基于地理国情数据的围填海动态监测

吴正鹏，苏俊峰，陈香

(1.天津市测绘院，天津 300381； 2.青海省第二测绘院，青海 810000)



基于地理国情数据的围填海动态监测

吴正鹏1*，苏俊峰2，陈香1

(1.天津市测绘院，天津 300381； 2.青海省第二测绘院，青海 810000)

以天津滨海新区地理国情普查数据、多时相遥感影像为数据源，依据围填海动态监测技术方案，提取1975年～2015年间13期围填海信息，结合沿海边界线长度、围填海面积、地表覆盖分类信息及建设用地供给进行综合统计分析，从而为海洋资源的科学管理和合理开发利用提供参考信息和数据支撑。

围填海；地理国情；动态监测；天津滨海新区

1 引 言

海洋是人类可持续发展的重要基地。近年来，随着沿海地区经济高速发展和人口急剧膨胀，日益紧缺的陆地资源已无法满足经济和人口快速发展对用地的需求，向海发展、向海要地成为许多沿海城市破解土地资源制约的突破口，进而掀起了新一轮围填海的高潮，以满足港口、工业等城市发展建设需要。尽管围填海在一定程度上缓解了沿海城市发展的土地供求矛盾，但过度开发对海洋资源造成了严重破坏，海岸带地表景观及其利用形式经历了剧烈变化，海岸带环境也发生了显著变化。基于地理国情普查和监测成果，实施海岸带开发利用监测，可以全面掌握海岸带区域地理国情信息，为“控制发展海水养殖，科学养护海洋渔业资源，开展海洋资源和生态环境综合评估；实施严格的围填海总量控制制度、自然岸线控制制度”，建设“蓝色海湾”、“南红北柳”、“生态岛礁”；推进海洋生态建设和整治修复，加快美丽海洋建设等提供独立、客观、现势的参考信息和数据支撑。

2 围填海概念

对于“围填海”目前尚没有明确的定义，现有研究资料和调查成果中通常引用“填海”、“围海”、“滩涂围垦”、“围海造陆”、“填海造地”等术语。国家海洋局编制的《海域使用分类体系》对“填海造地”和“围海”的定义如下：“填海造地，指筑堤围割海域填成土地，并形成有效岸线的用海方式；围海，指通过筑堤或其他手段，以全部或部分闭合形式围割海域进行海洋开发的用海方式”。本文结合研究目的界定围填海内涵，即通过人为在海岸线外进行围海和填海活动，改变指定海域属性，从而对其进行有效开发利用的方式[4]。

3 监测区概况

天津滨海新区是天津市下辖的副省级区、国家级新区和国家综合配套改革试验区，位于天津市东部沿海地区，地理位置约为东经117°20′～118°00′、北纬38°40′～39°00′；区域内平均海拔高度 2 m左右，相对高差约 1 m，地形类别为Ⅰ类。天津滨海新区城市总体规划中所确定的“九个产业功能区”中的临港经济区、南港工业区、海港物流区及滨海旅游区均存在于围填海基础上实施规划建设的情况。因此，围填海动态监测不仅能客观表达滨海新区海洋开发利用状态，亦能间接反映新区建设发展进程。

4 围填海动态监测技术方案

为了能准确体现天津滨海新区近40年来围填海的持续变化状态，结合地表覆盖分类信息、建设用地供给等综合反映海岸带资源开发利用实际情况。收集1975年～2015年间13期遥感影像数据，同时考虑围填海监测的特殊性，确保影像配准精度，避免新增围填海区域失控情况，采用“逆向倒推”的作业思路，以2015年遥感影像数据成果为基准，对其余各时相影像数据进行配准处理，配准精度控制在2个像素以内。然后，基于1975年遥感影像成果采集滨海新区沿海边界线数据，并以此作为基准界线；通过影像变化检测与人工解译相结合的技术方法，利用其余12期遥感影像依次更新沿海边界线数据，累计形成13期沿海边界线及围填海变化数据。最后结合2015年地表覆盖分类信息、建设用地数据开展综合统计分析。其监测总体技术方案如图1所示：

5 围填海变化统计分析

5.1 沿海边界线长度变化

海岸线是海洋与陆地的分界线，受潮汐以及风暴等影响，时刻处于变化中；为方便管理，相关部门和专家学者将海岸线定义为平均大潮高潮时的海陆分界线的痕迹线。参考海岸线定义，本文界定了一条反映人类开发利用海岸带的界线，定义为沿海边界线，由自然边界线和人工边界线组成。自然边界线是大潮平均高潮线的痕迹线，受人类经济活动影响较小，基本保持了自然岸线原有特征；人工边界线是以人工设施外围划分的水陆边界线，是由大规模围填海引起的海岸线发生剧烈变化的部分。

自1975年起天津滨海新区对海岸带资源的开发利用持续推进，至2015年，沿海边界线长度达到 329.14 km。从沿海边界线的长度变化及“自然边界线”、“人工边界线”占比情况看，天津滨海新区沿海边界线整体呈逐年上升趋势，至2012年基本达到稳定状态，2004年～2012年期间为沿海边界线剧烈变化期。1975年～2004年的29年间，沿海边界线长度累计增加 34.13 km，年均增量为 1.18 km；2004年自然边界线较1975年减少 22.14 km，其中1975年～1988年12年间减少 18.34 km，1988年～2004年自然边界线长度有微小变化，但受人工边界线增长的影响，自然边界线占比大幅降低，2004年其占比降低至56.85%，较1975年降低近三十个百分点。2004年～2012年的8年间，沿海边界线发生巨大变化，长度累计增加 151.06 km，年均增量为 18.88 km；2012年自然边界线较2004年减少 39.05 km，人工边界线较2004年增长 190.11 km，人工边界线占比由2004年的43.15%上升至2012年的81.48%。2012年后，沿海边界线变化趋于稳定，至2015年，沿海边界线长度仅增加 3.23 km，人工边界线占比保持在78%左右，如图2所示。

图2 天津滨海新区1975年～2015年沿海边界线及围填海情况

5.2 围填海面积变化

以1975年沿海边界线为起算基准统计近40年来围填海面积的变化情况，至2015年，围填海总面积累计达 423.49 km2。从围填海变化及“填海造地”面积占比情况看，2006年(天津滨海新区设立年份)是围填海变化剧烈程度的分界线。1975年～1995年的20年间，围填海面积累计增加 46.14 km2，年均增加 2.31 km2，主要分布在海港物流区和南港工业区；海洋开发利用方式以“围海”为主，至1995年“填海造地”面积占比仅为9.82%。1995年～2006年的11年间，围填海面积累计增加 63.24 km2，年均增加 5.75 km2，主要集中分布在海港物流区和临港工业区内；1995年～2004年间，海洋开发利用方式以“围海”为主，“填海造地”仅占十分之一左右，2004年～2006年，“填海造地”面积占比快速增长，达到32.56%。2006年～2015年的9年间，围填海面积累计增加 314.11 km2，年均增加 34.90 km2，主要分布在滨海旅游区、中心渔港经济区、海港物流区、临港工业区和南港工业区内；海洋开发利用方式在此期间也发生了明显变化，2008年～2013年间，“填海造地”面积占比由2008年的24.43%提升至2013年的50.20%，其占比趋于稳定，至2015年 “填海造地”面积为 212.47 km2，占总面积的50.17%，如图3所示。

图3 天津滨海新区1975-2015年围填海变化及地表覆盖分类示意图

5.3 围填海区域地表覆盖分类信息统计

第一次全国地理国情普查将地表覆盖分类信息定义为“反映地表自然营造物和人工建造物的自然属性或状况”。地表覆盖不同于土地利用，一般不侧重于土地的社会属性(人类对土地的利用方式和目的意图)等；通常采用规则格网形式的场模型(也称作域模型)进行描述。同时，以基础地理信息现有分类体系为基础，参考相关专业部门开展的普查(调查、监测)内容分类，根据地理国情的分析和应用需求，制定地表覆盖分类体系。本文从耕地、园地、林地、草地、房屋建筑(区)、道路、构筑物、人工堆掘地、荒漠与裸露地表及水域十个一级类统计分析围填海区域地表覆盖分类信息。

将2015年地表覆盖分类信息叠加1975年～2015年围填海范围数据可知：水域面积最大，为 108.46 km2，占比25.61%；其次为荒漠与裸露地表，面积为 98.90 km2，占比23.35%；第三位为人工堆掘地，面积 88.75 km2，占比为20.96%；草地(绝大部分为完成填海造地但尚未实施建设的待建用地)与构筑物占比相当，分别为12.20%、10.06%；耕地、园地两者占比接近于0，面积几乎可忽略；道路、林地、房屋建筑(区)三者面积合计 32.94 km2，占比分别为4.16%、2.18%、1.44%。由此可见，受围填海规模及其进程影响，滨海新区围填海区域尚处于开发建设初期，后期建设发展用地空间较为充足。

5.4 围填海区域建设用地供给统计

为了详细统计分析围填海区域建设用地供给情况，基于2015年高分辨率遥感影像、天津滨海新区地理国情普查地表覆盖分类信息及专题要素数据(如：道路，居住小区、工矿企业、单位院落、休闲娱乐、景区、体育活动场所、宗教场所等城镇综合功能单元)，依据《城市用地分类与规划建设用地标准》(GB 50137-2011)相关技术要求及内容指标经影像解译、数据整合，形成围填海区域建设用地现状数据。其中，建设用地包括城乡居民点建设用地(具体分为居住用地、公共管理与公共服务设施用地、商业服务业设施用地、工业用地、物流仓储用地、道路与交通设施用地、公用设施用地、绿地与广场用地及待建用地九个子类)、区域交通设施用地、区域公用设施用地、特殊用地、采矿用地以及其他建设用地；非建设用地包括水域、农林用地以及其他非建设用地。

结合1975年～2015年围填海区域的建设用地现状数据情况看：城乡居民点建设用地面积最大，占比为50.22%，其组成以待建用地为主体，占比为37.84%；物流仓储用地和工业用地二者总占比5.68%；道路与交通设施用地、绿地与广场用地、公共管理与公共服务设施用地及公用设施用地、商业服务业设施用地占比之和为6.14%；而居住用地仅占0.36%。区域交通设施用地面积 15.92 km2，占比3.76%。采矿用地占比最低，由盐田生产用地和采油生产用地构成，总面积约 3.76 km2。处于填海造地状态的占地面积达到 108.84 km2，约占总量的四分之一，后期亦会转为建设用地。而非建设用地面积为 82.29 km2，占比19.43%，主要为水域，集中分布在滨海旅游区内。以上数据说明，滨海新区充分利用有限的海岸带资源，依托天津港、南港突出的海港运输优势，产业布局以物流和工业为主导，注重交通、绿化等基础设施建设；“填海造地”模式已与“招拍挂”分批出让并滚动开发模式、“宅基地换房”模式等共同成为滨海新区城市建设土地供给的重要开发模式。

6 结 语

围填海作为海岸带资源开发利用的一种重要形式，其变化是沿海各省份地理国情监测工作的重要组成部分。本文基于地理国情普查数据、多时相遥感影像，结合城市规划、土地利用数据，从地理空间角度分析滨海新区围填海变化情况。监测结果表明：自1975年起，新区对海洋的开发利用持续推进；截止2015年，围填海总面积累计 423.49 km2，沿海边界线长度达到 329.14 km；天津滨海新区设立年份是围填海变化剧烈程度的分界线。结合围填海区域地表覆盖分类信息与建设用地数据看，围填海成为新区城市建设土地供给的重要渠道。

当前我国在围填海活动方面有详细规划、控制更加严格，但规划和控制并不能完全消除填海造地对海湾形状、岸线、面积等的影响，进而多方面影响海湾水生态系统；同时，围填海对海域生态环境造成的影响多是不可逆的。基于遥感影像的地理国情监测技术体系是进行海岸带资源监测的高效手段，可以快速、有效地对海岸带及其海域空间变化进行及时、准确的动态监测，具有宏观、快速、准确、直观等特点。同时，紧密联系相关专题数据的定量与定性分析相结合的综合统计手段，可以增强海岸带监测的科学性和精确性，从而为海岸带及其海域的科学管理和合理开发提供依据。

[1] 简梓红，杨木壮. 基于遥感和GIS的珠海市围填海动态变化及驱动因素研究[J]. 广东土地科学，2015(6)，14(3)：33～38.

[2] 温礼，吴海平，姜方方等. 基于高分辨率遥感影像的围填海图斑遥感监测分类体系和解译标志的建立[J]. 国土资源遥感，2016，28(1)：172～177.

[3] 马万栋，吴传庆，殷守敬等. 环渤海围填海遥感监测及对策建议[J]. 环境与可持续发展，环境与可持续发展，2015，40(3)：63～65.

[4] 吴正鹏，奚歌，王健洁. 基于多源遥感影像的围填海监测[J]. 城市勘测，2012(6)，77～80.

[5] 李志刚，李小玉，高宾等. 基于遥感分析的锦州湾海域填海造地变化[J]. 应用生态学报，2011，22(4)：943～949.

[6] 王娟，卜志国，崔先国等. 遥感技术在海岸带监测中的应用[J]. 山东科技大学学报·自然科学版，2010，29(3)：20～25.

Reclamation Dynamic Monitoring Based on Geographical Conditions Data

Wu Zhengpeng1，Su Junfeng2，Chen Xiang1

(1.Tianjin Institute of Surveying and Mapping，Tianjin 300381，China；2.Second Institute of Surveying & Mapping Qinghai Province，Qinghai 810000，China)

Using the geographical conditions data，multitemporal remote sensing images as the data source，extract thirteen period reclamation information from 1975 to 2015 of Tianjin Binhai New District，according to reclamation dynamic monitoring programmes. Comprehensive statistical analysis was done combined with coastal border length，reclamation area，the earth's surface covering classification information and the construction land supply data. Provide the reference information and data support for the scientific management and reasonable exploitation of marine resources.

reclamation；geographical conditions；dynamic monitoring；Tianjin Binhai New District

1672-8262(2016)05-18-04

P208.1

B

2016—05—15

吴正鹏(1981—)，男，注册测绘师，高级工程师，主要从事摄影测量与遥感数据处理、应用研究工作。

国土资源部公益性行业科研专项(201311045)