海岸带开发利用研究进展

李加林 汪海峰 田 鹏

1.宁波大学地理科学与旅游文化学院 宁波315211

2.宁波陆海国土空间利用与治理协同创新中心 宁波315211

广义的海岸带是指介于陆地和海洋之间的带状区域， 由陆地与海洋构成。 人类对海岸带的开发活动大致分为海岸线开发和海岸带土地利用开发。 海岸线开发及海岸带土地利用变化可反映海岸带“线状” 及“面状” 开发演变的过程。 通过对自然岸线的截弯取直、 近岸滩涂的围填海工程， 改变海岸线的自然属性与空间形态。 由海岸线变迁所构成的围填海区域成为人类向海洋发展的新空间。 对海岸带开发利用程度的不断加强， 促进了陆海系统快速发展， 但也扩大了陆海系统内部差异， 主要表现为陆海生态环境问题突出、 陆海资源开发利用不合理。 因此， 合理管控海岸带开发活动， 实现沿海地区统筹发展， 成为各国政府和学者们关注的重要内容。 本文从海岸线开发、 海岸带土地利用开发、 海岸带环境承载力及海岸带管理等方面综述了海岸带开发相关研究成果， 以揭示海岸带开发研究现状， 指出未来海岸带开发研究方向。

1 海岸线开发利用研究

海岸线是指陆地与海洋的分界线， 分为大陆岸线与海岛岸线。 由于海岸线受地壳运动和海平面活动等自然影响以及人类活动的干扰， 海岸线成为变化速度较快的地貌之一[1]。 关于海岸线研究主要分为： 海岸线定义、 分类与信息提取， 及海岸线演变与驱动机制[2]。

1.1 海岸线定义、 分类与信息提取

海岸线受潮汐涨落等海水运动影响， 在海陆之间呈规律性进退， 其具体位置存在不确定性与随意性[3]，因此对海岸线定义尚未形成统一。 《牛津大词典》 中对海岸线解释为： 海岸的形状与轮廓； 我国《中国海图图式》 （GB12319—1998） 中指出， 海岸线是平均高潮形成的分界线， 可根据实地海蚀坎部、 海滩堆积物或植被来划定； 国家海洋局908 专项《海岛海岸带卫星遥感调查技术》 中指出， 将平均高潮线定义为海岸线； 美国国家大气海洋局（NOAA） 则利用平均低潮面和平均高潮面来确定潮汐基准面， 进而划定海岸线； 《海洋法公约》 为考虑海航安全， 规定平均低潮线为海岸线。 国内外关于海岸线定义的共性体现在海岸线是陆海分界线的自然属性， 但主要差异体现在海岸线具体空间位置的界定。

海岸线分类研究是海岸线保护与开发利用的参考依据[4]。 目前关于海岸线分类的研究， 主要依据是否受人类活动影响将其划分为自然岸线与人工岸线两个一级分类[5-6]。 并进一步根据海岸的物质构成、 形态特征、 岸线利用方式等进行二级分类， 将自然岸线分为基岩岸线、 砂砾质岸线、 淤泥质岸线、 河口岸线等4类， 将人工岸线分为养殖岸线、 港口码头岸线、 建设岸线、 防护岸线等4 类[7]。

依据海岸线分类体系， 综合运用遥感（RS， Remote Sense）、 地理信息体统（GIS， Geographic Information System） 等空间技术提取海岸线信息， 共同构成海岸线相关研究的基础。 当前海岸线信息提取方法主要有： （1） 目视解译和计算机解译两种方法[8-9]。 目视解译是指基于遥感影像不同波段组合， 建立海岸线解译标志， 并结合野外采样数据进行海岸线信息提取[10-11]； （2） 计算机解译是指针对不同类型海岸线，综合遥感影像灰度、 海岸线岸线形态、 地物类别等特征， 运用水体归一化、 边缘检测等方法自动提取海岸线信息[12-13]。 上述两种方法得到的海岸线信息仍存在误差， 需通过构建潮汐模型、 结合海洋地形数据等方式[14]， 对海岸线信息进行校正。

1.2 海岸线演变与驱动机制

海岸线演变研究可大致分为： （1） 海岸线规模变化。 反映海岸线时间变化特征。 运用动态度模型、端点速率法[15]、 平均速率法等方法， 计算海岸线规模变化速率； （2） 海岸线形态变化。 运用分形维数、海岸线曲折度等方法探究海岸线的空间形态变化[16-17]；（3） 海岸线开发强度。 针对不同类型海岸线， 运用海岸线人工干扰度、 开发利用强度指数等方法[18-19]， 反映海岸线结构变化及开发利用程度变化。 如刘百桥等基于遥感影像数据分析1990—2013 年我国海岸线的变化， 综合运用开发利用负荷度和易损度指标， 评估我国大陆海岸线资源开发利用特征[20]。

关于海岸线变迁的驱动机制探索， 包括自然环境影响与人类影响两方面。 主要方法有： （1） 自然环境影响分析。 基于空间分析方法， 探究海洋地形、 海水侵蚀对海岸线变迁的影响[21-22]； （2） 人类活动影响分析。 基于海岸线形态、 规模、 结构变化计算结果，与社会经济面板数据进行相关分析， 探究海岸线变迁与人类活动的联系[23]； （3） 综合驱动机制分析。 综合考虑河口演变、 海水侵蚀等自然因素与养殖、 港口建设、 海滩采砂等人文因素， 运用灰色关联模型等方法， 探究海岸线变迁的驱动机制[24-25]。 如孙才志等通过分析辽宁省海岸线时空演变特征， 构建海岸线变迁与自然、 社会和经济因素的灰色关联模型， 探究海岸线变迁机制[26]。

2 海岸带土地利用研究

2.1 海岸带土地利用变化

国外土地利用研究始于1930 年英国伦敦大学地理系主任斯坦普主持的英国土地利用调查。 1992 年国际地圈—生物圈计划正式成立海岸带海洋陆地交互作用项目， 区域土地利用变化成为全球变化的重要研究内容。 2015 年海岸带海洋陆地交互作用项目转变为未来海岸计划， 侧重研究海岸带资源可持续发展。 国外学者对海岸带土地利用的研究， 源自海岸带综合管理和土地利用研究， 前者注重缓解海岸带经济发展与资源环境利用的冲突[27]， 后者关注土地利用模型构建及应用等方面， 包括土地利用变化模型、 马尔可夫预测模型、 最优化模型等模型研究[28-30]。

我国对海岸带土地利用的研究， 始于1958 年辽宁省海岸带资源调查， 随后1980—1985 年进行全国海岸带和海涂资源综合调查， 为后续海岸带土地利用研究提供宝贵研究数据。 RS、 GIS 等各类技术快速发展， 大幅度提升了研究数据数量和质量。 我国海岸带土地利用研究主要运用土地利用动态度、 土地利用转移矩阵、 土地利用结构信息熵、 景观格局指数等方法， 揭示海岸带土地利用时空演变[31-32]。 在此基础上，深入探究海岸带土地利用演变机制[33]、 遥感动态监测[34]、 土地利用模拟[35]等内容。

2.2 海岸带土地利用开发强度

海岸带土地利用开发强度研究， 多借鉴内陆土地利用开发强度相关研究。 国外对土地利用开发强度研究， 可追溯至杜能农业区位论的研究， 通过分析用地集约程度， 研究农业用地利用强度[36]。 在此基础上，国外学者通过完善土地利用分类、 建立土地利用数据库、 构建土地利用强度研究模型等方式， 积极开展了土地利用强度的应用研究[37-38]， 并综合考虑了土地利用开发强度变化的生态环境效应[39]。 我国海岸带土地利用开发强度研究， 主要参考和借鉴内陆土地利用相关研究成果， 多以土地利用数据为基础， 运用土地利用强度指数、 人类活动强度指数， 建立了土地利用强度评价指标体系等评价方法[40-41]， 探究海岸带区域土地利用开发强度（图1）。

图1 海岸带土地利用开发强度评价方法

海岸带土地利用强度指数表征着沿海区域人类活动对土地利用的影响程度， 也反映了土地利用集约利用程度， 该值的大小代表着沿海区域土地利用强度的高低。 而且该指数与王秀兰等[42]提出的土地资源生态背景质量指数模型较为相似， 故土地利用强度指数也可用于反映高强度开发下的海岸带区域土地利用的生态环境效应特征。 由于研究区的差异性， 人类活动对不同地类的影响程度具有差异性， 但在实践操作过程中各地类的分级赋值也表现出相似性。 如参考已有成果[43-45]， 耕地为4、 林地为3、 草地为3、 水域为2、建设用地为5、 未利用地为1、 滩涂为1、 海域为1。人类活动强度指数（HAILS， Human activity intensity of land surface） 是由中国学者徐勇等提出， 表征人类活动对陆地表层影响和作用程度的综合指数， 借助建设用地当量折算方法， 将不同类型土地利用换算为建设用地并进行综合评价[40]。 建设用地当量折算系数是根据人类活动对地表不同类型土地影响强度差异， 换算不同类型土地为建设用地的系数， 具体计算过程可参考文献[40-41]。 参照建设用地当量折算系数划分依据，根据各类型土地属性， 如空间分布与开发利用方式等特征， 进行系数设定。 海域、 滩涂的表层覆被未发生改变， 其开发利用难度较大且不存在人工隔层， 故将其折算系数设置为0； 内陆水域的地表覆被并未发生改变， 内陆水域的利用率较低， 且不存在人工隔层，其折算系数为0； 林地、 草地地表覆被未发生变化且不存在人工隔层， 但其地表覆被可被利用， 这两类土地折算系数均为0.333； 因为耕地多种植一年生作物，地表覆被会发生变化且可被利用， 但不存在人工隔层， 其折算系数为0.667； 未利用地及建设用地这三类土地均存在地表覆被变化， 其中未利用地因尚未被人类开发利用， 其折算系数为0.333。 养殖用地与建设用地的差异主要为是否存在人工隔层， 故其折算系数分别为0.667 与1。 在对土地利用栅格数据进行赋值的基础上， 乘以各栅格像元面积得到基于栅格像元的土地利用强度空间分布图， 可借助ArcGIS 软件的空间分析模块进行插值或者建立渔网进行空间展示。

海岸带土地利用开发强度研究， 还可通过构建海岸带土地利用开发强度评价体系， 综合运用土地利用数据及社会经济面板数据， 探究海岸带土地利用开发特征[42]。 海岸带土地利用强度评价指标体系的构建须综合考虑海岸带自然环境特征、 土地利用/景观格局特征、 社会经济发展特征， 运用压力状态响应模型、 投入产出模型等构建评价指标体系， 以熵权法、层次分析法等得到各指标层权重值， 从而实现土地利用强度综合和分级评价。

3 海岸带环境承载力评价的研究

海岸带环境承载力是指借助承载力研究的相关方法及模型， 探究海岸带地区环境系统在维持正常功能的前提下， 可承载区域经济社会活动强度的大小。 海岸带环境承载力研究， 对合理管控海岸带开发活动和降低其资源环境影响具有积极意义。 根据海岸带环境承载力评价对象的不同， 可划分为单一评价及综合评价两个方面。

3.1 海岸带环境承载力单一评价

海岸带承载力单一评价主要是指针对海岸带某一类资源进行承载力评价研究， 如土地资源、 渔业资源、 海岸线、 海滩、 红树林等资源的承载力研究[46-47]。对单一资源要素的承载力评价， 可针对性地发现海岸带资源开发利用存在的不足。 海岸带土地资源承载力研究最早始于20 世纪末欧美国家的土地评价体系研究[48]， 构成海岸带环境承载力研究的重要内容。 海岸带土地资源承载力研究， 主要借助TM 、 ETM+、DEM 等空间数据， 获取海岸带土地利用专题信息，综合运用景观格局指数、 NDVI 指数等空间分析方法，探究海岸带土地资源承载力变化。 国外学者对海岸带土地资源承载力研究， 多关注农业、 渔业等产业发展对土地利用适应性的评价， 以实现海岸带土地资源的可持续开发[49]。 国内学者对海岸带土地资源承载力研究， 多基于土地利用的研究范式， 针对环渤海城市群、 东海区、 杭州湾沿岸、 象山港等典型区， 从建设用地、 港口用地、 渔业养殖用地等角度探究海岸带土地资源承载力变化[47]， 表征人类活动对海岸带土地资源利用的影响程度。

3.2 海岸带环境承载力综合评价

海岸带环境承载力综合评价是基于环境承载力概念及研究方法， 构建环境承载力综合评价体系， 并系统评估海岸带环境承载力。 海岸带环境承载力综合评价主要有生态足迹法、 构建综合评价指标体系等方法[50-52]（见图2）。

图2 海岸带环境承载力综合评价

生态足迹自提出以来， 便成为研究环境承载力的重要方法， 传统生态足迹是指区域人口消耗资源能源和吸纳废弃物所需生产性土地的面积[53-54]。 作为经典的二维模型， 传统生态足迹主要包括生态足迹、 生态承载力， 以构建生物资源账户、 能源消耗账户来表征海岸带环境承载力， 其中生物资源账户包括农产品、林产品、 草产品、 水产品， 农产品以小麦、 稻谷、 玉米、 豆类、 棉花、 油菜籽、 花生、 麻类、 糖类、 薯类、 蔬菜、 蚕茧等为主； 林产品以油茶籽、 核桃、 板栗、 水果、 茶叶等为主； 草产品以猪肉、 牛肉、 羊肉、 奶类、 禽蛋、 蜂蜜等为主； 水产品以鱼类产品为主。 能源消耗账户包括能源动力产品、 化石燃料产品， 能源动力产品以电力、 热力为主； 化石燃料产品以原煤、 焦炭、 原油、 燃料油、 汽油、 煤油、 柴油、液化石油气等为主。 由于生态承载力、 生态赤字单位相同， 难以划分代表虚拟属性的生态赤字与实际物质属性的生态承载力[52]。 随着足迹深度及足迹广度的引入， 传统生态足迹研究模型被进一步改进， 三维生态足迹改进模型被逐渐应用于海岸带环境承载力的研究[54]， 足迹深度及足迹广度分别反映了海岸带人类活动对消耗自然资本存量和占用自然资本流量的特征。

海岸带环境承载力综合评价指标体系主要依托压力—状态—响应（PSR） 模型、 层次分析法、 TOPSIS模型等进行综合和分级评价[55-56]。 PSR 模型是通过压力、 状态、 响应3 个维度构建承载力综合评价体系，层次分析法则是按照目标层、 准则层、 指标层等不同层次进行综合和分级评价。 TOPSIS 模型基于熵值法赋权重可有效提高权重的客观性， 结合TOPSIS 算法寻求评价方案的最优解。 总体而言， 各种方法在选取指标上可分为经济、 资源、 生态环境、 公共服务、 基础设施等方面， 构建“资源—环境—经济—社会” 等综合评价模型， 依据层次分析法、 熵权法等统计学方法确定权重， 根据实测数据或社会经济统计数据， 测度并评价海岸带环境承载力时空演变。 此外， 我国学者在海岸带环境承载力的研究基础上， 综合运用RS、GIS 等空间分析方法， 深入开展了海岸带开发的生态安全及生态风险识别的研究， 丰富和扩展了我国海岸带开发研究体系[2]。

4 海岸带综合管理及陆海统筹研究

陆海系统演变是全球变化的重要研究内容， 陆海系统演变的主导因素逐渐由环境变化的自然影响转为人类影响[57]。 海岸带作为连接陆地与海洋系统的纽带， 构成陆海系统关系研究的主要内容。 国外学者对陆海系统关系的研究较早， 侧重于海岸带综合管理、海岸带环境保护、 海岸带可持续发展等方面的研究。虽然我国学者对陆海关系研究起步较晚， 但我国学者在海岸带综合管理的研究基础上， 创造性地提出了“陆海统筹” 的概念， 并在海岸带综合管理、 陆海统筹等方面积累了丰硕的研究成果。 基于当前国内外研究现状， 分别从海岸带综合管理、 陆海统筹研究两方面展开探讨。

4.1 海岸带综合管理研究概述

海洋资源粗放式开发利用， 虽然推动了全球沿海地区经济的飞速发展， 但不合理的海洋经济发展方式和海洋产业结构加剧了陆海系统内部矛盾， 如何协调海洋资源利用和海岸带发展， 成为世界各国关注的重点。 1965 年美国旧金山湾自然保护与发展委员会的成立， 标志着地区政府层面海岸带综合管理的出现；1975 年由17 个地中海国家构成的政府间组织通过《Mediterranean Action Plan》， 标志着国家政府层面海岸带综合管理的开始； 1992 年召开的联合国环境与发展大会则正式提出海岸带综合管理， 并对其概念和框架进行了具体解释； 随后， 在联合国可持续发展委员会等相关国际组织的推动下， 发布了《海岸带综合管理指南》 等重要文件， 使海岸带综合管理在全球沿海国家推广[58]。 此外， 国外学者以海岸带综合管理为核心， 从海岸带环境保护、 海岸带开发规划、 海岸带可持续发展等视角[59]， 完善了海岸带综合管理相关理论、 数学模型等研究[60]， 积累了丰富的海岸带综合管理实践经验[61]。

我国对海岸带综合管理的研究起步较晚， 但海岸带综合管理的研究成果丰硕， 为我国海岸带综合管理实践工作提供了充分的理论指导。 主要研究方向有：（1） 海岸带综合管理的比较研究。 积极探讨和总结澳大利亚、 美国、 日本等发达国家海岸带综合管理的经验， 这有助于我国海岸带综合管理制度建设、 政策执行和效果评估等实践工作的开展[62-64]； （2） 海岸带管理的理论研究， 分别从管治核心论和生态系统核心论[65-66]两个角度， 展开海岸带综合管理的理论探讨。前者注重解决海岸带管理的多头管理问题， 均衡各方利益主体， 推动海岸带管理的有序开展。 后者关注海洋生态环境与海洋经济发展的协同发展[67]。 我国海岸带综合管理在国际经验总结以及理论研究方面的积累， 促进了我国海岸带空间规划、 海岸带可持续发展、 海岸带管理过程中新技术方法应用等研究。

4.2 陆海统筹研究概述

陆海统筹是我国学者张海峰于2004 年提出的概念， 旨在协调陆海发展， 推动陆海经济一体化建设，形成海域开发的“全国一盘棋” 局面[68]。 陆海统筹自提出以来被我国政府高度重视， 并逐渐成为国家战略重要内容， 是具有中国特色的陆海关系研究热点和重点[69]。 陆海统筹是一种对陆海关系全盘整合的新理念， 以统筹思想指导陆海系统发展， 强调发展过程的动态性， 通过陆海系统在技术水平、 资源利用、 产业结构上优势互补， 实现陆海经济、 社会、 文化、 生态系统的统筹协调发展[68-69]。

陆海统筹相较于海岸带综合管理， 在研究范围、战略目标、 实施手段等方面存在一定区别[70-71]。 主要体现在： （1） 陆海统筹的研究范围更广泛， 研究对象多为沿海国家、 省、 市、 县等行政单元。 海岸带综合管理的研究范围， 多以海岸线为基准向陆地及海洋延伸的带状区域， 研究范围相对较小。 （2） 陆海统筹战略目标更多元更宏观， 注重实现陆海资源、 环境、 社会、 经济的协调发展。 海岸带综合管理则关注协调多方利益主体， 实现经济发展与生态环境保护并举。 （3） 海岸带综合管理的实施手段较成熟， 在政策制定、 技术手段、 公众教育等方面具有较丰富的实践经验。 陆海统筹的实施， 主要通过制定经济社会发展计划及区域空间规划， 推动区域陆海系统协调发展。 整体而言， 陆海统筹的研究从资源、 环境、 社会、 经济等维度， 系统揭示了陆地与海洋系统协调发展的差异， 有效推动了海岸带综合管理实践。 海岸带综合管理的理论基础及实践经验对陆海统筹研究有着重要借鉴价值和实践意义， 两者共同构成海岸带管理研究的重要内容。

5 总结与展望

国内外学者在海岸带开发的各方面进行了多角度研究， 从数据源、 理论基础、 研究方法等方面积累了大量研究成果。 本文通过梳理海岸线开发及海岸带土地利用的相关内容， 探究海岸带开发时空演变的相关研究情况； 梳理海岸带环境承载力相关研究， 探究海岸带开发的资源环境影响； 从陆海系统关系视角， 对比海岸带综合管理及陆海统筹的相关研究成果， 揭示海岸带管理的相关研究现状。 综合现有研究成果， 总结出以下特点。

（1） 当前海岸带开发研究， 基于RS、 GIS 空间分析、 景观格局等技术方法， 探讨海岸线开发、 海岸带土地利用的时空演变、 驱动机制、 环境影响、 情景模拟、 政策研究等内容。 这两类研究表现出分析方法更多元、 数据来源更广泛、 研究对象更精细的特征，积极引入和融合地理学、 生态学、 经济学、 管理学等多学科的基础理论及分析方法。 但海岸线开发及海岸带土地利用综合分析的研究成果相对较少， 多关注海岸线或海岸带土地利用中某一类开发活动。 今后， 关于海岸带开发时空特征的研究， 应注重海岸线与海岸带土地利用的综合分析， 探讨两者在海岸带开发过程中的相互关系， 更全面地揭示海岸带“线状” 及“面状” 开发时空特征。

（2） 海岸带土地利用开发及海岸带环境承载力的相关研究中， 多关注陆域一侧土地利用开发， 应当同时关注陆域土地利用与海域空间开发， 更全面地揭示海岸带开发时空特征及资源环境影响。 完善研究数据来源， 借助3S 技术构建海洋空间数据库， 有效推动海域空间开发、 环境承载力的定量研究。 加强海洋空间利用及环境承载力的指标体系研究， 构建涵盖陆地、 海洋两个部分， 包含资源、 环境、 经济、 社会、政策等多维度的指标体系， 并将其纳入我国经济社会统计工作， 为合理评估和预测我国海岸带土地利用、海岸带环境承载力、 海岸带管理作出努力。

（3） 研究视角更宏观。 海岸带综合管理的研究丰富了海岸带开发的理论研究和比较研究， 构成了海岸带管理研究的基础阶段。 随着陆海统筹研究的兴起，标志着具有我国特色海岸带管理研究的形成。 海岸带综合管理研究， 更关注海岸带开发多方主体利益， 协调海岸带开发与保护。 如今更注重陆地与海洋的统筹发展， 关注“人-陆地-海洋” 的协同发展。 但当前关于陆海统筹如何落实到海岸带管理实践的研究则相对较少。 今后， 可通过比较和借鉴海岸带综合管理的国内外实践， 促进陆海统筹在实践中的应用。 鼓励地理学、 海洋学、 生态学、 管理学等多学科参与， 推动基础理论到管理实践的成果转化， 更好地将陆海统筹落实到海岸带管理工作。