浙江省領海基點海島現狀監測和分析

陳沖,康波,蔣嬋娟,張佳期,徐開達

(1.浙江省海洋科學院 杭州 310007;2.浙江省海洋水產研究所 農業部重點漁場漁業資源科學觀測實驗站浙江省海洋漁業資源可持續利用技術研究重點實驗室 舟山 316021)

0 引言

浙江省共有海島4 000余個,其中：近岸海島量多面廣,開發利用活動較多,受人為影響較大;遠岸海島量少面小,人類活動較少,生態環境和開發利用狀況均與近岸海島有所區別。目前國內研究機構和學者對近岸海島的研究較為充分,但對于遠岸海島尤其是領海基點海島的研究尚不多見。

領海是國家領土在海洋的延續,是國土空間的重要組成部分,一個國家對領海擁有與領土同樣的主權。實時掌握領海基點及其標志的建設情況以及領海基點海島的開發利用情況,是國家開展各項權益維護活動和保護管理工作的基礎[1]。

本研究選取浙江省7個領海基點海島,通過歷史資料收集、無人機遙感監測和現場巡查監測等手段,對其領海基點標志、地形地物、植被、地質災害、人類活動、開發利用狀況和周邊海域生態環境進行監測和分析,以期為進一步研究提供參考。

1 監測方法

1.1 監測范圍和時間

浙江省境內的領海基點海島自北向南為海礁島、東南礁、兩兄弟嶼、漁山列島、臺州列島和稻挑山,分別位于舟山市(嵊泗縣、普陀區)、寧波市(象山縣)、臺州市(椒江區)和溫州市(平陽縣)管轄區域。

結合海洋氣候、風向和海島植被等多因素綜合考慮,每年對每個領海基點海島開展1次無人機監測和現場巡查監測,監測時間為2018年7—9月。

1.2 監測內容

以現有海洋環境監測以及海島陸域與周邊海域地形測繪等數據為基礎,主要采用高分辨率遙感(無人機、航空或衛星)影像解譯與現場巡查相結合的方式,開展浙江省境內領海基點保護范圍內海島及其周邊海域生態環境的常態化監視監測,重點對影響領海基點海島生態環境與安全的要素實施監視監測,主要包括領海基點標志的安全性,植被的類型、分布和覆蓋度,地質災害(崩塌、滑坡和海岸侵蝕等)的類型、規模和分布以及影響領海基點海島及其周邊海域地形地貌和生態環境的人類活動,并結合現有海洋環境監測數據,分析領海基點海島周邊海域生態環境狀況。

1.2.1 無人機監測

無人機系統是新型的高分辨率遙感數據獲取和海域實時動態監測手段,可用于快速獲取重點海域的高精度監測信息并開展實時跟蹤和動態監管[2]。根據作業特點,本研究采用大疆“悟2 x 5 s”云臺相機,搭載的相機為Panasonic D3400。

根據監管系統數據分析和調研情況,利用Arcgis軟件確定作業區域的范圍和現場船只停靠的范圍;根據測區范圍和采集要求,設計航攝路線;利用多旋翼無人機航攝系統,獲取攝區高分辨率航空影像;由于領海基點海島面積小且地形復雜,為確保影像的精度,選取3個相控點;下載低空無人機航攝系統采集的原始影像數據和GPS/POS數據,運用PIX 4 D 軟件拼接,矯正像控點,建立空三工程,對影像數據進行匹配處理,匹配影像之間的連接點用于光束法區域網平差處理,在引入控制數據后進行區域網平差解算,得到精確的影像內外方位元素;對影像進行勻光和勻色處理,利用影像參數對影像進行正射糾正處理,鑲嵌單片糾正后的影像成果,獲得滿足規范要求的DOM。

1.2.2 現場巡查監測

(1)領海基點標志監測。采用登島巡查的方法,對領海基點標志、領海基點方位標志和領海基點保護范圍標志等進行定位,同時掌握領海基點海島標志的安全情況,并拍攝相應影像資料。

(2)地形地物監測。收集最新的海島地形數據和海島周邊海域水深數據。對易登臨的海島,利用RTK GPS登島測量典型地物的位置和高程,并拍攝相應影像資料;對不易登臨的海島,選擇典型角度繞島拍攝海島全貌。

(3)植被監測。海島是特殊的生態系統,其結構相對簡單,物種的豐富程度也比大陸低,但對全球碳循環有一定的影響[3]。植被不僅是重要的環境要素,而且是生態系統敏感的狀態指示因子。植被覆蓋度是衡量地表植被狀況最重要的指標[4]。浙江省的海島屬于東海范疇,《中國植被》將其劃定為“中亞熱帶常綠闊葉林北部亞地帶”的“浙、閩山丘,甜楮、木荷林區(ⅣAiia-2)”,除具有較豐富的種子植物區系外,還具有中國亞熱帶常綠闊葉林的典型類型[5]。根據2017 年在同樣的位置進行的樣地調查結果,草本群落樣方為1 m×1 m,灌木群落樣方為5 m×5 m,喬木群落樣方為10 m×10 m。對易登臨的海島,現場記錄其植被類型和位置等信息,并拍攝相應影像資料;對不易登臨的海島,拍攝影像資料,并判讀主要的植被類型,結合無人機DOM 數據解譯,確定各類型植被的分布特征。

(4)地質災害監測。地質災害通常是指在人類活動因素與自然運動因素的共同作用下,地質結構和形態發生一定的變化,進而造成的各種地質破壞現象[6]。對易登臨的海島,對海岸崩塌和滑坡的災害體以及海岸侵蝕地貌進行現場定位,記錄災害體的位置、范圍和規模,測量滑塌面的高度,估算滑塌面積,明確海岸侵蝕地貌類型,并拍攝相應影像資料;對不易登臨的海島,拍攝影像資料,結合無人機DOM 數據解譯,確定地質災害的類型、位置和分布特征。

(5)人類活動監測。對人類活動進行長期、持續和穩定的監測,可為領海基點海島的生態環境研究提供可靠的依據[7]。對炸島、炸礁、挖沙、取土、圍填海、砍伐、排污、傾倒、船舶溢油以及違法采集生物和非生物樣本等可能影響領海基點海島及其周邊海域地形地貌和生態環境的人類活動進行巡查監測。

(6)開發利用狀況監測。對無人機DOM 數據進行解譯,測量領海基點海島用島區塊的位置和面積以及建筑物和設施的位置和面積;現場測量,確定用島區塊的類型,并拍攝相應影像資料。

(7)周邊海域生態環境監測。生態環境質量評價是指按照選定的指標體系,運用綜合評價的方式,評價地域生態環境的優劣[8]。收集領海基點海島周邊海域的海水監測站位(保護范圍內或與保護范圍距離最近)2018年度的監測數據。

2 監測結果

根據無人機DOM 和現場實測數據,結合歷史資料,綜合分析浙江省領海基點海島的監測結果(表1)。

表1 浙江省領海基點海島監測結果

2.1 領海基點標志

領海基點標志有方位點標志和保護范圍標志2種形式。由于海礁島和東南礁的領海基點共用1個方位點標志,共有6個方位點標志。方位點標志始建于1996年5月,標志碑采用統一的材質、外觀和碑文樣式。除稻挑山領海基點的方位點標志碑斷裂損毀外,其余標志碑保存完好;標志文字存在不同程度的褪色現象,嚴重的部分幾乎無法辨認。

2.2 地形地物

浙江省領海基點保護范圍內共包含40個海島,類型均為基巖海島和無居民海島。海島岸線長度和海島面積等基礎地理信息數據采用省內各縣(區)海島調查項目成果。浙江省領海基點保護范圍內海島岸線總長約為12 000 m,海島面積約為422 400 m2。與2008年收集的航空遙感數據對比,海島地形地物沒有明顯變化。現場調查和收集的地形資料顯示：海島岸坡陡峭,難以攀登;水下岸坡等深線密集,呈斜坡狀向海底自然延伸,并逐漸過渡至平緩海底;水深因距離大陸遠近而不同。

2.3 植被

根據無人機DOM 影像解譯和現場調查數據,領海基點保護范圍內有植物生長的海島計15個,其中植被成片分布的海島有2個(漁山列島的伏虎礁和臺州列島的下嶼),其余海島有植被零星分布。植被的類型主要為草叢,下嶼有灌木生長。樣方調查確定海島典型植被類型為草叢,其中下嶼的植被覆蓋率最大,整體植被覆蓋率約為60%,4個樣方的平均植被覆蓋率超過90%。植被類型和覆蓋率與海島面積相關,面積較大海島的植被種類多樣且覆蓋率高。

2.4 地質災害

領海基點保護范圍內海島瀕臨外海,海浪沖蝕造成海岸侵蝕地貌廣泛發育,主要類型有海蝕崖、海蝕溝、海蝕洞和海蝕平臺。在面積較大海島的海岸區,受海岸侵蝕和風化作用的雙重影響,海岸巖石崩塌;此類崩塌發生于面積較大的下嶼和伏虎礁,并分布于下嶼東部和北部以及伏虎礁東部的海崖區。在面積較大的海島,由于風化作用和風暴浪沖蝕,島體表層巖體產生裂縫,易誘發局部小范圍的崩塌。

2.5 人類活動

領海基點保護范圍內海島的主要人類活動為海釣,并分布于大部分海島。海釣活動會造成海島及其周邊海域生態環境污染,主要原因是海釣者留下不易降解的污染物垃圾(礦泉水瓶、易拉罐、塑料飯盒和塑料袋等),其中少數垃圾殘留于島上,而更多的垃圾被風吹入周邊海域。部分海島有放牧活動,放養的山羊啃食島上植物,影響某些類型植物的正常生長。

2.6 開發利用狀況

領海基點保護范圍內海島由于遠離大陸且面積較小,開發利用活動不多,且主要為公益性活動,分布于面積較大的海島,主要包括泰礁、兩兄弟嶼、伏虎礁、下嶼和稻挑山。開發利用的具體類型包括領海基點標志、測繪標志和航海標志,配套設施為領海基點方位點標志碑、測繪控制點、燈塔和能量房以及與燈塔相連的登島小路等。

2.7 周邊海域生態環境

領海基點保護范圍內海島的大部分水質參數符合第一類海水水質標準。水質等級與海島距離大陸遠近呈相關關系,距離大陸較近的漁山列島、臺州列島和稻挑山周邊海域的磷酸鹽指標符合第二類海水水質標準,而海礁島、東南礁和兩兄弟嶼距離大陸較遠,所有水質參數均符合第一類海水水質標準。

3 原因分析

除稻挑山外,其他領海基點標志碑完好無損,推測稻挑山領海基點標志碑于2018年7月因2611號強臺風“悟空”而損毀。標志碑字體均有退化現象,推測是由臺風、海浪和日曬等綜合因素造成的。

近10年來海島地形地物無明顯變化。推測原因為：①島體均為基巖構成,而巖石的耐蝕性較強;②海島距離大陸較遠,人類活動影響較小。

海島廣泛發育海蝕崖、海蝕溝、海蝕洞和海蝕平臺等,部分區域出現滑坡。推測原因為：①海岸侵蝕和風化的雙重作用,造成海岸巖石崩塌;②登島道路的修建破壞海島植被并改變其土壤的受力結構,雨水下滲也破壞其土壤的凝固力,土壤易在自身重力的作用下發生滑坡。

由于漁業資源豐富和歷史因素,海島存在海釣和放牧等人類活動。由于交通不便,海島僅有公益性開發利用活動。由于受人為干擾和陸源污染的影響較小,海島周邊海域水質優良。

4 建議

針對領海基點海島的監測結果以及發現的問題,提出5項建議。

(1)領海基點方位點標志文字褪色明顯,應加強監測和定期修繕。對損毀的稻挑山領海基點方位點標志開展整修和維護工作,可將標志碑建于海拔較高且一般風暴浪影響不到的區域。對標志碑的安全性進行常態化監測,如有潛在風險應及時處理。研發并采用抗腐蝕和抗風化能力較強的材料書寫標志文字。

(2)對已發生和可能發生的崩塌和滑坡等地質災害進行常態化監測,尤其在易誘發崩塌的巖體裂縫以及可能產生滑坡的土體建立警示標志,避免崩塌和滑坡對領海基點標志碑以及登島人員和船只造成危害。針對邊遠海島設施缺、管控弱和維護難等問題,建立并完善應對突發事件的應急保障工作機制。加強對海島及其周邊海域的遠程監控設施建設,為海島保護和開發利用提供基礎資料和依據[9]。

(3)領海基點海島遠離大陸,生態系統十分脆弱,極易遭到破壞而造成嚴重的生態環境問題[10],亟須切實加強海洋生態環境保護,進一步提高海洋生態環境質量。在掌握海島生態系統現狀的基礎上建立評估機制,開展海島生態系統健康評估[11]。著眼于海洋生態環境保護手段的科學化和管理的規范化,從海洋物種保護向海洋生態保護轉變,出臺相關保護政策和制度[12]。

(4)領海基點具有顯著的生態、資源和權益價值,一旦被破壞即很難恢復[13]。應進一步加強對領海基點保護的宣傳工作,除充分利用傳統媒體和網絡媒體外,還須加強國民海洋意識教育,包括中小學階段的海洋通識教育和大學階段的海洋科學教育[14]。組織執法隊伍認真學習《中華人民共和國海島保護法》,明確執法對象和執法目的。不斷完善海洋和海島巡航執法基本制度,強化海島執法監察能力和力度[15]。有效管理登島人員和船只,增強登島人員保護海島及其周邊海域生態環境的意識,避免船只對海島的破壞。控制海島放牧規模,保護海島植被資源和生態環境。

(5)海洋行政管理部門在領海基點保護的過程中,應積極與利益相關部門開展聯系和溝通,形成領海基點保護協調制度,以浙江省“海洋空間資源監視監測一張圖系統”為依托,聯合建立領海基點管理信息模塊,納入領海基點的歷史資料、調查數據和開發利用現狀等信息,建立領海基點信息數據庫,以更加規范和科學的方式加強對領海基點的保護和管理[16]。