域等级划分结果

3.1.1 全海域定级结果

按照填海造地用海定级指标体系中各项定级指标的权重，经加权求和得到定级单元的综合分值，最高值为49.83，最低值为8.07。对各单元的分值进行频数统计并绘制频数直方图，结合定级单元综合分值区间数分别为50、100、150和200情况下的频数直方图的疏密程度，并考虑定级海域范围、海洋产业开发利用程度与海域质量差异程度［10］，选择图中频率分布突变处（波谷处）作为级间分界，共划分出9级。其中，1级海域最差，9级海域最好。全海域北部和南部的海域等级较高，而中部区域海域等级偏低。定级结果为2级和7级的海域面积较大，分别占定级范围的20.35%和19.05%，而定级结果为1级和9级的海域面积较小，分别占定级范围的4.49%和2.68%（表2）。

表2 江苏省填海造地用海各级海域面积及面积比例

利用方差分析对海域定级分级结果进行检验，这里方差分析的零假设为不同海域级别没有对评价单元综合分值产生显著影响，分析结果见表3。组别划分和随机误差引起的方差分别为61636.82和1.033，相除所得的F统计量的观测值为59637.41，对应的概率p值近似为0。如果显著性水平a为0.05，由于概率p值小于显著性水平a，则应拒绝零假设，认为海域级别划分合理。

表3 检验级别划分合理性的方差分析结果

以沿海各区（县）为行政单元，对各行政单元各级海域面积进行统计（表4）。偏北部的赣榆县、连云区和灌云县的海域等级较高，极大部分海域被划分为4～7级。中部的响水县、滨海县、射阳县和大丰县的定级结果等级普遍偏低，定级结果多为1～4级海域。偏南部的东台市、如东县、通州区、海门市和启东市海域定级结果较好，如海门市附近海域均被划定为9级。

表4 各行政区域各级海域面积比例

3.1.2 基于海洋功能区划的定级结果

对海洋功能区划中填海造地海域按照定级指标体系中各项定级指标的权重，得到的单元综合得分最高值为49.84，最低值为10.92。基于海洋功能区划的定级单元共有116个，根据公式n＝1＋1.332lnm计算所得的级别数（其中m为单元数，n为级别数）为7，并结合定级单元综合分值区间数分别为50、100、150和200情况下总分频率直方图的疏密程度，综合之下选择图中频率分布突变处作为级间分界。其中，1级海域定级结果最差，7级最好。低等级海域集中分布在中部的射阳县、大丰县和响水县附近，等级最高的海域集中在海门市和启东市附近。

统计各级海域面积及其所占比重，结果如表5所示。各级面积比重相对来说较为均衡，4级海域和5级海域面积所占比重稍大，分占总定级面积的36.21%和17.24% ；而1级和2级海域面积所占比重要稍小。

表5 基于海洋功能区划填海造地用海各级海域面积及其比例

利用方差分析对海域级别划分是否合理进行校验，这里方差分析的零假设为：基于海洋功能区划定级结果中的不同海域级别没有对评价单元综合分值产生显著影响，分析结果见表6。组别划分和随机误差的方差（平均变差）分别为954.421和2.015，相除所得的F统计量的观测值为473.761，对应的概率p值近似为0。如果显著性水平a为0.05，由于概率p值小于显著性水平a，则应拒绝零假设，因此基于海洋功能区划填海造地的海域级别划分合理。

3.2 全海域定级结果分析

3.2.1 空间差异

定级结果呈现出较大的空间差异，偏南部的启东市、海门市、通州区、如东县海域和偏北部的赣榆县、连云区、灌云县海域级别较高，而中部的响水县、滨海县、射阳县等海域级别相对较低。联系评价因子并查阅沿海地区相关资料，可将空间差异产生的因素归结为经济发展水平的差异、社会条件和人口数量的差异、自然条件的差异。其中，偏南部的启东市、海门市等地理位置靠近上海，经济发展水平较高，而偏北部的连云区等依靠旅游资源经济也得到了较快的发展，这些区域经济较为发达，城镇建设速度较快，土地资源比较稀缺，地价也较高，海域级别普遍偏高。同时，人口数量、交通发达等社会人口因素，海岸和海域自身的自然条件也是产生空间差异的原因。

3.2.2 尺度效应

为观察定级单元尺度大小对定级结果的影响，将定级栅格单元分别设为1km×1km、1.5km×1.5km、2.5km×2.5km以及3km×3km并按上述流程进行定级，得到海域定级结果见表7。随着定级单元的变化，各级海域面积比重变化幅度均未超过1%，可以看出定级单元尺度大小对海域定级结果产生的影响极小。

表7 不同尺度定级单元各级面积比重统计结果

3.2.3 权重效应

将定级指标体系（表1）中各指标的权重设为相等数值，比较等权和按指标体系中的权重进行综合加权的定级结果（表8）。相较于综合加权所得的定级结果，等权计算条件下的各级面积大小和空间发布都发生了较大程度的变化，6级、3级和4级海域面积比例有了较大幅度的增加，而级别较高的7～9级海域面积比下降较多。

表8 不同权重下的定级结果

3.2.4 方法效应

ISO聚类非监督分类法和总分频率曲线法划分出的海域级别对比结果见表9。聚类非监督分类是根据特征参数的统计特征，建立决策规则来进行分类。从表9中可看出，各级分值区间和面积比重都发生了较大的变化，聚类非监督分类法划分结果中的1级和8级面积比变大，而中等级别的海域面积比则都有了一定程度的下降。

表9 不同划分级别方法的定级结果

3.3 “多因素—限制因子”定级分析

随着经济的迅速发展，土地资源短缺的矛盾日益突出，我国沿海许多地区都相继开展了填海造地工程。因此，填海造地的实行与土地资源是否稀缺关联极为密切，而一般土地资源的稀缺程度是通过土地价格反映的。若与填海造地后毗邻土地价格低，那么该片区域的土地资源相对来说不是十分稀缺，因而没有必要大费周章地进行填海造地来弥补区域土地资源的不足。“多因素—限制因子”海域定级是在之前的多因素综合定级的基础上，将毗邻相同用地类型土地价格作为限制因子，也就是将毗邻地价低的定级单元（值为0）直接定级为等外级。

考虑了限制因子之后，定级结果发生了较为明显的变化，各级面积及比重见表10。限制因子在多因素综合加权得到的1～9级海域中分别占100%、99.93%、99.61%、82.71%、0.50%、0.48%、0%、0%、0%，极大部分低等级海域直接被划定成等外级。等外级主要集中在中部的响水县、滨海县、射阳县附近海域，这个结果充分体现了毗邻地价这一因子的重要程度。但是该限制因子最开始是以行政单元为基本单元，使得“多因素—限制因子”的级别界限呈现出较为明显的行政单元界限，而且涉及的海域面积较大，过于突出限制因子在定级过程中的重要程度，从而造成了等外级海域面积比重过高，其他等级海域面积比重较小，具有一定的不合理之处。相比较而言，多因素综合加权法的定级结果更加合理。

表10 “多因素—限制因子”定级各级海域面积及其百分比

续表

4 结论

本研究对江苏示范区全海域及海洋功能区划填海造地海域进行了填海造地用海定级。结果表明：

（1）江苏省全海域填海造地用海共划定了9个级别，2级海域面积最大，9级面积最小；海洋功能区划中填海造地海域划分出7个级别，面积最大的4级占36.21%；方差分析检验两次级别划分均合理。

（2）全海域定级结果呈现出明显的空间差异，偏南部和偏北部海域级别较高，中部海域级别相对较低；定级单元尺度大小、定级指标权重和海域级别划分方法对定级结果产生了不同程度的影响。

（3）“多因素—限制因子”定级方法突显了毗邻地价限制因子的重要性，定级结果中等外级面积比例偏大，相较而言多因素综合法更为合理。

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