1990-2020年泰国海岸线时空变迁分析

罗正宇，张 丽，陈博伟，孙 灏，毕京鹏

(1.中国矿业大学(北京) 地球科学与测绘工程学院，北京 100083； 2.中国科学院 空天信息创新研究院 数字地球重点实验室，北京 100094； 3.海南省地球观测重点实验室，海南 三亚 572029)

0 引言

海岸线是最重要的全球性海洋指标之一，其变化与海岸带生态环境、海岸开发等人类活动密切相关，是海岸带综合管理的基础要素[1]。近年来，由经济建设与生态保护间博弈引发的海岸带生态问题已成为关注热点[1-2]，通过对区域海岸带的岸线时空变迁分析，能为地区海岸带可持续发展研究提供数据和决策支持[3]。

泰国的海岸线曲折复杂、类型丰富，岸线变化具有区域典型性[4]。针对泰国及周边海岸带，学者们已开展了其时空变迁[4]、侵蚀消退[5]、脆弱性评估[6]、红树林变化[7]及气候变化影响[8]等方面的研究。周磊等[9]从淤蚀面积等角度分析了2016年前泰国湾海岸线的侵蚀淤积情况；THI et al[10]采用端点速率和线性回归率两种指标分析了1953—2011年越南南端梅加茂地区的红树林岸线情况；BAGHERI et al[11]利用布鲁恩规则(Bruun Rule)对马来西亚丁加奴地区的岸线侵蚀情况进行了预测分析；HUSNAYAEN et al[12]利用多源卫星影像获取了地面沉降、岸线变化等物理变量，以构建海岸带脆弱性指数。

泰国海岸带环境独特、灾害频发，是其可持续发展的制约因素[9]，而上述研究往往聚焦海岸带生态等角度，鲜有探讨海岸线变迁与国家海岸带发展间的关系。本文基于5期Landsat系列影像，从岸线长度、变化速率、海陆格局方面对泰国1990—2020年的岸线展开时空变迁分析，结合社会经济要素探究岸线变化原因，从国家尺度剖析岸线变迁特征和驱动因素，为泰国岸线保护及我国海岸带可持续发展提供参考依据。

1 研究区与数据

1.1 研究区概况

泰国位于中南半岛的中南部，海岸带分布于东南部泰国湾沿海、南部的克拉地峡两侧及马来半岛北侧，位于6°13′N—13°50′N、98°1′E—102°55′E之间。泰国海洋资源丰富，西岸安达曼海岸珊瑚礁、红树林资源充足，生物、旅游资源潜力巨大；东岸人口密集，泰国湾畔港口林立，含曼谷港、林查班港等8个国际深水港，曼谷、宋卡为近岸重要海洋渔业中心。

图1 研究区范围Fig.1 Study area

1.2 数据源

本文从美国地质调查局(United Stated Geological Survey-USGS)的官方网站(https://earthexplorer.usgs.gov)获取Landsat系列遥感影像数据，覆盖17个行带号，包含1990年、2000年、2010年、2015年和2020年共5个时相的102景影像(表1)。为满足海岸线的信息提取精度要求，Landsat 5 TM数据采用多种定标方式，数据绝对定标精度在5%以内；Landsat 7 ETM+、Landsat 8 OLI影像采用“L1T”级产品，均已作系统辐射校正和几何校正，其中2010年的ETM+影像采用了ENVI 5.3的Landsat_gapfill工具，插值填充其传感器自带的丢失部分，必要时还辅以相近时期的Landsat 5 TM影像作参考。在云层覆盖较多或成像质量欠佳时，选择邻近 1～2 a 的数据作为补充。

表1 遥感影像数据量表Tab.1 The chart of remote sensing image data quantity

美国国家海洋与大气管理局(National Oceanic and Atmospheric Administration)公开的全球潮汐与水位研究数据(https://tidesandcurrents.noaa.gov/water_level_info.html)及气象数据表明，泰国的海域平均高水位期与低降水量期的交集为11月至次年2月。为统一各个时期潮汐、天气对岸线位置的影响，减少误差，影像的选取时间还参考泰国各地验潮站的相关信息，定在当月涨潮或高潮时期。

2 研究方法

2.1 海岸线提取方法

平均大潮高潮线是被广泛用于指示动态海岸线的“代理岸线”[1]。参考以往学者经验[1,4,13-16]，中等空间分辨率的影像上潮汐对岸线位置的误差影响基本小于1个像元，符合提取岸线信息的要求[15,17]。本研究选用的影像空间分辨率均为30 m，目视解译过程参考普遍认可的技术规范[1,4,15-19]，统一采用WGS84 UTM 47N投影分区，在1∶10 000的比例尺下进行解译，提取结果误差不超过2个像元[13-18]。

2.2 海岸线分类体系

根据泰国岸线特征与研究目的，参考众多研究认可的分类标准[1,4,19]，将泰国海岸线分为人工岸线与自然岸线两大类，其中自然岸线包括砂质岸线、生物质岸线、基岩岸线、淤泥质岸线及河口岸线[20]。具体判定标准如表2所示。

表2 岸线分类解译规则[1,4,19-20]Tab.2 Classification rule for coastline [1,4,19-20]

2.3 海岸线变迁分析方法

本文对海岸线的长度变化进行统计分析，并使用端点变化速率、陆域面积变化量等定量指标对位置变化展开时间与空间上的综合分析。

2.3.1 端点变化速率

采用基线法[18]计算一段时期内岸线的端点变化速率，是岸线变迁研究中应用最广的方法之一。具体方法为沿岸线走向设置基线，由基线上等间距的采样点向岸线设置断面线并基于断面线与岸线的交点计算相应变化量。研究采用端点速率[14,18](End Point Rate:EPR)作为变化量，表现岸线的变化速率，即求两个时期岸线位置距离与时间的比值，其公式如下

(1)

式中：EPR是在n到m时间段内，两期岸线沿断面线方向的端点变化速率，正值表示向海扩张，负值表示向陆侵蚀；dm是第m期岸线沿断面线到基线的距离；dn是第n期岸线沿断面线到基线的距离；m和n分别为两期岸线的时间，单位：a。

2.3.2 陆域面积变化量

不同时期两条海岸线之间的面积定义为陆域面积[18,21]，可表现海岸线变迁过程中陆地淤积或侵蚀现状，海岸带陆地面积净增加值用如下公式计算

S′=S++S-

(2)

式中：S+为增加面积，S-为减少面积。若S′为正值，则表明海岸带区域整体向海迁移；若S′为负值，则表明海岸区域整体向陆迁移。

3 结果与分析

3.1 岸线长度及类型变化

泰国海岸线长度整体呈增长趋势。由图2b可知，1990—2020年间泰国岸线增幅为4.5%，平均每年的长度变化速率为10.4 km/a。其中，1990—2000年的增幅最大，为2.8%，平均变化速率为19.0 km/a。而2000年后整体岸线增幅逐渐变小，长度增长速率逐步放缓，2000—2010年间，增幅为0.9%，增速为 6.5 km/a；2010—2015年间增幅为0.5%，增速为 7.6 km/a；2015—2020年间增幅为0.3%，增速为3.8 km/a。

泰国海岸线自然岸线长度一直高于人工岸线，但占比持续下降，各类型岸线长度占比变化不大，呈阶梯分布(图2a)。其中，生物质岸线在30 a间平均占比最大，比例约为55.1%(图2a)，其次为砂质岸线、基岩岸线、河口岸线和淤泥质岸线，平均占比分别为 20.0%、9.5%、0.3%及0.1%。而人工岸线平均占比为15.0%，30 a间占比增幅为48%。

以1990年的岸线类型长度为基准，图2b显示了之后4个时期各类岸线长度变化趋势。人工岸线是长度变化最大的类型，呈逐年增长的趋势，增幅高达54.8%；同样呈增长趋势的类型有生物质岸线，增幅为2.5%。相应的，砂质岸线长度变化也较大，呈逐年减少的趋势，减幅为13.3%。其他类型岸线长度变化较小。

图2 1990—2020年泰国海岸线的长度(a)及其比重变化趋势(b)Fig.2 The length(a) and length proportion(b) of Thailand coastline from 1990 to 2020

近30 a间，人工岸线长度呈“直线型”持续增加趋势，变化速率先快后慢。其中1990—2000年，增速为22.3 km/a，往后的时间段(2000—2010年、2010—2015年、2015—2020年)增速分别为11.6，13.2和 5.5 km/a，表明2015年后人工岸线增长趋于缓和。生物质岸线长度在前期(1990—2000年和2000—2010年)增长较快，增速分别为 4.4 km/a 和 3.96 km/a；在2010年后出现先放缓后增加的趋势，但整体变化不大，增速分别为0.8 km/a和 1.4 km/a。砂质岸线的变化以2010年为界，1990—2010年长度增长变化速率分别为-4.7 km/a和 -6.3 km/a，2010年后长度变化速率变为-1.8 km/a和-1.1 km/a，说明砂质岸线区域减少，但趋势逐渐放缓。

综上所述，30 a间人工岸线长度增长的趋势与整体岸线基本一致，说明此阶段人工岸线是泰国岸线长度变化的主要因素；而砂质岸线长度一直处于减少状态，是自然岸线长度减少的主要原因。

3.2 海岸线时空变化特征

1990—2015年，泰国整体海岸线在向海扩张方向上的平均端点变化速率逐渐变小，而向陆侵蚀方向上的端点变化速率则逐渐变大，在2000—2010年和2010—2015年期间侵蚀速率大于扩张速率。1990—2015年泰国整体陆域面积也呈先增后减的趋势。2015年至2020年间，泰国岸线向海扩张方向平均端点变化速率增大且侵蚀方向速率减小，同期泰国整体陆域面积也恢复净增长(表3)。

表3 1990—2020年间海岸线端点变化速率及陆域面积变化Tab.3 The End Point Rate and land areas change from 1990 to 2020

综上，泰国岸线的时间变化特征主要为：1990—2000年向海扩张方向变化较明显，2000—2015年扩张速率放缓，向陆侵蚀方向的变化逐渐凸显；2015年后岸线向海扩张方向的端点变化速率增大，而侵蚀方向的端点变化速率变小，岸线以向海扩张变化为主。

本研究根据1990—2015年泰国岸线端点变化速率结果(图3)，按照变化特点与地理环境特征将泰国整体岸线的变化进行分区比较。

图3 1990—2020年泰国海岸线端点变化速率空间分布Fig.3 The spatial distribution of EPR ofThailand coastline from 1990 to 2020

(1)扩张显著区：多处发生EPR大于10 m/a的区域，如图3中①号框位置；

(2)侵蚀显著区：多处发生EPR小于-10 m/a的区域，如图3中②号框位置；

(3)双向变化显著区：区域内同时发生明显的扩张(EPR大于10 m/a)与侵蚀变化(EPR小于 -10 m/a)，如图3中③号框位置；

(4)变化稳定区：少部分区域发生小幅扩张变化(EPR介于0.5～10 m/a间)或小幅侵蚀变化(EPR介于-10～-0.5 m/a间)，而大部分区域以小幅度的动态平衡变化(EPR介于-0.5～0.5 m/a之间)为主的区域，如图3中④号框和⑤号框位置。

总体而言，泰国岸线的空间变化特征表现为：大部分地区处于小幅度的动态变化，而部分地区的变化显著。

3.3 典型岸段变迁分析

根据图3分析结果，本文采用GIS空间分析工具将泰国海岸线均匀划分为103个区域，以单元网格为单位分别计算每个区域内扩张和侵蚀端点变化速率的平均值，并针对3.2节中划分出的5个典型特征区域对岸线扩张侵蚀变化进行量化分析(图4)。

(1)扩张显著区——特选区①

该区域在1990—2000年扩张变化速率最快，平均端点变化速率为4.38 m/a，主要发生在11～13号区(罗勇港，Rayong Port)和16～18号区(林查班港，Laem ChaBang Port)；2000—2010年间区域内平均端点变化速率下降到0.60 m/a和0.13 m/a，仅有16～18 号等区保持了小幅的扩张(EPR小于5 m/a)；而2015年后区域内平均端点变化速率上升至0.8 m/a，0、3、18号区为主要扩张区域。由此看出，林查班港区域的扩张变化最为突出。由图5a可知，林查班港的填海造陆等工程使陆地面积增加，岸线长度随之增长，砂质岸线向人工岸线转化。因此，海岸工程建设是该区域岸线增长的主要原因。

(2)侵蚀显著区——特选区②

1990—2015年区域内岸线持续发生侵蚀变化，平均端点变化速率分别为-0.77 m/a(1990—2000年)、-1.66 m/a(2000—2010年)和-1.13 m/a(2010—2015年)，图5b中也展示该区域中的曼谷湾北部2015年海岸线相对1990年海岸线明显向陆退缩。2015—2020年间，部分区域出现向海扩张的变化，平均端点变化速率升为-0.29 m/a，该区域岸线的侵蚀变化情况得到了缓和。

造成该处严重侵蚀变化的原因有：对自然海岸的人为破坏[22]、地下水开采导致地面沉陷[23]、入海河流上游筑堤导致海岸泥沙减少[24-25]、海浪侵蚀[25]以及海平面上升[26]等。而泰国当地有通过建竹排防护堤(Bamboo Fences)[27]，利用政策引导保护红树林海岸[28]等方法，应对严重的海岸侵蚀问题，2015—2020年该区域的岸线变化侧面证明了这些方法的有效性。

(3)双向变化显著区——特选区③

两处双向变化显著区均为海湾，育有泰国东海岸较大面积的红树林[28]，其变化特征十分相似：一侧(41、47号区)发生剧烈的侵蚀变化，另一侧(42、48号区)发生显著的扩张变化。以变化最显著的班敦湾为例(47～48区，图5c)，尽管1990—2010年间，47区岸线的平均端点速率从-2.45 m/a变为-12.54 m/a，但48区依旧保持平均端点速率约 4 m/a 的扩张变化；2015—2020年，47区的平均端点变化速率降至-0.33 m/a，48区则降为1.29 m/a。

图5c表明，蓝色框(对应图4中47区)中岸线的侵蚀变化是由人工养殖塘向陆缩退引起，而红色框(对应48区)中岸线的扩张变化是由人工养殖塘的扩张引起。红树林的天然庇护及其丰富的腐殖质，是人工鱼塘建设的优良场所[28-29]。但随着政府对红树林价值的重视，泰国通过多项法令与政策保护红树林不受人为破坏[30]。然而2015—2020年，两个区域内岸线的扩张变化均大于侵蚀变化，人工鱼塘扩建侵占红树林的现状仍无法改变。

(4)变化稳定区——特选区④

1990—2000年间该区域内修建堤坝等海岸设施使岸线发生扩张变化，平均端点变化速率为0.69 m/a；但2000—2015年间自然对岸线的侵蚀作用大于岸线扩张的变化，平均端点变化速率分别为0.03 m/a(2000—2010年)和-0.48 m/a(2010—2015年)；2015年后，自然侵蚀作用变小，岸线变化转为小幅扩张，平均端点变化速率为0.46 m/a。图5d 为北大年府海岸线变化情况，其中红色框(对应69区)中沿岸堤坝等人工建设使岸线发生扩张，而蓝色框(对应71区)中砂质岸线受海洋环境影响发生自西向东的移动。

北大年府岸线平直，砂质岸线类型占比在70%以上，部分区域有堤坝等人工岸线，此类岸线变化幅度较小，在泰国东海岸较为常见。有研究表明泰国湾海岸长期受海水侵蚀作用[31]，在过去已造成不小的经济损失。而不规范的捕虾养殖、泥沙采集以及不合理的海岸建筑等人为因素也是岸线侵蚀的诱因[32]。当地政府与学者[32]积极从事海岸综合管理规划，兴建防波堤稳固海岸，促使部分砂质岸线向人工岸线转移，使得岸线扩张变化。

(5)变化稳定区——特选区⑤

1990—2000年，泰国西部安达曼海沿岸以扩张变化为主，平均端点变化速率为1.3 m/a；2000—2010年，发生扩张变化的区域减少，平均端点变化速率为0.43 m/a；2010—2020年，岸线的扩张变化逐渐减少，平均端点变化速率分别为-0.11 m/a(2010-2015年)和0.03 m/a(2015-2020年)。图5e展示了图4中91号区的岸线变化，此区域30 a间仅发生小块区域的岸线扩张，耕地扩大是其变化的主因。泰国西部海岸受人类活动与自然侵蚀的作用较小，这主要由于岸线类型以生物质岸线、砂质岸线和河口岸线等自然岸线为主。

与东部自然海岸砂质类型居多的特点不同，西部海岸的生物质岸线平均高达70%以上。红树林等繁茂的植被能够防风消浪、促淤保滩，减少了海洋对自然岸线的侵蚀[33]。对于西海岸珍贵的生态资源，2002年泰国成立“野生动植物保护部”，积极建立自然生态保护区[33]，如攀牙国家公园，保证当地在经济发展与生态保护之间取得平衡，泰国西海岸岸线相对长期稳定。

3.4 岸线变迁驱动因素

通过量化分析泰国海岸线时空变迁特征及典型区域岸线变迁原因，表明泰国岸线变化受自然环境、社会经济及地方政策等多要素综合作用。为进一步探究泰国岸线变迁驱动因素，本文根据统计数据及相关资料作进一步分析。

3.4.1 海岸带开发建设

泰国海岸带开发建设是其岸线扩张的首要因素。海洋渔业、海洋交通运输、滨海旅游业以及海洋油气开发[34]是泰国海洋经济发展的重点方向。以港口为例，1990—2015年，泰国曼谷港的港口面积增加近600 m2[35]，而1990年后陆续建设了林查班港、宋卡港、普吉港、麦普塔普特港口等，其中麦普塔普特港口在2016年已成为泰国最大的工业港口之一，并仍在持续建设中[36]。30 a间人工岸线长度增长变化速率约为13.34 km/a，是泰国岸线增长的主要因素。随着泰国海洋经济的发展，港口码头、围填海、海滨景观建筑等海岸工程的增加[34]，导致自然岸线快速向人工岸线转化，海岸线迅速向海延伸，形成了许多“凸”型的海岸线。

3.4.2 自然环境侵蚀

泰国湾[9]及安达曼海[33]的海洋环境侵蚀是泰国海岸线的自然常态[31-33]。泰国东岸地质多为平坦砂质，南部60%是冲积平原和低阶地。30 a间泰国砂质岸线长度以6.82 km/a的速度减少，在全球海平面上升的影响下[37]泰国曼谷湾北部等地的岸线向陆蚀退严重。泰国地处热带，台风、海啸、洪涝等自然灾害也对泰国岸线构成威胁[38]。有研究表明[39]，受海面升温影响，袭击东亚和东南亚的台风强度增加了12%～15%，其中四级或五级风暴的比例增加了一倍甚至两倍，未来泰国海岸的侵蚀情况将更加严峻。因此，自然环境侵蚀不仅是泰国岸线侵蚀变化的驱动力，还是影响海岸带可持续发展的重要隐患。

3.4.3 海岸带综合管理

为应对海岸带生态问题，泰国不断加强人为管理，不同程度促使了其海岸线的变化。从结果上看，自1990年以来泰国在管理海岸带方面的工作，既有导致岸线发生扩张变化的，也有主动造成岸线发生侵蚀变化的，如：修筑防波堤[30,32]、人工种植红树林[28]等海岸防护工程可促使岸线扩张且长期维持稳定，法律引导拆除养殖塘转为生态用地[30]则使岸线发生向陆蚀退变化，以及设立自然保护区等政策可有效保持岸线稳定等。科学规划和因地制宜地实施海岸带综合管理需获得更多关注与科研投入。

4 结论

本研究基于1990—2020年共5期泰国海岸线的时空变化特征，探究了泰国岸线变迁驱动因素。30 a间泰国岸线长度逐渐增长，但增长趋势不断变缓，岸线变化存在向海扩张与向陆侵蚀两种模式。1990—2000年，岸线整体扩张变化大于侵蚀变化，岸线所围陆域面积增加；2000—2015年岸线扩张变化速率逐年放缓，而侵蚀变化速率逐渐加快，陆域面积减少；2015—2020年扩张变化速率再次大于侵蚀变化速率，陆域面积有所增加。泰国岸线的变迁整体呈稳定的小幅变化，局部变化明显。海岸带工程开发、港口城镇的建设是泰国岸线扩张变化的主要因素；岸线侵蚀变化主要源于海洋环境、极端气候的影响；而海岸带综合管理在岸线双向变迁上均有较强效力。

综上所述，泰国海岸线发展逐渐稳定，却也将迎来新的发展与挑战。未来人工岸线长度存在一定增长与扩张趋势，砂质岸线等自然岸线的减少仍需重点关注。贯彻保护红树林等海洋生态的政策、坚守海洋生态“红线”、合理开发自然岸线资源，是泰国及周边国家未来发展海岸带经济的可持续之道。