基于GIS的天津濱海新區海平面上升直接影響評估

付世杰，林峰竹，劉金，張建立，李響，高志剛

（國家海洋信息中心，天津 300171）

基于GIS的天津濱海新區海平面上升直接影響評估

付世杰，林峰竹，劉金，張建立，李響，高志剛

（國家海洋信息中心，天津 300171）

在全球氣候變暖、海平面上升的背景下，本文研究了基于 GIS的海平面上升對沿海地區的直接影響評估方法，并針對天津濱海新區展開評估。基于 GIS技術和評估區基礎地理信息，計算海平面上升后的土地影響范圍，對如何依據土地影響范圍評估海平面上升對人口、經濟、交通和水域等方面的影響進行了探討，并給出了天津濱海新區的土地、經濟和人口等指標的影響評估結果。

海平面上升; 評估; 濱海新區; GIS

全球氣候變暖導致海水膨脹、冰川和極冰融化，引起海平面上升，沿海地區不斷活躍的經濟活動使得沿海地區的地面沉降速度加快，進一步加劇海平面的上升速度[1]。聯合國政府間氣候變化專門委員會（IPCC）第4次評估報告指出，到21世紀末，海平面將上升18～59 cm，這將對全球經濟發展和人類生存形成嚴重威脅。

如果對海平面上升不予以高度重視，必然會淹沒濱海土地，人口受災，經濟受損，破壞生態環境，海平面上升已經嚴重威脅沿海經濟社會的可持續發展[2-8]。

海平面上升直接影響評估，就是以現有堤防設施和土地功能區劃為基礎，根據海平面上升的預測高度和海區潮位特征值，基于數字地面高程數據和GIS技術，計算在不同背景條件下因海平面上升而可能造成的直接損失[9-11]。

為了保證海平面上升直接影響評估的合理性和科學性，在確定評估區范圍時以行政區為單位，其優點在于適應當前中國的社會管理特點，許多環境數據，特別是社會、經濟的統計數據有可靠的數據來源，便于進行信息采集、統計和分析評估[12]。

本次評估中，基于GIS技術開展天津濱海新區海平面上升影響評估，區劃土地影響面積，計算社會經濟影響程度。對于土地淹沒面積的計算，選取2030年為未來時間節點，根據土地淹沒范圍，評估了對人口和經濟的影響，同時對與生產生活密切相關的交通、水域做了簡單評估。

1 直接影響評估方法

1.1 土地影響評估

海平面上升后，直接影響的就是土地，濱海低洼土地將被淹沒，進而影響生命財產安全和經濟發展。因此，在評估海平面上升影響時，應首先對土地的影響范圍進行評估。盡管沿海地區基本都修建了不同標準的堤防設施，但考慮到堤防設施不是永固不變的，如果不加管理與維護，在遇到地震、海嘯等自然災害時，就可能形同虛設，因此，在進行土地直接影響評估時，分為考慮現有堤防設施和不考慮現有堤防設施兩種情況。

根據預測未來某個時間節點海平面的上升高度，疊加評估區的極值高潮位后，基于GIS技術，考慮不同防護設施背景條件，建立土地淹沒模型，根據評估區地面高程（DEM），分別區劃評估區的可能淹沒范圍，并計算淹沒土地面積值。

由于不同土地功能區受到影響的范圍不同，造成的人口影響和經濟影響也不相同，因此，在進行土地影響評估的同時，也應將土地功能區劃和基礎地理信息相結合，為進一步開展其它直接影響評估奠定基礎。

1.2 人口影響

結合不同背景條件下的海平面上升的土地影響范圍和居民地（包括居民小區、村莊等）分布情況，得出海平面上升可能影響的居民地數量，通過各個居民地的人口數統計結果，計算得出受影響的人口總數。由于對土地影響范圍的評估是按照未來某一時間節點的海平面上升預測結果進行的，而人口的數量則是動態變化的，但考慮到土地功能區劃的相對穩定性和各個居民地人口變化的均衡性，海平面上升的人口影響以百分比來表示較為合理，也就是海平面上升對人口的影響數量占評估區總人口的比例。

1.3 經濟影響

海平面上升對經濟的影響主要是對評估區的GDP影響，以及工業總產值和農業總產值的影響。在現有條件下，經濟影響難以通過影響區域內的個體累加來實現，可以充分利用行政區已有的統計數據，按土地影響面積計算出評估區所屬各行政單元的經濟影響量值，再根據區域經濟分布重要程度，采用合理的加權平均方法計算評估區的 GDP影響總量，以及工業總產值和農業總產值的損失程度。

與人口影響相似，評估區的經濟規模也將隨著時間節點的變化而發生改變，而隨著城鄉規劃的不斷完善和實施，評估區的土地功能區劃和產業布局也趨于完整，土地利用更加均衡和合理，因此，在評估海平面上升對經濟的影響時，將影響量值占經濟總量的百分比作為經濟影響的程度。

1.4 交通影響

評估區基礎地理信息包含有準確的交通設施分布和線路內容，交通設施主要由鐵路、公路和橋梁組成。海平面上升對交通的影響評估相對簡單，影響的結果可能是毀壞交通設施，也可能需要改變交通的構成方式，通過計算影響區域內的鐵路和公路長度，以及橋梁座數，并計算出占比數，就基本反映出了海平面上升對交通的影響程度。

1.5 水資源影響

海平面上升不但會淹沒各類土地，影響工農業生產，造成經濟損失，同時還會影響人類賴以生存的重要資源—淡水資源。因海平面上升而被淹沒的江河湖泊將難以繼續在生產、生活中發揮作用，而且這種影響還有其輻射效果－海水入侵，因此，對水資源的影響也是海平面上升影響的重要內容之一。根據評估區的水域分布和組成特點，計算因海平面上升而可能影響的水域面積，并得出占水資源總量的百分比。

由于淡水資源的難以遷移性和再生性，水資源面積將會呈現逐漸減少趨勢，因此，對現有水資源的影響比例，相對于未來某一時間節點對水資源的影響比例值將是相對保守的影響比例。

2 天津濱海新區影響評估

依據中國海平面公報和海平面業務化工作成果，2030年的海平面上升預測結果的高、中、低值分別為40 cm、30 cm和18 cm，而極值潮位則選取天津海域的歷史最高潮位值 329 cm。根據 1:5000的天津濱海新區基礎地理信息，結合《天津統計年鑒 2006》[13]，基于 GIS技術，疊加歷史最高潮位和海平面上升值，分別區劃并計算不同背景條件下的海平面上升影響范圍，并按照海平面上升直接影響評估方法進行計算，得出天津濱海新區的海平面上升影響評估結果。

在本次評估中，主要評估海平面上升對天津濱海新區的土地影響范圍，進而評估對人口和經濟（GDP）的影響。

（1）對天津濱海新區土地的影響

在考慮現有堤防和不考慮現有堤防兩種情況下，海平面上升對土地的影響分別見表1和表2，土地面積單位為平方公里。

（2）對天津濱海新區人口的影響

在考慮現有堤防和不考慮現有堤防情況下，海平面上升對人口的影響分別見表3和表4，人口單位為萬人。

（3）對天津濱海新區經濟的影響

在考慮現有堤防和不考慮現有堤防情況下，海平面上升對GDP的可能影響分別見表5和表6，表中單位為億元。

表 1 考慮堤防設施情況下影響土地面積表Tab. 1 Area of the influenced land, taking account of the dike

表 2 不考慮堤防設施情況下影響土地面積表Tab. 2 Area of the influenced land, taking no account of the dike

表 3 考慮現有堤防情況下影響居民地個數及人口表Tab. 3 Number of the influenced residential area and population, taking account of the dike

表 4 不考慮現有堤防情況下影響居民地個數及人口表Tab. 4 Number of the influenced residential area and population, taking no account of the dike

表 5 考慮現有堤防情況下GDP影響表Tab. 5 Quantity of the influenced GDP, taking account of the dike

表 6 不考慮現有堤防情況下GDP影響表Tab. 6 Quantity of the influenced GDP, taking no account of the dike

3 結 論

海平面上升影響的直接影響評估方法就是對海平面上升的可能損失進行定量評估。隨著沿海地區基礎地理信息的不斷完善，GIS技術的進步，以及沿海地區統計成果的不斷豐富，都為海平面的土地淹沒范圍計算奠定了基礎，進而實現人口、經濟和交通等評估指標的定量評估。海平面上升影響的直接影響評估改變了海平面影響以定性評價為主的缺憾，使得海平面影響評估更準確、全面和科學。

從對天津濱海新區的人口和經濟（GDP）的直接影響評估結果可以看出，在有無堤防的背景條件下，海平面上升對土地、人口和經濟的影響差別很大，現有堤防對風暴潮的防御能力相對較高，但在海平面上升后，其防御能力相對下降，在遭遇歷史最高潮位值時，對土地和 GDP的影響范圍介于10%～20%之間，而對人口的影響則介于5%～10%之間。因此，為了有效應對海平面上升影響，天津濱海新區沿岸應提高設防標準，以保障經濟社會的可持續發展[14]。

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Direct impact assessment of sea level rise of Tianjin Binhai new area based on GIS

FU Shi-jie, LIN Feng-zhu, LIU Jin, ZHANG Jian-li, LI Xiang, GAO Zhi-gang

(National Marine Data and Information Service, Tianjin 300171, China)

In the situation of global warming and sea level rise, the method of the direct impact assessment of sea level rise of the coastal areas based on GIS (Geographic Information System) is researched, and Tianjin Binhai new area is chosen as the object for the assessment research in this paper. On the basis of GIS and foundational geographic information, the range of the influenced land area can be calculated, and then according to this result, the way to assess the impacts on the population, economy, traffic and water area is discussed, and in this paper, we introduce the assessment results of the impacts on the land, economy and population of Tianjin Binhai new area.

sea level rise; assessment; Tianjin Binhai new zera; GIS

P731.23

A

1001-6932(2011)04-0397-04

2010-08-07；

2011-04-13

付世杰（1964—），男，高級工程師，主要從事海平面影響評價研究。電子郵箱：fsj@mail.nmdis.gov.cn。