近40年天津市大陸海岸線時空變遷分析

王園君，翟偉康，孫艷莉，劉 暢

(國家海洋信息中心，天津 300171)

海岸線是海陸的分界線，其變遷是自然和人為綜合作用的結果[1-2].近些年來，沿海省份港口建設、臨海工業、濱海旅游開發等人為活動的增加導致海岸線變化較大，成為諸多涉海學者關注的焦點[3-7].天津市作為北方經濟中心，近年來海洋經濟快速發展，海岸帶開發建設的規模和強度不斷增大，海岸線形態走向發生明顯變化，一些學者通過衛星遙感影像對天津海岸線展開了變遷分析研究.姜義等[8]解譯 20世紀50、80年代航片，20世紀 70年代 TM 數據和 2000年的 ETM 數據，分析了渤海灣西岸近百年來海岸線變遷；李建國等[9]利用多期遙感數據，解譯分析了天津濱海新區海岸線時空變遷；楊艷麗等[10]對 2001—2013年天津濱海新區海岸帶時空變化特征進行了分析.另外，還有一些學者對包括天津市海岸線在內的渤海灣岸線開展了分析研究，如葉小敏等[11]利用衛星遙感影像分析了渤海灣近 30年海岸線的變遷；孫百順等[12]利用landsatTM/ETM衛星影像分析了近40年來渤海灣岸線變化及影響因素；孫曉宇等[13]對2000—2010年渤海灣海岸線變遷及驅動力開展了研究.這些研究有個共同特點就是采用的衛星遙感影像分辨率較低，解譯精度不高，并缺乏核實資料，將大量的構筑物用海誤解譯為填海造地.

因此，本文以 2007年天津市政府批復的海岸線為基準，充分利用中、高空間分辨率遙感影像，結合天津市海域使用動態監視監測業務工作的支撐經驗，開展了天津市大陸海岸線(簡稱“天津市海岸線”)信息提取，并疊加天津市海域使用權屬數據進行檢校，剔除透水構筑物用海對海岸線解譯的影響，提高了海岸線解譯的準確率，以獲得更為精確的海岸線.分析結果更接近天津市海岸線變遷的實際情況，為天津市海岸線修測提供了有力支撐.

1 研究區域概況

天津市管轄海域處于天津市東部，渤海西岸，渤海灣的頂端，為 118°08′E 經線和 38°32′N 緯線與陸域相交所圍成扇形的弧線區域，地跨濱海新區，面積約2146km2.天津市大陸海岸線北起澗河口右岸，南至北排河，長約153.2km.

天津市海岸線類型為堆積型平原海岸，即典型的粉砂、淤泥質海岸.按海岸形態變化程度，海岸線又可進一步劃分為：緩慢淤積型海岸(分布在南堡—大神堂、薊運河口—新港北、海河閘下及兩側灘面、獨流減河—后唐鋪等岸段)、相對穩定型海岸(主要分布在海河口以南至獨流減河岸段)、沖刷型海岸(主要分布在蟶頭沽—大神堂岸段).天津市現行海岸線采用的是 2007年天津市政府批準發布的以 2004年現場測量為基礎的海岸線修測成果.

2 數據源

2.1 遙感數據

提取的海岸線信息主要采用天津市自1974年以來不同時間段的遙感影像數據，力求多時相、多類型和多種數據來源，主要包括 Landsat1-4MSS、Landsat5TM、CBERS-02A、CBERS-02B、HJ-1A 和ZY3，見表 1.

表1 遙感影像數據源Tab. 1 Date sources of the remote sensing image

2.2 輔助數據

研究所用輔助數據為截至2016年6月天津市海域使用確權現狀矢量數據，2007年天津市政府批準的海岸線矢量數據和天津市海洋功能區劃矢量數據.

3 解譯原則和方法

3.1 解譯原則

天津市海岸類型為堆積型平原海岸，由于特殊的海洋地質環境和長期以來人類對海洋大規模的開發利用活動，天津市的自然岸線已經基本消失，除了漢沽北部和大港南部的圍海養殖岸線外，絕大部分海岸線為堤壩、碼頭、海擋等人工岸線.綜合考慮天津市海域使用確權情況、海岸帶區域土地登記情況以及岸線開發利用現狀，從海域管理角度，確定港口、城鎮建設、道路、河口等各類用海海岸線的解譯原則，具體如下：

(1)以河口區域的道路、橋梁、防潮閘或“海洋功能區劃”的邊界線作為河口岸線界線；或以河口突然展寬處的突出點連線作為河口海岸線.

(2)對于已開發或面積較小的淤泥質海岸，選擇其他地物如植被、公路等與潮灘的分界線作為海岸線.

(3)如果人工構筑物向陸一側不存在平均大潮高潮時海水能達到水域的，以永久性人工構筑物向海一側的平均大潮時水陸分界的痕跡線作為人工岸線；人工構筑物向陸一側存在平均大潮高潮時海水能達到水域的，則以人工構筑物向陸側的平均大潮高潮時水陸分界的痕跡線達到的位置作為海岸線.

(4)與海岸線垂直或者斜交的海岸工程，如引堤、突堤式碼頭、棧橋式碼頭等，海岸線以其與陸域連接的根部連線作為該區域的海岸線[14].

(5)對于蝦池，沿用天津市對外公布的海岸線.

(6)正在實施的填海造陸區域，對于未辦理海域使用權證書，或已辦理海域使用權證書但未換發土地使用權證書的填海造陸區域，按原海岸線確定.

3.2 解譯方法

基于 Arcgis10.1軟件平臺，以幾何校正后 ZY3衛星影像和 Landsat影像作為工作底圖，在 WGS84坐標系下，以天津市 2007年批復海岸線為基準，目視解譯提取其他年份的海岸線.

首先以 2016年和 2014年 ZY3衛星影像為底圖，以天津市 2007年批復海岸線為基準，結合天津市海域開發利用現狀，以天津市海域使用確權數據(用海項目權屬數據)為輔助，提取2016年和2014年的海岸線；然后依次提取 2012、2010、2008、2006、2004、2001、1998、1987、1984 和 1974 年海岸線.1974年海岸線，在 Landsat1-4MSS影像遙感解譯基礎上，利用同期 1∶50000比例尺海圖進行了對比修正.

4 結果分析

4.1 總體特征

通過遙感解譯得到的天津市海岸線變化及歷年長度見圖1和表2.

圖1 近40年天津市海岸線變遷Fig. 1 Changes of Tianjin coastline in the past 40 years

海岸線變化縱向分析得出，從 1974年到 2016年，天津市海岸線從131.2km增加到337.2km，海岸線變遷年均增速為 4.8km/a.1974年到 1998年，海岸線共增長 18.6km，平均每年增加僅 0.74km，海岸線變化較為緩慢；從2001年到2010年，海岸線共增長 151.9km，年均增速為 15.2km/a；2012年到 2014年，海岸線共增長4.4km，年均增速為1.5km/a；2014年到2016年海岸線變化趨于穩定.

表2 天津市海岸線歷年長度Tab. 2 Calendar of Tianjin coastline length

海岸線變化橫向分析得出，40年間天津市海岸線平均向海推進距離超過 2km，平均每年推進約50m，以2006年到2014年間推進速度最快，平均每年向海推進距離超過200m.

4.2 變遷分析

本文將整個研究時段分為 2個不同的岸線變遷時期來分析天津市海岸線變化趨勢.

4.2.1 20世紀70年代至20世紀末

從1974年到1998年海岸線長度增加18.6km，年均增速 0.74km/a，海岸線變化不大.本階段岸線變化的原因是天津港碼頭擴建、堤壩建設和河口沖淤，變化最明顯的岸段位于北疆港區和南疆港區，另外，大港管轄海域，出現輕度海岸侵蝕，致使岸線后退，但對岸線長度的影響較小.

從1974年到1984年的10年間，天津市海岸線長度變化僅為1.2km，遙感解譯顯示在天津港北疆港區新建了凸堤碼頭；從1984到1987年的3年間，天津市海岸線長度增加了約 9km，分析原因是北疆港區碼頭擴建，南疆港區開始建設，同時大港石油的開采修建采油井及其配套道路；從 1987年到 1998年11年間，海岸線長度增加了 8.4km，岸線增長緩慢，岸線變化明顯區域是北疆和南疆港區的碼頭建設，1998年海岸線分布如圖2所示.

4.2.2 21世紀以來

進入 21世紀，天津濱海新區推進開發開放，工業化、城鎮化進程加快，從漢沽管轄海域的北疆電廠、中心漁港、臨港新城的建設，到塘沽管轄海域的天津港東疆港區和南疆港區的建設，以及臨港經濟區規劃實施建設，濱海新區圍填海成為利用海域資源、緩解土地供需矛盾、拓展發展空間的重要途徑.從2001年到2016年海岸線長度增加184.9km，年均增速 11.6km/a，海岸線變化快，海岸線分布如圖 3—圖5所示.

圖2 1998年海岸線分布Fig. 2 Coastline distribution in 1998

圖3 2006年海岸線分布Fig. 3 Coastline distribution in 2006

圖4 2010年海岸線分布Fig. 4 Coastline distribution in 2010

圖5 2016年海岸線分布Fig. 5 Coastline distribution in 2016

海岸線變化顯著的時期為 2004—2006年、2006—2008年、2008—2010年以及2010—2012年4個時間段，海岸線長度分別增加了 18.6 km、60.2 km、72.2 km、25.5 km，年均變化率分別為 6.1%、17.5%、15.6%以及4.2%.

由于填海造地，天津市海岸線向海推進幅度較大.推進幅度較大的區域主要位于臨港經濟區、南港工業區、東疆港區、中新生態城濱海旅游區、南疆港區所處海域，推進距離分別約為 13.5km、13.2km、6.8km、6.5km和6.1km.

漢沽管轄海域：從津冀北線到永定新河北岸，主要用海活動包括北疆電廠、中心漁港、臨港新城的建設.總體來說，漢沽管轄區域開發強度相對較小，也較為分散，海岸線呈鋸齒狀.2001—2006年漢沽管轄海域海岸線變化較小，僅在航母主題公園新增海岸線6.4km；2006—2010年，漢沽作為國家循環經濟區，這一時間段內海岸線變化較大，北疆電廠、中心漁港基礎設施建設、臨海新城的圍填海工程，形成新的海岸線約44km，年均增速達8.8km/a，海岸線大致輪廓基本形成.其中北疆電廠形成新的海岸線長度約8.5km，中心漁港形成新的海岸線長度約 17.7km，臨海新城形成新的海岸線長度約 18.1km；2010—2016年，除中心漁港東南端的天津市水產研究所增殖站、臨海新城以及天津藍灣休閑旅游項目的填海造地活動導致海岸線長度有所增加，其他區域基本穩定.

塘沽管轄海域：從永定新河南岸到獨流減河，主要用海活動包括天津港北疆港區、南疆港區以及臨港經濟區的開發建設.塘沽是天津濱海新區的核心區域，天津港北疆港區、東疆港區和南疆港區以及臨港經濟區填海造地建設，產生了大量的工業和城鎮建設用地，海岸線變化較大，尤其以 2006—2010年為變化較為顯著.2001—2006年，塘沽管轄區域海岸線走勢變化較大，但長度變化較緩；2006—2010年塘沽管轄海域開發力度大，用海活動增長，建成的圍埝也確定了海岸線長度及走向，海岸線隨之倍增.據不完全統計，2006—2010年共新增填海造地面積約163.2km2，新增海岸線長度約 107km，年均增速達21.4km/a；2010—2016年由于早期圍埝的建設，海岸線略微變化外，其走勢和長度基本沒有大的變化.

大港管轄海域：從獨流減河到津冀南線，主要用海活動為南港工業區的建設.2001—2008年大港管轄海域沒有實施開發，海岸線走勢及長度基本沒有發生變化.2009年南港工業區規劃獲批實施，從2009—2014年大港管轄海域由于圍填海活動，海岸線變化較大，圍填海面積達 115km2，海岸線長度增加了 75.5km，年均增速達 12.6km/a，見圖 6所示；2014—2016年外圍圍埝已形成，圍填海速度有所減緩，海岸線長度基本沒有變化.

圖6 2009年和2014年遙感影像對比圖Fig. 6 Remote sensing image of 2009 and 2014

5 建 議

(1)設計符合天津市海域管理的岸線修測路徑.近 10年來天津市海域開發利用強度較大，海岸線形態走向發生明顯變化.結合本文分析，至 2016年海岸線變化趨于穩定，基本輪廓清晰，有必要對天津市海岸線進行重新修測.天津市海岸線修測應從當前海域開發利用的實際情況出發，設計服務于天津市海域管理角度出發的修測走向路徑；海岸線修測應做好規劃、水務等多個管理部門協調工作；對現行海岸線中沒有發生變化的海岸線，原則上保持不變；修測的海岸線應具有相對的穩定性，便于實際管理中的具體操作.

(2)建立海岸線遙感監測機制，開展岸線研究和評價.建立海岸線長期、動態的遙感監測機制，開展海岸線開發利用情況的研究和評價，深度掌握岸線類型、長度、變化等信息，做好對不同區域、不同類型岸線的保護與利用管控計劃和規劃，加強對用海項目占用岸線、生成岸線情況的有效管控.

(3)制定海岸線管理政策法規，促進海岸線保護和節約利用.以《海岸線保護與利用管理辦法》為準則，依據天津市海域開發利用現狀，結合 2016年開展的天津市海岸線修測工作成果，加快制定天津市海岸線保護與利用相關政策法規，明確保護利用目標，提出海岸線管理要求，做好海岸線規劃同區域規劃、海洋生態紅線規劃的銜接，為海灣整治以及海陸統籌聯動提供政策引導，促進海岸線保護和節約利用.

(4)加強人工岸線生態建設，提供綠色發展空間.天津市海岸線較短，海域利用多集中于近岸，根據本文分析，海岸線長度基本增長了一倍左右大部分海岸線已人工化.結合天津市海岸線開發現狀，在嚴格保障自然岸線保有率的前提下，優化海岸線開發利用格局，實施人工岸線的生態設計，加快生活岸線和景觀岸線建設，提升海岸生態服務，為天津市戰略性產業提供綠色發展空間.

6 結 論

(1)在 20世紀近 30年的時間內，天津市海岸線長度僅增加了 18.6km，年均增速 0.74km/a，海岸線變化不大，天津港的建設是岸線變化的主要原因，岸線形態由平直圓滑逐漸變得凹凸不平.

(2)進入21世紀，天津市大陸海岸線長度增加了184.9km，年均增速 11.6km/a，海岸線變化大.2006—2010年的 5年，海岸線增加了 132.4km，年均增速 26.5km/a，從臨海新城、東疆港區和南疆港區的建設，以及臨港經濟區規劃實施，天津市圍填海工程建設多，海岸線變化最為顯著.2010—2016年漢沽和塘沽管轄海域海岸線基本穩定，而大港管轄海域由于南港工業區規劃的實施，海岸線變化較大.

(3)國家政策的引導，天津市海域開發利用強度高，交通運輸、臨海工業、濱海旅游、城鎮建設等用海活動出現，圍填海活動使天津市海岸線有了較大規模的增長，海岸線變化與人類用海活動緊密相關.

(4)天津漢沽、塘沽、大港海域大規模填海工程建設已基本完成，海岸線變化趨于平緩，岸線基本輪廓清晰、主體形態穩定，海岸線修測具備代表性和可操作性.