人工岸线建设对浙江大陆海岸线格局的影响

叶梦姚,李加林*,史小丽，刘永超,姜忆湄,史作琦

(1. 宁波大学 城市科学系，浙江 宁波 315211； 2. 浙江省海洋文化与经济研究中心，浙江 宁波 315211；3.宁波大学学报编辑部，浙江 宁波 315211)



人工岸线建设对浙江大陆海岸线格局的影响

叶梦姚1,2,李加林*1,2,史小丽3，刘永超1,姜忆湄1,史作琦1

(1. 宁波大学 城市科学系，浙江 宁波 315211； 2. 浙江省海洋文化与经济研究中心，浙江 宁波 315211；3.宁波大学学报编辑部，浙江 宁波 315211)

海岸人工地貌建设是沿海国家开发利用海岸带资源的重要方式，海岸人工岸线的形成改变了自然岸线的格局，并影响着岸线的自然演替规律。基于1990，2000和2010年3期TM遥感影像，提取不同时相的浙江省大陆海岸线信息，对浙江大陆海岸线类型构成及人工岸线建设对岸线格局的影响进行了分析。结果表明：(1)受人类开发活动的影响，近20 a来浙江大陆海岸格局以人工岸线不断增长为特征；(2)不同岸段的人工岸线增长速度有明显差异，以杭州湾、三门湾及台州湾沿岸岸线变化最为显著；(3)20 a间，浙江大陆岸线整体向海推进趋势明显，仅少数岸线发生了海岸蚀退；(4)人工岸线的建设通过对自然岸线的截弯取直，缩短了自然岸线的长度，降低了自然岸线的曲折度，却使浙江省大陆海岸线的多样性指数不断增加。

人工岸线；海岸线格局；海岸线变迁；海岸地貌

0　引言

在海岸带开发的热潮下，人类活动对自然岸线及海岸自然地貌的影响已远远超过自然营力的作用。其中，海岸人工地貌建设作为最直接的一种人类活动方式，其对自然岸线造成的影响逐渐成为了研究的重点和焦点。国内外学者对此进行了大量的研究，相关研究主要包括3个方面，一是基于不同时间维度和不同分辨率的遥感影像对海岸线变迁的监测分析[1-4],其中较多对海岸线变迁特征进行了详细的分析[5-6]；二是海岸线变迁的影响因素分析，特别是围填海、养殖及盐田等人工岸线建设对自然岸线演化的影响[7-10]；三是岸线变迁的规律及变化趋势模拟研究[11-14]。尽管关于人工岸线的相关研究已取得了比较丰富的成果，但现有研究大多将人为活动作为岸线变迁的主要驱动因素进行分析，而采用定量化指标来系统分析人工岸线的变迁过程，及其对海岸线格局的影响研究较少[15-16]。

浙江省位于中国大陆岸线东南沿海，大陆岸线漫长而曲折，总长度近1 840 km，占全国的1/10(图1)。浙江省海岸带开发历史悠久，新中国成立后，浙江省有4次大规模的海岸带开发热潮[17]。海岸带开发为浙江省提供了广阔的生存空间和发展空间，也对大陆海岸线的格局产生了深刻影响。本研究拟基于多时相TM影像，提取浙江省大陆海岸线，分析其类型构成及变迁，并探讨人工岸线建设对海岸线长度、岸线曲折度、类型多样性等格局特征的影响，为海岸带的可持续利用与有效管理提供科学借鉴。

图1　浙江省沿海地级市分布图Fig.1　Distribution chart of coastal citiesin Zhejiang Province

1　研究方法

1.1数据来源及处理

海岸线一般是指平均大潮高潮位的海陆分界线。由于利用数字影像提取的海岸线都是瞬时水边线，水边线的位置受潮起潮落及卫星过境时间的影响较大，与实际的海岸线位置存在一定的差异。本文通过遥感影像和数字高程模型(digital elevation model，DEM)，结合浙江沿海的验潮站潮位资料，利用潮汐模型中的调和分析对遥感影像提取的水边线进行校正，并运用ArcGIS工具设置不同的阈值进行误差消除处理，尽可能地除去潮汐的影响，得到正确海岸线的位置[18]。

本研究以浙江省海岸线1990，2000和2010年3个时期的TM遥感影像为数据源，影像资料在海岸线区域均无云雾遮挡，海陆界限清晰，有利于人机交互解译过程中海岸线的提取，尽可能减小误差，提高提取精度。所用影像均来源于美国地质调查局(USGS)网站，分辨率为30 m，每年选取3景影像，轨道号分别为118-39、118-40以及118-41(表1)。

表1　遥感数据信息表

此外，还利用了研究区行政区划图、地形图以及谷歌地球等辅助参考资料，并通过实地调查获取研究区地貌类型资料，对目视解译提取的岸线信息进行修正，以提高岸线信息的精度。

利用ENVI 5.0软件，对遥感影像进行辐射校正、几何纠正、假彩色拼接及图像剪裁等预处理工作，参照已有的不同类型海岸线解译标志和提取方法[19]，对3期遥感影像进行人机交互解译，得到不同时相的浙江省大陆岸线信息，最后利用ArcGIS 10.2对岸线信息进行分析处理以及绘制专题图。

1.2海岸线分类

根据浙江省大陆岸线类型特征并参考国家海岸基本功能区划的类型，将浙江省的大陆岸线划分为自然岸线和人工岸线两大类，并分别对两大岸线类型进行了具体分类(表2)。

表2　浙江省海岸线分类表

注：本文所指淤泥质海岸包括两类，一类是保持自然状态的未开发的淤泥质海岸；另一类指淤泥质海岸人工匡围后，在若干年后堤外已重新淤积发育成淤泥质岸滩，并具有其所有生态系统功能的海岸。

利用上述的数据和方法，提取了1990，2000和2010年3个时期的大陆岸线及其类型分布信息如图2所示。

图2　1990，2000和2010年浙江省3期海岸线类型分布图Fig.2　The distribution map of the coastline typesin Zhejiang Province in 1990, 2000 and 2010

2　结果分析

2.1海岸线类型的特征及分布

结合图2和表3可知，浙江省的自然海岸以基岩

海岸为主，主要分布于宁波市、台州市以及温州市，基岩海岸由坚硬的岩石组成，岸线曲折且坡度较陡。砂砾质岸线由基岩海岸侵蚀和崩塌下来的物质堆积而成，浙江省的砂砾质海岸所占比例不大，长度一般也较短，约占岸线总长的1%～2%，主要伴随基岩岸线分布。淤泥质岸线是由众多入海河流带来的泥沙等陆源物质堆积而成的，浙江位于长江南部，长江入海的泥沙沿浙江省近岸向南移动，形成了丰富的淤泥质岸滩，主要分布于杭州湾南岸、三门湾及椒江口等岸段。而河口岸线主要分布在各河流入海处。

人工岸线建设的范围极为广泛，在海岸带上围海进行的养殖、盐田、耕地、工业建设等项目均属于人工海岸建设的范围。人工岸线以建设岸线和养殖岸线为主，多分布于人口密集且经济发达的河口地区或者易于开发的平原海岸地区。浙江省养殖岸线遍布于浙江海岸，丰富的滩涂资源为近海养殖的发展提供了良好的基础，至2010年，养殖海岸所占的比例已达到近20%。而盐田岸线主要分布在宁波市和温州市，所占比例总体不大，约为2%。另外，浙江省的港口岸线主要分布于杭州湾以南沿岸地区，港口岸线建设也不断向沿海各岸段延伸，至2010年，港口岸线所占比例也逼近10%。由于经济的快速发展，便利的交通成为带动海岸带发展的有利条件，城镇、工业等建设工程也有向海岸发展的趋势，建设岸线所占比例至2010年已达到19.87%。

表3　1990，2000和2010年浙江省各类型岸线长度及其比率

2.2海岸线长度变迁

由表3可知，20 a间，浙江省的海岸人工化比例明显上升，1990年浙江省的人工岸线长度为1 172.45 km，占整体岸线长度的56.19%，经过20 a的不断开发，截至2010年，浙江省人工岸线的总长度达到了1 291.04 km，比例上升至69.89%。从浙江省的岸线长度变化来看，在1990—2000年和2000—2010年这两个阶段，岸线的总长度逐渐减少；1990—2000年人工岸线的增长速度为9.00 km/a,超过了20 a的平均速度5.93 km/a，2000—2010年，人工岸线增加速度变慢并且渐渐趋缓，增加速度为2.86 km/a；而浙江省的自然岸线长度则在不断地减少，平均减少速度为-17.9 km/a,1990—2000年和2000—2010年两个阶段的变化速度分别为14.11和21.70 km/a。

在人工岸线类型中，养殖岸线在20 a中长度变化明显，1990—2010年间，由于海岸开发浪潮的兴起，在前期以养殖围堤的开发为主，养殖岸线呈现不断的增加趋势，而在后期由于海岸线开发资源的减少，养殖岸线的开发速度有所减缓；盐田岸线呈现出缓慢上升的趋势，但其在海岸线总长度中所占比例不大；耕地岸线呈现出不断减少的趋势，但后期减少速度减缓，主要是由于大量的耕地岸线被开发为经济价值较高的人工海岸类型；建设岸线虽然在人工岸线中的比例不是最高，但其平均增长速度为6.98 km/a，为所有人工岸线类型中增长速度最快的，建设岸线的快速增长是由于一些近岸城镇的扩张以及工业企业等在近海岸的不断发展；港口岸线急剧增加，体现了浙江省海洋运输和进出口贸易的不断发展；而防护岸线则体现为稳步增长。

在自然岸线类型中，基岩岸线和砂砾质岸线的长度均处于不断减少的状态，其中基岩岸线缩短的幅度更大；而淤泥质岸线在20 a中长度明显增加，这是由于在研究区内，淤泥质岸滩自然发育速度略大于淤泥质岸滩的开发速度；生物岸线和和河口岸线的长度均略有减少，但总体上变化不大。

2.3海岸线空间范围变化

海岸线的变迁不仅仅体现在岸线长度的变化上，更体现在岸线范围(即岸线所包围区域)的变化。1990—2010年，浙江省各个县市区岸线所包围区域面积的增减不尽相同，大陆岸线范围变化较为剧烈的岸段主要为杭州湾岸段、三门湾岸段以及台州

湾岸段(图3)。运用ArcGIS 10.2分别计算1990—2000年和2000—2010年两个阶段推进或退蚀的面积，可知1990—2000年间海岸带面积增加了322.50 km2，减少了2.35 km2，净增加320.15 km2；而2000—2010年的10 a间，增加的海岸带面积为903.56 km2，减少了3.53 km2，净增加900.03 km2。由此可知，浙江省海岸线整体上均是向海推进的，仅部分岸段发生了海岸的退蚀，因此浙江省的海岸线空间范围呈现出逐渐增加的趋势。

图3　1990—2010年浙江省岸线面积变化图Fig.3　The change map of shoreline areain Zhejiang Province from 1990 to 2010

浙江省大陆岸线发生显著变化的区域主要包括钱塘江口、慈溪滩涂、三门湾和台州湾(图4)。钱塘江口的岸线在20 a中发生了剧烈变迁，在萧山、绍兴以及上虞岸段变化尤为明显。这一岸段的变迁主要发生在钱塘江以及曹娥江的入海口附近，岸线呈现出不断从陆地向海楔形推进的变化状态(图4a)。新增岸线大部分被围垦利用，多用于养殖及沿江工业建设，形成了新的人工海岸线，造成了这一岸段岸线的不断推进。

图4　1990—2010年浙江省岸线显著变化岸段Fig.4　The coastal shoreline with significant changes in Zhejiang Province from 1990 to 2010

慈溪滩涂位于杭州湾南岸，1990—2010年间，慈溪滩涂岸线不断呈弓形向海推进(图4b)。由于慈溪岸滩较为平缓，易于开发利用，海岸滩涂区的养殖岸线得到迅速发展，丰富的滩涂使得慈溪岸滩的围垦面积不断增加。人工海岸线类型中所占比例最大的为建设岸线以及养殖岸线，并呈现加速增长趋势；而耕地岸线及淤泥质岸线长度有所减小。

三门湾位于浙江省宁海县东部，为半封闭的海湾，经过多年的自然演变，湾内形成了6个良好的深水港汊和舌状淤泥岸滩交替分布，形状似手掌伸入浙东大陆，构成了独特的港湾淤泥质地貌(图4c)。三门湾海涂广阔，岸线不断向海推进，新增的海岸带多开发为养殖和盐田。又由于滩面较高，围垦后的盐碱地也多用于种橘，使得近些年三门湾成为浙江省的新兴柑橘生产基地。

椒江入海口位于台州市椒江区，在椒江口汇入台州湾，由于入海口形状如同辣椒以此得名。台州湾岸线变迁最为剧烈的岸段为台州湾南岸岸段，从遥感影像中可以明显观察到1990—2000年，岸线均较为平直，并且以平行状态向海推进，而到了2010年，出现了明显块状的新增海岸带，岸线变迁的速度明显增大(图4d)。这些新增海岸带大部分用于建设、养殖以及耕地。

2.4人工岸线建设对海岸线空间格局的影响

2.4.1对海岸线长度的影响

通过对岸线类型变化的分析以及对浙江省岸线长度变化的计算可以发现，人工岸线的建设直接或间接改变了浙江省海岸线的总长度。在开发过程中，自然岸线整体或部分转化为人工岸线，这一过程称为海岸的人工化。人工海岸的建设代替了原有的自然岸线，直接缩短了浙江省自然岸线的长度，由表3可知，浙江省的自然岸线长度由1990年的914.25 km、2000年的773.20 km逐渐缩短成2010年的556.17 km，在总岸线长度中所占的比率也由1990年的43.81%、2000年的37.98%减小为2010年的30.11%。人工岸线建设总体上也使得海岸线总长度逐渐减少，由于人工岸线建设过程中常对自然岸线进行截弯取直，导致了岸线长度的缩短；另外由于一些连接岛屿的堤坝被拆除后使得原来的大陆岸线重新变为了岛屿岸线，也在一定程度上缩短了岸线的长度。

2.4.2对海岸线曲折度的影响

海岸线的曲折度是海岸线的曲线长度与海岸线的直线长度之比，可以描述海岸线的弯曲程度：

(1)

式中：R为海岸线曲折度，L1为海岸线的曲线长度，L2为海岸线的直线长度。

由于海岸线是任意分布的曲线，故本研究以地级市为单位，选取了不同岸段对其海岸线曲折度进行计算(表4和图5)。

表4　1990，2000 and 2010年浙江省不同岸段曲折度变化

由表4和图5可以看出，在海洋经济快速发展的背景下，岸线的开发力度不断加大，由于开发过程中对大量海岸线进行截弯取直，导致1990—2010年这20 a来，浙江省各岸段海岸线的曲折度均不断减小，不同岸段曲折度减小的程度却不尽相同。宁波市岸线的曲折度在20 a内的减小程度最大，并且有加快的趋势，其他岸段曲折度减小的速度则较为平缓。可以看到人工岸线建设的力度和海岸线曲折度的变化速度有着十分密切的关系，在人工岸线建设较为密集的岸段，岸线的曲折度减小得较快。

图5　1990,2000和2010年浙江省不同岸段曲折度变化图Fig.5　The sinuosity change chart of different shoreline sectionin Zhejiang Province in 1990, 2000 and 2010

2.4.3对海岸类型多样性的影响

为了从宏观的角度分析区域内海岸线类型的多少以及各岸线类型所占比例的变化，通过借鉴景观格局研究中的景观多样性指数的计算方法来构建岸线多样性指数(H)[20]。当岸线是由单一类型构成时，海岸线是均质的，即H为0；由两种或两种以上类型构成的岸线，当各岸线类型所占长度比例相同时， 其岸线的多样性指数为最高；各岸线类型所占比例差异增大时，则岸线多样性指数降低。岸线多样性指数的计算公式为：

(2)

式中：Pk是k种岸线类型占总长度的比，m是研究区中岸线类型的总数。其中Hmax=log2(m)，Hmax为研究区各岸线所占比例相等时，岸线拥有的最大多样性指数。

通过对岸线数据的处理和计算，得到各级岸线的多样性指数，如表5所示。

表5　1990，2000和2010年浙江省各级岸线的多样性指数

注：表中P1为各类型岸线占总岸线的比例，P2为各类型岸线占各自一级岸线的比例；H1为浙江省大陆总岸线的多样性指数，H2为一级岸线的多样性指数。

由表5可知，浙江省大陆总岸线的多样性指数在1990—2010年期间不断增加，随着岸线人工化程度不断上升，自然岸线逐渐被人工岸线所替代，长度不断缩短，而人工岸线不断增加。这种情况在一些易于开发的岸段，如杭州湾南部、三门湾等岸段尤为明显，从而导致了岸线类型的不断转变，总岸线多样性指数增加。

自然岸线多样性指数也呈现出上升的趋势，由1990年的0.93一直增加至2010年的1.24。自然岸线主要以基岩岸线为主，经过近20 a人类活动的开发建设，使基岩岸线得到了较大程度的开发，部分岸线转变为人工开发的建设岸线以及防护岸线等；而另一方面，近20 a中不断有新的淤泥质岸线在一些人工岸线的外侧形成，使得原所占比例较少的淤泥质岸线长度不断增加，这些原因都导致自然岸线的多样性指数有所增加。

人工岸线的多样性指数也呈现上升的趋势。前期的人工岸线主要以养殖围堤及耕地为主要方式，而后期随着经济的不断发展，以及海岸带经济发展类型的不断转变，人类的开发活动类型也向建设岸线和港口岸线转变，开发类型的多样发展也导致了人工岸线多样性指数的增加，至2010年已达到2.26。

3　结论

(1)1990—2010年间，浙江省海岸线长度不断缩短且海岸类型变化十分显著，人工岸线所占比例由1990年的56.19%上升至2010年的69.89%，这一过程中人工岸线的增加速度由快减慢，后又逐渐趋缓；自然岸线总长度也不断减小，所占比例下降，浙江省的自然海岸有不断向人工岸线转化的趋势。

(2)在人工岸线类型中，养殖岸线和港口岸线呈现不断增加的趋势，而在后期养殖岸线的开发速度有所减缓；盐田岸线和防护岸线呈现缓慢上升的趋势；而耕地岸线呈现出不断减少的趋势，但后期减少速度减缓；建设岸线虽然在人工岸线中的比例不是最高，但其平均增长速度为8.63 km/a，为所有人工岸线类型中最快的。

(3)不同岸段的人工岸线建设速度有明显差异，在杭州湾、三门湾、台州湾这些岸段岸线的开发强度和速度较大，故海岸线空间范围变化较为剧烈。1990—2010年间，浙江省海岸线仅仅少数岸线发生了海岸蚀退，整体上海岸向海推进，海岸带面积逐渐增加。

(4)人工岸线的建设缩短了浙江省自然岸线的长度，在截弯取直的建设过程中减小了海岸线的曲折度，而浙江省大陆海岸线的多样性指数不断增加，自然岸线和人工岸线的多样性指数也分别呈现上升趋势。

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The effect of artificial shoreline construction on the pattern of mainland coastline in Zhejiang Province

YE Meng-yao1, 2, LI Jia-lin*1, 2, SHI Xiao-li3, LIU Yong-chao1, JIANG Yi-mei1,SHI Zuo-qi1

(1.DepartmentofScientificResearchoftheUrban，NingboUniversity,Ningbo315211,China;2.MarineCultureandEconomicResearchCenterofZhejiangProvince,Ningbo315211,China;3.EditorialOfficeofJournalofNingboUniversity,NingboUniversity,Ningbo315211,China)

The coastal artificial morphology construction is an important way for coastal countries to exploit the coastal resources. The formation of coastal artificial shoreline changes the pattern of natural shoreline, and influences the succession laws of the natural shoreline. In this study, the mainland coastline in Zhejiang Province in different times was extracted, based on TM remote sensing images in 1990, 2000 and 2010, the structure of mainland coastline and the influence of artificial shoreline construction on the patterns of the coastline in Zhejiang Province were analyzed. The results show that: (1) Affected by the development activities of human, the mainland coastal landscape in Zhejiang Province was characterized by the continued growing of the proportion of the artificial shoreline in recent 20 years. (2) The speed of artificial shoreline construction had significantly differences at different coastal area, especially at the Hangzhou Bay, the Sanmen Bay and the Taizhou Bay. (3) In these 20 years, coastal erosion and retreat occurred at only a small part of mainland coastline in Zhejiang Province. As a whole, it was advancing to the sea obviously. (4) The construction of artificial shoreline shortened the length of natural shoreline and reduced the tortuosity of natural coastline in Zhejiang Province in the process of straightening, but increased the diversity index of the continental coastline.

artificial shoreline; pattern of the coastline; coastline change; coastal morphology

2015-08-09

2016-04-02

国家自然科学基金项目资助(41471004，41171073)；浙江省自然科学基金项目资助(Y5110321)

叶梦姚(1992-)，女，浙江余姚市人，主要从事海岸带环境与资源开发方面的研究。E-mail:yemengyao66@126.com

李加林(1973-)，男，教授，主要从事海岸带环境与资源开发方面的研究。E-mail:nbnj2001@163.com

TP75;P737.1

A

1001-909X(2016)03-0034-09

10.3969/j.issn.1001-909X.2016.03.006

叶梦姚,李加林,史小丽，等.人工岸线建设对浙江大陆海岸线格局的影响[J].海洋学研究,2016,34(3):34-42,doi:10.3969/j.issn.1001-909X.2016.03.006.

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