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  浙江大学学报(理学版)  2017, Vol. 44 Issue (4): 385-396, 428  DOI:10.3785/j.issn.1008-9497.2017.04.002
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陈阳, 岳文泽, 马仁锋. 中国海岸带土地研究回顾与展望[J]. 浙江大学学报(理学版), 2017, 44(4): 385-396, 428. DOI: 10.3785/j.issn.1008-9497.2017.04.002.
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CHEN Yang, YUE Wenze, MA Renfeng. Review and prospect of research on coastal land in China[J]. Journal of Zhejiang University(Science Edition), 2017, 44(4): 385-396, 428. DOI: 10.3785/j.issn.1008-9497.2017.04.002.
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基金项目

国家自然科学基金资助项目(41671533);国家社会科学基金重点项目(14AZD124);中央高校基本科研业务费专项资助

作者简介

陈阳(1989-), ORCID:http://orcid.org/0000-0002-3434-5248, 男,博士研究生,主要从事海岸带土地资源利用研究, E-mail:herochen945@163.com

通信作者

岳文泽, ORCID:http://orcid.org/0000-0002-7533-3294, E-mail:wzyue@zju.edu.cn

文章历史

收稿日期:2016-10-14
中国海岸带土地研究回顾与展望
陈阳1 , 岳文泽1 , 马仁锋2     
1. 浙江大学 土地管理系, 浙江 杭州 310058;
2. 宁波大学 地理与空间信息技术系, 浙江 宁波 315211
摘要: 随着我国海洋意识的强化,海岸带土地资源的配置成为我国经济由陆域向海洋战略推进的关键.梳理国内相关研究文献,初步归纳其发展特点发现,海岸带土地研究起步晚但近年发展迅速,实证研究为文献主流,研究方法渐趋计量化等.研究可归纳为5方面:(1)海岸带土地利用/覆被变化动态、驱动因素与环境效应研究;(2)海岸带土地景观生态、生态价值与生态评价研究;(3)海岸带土地评价;(4)海岸带土地资源开发与发展战略研究;(5)基于海岸带土地的GIS、RS技术集成研究.根据国内外海岸带土地利用研究的动态与趋势,从海岸带土地利用/覆被与全球响应、海岸带综合管理的发展研究、海外地域海岸带土地利用的解读、海岸带土地研究的方法集成探索与应用等方面阐述了海岸带土地利用研究展望,为深化我国海岸带土地研究提供一定的参考与借鉴.
关键词: 海岸带土地利用/覆被    海岸带土地生态    海岸带土地开发与发展    海岸带土地评价    GIS/RS技术集成    
Review and prospect of research on coastal land in China
CHEN Yang1 , YUE Wenze1 , MA Renfeng2     
1. Department of Land Management, Zhejiang University, Hangzhou 310058, China;
2. Geography & Spatial Information Techniques Department, Ningbo University, Ningbo 315211, Zhejiang Province, China
Abstract: With the promulgation of a series of marine economy policies, China has paid more attention to coastal zone and sea exploitation instead of land region. Therefore, allocating coastal land resource are vital in developing marine economy. Analyzing literatures on coastal land by bibliometrics analysis, we found that the domestic research started lately but grew rapidly in recent ten years. Besides, the researches drew the attention of journals in different disciplines, and mainly focused on empirical studies and metrological studies. The existing Chinese literatures on coastal land can be classified into five aspects:(1) Coastal land use cover change and its driving forces, environmental externalities; (2) Coastal land ecological research concentrating on landscape ecology, ecological service value and ecological evaluation; (3) Assessments of coastal land from perspective on economic development and ecological protection; (4) Research on coastal land use situations, issues and optimized strategies; (5) Exploration of integrated technology of geography information system and remote sensing based on coastal land use. In addition, research prospect has been explored from four directions including coastal land use change and global effects, integrated coastal zone management, analysis on oversea coastal land, discovery and application of integrated research metrology, which can provide reference and guidance for the further discuss in coastal land use.
Key words: coastal land use cover change    coastal land ecology    exploitation and development of coastal land    coastal land evaluation    integrated technology of GIS and RS    
0 引言

海岸带作为陆地和海洋的交接地带,是陆地系统与海洋系统连接、交叉和复合的地理单元[1],是地球表面活动最为活跃且生物构成复杂、资源丰富的地带.然而,受困于陆域资源的桎梏,海岸带作为陆域向海洋发展的跳板,逐渐成为各国土地资源开发的重点区域,亦导致海岸带湿地退化、生态系统恶化、农用地侵占和环境污染等问题频现[2-3].

海岸带土地利用兼具海陆特征,海洋通过自然功能和人类活动机制作用于海岸带土地,因而土地系统不仅是陆域向海洋的空间延伸,更承袭了陆域土地利用的特征[4-5].因此,海岸带土地研究错综复杂,涉及的学科领域甚广,如地理学、海洋学、环境学、生态学等.目前,尽管诸多学者从综合视角探析了海岸带土地利用[6-8],但面临海陆一体化快速发展而造成的日益复杂的海岸带土地问题,亟须全面梳理中国海岸带土地的研究历程与现状,厘清研究重点与动态,对推进我国海岸带土地可持续发展、海岸带综合管理和海陆统筹发展具有深远的理论和实践意义.

1 数据来源与研究方法 1.1 数据来源

以“中国学术期刊全文数据库(CNKI)”为文献源,按照吴次芳构建土地学科体系的13类三级学科名称[9],如土地资源学以“主题=海岸带”并含“主题=土地”并且“主题=资源”形式依次精确检索13个学科文献,经过筛选提取出截至2015年12月31日所刊载的文献,其中期刊论文169篇,博硕士论文91篇,共计260篇文献.

1.2 研究方法 1.2.1 文献梳理与整合

以作者、年份、发表期刊和研究单位、被引用频次等存储文献信息,并利用Excel软件作为文献统计、分析平台,分析我国海岸带土地研究文献的时序、数量、发表期刊等特征.

1.2.2 论文发展阶段辨识

科技文献发展具备阶段性特征,即文献增长四阶段理论[10].第1阶段,某领域研究文献产出少且增长不稳定,难以通过计量方式探寻增长规律;第2阶段,研究得到长足发展,文献量快速增加,增长规律符合指数上升的趋势;第3阶段,研究步入成熟阶段,表现为固定线性增长趋势;第4阶段,该领域发展完善而文献增长趋势渐缓或起伏跌宕.本研究基于文献数量,借助Spss 19.0工具拟合年份与文献数量的关系来辨析海岸带土地研究的发展阶段.

2.2.3 核心作者界定

核心作者指在某刊物或领域发表的论文较多、影响较大的作者集合,也称为活跃作者群[11].本文根据PRICE提出的核心作者公式来界定海岸带土地研究的核心作者,其计算公式为:

$ M = 0.749{\left( {{N_{\max }}} \right)^{0.5}}, $ (1)

M代表核心作者发文量门槛,Nmax表示最高产作者的论文刊载数量,唯有发文量达到或超过M值时才可被界定为核心作者[12].

2 发展特点与核心作者群 2.1 发展特点 2.1.1 起步晚但近年发展迅速,演进阶段性显著

已有的海岸带土地研究文献(见图 1),可追溯至陈吉余发表于1979年《资源科学》的“对综合考察海涂资源与合理利用海涂资源的意见”一文[13],但1979~2004年相关研究文献仅有45篇,可见我国对海岸带土地研究起步较晚,长期停滞,发展缓慢.2005~2015年相关研究迅速发展,论文年产出已达到21.5篇,内容亦不断丰富与拓展.发表于中文核心期刊(2014年版)的论文数以及博士论文数随之攀升,昭示着海岸带土地利用研究进入“黄金期”.

图 1 海岸带土地研究论文数量增长趋势 Fig. 1 Literature growth of research on coastal land use 高层次文献:被北大《中文核心期刊要目总览》收录的期刊文献,以及博士论文.

研究可分为2个阶段,以2004年为断点,标志是国际海岸带陆海相互作用(LOICZ)研究计划第2阶段与国际全球环境变化人文因素计划(IHDP)相结合,强调对海岸带区域土地利用等人文过程及其环境效应的综合研究[14].根据四阶段理论拟合(见表 1),发现自文献库记载相关研究论文伊始至2004年,其文献发展拟合结果的R2、sig值显示拟合优度低且不具显著性,无法定量拟合其演进轨迹,说明该阶段为该领域研究的萌芽期,文献产出与增长不规则;相反,2005~2015年,R2、sig值显示指数拟合效果良好,严格服从了指数增长的态势,属于文献发展的第2阶段,论文累积量快速增长.

表 1 研究文献发展阶段拟合 Table 1 The fitting analysis of literature development phases
2.1.2 受多学科期刊重视,以环境科学、地理学期刊为主

如前所述,海岸带土地研究往往是多学科交叉、多方法集成的,文献刊发的期刊类别呈多元化趋势.按照《中文核心期刊要目总览》(2014年版)分类(见表 2),可发现海岸带土地研究的文献涉及环境科学、地理学、海洋学、测绘学、农业科学等核心期刊.其中,环境科学刊物《自然资源学报》、《资源科学》和《长江流域资源与环境》刊载量总计22篇.地理学也达到了20篇,可见在海洋经济规划主导海洋经济地理研究的背景下[15],地理学界对海岸带区域土地资源开发与利用研究密切关注.此外,海洋学、测绘学类期刊分别刊载18和14篇,生物科学、农业科学类等期刊亦有部分刊载.需注意的是,在以土地研究为核心版块的刊物中,如《地理科学》《地理学报》《自然资源学报》《经济地理》等,海岸带土地研究占比极为有限,甚至在诸如《中国土地科学》《中国人口·资源与环境》等刊物中未觅见相关研究踪迹,未得到足够的重视.

表 2 核心论文发表刊物分布 Table 2 The number of literature in core journals
2.1.3 实证研究为文献主流,研究方法渐趋计量化

文章研究类型和研究方法统计如表 3所示.1979~2004年,应用研究在有限的文献中独占鳌头,一定程度上源于全国海岸带和海涂资源综合调查项目的推动,政府与学者相继关注海岸带土地、滩涂开发,对应用型研究的偏向性更重.2005~2015年,以实证研究为主体,占所有发文量的66.05%,而应用与理论型文献量相形见绌.虽然实证研究成果颇为丰富,但学者也指出理论探索是目前我国土地科学建设的薄弱处[9],唯有理论研究与应用研究并重方可维系海岸带土地的可持续发展.

表 3 研究类型与研究方式的比重 Table 3 Changes in the number of research type and method

本文将研究方法分为定性研究、以统计分析为主的定量研究以及使用较复杂的计量模型(含GIS、土地利用模型)的计量研究[16].随着文献发展的阶段更替,计量和定量研究论文均后来居上,趋势前后相异.有学者早已指出:数理化、地理信息系统和遥感等技术的应用必将推动土地研究的发展[17],近10 a的文献统计昭示着计量研究已成为海岸带土地研究的重要途径与策略.

2.2 核心作者群 2.2.1 核心作者队伍持续扩充

将研究时段(1979~2015年)内最高产作者张晓祥论文数(3篇)代入公式,求得核心作者的门槛论文数量为1.29篇,取整为2篇.经统计得到核心作者共24位,占同期作者总数的10.30%,其总产出则占文献总数量的19.62%,未达到普莱斯定律50%的核心作者群限值[18],可见目前我国海岸带土地研究的核心作者群仍未成规模,核心作者数量有限,发掘和培养该领域优秀研究学者迫在眉睫.同时,统计核心作者发表的论文年份,结果显示核心作者的44篇论文在近10 a刊发,仅有7篇论文刊载于2005年前,说明核心作者的队伍规模于近10 a迅速扩大,这也从侧面反映我国学界聚焦海岸带土地研究起步较晚,而近年发展势头良好.

2.2.2 研究单位产出量增长,院所渐趋多元

重要刊物上发表的论文数量代表作者单位在这一研究领域的实力[19],单位产出能够表征核心研究院所所在.文章梳理了2个阶段作者所属的单位(见表 4),1979~2004年仅部分院所零星地进行海岸带土地研究,单位之间产出差距有限.2005年以来,伴随国家由陆及海的战略推进,国家级科研院所、沿海师范院校和传统综合强校纷纷聚焦海岸带土地研究议题,各研究单位的产出量持续上升.尽管研究话语权仍被传统实力强劲的院所掌握,但海岸带土地研究的院校数量急剧增长,更涌现了如中科院烟台海岸带研究所、鲁东大学、山东师范大学等“新贵”,逐渐迎来一个百花齐放的时代.

表 4 第一作者单位发文量的变化 Table 4 Yield of first authors' affiliation in different phases
3 主要领域的研究动态 3.1 海岸带土地利用/覆被变化研究

海岸带是自然与人类活动的汇集区域,土地利用/覆被变化再现海岸带景观的时空变迁,也记录了自然和人类的互动作用.我国对海岸带土地利用/覆被变化的研究集中于海岸带的LUCC的动态变化监测、驱动力研究和环境响应[20].

3.1.1 海岸带土地利用/覆被变化动态监测

海岸带土地利用/覆被变化体现在地类数量结构和空间特征演变:数量结构上,伴随着海岸带土地利用强度的剧增,围垦、填海频繁,养殖、盐田规模增大,红树林、滩涂等自然地类锐减[21-23].左丽君等[24]指出海岸带城镇建设以牺牲耕地为代价,工矿用地、交通建设对海域的侵占逐年递增;空间尺度上,距海越近海岸带特征地类的变化越明显,随着距离的增加则呈现内陆土地利用变化的特点,偏向内陆土地开发强度越强并逐渐增加[25-26].整体上,海岸带自然地类的人工化趋势愈演愈烈,这与同时期MUTTITANON等[27]、SHALABY等[28],ELLIS等[29]分别针对泰国、埃及、美国等典型岸带土地利用变化动态的研究结论相符.此外,研究视域也延伸到南海周边[30]、美国[31]、几内亚科纳克里[32]等海岸带,此类研究有助于学者深化对区域土地利用/覆被变化格局与形成机理的理解与认识.

3.1.2 海岸带土地利用/覆被变化驱动机制研究

海岸带土地利用/覆被变化受自然与人为双重动力驱使,自然条件奠定客观环境条件,人为活动加速土地利用变化演变进程.择优发展是人类选择环境的基本取向,低海拔和坡度区域拥有优越的自然条件,是建设用地拓展所觊觎的区域,因此圈占农用地、林地和草地现象突出.建设用地侵蚀剥蚀地貌活动频繁,农用地和滩涂养殖分别向冲积地貌和淤泥质地貌拓展[33].人为活动直接刺激土地利用类型的更迭速率,经济发展、人口膨胀和城市化对建设用地、耕地的需求激增,通过管理政策、行政规划和城市规划鼓励城镇发展的同时,也牺牲了水域、林地、草地等自然地类,围垦填海、港口和交通建设、渔业养殖等活动则直接造成滩涂、水域的流失[34-35].

3.1.3 海岸带土地利用/覆被变化的环境响应

海岸带土地利用/覆被变化的环境响应是伴随其过程形成的外部性效应,显著反映在生态环境响应与经济环境响应两方面.城市化、工业化向海岸带蔓延引致的土地利用更迭,导致地表物质与能量的循环路径偏移,产生自然环境的负外部性,集中表现为对土壤环境、水质环境、生物多样性、湿地功能的深刻影响,欧维新等[36]、王红玲等[37]的研究均验证了以上问题:滩涂围垦和养殖面积扩大增强了土壤的淋盐增肥效果,但影响了生物栖息环境,威胁了生物多样性;城镇建设用地的扩张,改变陆海交互的物质通量,导致水环境变化与水质恶化.在经济环境响应上,海岸带人工建设会导致经济不效益现象产生,如港口建设和防护林减少提高了波浪侵蚀强度,加剧了对建筑物的冲击破坏[38].傅孙萍[39]也指出,海岸带交通建设易导致城市规模无序蔓延、土地建设质量低下、空间利用效率低下等问题.可见,海岸带的土地利用/覆被变化,特别是人工化趋向对经济的效应是双向的.

就现有研究而言,缺乏多元化、深层次计量分析手段,仍停留于采用转移矩阵、土地指数来揭示海岸带土地利用/覆被变化.同时,部分研究虽指出海岸带土地利用/覆被的环境影响,但缺乏对气候、地球化学循环、土壤、陆地生物多样性以及沿海水质环境的定量剖析[20].

3.2 海岸带土地生态研究

对海岸带土地的过度开发破坏了生态平衡,引起了学界对海岸带土地生态系统和生态环境的重视,研究集中在以下方面:

3.2.1 海岸带土地景观生态研究

土地利用既是景观生态学研究的发源端也是其研究的重要领域,如滩涂,即具有对干扰敏感、边缘效应明显等景观生态特征[40].利用几何特征为基础的景观格局指数来解释海岸带土地覆被的景观生态演变,研究发现景观基质逐渐向人工景观倾斜,景观破碎度增加且多样性下降,反映了海岸带土地景观异质性逐渐减弱.建设用地破碎度大但聚集性和结合度提高[24, 41],而不同海岸带耕地景观存在差异,如李蓉等[42]发现上海耕地斑块的聚集度降低,分布更加离散,破碎化程度加剧,而王智等[43]认为盐城海岸带农田景观斑块呈扩张连片趋势,实质上这是不同人为活动对海岸带土地和覆被景观干预的结果.

3.2.2 土地与生态服务价值估算

土地系统是影响生态服务价值的驱动因素,决定了生态服务当量损益.首先,海岸带生态服务价值与土地利用强度呈反比,强烈的人为活动介入使生态服务价值急剧衰减,如厦门经济特区设立后,耕地、林地的萎缩导致生态服务价值损耗严重[44].其次,生态服务价值对土地利用也存在敏感性,即生态系统受土地利用变化驱动形成的响应灵敏性,表现为时空维度、产业维度差异.时空维度上,生态服务价值对海岸带土地利用变化驱动的敏感性随时间推移逐步提高,海陆交界带敏感性响应尤为突出,而近海不敏感[45];同时,不同产业的生态服务价值对土地利用强度敏感性大相径庭,如黄静等[46]发现渔业敏感性呈倒U形演变,港口航运业表现出W形曲线,滨海旅游敏感性呈先增加再走低式发展趋势.

3.2.3 海岸带土地生态评价

海岸带土地生态评价量化地辨析了人类活动对土地的生态安全与风险的影响,其负面效应较为突出.面对海岸带建设用地的扩张,城镇生态风险会明显高于郊区地带,也渐渐地压缩生态空间,如马金卫等[47]评价发现烟台海岸带城镇持续蔓延使区域未来生态风险加大,高风险区比例上升.海岸带是生物栖息与繁衍的载体,如海口市建设用地生态适宜性较差[48],不可避免地将人类行为推向土地生态对立面.但这并不意味着高强度的土地开发必然构成生态风险,生态风险对土地利用的响应也存在差异.劳燕玲[49]发现钦州湾滨海建设用地大幅增加,湿地、红树林数量缩减,但生态安全评价结果都反映区域生态状态较好.综上可知,现有评价均认识到海岸带生态迫切的形势,指出了建设用地过度扩张、湿地退缩、生态系统恶化等困境.

目前的研究中,景观生态指数数量多而类型少、生态意义模糊等弊端制约土地生态景观的创新研究,导致土地景观研究的同质化明显.同时,尽管学者明确了海岸带土地对生态价值和景观的影响,仍鲜见以生态风险为主导视角着眼海岸带土地利用管控、提升策略的研究.

3.3 海岸带土地评价研究

海岸带土地评价是部分综合或全面刻画海岸带土地利用状态或人类活动的影响及发展趋势.其评价范式包括:① 海岸带土地评价的纵向演化探索,主要目的是评判海岸带土地利用与开发状态时序上的演进走势;② 海岸带土地评价的横向比较,分析海岸带土地利用与人类影响的冷热态势,旨在寻求海岸带土地利用的矛盾焦点及破解之道.概括评价基本流程见图 2,大致分为确定影响因子和构建数据库、遴选单要素数据源和测度方法、构建海岸带土地评价模型、确定分区阈值与管理建议等部分.当然,视角切入点和分析维度决定了影响因子的提炼,图 2中对应的评价流程选择可能是单路径的或是多路径的,评价指标选择也是从自然维度向多维度发散.

图 2 海岸带土地评价研究方法 Fig. 2 Methods of coastal zone land evaluation

海岸带土地评价内容主要从经济开发和生态保护两方面展开.经济开发视域下的海岸带土地评价笔墨多倾注于海岸带土地对经济开发的支持度,包括海岸带土地适宜性评价、可持续评价、强度评价等.研究揭示了中国海岸带土地经济开发尴尬的处境:一方面,海岸带土地经济发达地区适宜性较高,而随时间的推移,土地对经济支持度显著衰减,如孙晓宇等[50]发现珠江口岸段比其他岸段的适宜度水平更高,但2005年适宜度水平高的土地面积较1995年和2000年明显减少.另一方面,海岸带土地开发活动向海趋势明显,如俞腾等[51]评价距杭州湾南岸海岸线4 km内的土地开发强度最高,而滩涂恰恰属发展潜力羸弱区,这导致经济效益与生态效益的不匹配,典型如杭州湾南岸.研究大体呈现了海岸带土地对经济开发承载能力的时空退化形势.

生态保护视角的评价着重考量经济开发活动对海岸带土地的生态外部性,前节内容已有描述,故不复赘述.纵观既有文献,研究缺乏对海岸带与陆域异质性的评价视角或内容表征,不乏直接将陆域惯有土地评价框架套用于海岸带土地评价之嫌,鲜有体现海岸带自然特点、土地开发特点的指标.

3.4 海岸带土地资源开发与发展战略研究 3.4.1 海岸带土地开发现状与问题解析

我国海岸线狭长、岸带广阔,土地利用结构、地域分布、空间格局各异,区段异质性明显.我国海岸带土地利用呈现海陆梯度、高程分异的特点,随着陆域向岸线、高海拔向低海拔地区的推移,水域和建设用地愈发集中,河北省即是典型[52].综合而言,我国海岸带土地开发利用集约化程度远高于内陆地区,也存在土地利用优势组合的省级差异[14].海岸带土地利用滋生了复杂的问题,主要涵盖:① 土地过度开发.海岸带土地过度开发体现为单位风险的经济收益和总收益偏高[53],土地垦殖率、利用率以及人口密度的上升.② 土地利用结构失衡.建设用地外延逐渐挤占耕地空间,使农业功能难以为继[54],以及林地退化、围填海对水域的威胁,均是土地结构失衡的典型表现.③ 经济发展与生态保护的冲突.经济开发对海岸带土地的需求激化了经济效益与生态效益的矛盾,焦点为土地沙化、盐碱化、土壤质量退化等负生态效应[55].

3.4.2 海岸带土地开发思路与战略探讨

海岸带土地开发思路探讨是寻找资源协调、统筹和规划策略的依归.研究多从缓解土地资源冲突的视角切入寻找发展路径,提倡可持续发展.如许学工等[54]认为可通过集约用地、精明增长来控制海岸带城市,实行刚性与弹性结合的总量控制,确定土地利用功能的限定与兼容等来建构协调路径.当然,如江苏、杭州湾海岸带区域环境构成复杂,因地制宜构建分段式土地利用模式是资源优化的绝佳选择[4, 56].

协调冲突仅是对现有已开发土地资源的优化调配,亦有研究突破可开发土地资源框架,探索滩涂和海域的资源开发.滩涂资源是人与海竞争发掘的潜在土地资源,往往通过围垦实现,根据陆域需求与滩涂特征进行相应开发,如何书金等[57]认为环渤海的滩涂宜采用保护性农业综合开发、鱼塘台田立体生态利用、农田生态林网建设等模式进行开发.海岸带土地可扩充资源也包括海域,张耀光等[58]认为海域与土地具有自然共性和经济共性,具备统一利用的理论与法律依据,海岛土地系统应将海域纳入系统.整体上,开发滩涂和海域资源是海岸带土地发展策略的延伸,是海陆统筹思想的实践.

另外,部分学者[59-60]用模拟技术来预测海岸带土地利用的情景,通过设定发展目标和约束条件预测海岸带土地利用结构和空间结构的未来形态.其本质是对某种土地开发思路和价值取向在时间维度上的展望与检视,也属海岸带土地发展研究范畴.

基本上,研究侧重于探讨以经济前景为主题的海岸带土地发展思路,鲜见针对生态风险与应对策略的研究,这正是海岸带人地矛盾白热化背景下亟待深入研究的课题.另外,缺乏政府权威数据、公共分享平台的数据支持,多着重于定性、展望型分析与讨论,束缚了对海岸带土地发展途径、优化战略的深入探讨.

3.5 基于海岸带土地的GIS、RS技术集成研究 3.5.1 海岸带土地利用的遥感信息技术研究

海岸带海陆过渡的复杂特性增加了土地信息提取的难度.尽管传统的监督和非监督分类技术广泛应用,但海岸带复杂的地物构成和组织,“同物异谱”和“异物同谱”现象普遍存在,导致分类精度不高.目前海岸带土地信息提取方法主要为:① 决策树法,将其他空间的数据与遥感影像数据结合,通过归纳、总结等方法制定规则进行遥感分类.如刘艳芬等[61]融合了地物的空间属性、地带性分布规律、物候规律等地学信息以建立规则提取海岸带土地信息,总体精度高达95.80%.② 面向对象方法,不仅利用地物的光谱特征,也考虑了形状、纹理、结构等信息,减少“同物异谱”和“异物同谱”对精度的影响.如王彩艳等[62]结合面向对象技术的隶属度函数法和标准最邻近分类法,提取海岸带12种地类,较最大似然法精度提高了11.44%.李秦等[63]构建了最优分割尺度下的遥感多层次地物识别分类方法,发现其目视效果以及总体精度、kappa系数均优于传统方法和单一分割尺度下的分类方法.毋庸置疑,这些提取方法提供了新思路,但也存在不足之处:决策树法依赖于解译者获取经验知识的丰富度,而面向对象技术对分割最优尺度选择要求较高.

迄今为止,对海岸带土地利用遥感分类体系尚未达成共识(见图 5).诸多案例定位于中小尺度研究区域,但囿于我国海岸带南北自然地理、社会经济的差异,土地分类体系呈现出区域针对性特征.如吕志强等[64]、高义等[21]认为珠江口沿岸、广东海岸带区域拥有独特地类,分别将基塘和红树林单独归类.刘艳芬等[61]分类体系中则包含裸滩、滨海沼生盐生植被、河港码头用地等地类.缺乏普适性无疑是海岸带土地分类体系面临的重要问题,最大分歧集中在对海岸带特殊地物的归类.为此,邸向红等[65]基于刘纪远的1:10万中国土地分类系统,结合中国海岸带特征、国内外海岸带土地和国内滨海湿地分类系统,尝试构建适用于全国的海岸带土地分类系统,并划分为8个一级类型和24个二级类型,表明构建普适性的海岸带土地分类体系仍有较大的探索空间.

3.5.2 海岸带土地信息管理系统建构研究

基于海岸带的土地信息系统攻克了数据信息量大、集成处理难的问题,提升了信息管理的效率.通过全国海岸带和海涂资源综合调查、我国近海海洋综合调查与评价专项等项目,积累了海岸带数据储备,如中国科学院烟台海岸带研究所搭建的海岸带环境与资源专业数据库.龙口市基于原有数据库,结合Quickbird影像处理和完善自检环节构建了龙口市土地数据系统,克服了标准、精度等不足[66].同时,数据管理系统也逐渐融入决策模块,如王新[67]基于WebGIS设计了浙江海岸带耕地评价系统,在此基础上搭建了浙江省海岸带统计数据报表系统.鉴于海岸带地物复杂性与实践管理,信息处理系统应运而生.如鞠明明等[68]建构了基于面向对象图像分析技术的围填海监测系统,可进行围海土地自动分类、专题地物提取、工程进度检测.综合而言,海岸带土地信息系统研究较为有限,系统遍历土地数据存储、数据处理和决策3个层次,但系统功能多是分离式或单层次的,鲜有集成多重模块支持的系统.

4 研究展望 4.1 解析海岸带土地利用/覆被与全球响应

海岸带是承接陆地与海洋两大系统的交汇区域,海岸带土地利用/覆被更是协调陆域和海洋两大系统自然功能的重要因素,存在复杂的互动机制.国外研究逐渐意识到海岸带土地与全球性自然活动的互动机制,HADLEY[69]指出,气候变化引起的海平面上升、洪水等蝴蝶效应将改变海岸带的土地景观;MURALI等[70]预测海平面仅上升1 m即可吞噬印度科钦78 km2植被和43 km2城市.加之全球化贸易与动物迁徙使人与自然的互动已超出了政治边界[71],剖析海岸带土地与全球性的自然活动变迁关系甚为迫切与困难.

我国海岸带人口稠密、城市群集聚、经济发达的现状迫使海岸带土地利用/覆被转换加速,影响海岸带陆域、近海甚至邻国的水文、大气、生物等因素,导致区域环境事件和国际环境纠纷频现;另一方面,陆地-海洋的交互作用如台风、风暴潮、海潮等灾害频发,须推动海岸带土地合理规划与科学利用以避免灾害,印度洋海啸后的班达阿齐市规划即一典例[72].研究者须摆脱区域、国界的束缚,以宽阔的视野探究海岸带土地利用/覆被与地区性/全球性的海陆作用现象以及环境纠纷的关系,遵循自然规律以维持海岸带土地利用的可持续性.

4.2 海岸带综合管理的发展研究

1992年联合国环境与发展大会《21世纪议程》正式提出了海岸带综合管理的概念与框架,标志着海岸带管理进入现代阶段[73].国外学者相继探索保护红树林、湿地、海岸线等生境的规划制定,以及遗产保护、水产养殖、交通设施等部门规划,如CHRISTENSEN等[74]、GOODHEAD等[75]、HOVIK等[76]等.显然,海岸带综合管理逐渐受到重视,其内容也与土地息息相关.如今,中国海岸带迎来新一轮的发展机遇,也面临着土地承载力超负荷、生态失衡、土地利用结构和空间结构失调等问题,故从生产、生活和生态角度探索海岸带综合管理为大势所趋.海岸带土地资源是人类与环境发展的载体,要求我们须从海岸带土地为主导视角探析海岸带综合管理和决策机制、海岸带土地管理与海洋功能区划的协调、海岸带土地利用信息管理、围填海绩效评估和管理等要题,避免类似丹麦海陆分离式的海岸带综合管理[77].当务之急,应统筹海岸带土地利用和生态风险并对症下药制定相应的综合管理体系,强化以滩涂、养殖水面、耕地管制等为核心的生态敏感问题管控研究,为实现海岸带土地资源的良性开发提供理论支持.

4.3 解读海外地域海岸带土地研究

我国海岸带土地研究仍缺乏对海外海岸带土地利用研究系统、全面的解析与介绍.在陆域向海洋战略推进的刺激下,海岸带将掀起土地开发浪潮,如何协调经济、生态和社会效益,荷兰、日本等国家的海岸带开发模式为我国树立了示范样本:海岸带土地利用反哺经济发展并兼顾生态、社会等效益.目前,我国海岸带土地研究与国外成熟的研究体系尚存在不小差距,而系统剖析国外典型地域的海岸带土地利用历史、特征、演进趋势和症结,探讨海岸带土地利用与海陆经济统筹发展的互动机制,把握国外海岸带土地开发与利用的战略方向,可为我国海岸带土地理论研究和可持续发展提供更广阔的视野与思路.

4.4 海岸带土地研究的方法集成、探索与应用

海岸带土地的研究方法与集成创新将深化研究发展,但目前研究方法仍呈一定同质性,多未跳出传统的方法框架.目前,海岸带土地研究的新技术与新方法不断涌现,如何完善技术和方法的集成应用以促进海岸带土地科学管理与发展是当前研究的重点,其内容涵盖:(1) 研究方法的扩展.集成统计分析、空间分析、地统计以及元胞自动机、多主体模型等复杂模型来展现海岸带土地的格局、发展趋势,也需依靠多元方法深度挖掘海岸带土地利用的机制与机理.同时,研究须紧扣海岸带经济、区位、生态环境、海陆互动机制等海陆特性,特别是海岸带土地评价、发展战略探索等.(2) 数据平台与标准研制.完善基于海岸带、海岛的综合调查数据和海岸带县/市土地利用数据的数字信息共享平台的建设,出台海岸带遥感数据的土地权威分类标准,构建集数据积累、海岸带监测和评价决策等于一体的海岸带土地信息管理系统.

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