二十年来南通市滨海地区景观格局变化分析

摘要：滨海地区具有生物多样性丰富、生产力高且生态效应大、潜在经济价值大的特点。试验选用1991年、2000年和2010年三个时期的TM和ETM遥感影像为主要数据源，定量分析了南通市滨海地区20年来的潮间盐水沼泽、淤泥质海滩、三角洲（沙洲、沙岛）、水产养殖场、滨海建设用地和陆域其他类型用地6类景观的面积变化情况。结果表明，20年间南通市滨海地区陆域景观面积不断增加，海域景观尤其是潮间盐水沼泽面积大幅减少，海陆分界线不断向海洋方向移动，且前10年（1991～2000年）变化幅度较小，后10年（2001～2010年）变化显著。南通市滨海地区的景观格局变化与沿海开发程度密不可分，建议在进行沿海开发时，包括开发方式、开发范围、开发速度及力度等在内的沿海开发方案制定与实施需慎之又慎，以避免造成不可逆转的不良后果。

关键词：滨海地区；景观变化；遥感；南通市

中图分类号：P748；P343.5；P237（533NT） 文献标识码：A 文章编号：0439-8114（2013）06-1371-05

景观变化是产生累积环境效应的主要根源，长时间、大比例的景观变化必然会对周围环境产生显著影响。滨海地区是介于陆地和海洋生态系统之间复杂的自然综合体，具有生物多样性丰富、生产力高和潜在经济价值大的特点；但是其生态环境条件变化较为剧烈，生态系统也很脆弱，容易受到破坏且被破坏后很难修复。因此进行滨海地区长时间有序的景观格局变化研究，利用多方法、多途径来获取滨海地区景观变化信息、找到控制变化的主要原因是十分必要的，这可以为管理、保护和合理利用滨海区域环境提供重要的依据与借鉴。

1 研究区概况

南通市位于江苏省东南部、长江口北面，地处北纬31°41′06"-32°42′44"、东经120°11′47"-121°54′33"，东临黄海，南倚长江，与上海市和江苏省苏州市隔江相望，西面和泰州市毗邻，北部同盐城市接壤，是我国人口稠密，经济发达，发展速度较快的地区之一。

南通市有近海海岸湿地36.6万hm2，海岸线北起海安县新港闸，南至启东市连新港，途经如东县、通州区和海门市滨海地区，全长216 km（图1），其中如东、启东两县（市）海岸线较长，而海安、通州、海门等县（市、区）海岸线较短。

南通市海岸带的生物资源多样，沿海湿地有浮游动物近100种、底栖动物300余种；其中被列入国家一级重点保护的鱼类有2种、两栖类5种、爬行类22种、哺乳类6种；鸟类有228种，其中属国家二级保护的鸟类20种，省级保护的鸟类115种，被列入《中国濒危动物红皮书》的鸟类9种。植物有20个科52个属66个种。

南通市海岸带自然资源丰富，有着巨大的开发潜力。随着一轮又一轮的沿海大开发战略的实施，滨海地区将面临着严峻的考验，如何正确处理好滨海地区保护管理与开发利用、当前开发和长远发展等的关系已成为迫在眉睫的问题。

2 数据来源及研究方法

2.1 数据来源及处理软件

本研究选用Landsat卫星的TM和ETM遥感影像为主要数据源，具体为1991年7月23日的TM影像（轨道号为path118row038，path119row037和path119row038，分辨率70 m）；2000年4月27日的ETM影像（轨道号同上，分辨率30 m）；2010年9月21日的ETM影像（轨道号同上，分辨率30 m，经过ETM条带修复）；所有的遥感影像都进行几何校正。其他资料包括南通市行政区划图、南通市土地利用现状图以及2010年南通市湿地资源现状普查数据与普查报告等。处理数据的软件采用ENVI 4.8和Arc Map 10.0和GIS。

2.2 数据处理

2.2.1 遥感图像处理 借助于2010年遥感影像，应用ENVI 4.8软件对南通市行政区划图进行几何校正配准后，提取行政区边界作为感兴趣区（ROI），用ROI对拼接（应用ENVI 4.8软件的Mosaic工具）后的遥感影像进行裁剪，得到南通市区域在1991年、2000年和2010年三个时期对应的遥感影像。在此基础上，进行2010年南通市区域遥感图裁剪，得到2010年南通市滨海地区遥感影像，并将此裁剪的感兴趣区转换为Shp文件，以此文件对1991年与2000年的南通市区域遥感图进行裁剪，得到相应时期的滨海地区遥感影像，以保证三个时期的滨海地区边界完全一致。在影像裁剪中，考虑到滨海地区在20年的时间跨度里景观格局变化可能比较大，因此图像右侧即海域部边界线划分适当放宽范围，包含了一部分浅海区域，从而保证三个时相中潮间盐水沼泽的完整性。左侧滨海地区陆地部分主要是根据南通市滨海地区土地利用现状，选取2010年影像中呈现的主要滨海水产养殖区及围拦海区域综合考虑地块的完整性进行划分的。根据遥感影像不同波段组合效果的比较，参考有关文献[1-3]，应用4、5、3波段（可见光+近红外+中红外）组合进行遥感影像RGB合成，合成后的图像色彩反差大，层次丰富，具有较好的目视解译效果。

2.2.2 景观类型 根据研究目的的需要，结合南通市2010年湿地普查的成果[4]，本研究将南通市滨海地区景观分为2大类，即陆域景观与海域景观，具体包含7种类型，分别是浅海海域，潮间盐水沼泽、淤泥质海滩、三角洲（沙洲、沙岛）、水产养殖场、滨海建设用地、陆域其他类型用地（包括植被、农用地、居民点等）。其中前4种属于海域景观，后3种是陆域景观。

2.2.3 遥感影像景观分类及人工解译 在ENVI 4.8软件支持下，采用支持向量机分类方法对三个时期南通市滨海地区遥感影像进行监督分类，经过Sieve、Clump等分类处理后，得到滨海地区景观分类的初步图像。在ENVI 4.8软件中将分类图转换为矢量图后导入Arc Map 10.0软件的面积计算工具，参考南通市土地利用现状图、湿地资源普查数据及对滨海地区现场考察的分析，建立南通市滨海地区各景观类型遥感解译标志。根据解译标志，人工修正滨海地区景观分类的初步图像，完善各景观类型信息，形成三个时期的南通市滨海地区景观格局分布图，分别是1991年南通市滨海地区景观分布图（图2）、2000年南通市滨海地区景观分布图（图3）、2010年南通市滨海地区景观分布图（图4）。

7种滨海地区景观类型中，浅海海域的划分仅仅是为了海域一侧边界确立的需要，而在景观格局变化分析中并不需要考虑浅海海域，所以在进行人工解译过程中删除了浅海海域部分。因此三个时期的景观格局分布图中海域一侧的边界是不一致的，它代表了各时期的潮间盐水沼泽边界，但不含浅海海域。

3 结果与分析

应用软件Arc Map 10.0的面积计算工具，将提取的景观信息按照景观类型进行分类汇总。得到三个时期各类景观的面积信息，详情见表1。

3.1 南通市滨海地区陆域景观格局变化分析

从表1中可以看出，1991～2010年20年时间，滨海地区的陆域面积总体呈现为增加趋势；其中2000年比1991年增长了62.7%，约8 102 hm2；2010年比2000年增长了84.7%，约17 820 hm2。在1991～2000年间，滨海建设用地增长幅度相对较低，增长44.1%；水产养殖场用地增长幅度最大，2000年比1991年增长了350.6%；而陆域其他类型用地总面积变化不大，还稍稍减少了5.1%。但在2000～2010年间，水产养殖场用地面积有所减少，降低了21.0%；而滨海建设用地与陆域其他类型用地的面积增幅都较大，分别比2000年增长了266.3%和174.0%。

从景观分布图上来看，从1991到2000年再到2010年，总体来说陆海分界线不断向海洋方向渗透，扩张，具体表现为滨海地区陆域景观的总面积在增加。其中前10年变化较慢，滨海地区陆域面积增长不太明显，如从图3上看，仅仅是水产养殖场用地（深色部分）增多，在现在的洋口港附近，多了一个近似三角形的围挡区域（与图2比较）。而在2000～2010年，南通市滨海地区陆域部分景观变化则非常显著（图5），整体看陆域面积增幅较大（目测就能发现），陆域变宽。景观变化最明显的是在图5中圈出的10片区域，而且这10片区域基本都是由对潮间盐水沼泽地区的围挡形成的（对比图3和图5）。10片区域中，位置1位于海安县，位置2、位置3、位置4位于如东县，位置5位于通州滨海新区，位置6、位置7、位置8、位置9、位置10位于启东市。10片区域中，位置10位于长江入海口的河口区域，位置4和位置7分别是在建的洋口港与吕四港。从图5我们还能看到，已经围挡的部分区域（位置3、位置4、位置7）因为还正在建设，所以2010年的遥感影像仍然呈现出潮间盐水沼泽的景观特征，因此从一定意义上来说遥感影像的解译夸大了2010年滨海建设用地的面积。

3.2 南通市滨海地区海域景观格局变化分析

与陆域景观变化相反，滨海地区海域景观面积在逐渐减少，其中1991～2000年减少较慢，2000年比1991年减少了23.6%；而2000～2010年减少较快，2010年仅为2000年面积的50.6%。

从1991～2000年，潮间盐水沼泽、三角洲（沙洲、沙岛）、淤泥质海滩分别减少了15.8%，53.3%，78.4%；而在2000～2010年，潮间盐水沼泽减少了57.2%，三角洲（沙洲、沙岛）和淤泥质海滩反而有所增加，这主要是由于在建的部分围挡区域（图5中的位置3和位置4）周围的部分出现淤泥造成的。

3.3 南通市滨海地区景观格局变化驱动力分析

南通市滨海地区陆域景观面积在不断增加，海域景观面积尤其是潮间盐水沼泽区域面积在不断减少，且减少的幅度相当大，海陆分界线位移明显；个中原因主要由两方面构成。

一是自然原因造成海岸带淤积，南通市海岸线均属粉沙淤泥质海岸类型，其中有70%以上的岸线为淤涨岸段（从海岸线北端至启东市北面部分）[5-7]，1954～1984年间淤涨岸段淤涨率为每年60 m左右[5]，由此可以粗略估算自然原因带来的海岸带淤积贡献率。根据1991～2010年的南通市滨海地区陆域景观面积变化情况，对该时期陆域景观面积变化的自然因素与人为因素进行了估算，结果见表2。表2显示，南通市滨海地区陆域景观面积增加的部分是由于南通市滨海地区自然特性所决定的，尤其在1991～2000年间，陆域景观面积的增加基本上都是由海岸带淤积造成的（表2中出现的自然原因带来的面积变化数值大于陆域景观实际增加总面积数值的情况可能是由于遥感影像解译误差造成的，也不排除海岸带自然淤积面积估算存在误差的可能），而在2000～2010年间，自然原因对陆域景观面积增加的贡献率也在50%以上。所以在分析南通市滨海地区景观格局变化的驱动力时，对自然因素不容忽视。

二是沿海开发进程加快了陆域景观格局的变化，加剧了潮间盐水沼泽的减退，尤其在图5中所示的围挡规整的10个区域，与南通市从1991年以后所经历的三次沿海大开发建设浪潮密不可分。1996年，江苏省提出了发展海洋经济，建设“海上（江）（部）”的跨世纪发展战略。通过对潮间带滩地的开发利用，建成了一批贝类养护基地、紫菜养殖加工基地，这与2000年遥感影像所呈现的水产养殖场面积大幅增加是相吻合的（图3）。2001年，江苏省又提出了新一轮“滩涂开发工程”，项目的目标是增加粮食年生产能力，把昔日的荒滩变成巨大的“粮仓”和“鱼塘”，这也与2010年遥感影像所呈现的包括农用地在内的陆域其他类型用地大面积增加是相一致的（图4）。按照2009年国家发改委编制的《江苏沿海地区发展规划》，江苏省将重点对海岸潮间带和潮下带滩涂、高程在理论基准面2 m以上的海域滩涂进行围填开发，规划到2020年，围填18万hm2海域滩涂。作为江苏省沿海三城市之一，规划方案明确了南通市将重点实施洋口港和吕四-东灶港周边等多个滩涂围垦综合开发区建设，所以在2010年的遥感影像中显示出有部分在建工程出现（图4）。

从景观格局变化的人为驱动力分析可以看出，南通市滨海地区景观变化的趋势和幅度是与沿海开发的导向、力度息息相关、密不可分的。随着沿海开发大战略的全面展开，作为众多野生动物与植物栖息地的自然景观，滨海地区尤其是滨海湿地必然面临着十分严峻的考验。

4 小结与讨论

1）总体来说，南通市滨海地区在1991～2010年期间陆域景观面积不断增加，海域景观面积持续减少，海陆分界线不断向海洋方向移动。其中1991～2000年间变化幅度小，2000～2010年间变化幅度大。

2）南通市滨海地区景观格局变化的驱动力包括自然和人为两方面的因素。且自然淤积带来的陆域景观面积变化非常可观，可见南通市滨海地区是可以进行适度开发的。

3）南通市滨海地区景观格局演化的总体趋势与沿海开发的政策导向和建设开发力度是相一致的。

4）滨海地区具有生物多样性丰富、生产力高且生态效应大、潜在经济值大的特点，不科学的填海造地、围滩造田尽管增加了土地资源，但却对海洋资源造了严重破坏。所以在进行沿海开发时，包括开发方式、开发范围、开发速度及力度等在内的开发方案制定与实施需慎之又慎，以避免造成不可逆转的不良后果。

参考文献：

[1] 白林波，白明生，石 云.基于RS 与GIS 的银川市湿地景观变化研究[J].水土保持研究，2011，18（4）：79-87.

[2] 李芳芳，贾永红.一种基于TM影像的湿地信息提取方法及其变化检测[J].测绘科学，2008，33（2）：147-149.

[3] 吴 涛，赵冬至，张丰收，等.基于高分辨率遥感影像的大洋河河口湿地景观格局变化[J]. 应用生态学报，2011，22（7）：1833-1840.

[4] 南通市林业局.南通市湿地资源调查报告（第二次全国湿地资源调查）[R].江苏南通：南通市人民政府，2010.

[5] 冯小铭，韩子章，黄家柱.南通地区江海岸线近40年之变迁――江海岸的侵蚀和淤积[J].海洋地质与第四纪地质，1992（6）：65-77.

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[7] 范迪富，徐雪球.南通地区新构造运动特征[J].江苏地质，2002， 26（1）：7-12.