海岸帶開發利用研究進展

李加林 汪海峰 田 鵬

1.寧波大學地理科學與旅游文化學院 寧波315211

2.寧波陸海國土空間利用與治理協同創新中心 寧波315211

廣義的海岸帶是指介于陸地和海洋之間的帶狀區域， 由陸地與海洋構成。 人類對海岸帶的開發活動大致分為海岸線開發和海岸帶土地利用開發。 海岸線開發及海岸帶土地利用變化可反映海岸帶“線狀” 及“面狀” 開發演變的過程。 通過對自然岸線的截彎取直、 近岸灘涂的圍填海工程， 改變海岸線的自然屬性與空間形態。 由海岸線變遷所構成的圍填海區域成為人類向海洋發展的新空間。 對海岸帶開發利用程度的不斷加強， 促進了陸海系統快速發展， 但也擴大了陸海系統內部差異， 主要表現為陸海生態環境問題突出、 陸海資源開發利用不合理。 因此， 合理管控海岸帶開發活動， 實現沿海地區統籌發展， 成為各國政府和學者們關注的重要內容。 本文從海岸線開發、 海岸帶土地利用開發、 海岸帶環境承載力及海岸帶管理等方面綜述了海岸帶開發相關研究成果， 以揭示海岸帶開發研究現狀， 指出未來海岸帶開發研究方向。

1 海岸線開發利用研究

海岸線是指陸地與海洋的分界線， 分為大陸岸線與海島岸線。 由于海岸線受地殼運動和海平面活動等自然影響以及人類活動的干擾， 海岸線成為變化速度較快的地貌之一[1]。 關于海岸線研究主要分為： 海岸線定義、 分類與信息提取， 及海岸線演變與驅動機制[2]。

1.1 海岸線定義、 分類與信息提取

海岸線受潮汐漲落等海水運動影響， 在海陸之間呈規律性進退， 其具體位置存在不確定性與隨意性[3]，因此對海岸線定義尚未形成統一。 《牛津大詞典》 中對海岸線解釋為： 海岸的形狀與輪廓； 我國《中國海圖圖式》 （GB12319—1998） 中指出， 海岸線是平均高潮形成的分界線， 可根據實地海蝕坎部、 海灘堆積物或植被來劃定； 國家海洋局908 專項《海島海岸帶衛星遙感調查技術》 中指出， 將平均高潮線定義為海岸線； 美國國家大氣海洋局（NOAA） 則利用平均低潮面和平均高潮面來確定潮汐基準面， 進而劃定海岸線； 《海洋法公約》 為考慮海航安全， 規定平均低潮線為海岸線。 國內外關于海岸線定義的共性體現在海岸線是陸海分界線的自然屬性， 但主要差異體現在海岸線具體空間位置的界定。

海岸線分類研究是海岸線保護與開發利用的參考依據[4]。 目前關于海岸線分類的研究， 主要依據是否受人類活動影響將其劃分為自然岸線與人工岸線兩個一級分類[5-6]。 并進一步根據海岸的物質構成、 形態特征、 岸線利用方式等進行二級分類， 將自然岸線分為基巖岸線、 砂礫質岸線、 淤泥質岸線、 河口岸線等4類， 將人工岸線分為養殖岸線、 港口碼頭岸線、 建設岸線、 防護岸線等4 類[7]。

依據海岸線分類體系， 綜合運用遙感（RS， Remote Sense）、 地理信息體統（GIS， Geographic Information System） 等空間技術提取海岸線信息， 共同構成海岸線相關研究的基礎。 當前海岸線信息提取方法主要有： （1） 目視解譯和計算機解譯兩種方法[8-9]。 目視解譯是指基于遙感影像不同波段組合， 建立海岸線解譯標志， 并結合野外采樣數據進行海岸線信息提取[10-11]； （2） 計算機解譯是指針對不同類型海岸線，綜合遙感影像灰度、 海岸線岸線形態、 地物類別等特征， 運用水體歸一化、 邊緣檢測等方法自動提取海岸線信息[12-13]。 上述兩種方法得到的海岸線信息仍存在誤差， 需通過構建潮汐模型、 結合海洋地形數據等方式[14]， 對海岸線信息進行校正。

1.2 海岸線演變與驅動機制

海岸線演變研究可大致分為： （1） 海岸線規模變化。 反映海岸線時間變化特征。 運用動態度模型、端點速率法[15]、 平均速率法等方法， 計算海岸線規模變化速率； （2） 海岸線形態變化。 運用分形維數、海岸線曲折度等方法探究海岸線的空間形態變化[16-17]；（3） 海岸線開發強度。 針對不同類型海岸線， 運用海岸線人工干擾度、 開發利用強度指數等方法[18-19]， 反映海岸線結構變化及開發利用程度變化。 如劉百橋等基于遙感影像數據分析1990—2013 年我國海岸線的變化， 綜合運用開發利用負荷度和易損度指標， 評估我國大陸海岸線資源開發利用特征[20]。

關于海岸線變遷的驅動機制探索， 包括自然環境影響與人類影響兩方面。 主要方法有： （1） 自然環境影響分析。 基于空間分析方法， 探究海洋地形、 海水侵蝕對海岸線變遷的影響[21-22]； （2） 人類活動影響分析。 基于海岸線形態、 規模、 結構變化計算結果，與社會經濟面板數據進行相關分析， 探究海岸線變遷與人類活動的聯系[23]； （3） 綜合驅動機制分析。 綜合考慮河口演變、 海水侵蝕等自然因素與養殖、 港口建設、 海灘采砂等人文因素， 運用灰色關聯模型等方法， 探究海岸線變遷的驅動機制[24-25]。 如孫才志等通過分析遼寧省海岸線時空演變特征， 構建海岸線變遷與自然、 社會和經濟因素的灰色關聯模型， 探究海岸線變遷機制[26]。

2 海岸帶土地利用研究

2.1 海岸帶土地利用變化

國外土地利用研究始于1930 年英國倫敦大學地理系主任斯坦普主持的英國土地利用調查。 1992 年國際地圈—生物圈計劃正式成立海岸帶海洋陸地交互作用項目， 區域土地利用變化成為全球變化的重要研究內容。 2015 年海岸帶海洋陸地交互作用項目轉變為未來海岸計劃， 側重研究海岸帶資源可持續發展。 國外學者對海岸帶土地利用的研究， 源自海岸帶綜合管理和土地利用研究， 前者注重緩解海岸帶經濟發展與資源環境利用的沖突[27]， 后者關注土地利用模型構建及應用等方面， 包括土地利用變化模型、 馬爾可夫預測模型、 最優化模型等模型研究[28-30]。

我國對海岸帶土地利用的研究， 始于1958 年遼寧省海岸帶資源調查， 隨后1980—1985 年進行全國海岸帶和海涂資源綜合調查， 為后續海岸帶土地利用研究提供寶貴研究數據。 RS、 GIS 等各類技術快速發展， 大幅度提升了研究數據數量和質量。 我國海岸帶土地利用研究主要運用土地利用動態度、 土地利用轉移矩陣、 土地利用結構信息熵、 景觀格局指數等方法， 揭示海岸帶土地利用時空演變[31-32]。 在此基礎上，深入探究海岸帶土地利用演變機制[33]、 遙感動態監測[34]、 土地利用模擬[35]等內容。

2.2 海岸帶土地利用開發強度

海岸帶土地利用開發強度研究， 多借鑒內陸土地利用開發強度相關研究。 國外對土地利用開發強度研究， 可追溯至杜能農業區位論的研究， 通過分析用地集約程度， 研究農業用地利用強度[36]。 在此基礎上，國外學者通過完善土地利用分類、 建立土地利用數據庫、 構建土地利用強度研究模型等方式， 積極開展了土地利用強度的應用研究[37-38]， 并綜合考慮了土地利用開發強度變化的生態環境效應[39]。 我國海岸帶土地利用開發強度研究， 主要參考和借鑒內陸土地利用相關研究成果， 多以土地利用數據為基礎， 運用土地利用強度指數、 人類活動強度指數， 建立了土地利用強度評價指標體系等評價方法[40-41]， 探究海岸帶區域土地利用開發強度（圖1）。

圖1 海岸帶土地利用開發強度評價方法

海岸帶土地利用強度指數表征著沿海區域人類活動對土地利用的影響程度， 也反映了土地利用集約利用程度， 該值的大小代表著沿海區域土地利用強度的高低。 而且該指數與王秀蘭等[42]提出的土地資源生態背景質量指數模型較為相似， 故土地利用強度指數也可用于反映高強度開發下的海岸帶區域土地利用的生態環境效應特征。 由于研究區的差異性， 人類活動對不同地類的影響程度具有差異性， 但在實踐操作過程中各地類的分級賦值也表現出相似性。 如參考已有成果[43-45]， 耕地為4、 林地為3、 草地為3、 水域為2、建設用地為5、 未利用地為1、 灘涂為1、 海域為1。人類活動強度指數（HAILS， Human activity intensity of land surface） 是由中國學者徐勇等提出， 表征人類活動對陸地表層影響和作用程度的綜合指數， 借助建設用地當量折算方法， 將不同類型土地利用換算為建設用地并進行綜合評價[40]。 建設用地當量折算系數是根據人類活動對地表不同類型土地影響強度差異， 換算不同類型土地為建設用地的系數， 具體計算過程可參考文獻[40-41]。 參照建設用地當量折算系數劃分依據，根據各類型土地屬性， 如空間分布與開發利用方式等特征， 進行系數設定。 海域、 灘涂的表層覆被未發生改變， 其開發利用難度較大且不存在人工隔層， 故將其折算系數設置為0； 內陸水域的地表覆被并未發生改變， 內陸水域的利用率較低， 且不存在人工隔層，其折算系數為0； 林地、 草地地表覆被未發生變化且不存在人工隔層， 但其地表覆被可被利用， 這兩類土地折算系數均為0.333； 因為耕地多種植一年生作物，地表覆被會發生變化且可被利用， 但不存在人工隔層， 其折算系數為0.667； 未利用地及建設用地這三類土地均存在地表覆被變化， 其中未利用地因尚未被人類開發利用， 其折算系數為0.333。 養殖用地與建設用地的差異主要為是否存在人工隔層， 故其折算系數分別為0.667 與1。 在對土地利用柵格數據進行賦值的基礎上， 乘以各柵格像元面積得到基于柵格像元的土地利用強度空間分布圖， 可借助ArcGIS 軟件的空間分析模塊進行插值或者建立漁網進行空間展示。

海岸帶土地利用開發強度研究， 還可通過構建海岸帶土地利用開發強度評價體系， 綜合運用土地利用數據及社會經濟面板數據， 探究海岸帶土地利用開發特征[42]。 海岸帶土地利用強度評價指標體系的構建須綜合考慮海岸帶自然環境特征、 土地利用/景觀格局特征、 社會經濟發展特征， 運用壓力狀態響應模型、 投入產出模型等構建評價指標體系， 以熵權法、層次分析法等得到各指標層權重值， 從而實現土地利用強度綜合和分級評價。

3 海岸帶環境承載力評價的研究

海岸帶環境承載力是指借助承載力研究的相關方法及模型， 探究海岸帶地區環境系統在維持正常功能的前提下， 可承載區域經濟社會活動強度的大小。 海岸帶環境承載力研究， 對合理管控海岸帶開發活動和降低其資源環境影響具有積極意義。 根據海岸帶環境承載力評價對象的不同， 可劃分為單一評價及綜合評價兩個方面。

3.1 海岸帶環境承載力單一評價

海岸帶承載力單一評價主要是指針對海岸帶某一類資源進行承載力評價研究， 如土地資源、 漁業資源、 海岸線、 海灘、 紅樹林等資源的承載力研究[46-47]。對單一資源要素的承載力評價， 可針對性地發現海岸帶資源開發利用存在的不足。 海岸帶土地資源承載力研究最早始于20 世紀末歐美國家的土地評價體系研究[48]， 構成海岸帶環境承載力研究的重要內容。 海岸帶土地資源承載力研究， 主要借助TM 、 ETM+、DEM 等空間數據， 獲取海岸帶土地利用專題信息，綜合運用景觀格局指數、 NDVI 指數等空間分析方法，探究海岸帶土地資源承載力變化。 國外學者對海岸帶土地資源承載力研究， 多關注農業、 漁業等產業發展對土地利用適應性的評價， 以實現海岸帶土地資源的可持續開發[49]。 國內學者對海岸帶土地資源承載力研究， 多基于土地利用的研究范式， 針對環渤海城市群、 東海區、 杭州灣沿岸、 象山港等典型區， 從建設用地、 港口用地、 漁業養殖用地等角度探究海岸帶土地資源承載力變化[47]， 表征人類活動對海岸帶土地資源利用的影響程度。

3.2 海岸帶環境承載力綜合評價

海岸帶環境承載力綜合評價是基于環境承載力概念及研究方法， 構建環境承載力綜合評價體系， 并系統評估海岸帶環境承載力。 海岸帶環境承載力綜合評價主要有生態足跡法、 構建綜合評價指標體系等方法[50-52]（見圖2）。

圖2 海岸帶環境承載力綜合評價

生態足跡自提出以來， 便成為研究環境承載力的重要方法， 傳統生態足跡是指區域人口消耗資源能源和吸納廢棄物所需生產性土地的面積[53-54]。 作為經典的二維模型， 傳統生態足跡主要包括生態足跡、 生態承載力， 以構建生物資源賬戶、 能源消耗賬戶來表征海岸帶環境承載力， 其中生物資源賬戶包括農產品、林產品、 草產品、 水產品， 農產品以小麥、 稻谷、 玉米、 豆類、 棉花、 油菜籽、 花生、 麻類、 糖類、 薯類、 蔬菜、 蠶繭等為主； 林產品以油茶籽、 核桃、 板栗、 水果、 茶葉等為主； 草產品以豬肉、 牛肉、 羊肉、 奶類、 禽蛋、 蜂蜜等為主； 水產品以魚類產品為主。 能源消耗賬戶包括能源動力產品、 化石燃料產品， 能源動力產品以電力、 熱力為主； 化石燃料產品以原煤、 焦炭、 原油、 燃料油、 汽油、 煤油、 柴油、液化石油氣等為主。 由于生態承載力、 生態赤字單位相同， 難以劃分代表虛擬屬性的生態赤字與實際物質屬性的生態承載力[52]。 隨著足跡深度及足跡廣度的引入， 傳統生態足跡研究模型被進一步改進， 三維生態足跡改進模型被逐漸應用于海岸帶環境承載力的研究[54]， 足跡深度及足跡廣度分別反映了海岸帶人類活動對消耗自然資本存量和占用自然資本流量的特征。

海岸帶環境承載力綜合評價指標體系主要依托壓力—狀態—響應（PSR） 模型、 層次分析法、 TOPSIS模型等進行綜合和分級評價[55-56]。 PSR 模型是通過壓力、 狀態、 響應3 個維度構建承載力綜合評價體系，層次分析法則是按照目標層、 準則層、 指標層等不同層次進行綜合和分級評價。 TOPSIS 模型基于熵值法賦權重可有效提高權重的客觀性， 結合TOPSIS 算法尋求評價方案的最優解。 總體而言， 各種方法在選取指標上可分為經濟、 資源、 生態環境、 公共服務、 基礎設施等方面， 構建“資源—環境—經濟—社會” 等綜合評價模型， 依據層次分析法、 熵權法等統計學方法確定權重， 根據實測數據或社會經濟統計數據， 測度并評價海岸帶環境承載力時空演變。 此外， 我國學者在海岸帶環境承載力的研究基礎上， 綜合運用RS、GIS 等空間分析方法， 深入開展了海岸帶開發的生態安全及生態風險識別的研究， 豐富和擴展了我國海岸帶開發研究體系[2]。

4 海岸帶綜合管理及陸海統籌研究

陸海系統演變是全球變化的重要研究內容， 陸海系統演變的主導因素逐漸由環境變化的自然影響轉為人類影響[57]。 海岸帶作為連接陸地與海洋系統的紐帶， 構成陸海系統關系研究的主要內容。 國外學者對陸海系統關系的研究較早， 側重于海岸帶綜合管理、海岸帶環境保護、 海岸帶可持續發展等方面的研究。雖然我國學者對陸海關系研究起步較晚， 但我國學者在海岸帶綜合管理的研究基礎上， 創造性地提出了“陸海統籌” 的概念， 并在海岸帶綜合管理、 陸海統籌等方面積累了豐碩的研究成果。 基于當前國內外研究現狀， 分別從海岸帶綜合管理、 陸海統籌研究兩方面展開探討。

4.1 海岸帶綜合管理研究概述

海洋資源粗放式開發利用， 雖然推動了全球沿海地區經濟的飛速發展， 但不合理的海洋經濟發展方式和海洋產業結構加劇了陸海系統內部矛盾， 如何協調海洋資源利用和海岸帶發展， 成為世界各國關注的重點。 1965 年美國舊金山灣自然保護與發展委員會的成立， 標志著地區政府層面海岸帶綜合管理的出現；1975 年由17 個地中海國家構成的政府間組織通過《Mediterranean Action Plan》， 標志著國家政府層面海岸帶綜合管理的開始； 1992 年召開的聯合國環境與發展大會則正式提出海岸帶綜合管理， 并對其概念和框架進行了具體解釋； 隨后， 在聯合國可持續發展委員會等相關國際組織的推動下， 發布了《海岸帶綜合管理指南》 等重要文件， 使海岸帶綜合管理在全球沿海國家推廣[58]。 此外， 國外學者以海岸帶綜合管理為核心， 從海岸帶環境保護、 海岸帶開發規劃、 海岸帶可持續發展等視角[59]， 完善了海岸帶綜合管理相關理論、 數學模型等研究[60]， 積累了豐富的海岸帶綜合管理實踐經驗[61]。

我國對海岸帶綜合管理的研究起步較晚， 但海岸帶綜合管理的研究成果豐碩， 為我國海岸帶綜合管理實踐工作提供了充分的理論指導。 主要研究方向有：（1） 海岸帶綜合管理的比較研究。 積極探討和總結澳大利亞、 美國、 日本等發達國家海岸帶綜合管理的經驗， 這有助于我國海岸帶綜合管理制度建設、 政策執行和效果評估等實踐工作的開展[62-64]； （2） 海岸帶管理的理論研究， 分別從管治核心論和生態系統核心論[65-66]兩個角度， 展開海岸帶綜合管理的理論探討。前者注重解決海岸帶管理的多頭管理問題， 均衡各方利益主體， 推動海岸帶管理的有序開展。 后者關注海洋生態環境與海洋經濟發展的協同發展[67]。 我國海岸帶綜合管理在國際經驗總結以及理論研究方面的積累， 促進了我國海岸帶空間規劃、 海岸帶可持續發展、 海岸帶管理過程中新技術方法應用等研究。

4.2 陸海統籌研究概述

陸海統籌是我國學者張海峰于2004 年提出的概念， 旨在協調陸海發展， 推動陸海經濟一體化建設，形成海域開發的“全國一盤棋” 局面[68]。 陸海統籌自提出以來被我國政府高度重視， 并逐漸成為國家戰略重要內容， 是具有中國特色的陸海關系研究熱點和重點[69]。 陸海統籌是一種對陸海關系全盤整合的新理念， 以統籌思想指導陸海系統發展， 強調發展過程的動態性， 通過陸海系統在技術水平、 資源利用、 產業結構上優勢互補， 實現陸海經濟、 社會、 文化、 生態系統的統籌協調發展[68-69]。

陸海統籌相較于海岸帶綜合管理， 在研究范圍、戰略目標、 實施手段等方面存在一定區別[70-71]。 主要體現在： （1） 陸海統籌的研究范圍更廣泛， 研究對象多為沿海國家、 省、 市、 縣等行政單元。 海岸帶綜合管理的研究范圍， 多以海岸線為基準向陸地及海洋延伸的帶狀區域， 研究范圍相對較小。 （2） 陸海統籌戰略目標更多元更宏觀， 注重實現陸海資源、 環境、 社會、 經濟的協調發展。 海岸帶綜合管理則關注協調多方利益主體， 實現經濟發展與生態環境保護并舉。 （3） 海岸帶綜合管理的實施手段較成熟， 在政策制定、 技術手段、 公眾教育等方面具有較豐富的實踐經驗。 陸海統籌的實施， 主要通過制定經濟社會發展計劃及區域空間規劃， 推動區域陸海系統協調發展。 整體而言， 陸海統籌的研究從資源、 環境、 社會、 經濟等維度， 系統揭示了陸地與海洋系統協調發展的差異， 有效推動了海岸帶綜合管理實踐。 海岸帶綜合管理的理論基礎及實踐經驗對陸海統籌研究有著重要借鑒價值和實踐意義， 兩者共同構成海岸帶管理研究的重要內容。

5 總結與展望

國內外學者在海岸帶開發的各方面進行了多角度研究， 從數據源、 理論基礎、 研究方法等方面積累了大量研究成果。 本文通過梳理海岸線開發及海岸帶土地利用的相關內容， 探究海岸帶開發時空演變的相關研究情況； 梳理海岸帶環境承載力相關研究， 探究海岸帶開發的資源環境影響； 從陸海系統關系視角， 對比海岸帶綜合管理及陸海統籌的相關研究成果， 揭示海岸帶管理的相關研究現狀。 綜合現有研究成果， 總結出以下特點。

（1） 當前海岸帶開發研究， 基于RS、 GIS 空間分析、 景觀格局等技術方法， 探討海岸線開發、 海岸帶土地利用的時空演變、 驅動機制、 環境影響、 情景模擬、 政策研究等內容。 這兩類研究表現出分析方法更多元、 數據來源更廣泛、 研究對象更精細的特征，積極引入和融合地理學、 生態學、 經濟學、 管理學等多學科的基礎理論及分析方法。 但海岸線開發及海岸帶土地利用綜合分析的研究成果相對較少， 多關注海岸線或海岸帶土地利用中某一類開發活動。 今后， 關于海岸帶開發時空特征的研究， 應注重海岸線與海岸帶土地利用的綜合分析， 探討兩者在海岸帶開發過程中的相互關系， 更全面地揭示海岸帶“線狀” 及“面狀” 開發時空特征。

（2） 海岸帶土地利用開發及海岸帶環境承載力的相關研究中， 多關注陸域一側土地利用開發， 應當同時關注陸域土地利用與海域空間開發， 更全面地揭示海岸帶開發時空特征及資源環境影響。 完善研究數據來源， 借助3S 技術構建海洋空間數據庫， 有效推動海域空間開發、 環境承載力的定量研究。 加強海洋空間利用及環境承載力的指標體系研究， 構建涵蓋陸地、 海洋兩個部分， 包含資源、 環境、 經濟、 社會、政策等多維度的指標體系， 并將其納入我國經濟社會統計工作， 為合理評估和預測我國海岸帶土地利用、海岸帶環境承載力、 海岸帶管理作出努力。

（3） 研究視角更宏觀。 海岸帶綜合管理的研究豐富了海岸帶開發的理論研究和比較研究， 構成了海岸帶管理研究的基礎階段。 隨著陸海統籌研究的興起，標志著具有我國特色海岸帶管理研究的形成。 海岸帶綜合管理研究， 更關注海岸帶開發多方主體利益， 協調海岸帶開發與保護。 如今更注重陸地與海洋的統籌發展， 關注“人-陸地-海洋” 的協同發展。 但當前關于陸海統籌如何落實到海岸帶管理實踐的研究則相對較少。 今后， 可通過比較和借鑒海岸帶綜合管理的國內外實踐， 促進陸海統籌在實踐中的應用。 鼓勵地理學、 海洋學、 生態學、 管理學等多學科參與， 推動基礎理論到管理實踐的成果轉化， 更好地將陸海統籌落實到海岸帶管理工作。