2001—2013年天津滨海新区海岸带时空变化特征

杨艳丽，孙艳玲，b，杜晋苗

（天津师范大学a.城市与环境科学学院，b.天津市水资源与水环境重点实验室，天津 300387）

2001—2013年天津滨海新区海岸带时空变化特征

杨艳丽a，孙艳玲a，b，杜晋苗a

（天津师范大学a.城市与环境科学学院，b.天津市水资源与水环境重点实验室，天津 300387）

为了把握天津滨海新区海岸带在2001—2013年13年间的变化特征和演变规律，选取2001年、2006年、2009年和2013年4期遥感影像，借助遥感和GIS手段，对滨海新区海岸带时空变化特征进行全面研究，并简要分析了变化的原因.结果表明：①2001—2013年天津滨海新区海岸线变迁较大且向海中快速突进.海岸线曲折度变大，总长度明显增加.②海岸面积变化与海岸线变迁在时间上保持一致，随着海岸线向海中延伸，2001—2013年天津滨海新区陆域面积快速增大.③天津滨海新区海岸带变化存在明显的空间差异.在天津港附近，岸线变迁引起的海岸面积变化最明显、最集中，海岸面积增长最大；其次是南港区域；再次是天津汉沽区域；永定新河以北部分的岸线变化相对稳定；海岸面积变化最小的区域位于天津港与南港之间.④2001—2013年天津滨海新区海岸线利用率迅速提高，海岸带的巨大变化主要由该区域用海项目、海岸带开发建设和改造工程以及人类较大程度的干预活动引起.

天津滨海新区；海岸带时空变化；遥感影像；海岸线长度；海岸面积

作为海陆间相互作用的地带，海岸带是人类活动较为频繁的区域，其生态环境极为复杂[1].随着国际地圈-生物圈计划（IGBP）的不断开展，海岸带研究受到国际社会的高度关注，海岸带也成为全球变化研究的重要地带[2-3].海岸线变迁是海岸带研究的重要内容[4]，作为陆海交界线，海岸线受自然要素和人类活动的双重影响而发生变迁[5].同时，海岸线的变迁又会引起海岸面积发生变化，造成沿岸地区自然环境和生态系统发生变化，进而对人类的经济和社会发展产生一定影响[6-7].对海岸带时空变化进行动态监测既是海岸带海陆交互作用研究（LOICZ）的重要内容，也是准确把握海岸变迁规律和正确理解海岸地理-生态过程的基础，对于实现海岸资源环境的可持续发展具有重要的理论意义[1，5].近年来，随着遥感对地观测技术的发展，卫星遥感影像在海岸带变化研究中具有独特优势，利用遥感技术探测研究海岸带变化已取得一定成果[8-10].

天津滨海新区地处环渤海经济圈的中心地带，是北方对外贸易和文化交流的重要枢纽.近年来，随着国家政策的支持和开发力度的加强，该区经济得到快速发展，成为拉动中国经济发展的新的增长极，战略地位十分重要.但是，随着海岸带开发热潮的兴起，人类经济活动和各类海洋建设工程逐渐增加，天津滨海新区海岸带面临着巨大压力，海岸线走向、长度以及海岸面积均在发生变化[4，6].目前，针对天津滨海新区海岸带变化的研究还相对较少.2012年，段丽瑶等[11]采用定性方法探讨了气候变化对天津海岸带的影响，并提出相应对策，对天津海岸带科学管理具有一定的指导意义，但缺乏对海岸带变化趋势的定量分析；秦文翠等[10]采用4期遥感影像定量分析了天津滨海新区海岸带的土地利用变化情况，指出1990—2010年滨海新区建设用地不断增加，而水域和耕地面积不断减少，通过土地利用变化情况间接说明天津滨海新区海岸带正在发生变化，但并未针对海岸带变化特征进行详细探讨；王娟等[4]利用遥感和GIS技术，从岸线变化和湿地变化两方面分析了天津滨海新区1987—2008年的海岸带变化情况，指出沿海地区经济建设导致天津滨海新区自然岸线和湿地面积不断减少，而人工岸线和岸线总长度不断增加.海岸带变化是一个随时间推移不断进行的过程，为了进一步了解近年来天津滨海新区岸线走向、长度和海岸面积等海岸带的变化情况，本研究基于天津滨海新区2001年、2006年、2009年和2013年4期遥感影像数据，借助遥感和GIS技术，对研究区不同年代的岸线变化信息进行动态监测，定量分析了2001—2013年间海岸带时空变化特征和海岸线变迁规律，以期为天津市海岸带合理规划管理和区域可持续发展提供一定的参考依据.

1 资料来源和研究方法

1.1 研究区概况

天津滨海新区位于38°40′N～39°00′N，117°20′E～118°00′E，地处山东半岛与辽东半岛交汇点和海河流域下游，天津市中心城区的东部濒临渤海，拥有153 km海岸线，陆域面积为2 270 km2，海域面积为3 000 km2，由塘沽、汉沽、大港3个行政区和天津经济技术开发区、天津港保税区、天津港区以及东丽区和津南区的部分区域组成.该区域年平均气温为12.6℃，年平均降水量为604.3 mm，属于滨海冲积平原，西北高、东南低，湿地和滩涂广布，自然资源丰富，工业基础雄厚，在中国经济发展中占据极其重要的战略地位.

1.2 数据来源与处理

本研究选取研究区2001年、2006年、2009年和2013年4个时期的Landsat系列遥感影像，影像的成像质量良好，具体数据信息如表1所示.首先，采用遥感软件ENVI5.1对Landsat遥感数据进行几何精校正和镶嵌配准等处理，使影像和矢量数据的投影达到统一.然后，根据研究需要，结合天津滨海新区海岸信息和各期遥感影像的特点，选择合适波段进行图像运算和光谱增强等处理，以提高遥感图像的可解译性.最后，在ArcGIS10.2软件的支持下，选择合适波段对遥感图像进行假彩色合成，并对海岸线变化信息进行解译.

表1 研究区遥感数据信息Tab.1 Remote sensing data information in the study area

1.3 研究方法

海岸线是海陆图中重要的地形要素之一，国际地理信息委员会（IGDC）将其定为最重要的27种地表特征之一[12].《海道测量规范》（GB12327-1998）[13]、《中国海图图式》（GB12319-1998）[14]和《地形图图式》（GB/ T7929-1995）[15]等国家标准中规定，海岸线指平均大潮高潮的痕迹所形成的水陆分界线.国家与地方法律以及相关行业标准中均采用相似的定义[12].

本研究采用遥感影像提取海岸线法，首先采用非监督分类方法进行预分类，再以预分类结果为基础，

选取训练样区运用监督分类方法进行分类；然后提取出多年平均大潮高潮位时的海陆分界线，通过栅格矢量化处理，形成线状数据；岸线提取完毕后，以海岸线调查数据为依据，核实岸线提取的精度，运用ArcGIS10.2软件对海岸线的变迁和长度信息进行解译分析.

2 海岸带时空变化分析

2.1 海岸线长度变化

2001年、2006年、2009年和2013年4个年份遥感影像所显示的天津滨海新区海岸线位置如图1所示.由图1可以看出，2001—2013年，天津滨海新区海岸线变迁较大，且向海中快速突进，海岸线曲折度明显增加，海岸线总长度呈增加趋势.

图1 天津滨海新区各时期的岸线位置Fig.1 Shoreline location of Tianjin Binhai New Area in each period

在图1基础上对4个年份的海岸线长度及其变化情况进行计算，结果如表2和表3所示.

表2 天津滨海新区各时期海岸线长度Tab.2 Coastline length of Tianjin Binhai New Area in each period

表3 天津滨海新区海岸线长度变化统计Tab.3 Statistics of coastline length change of Tianjin Binhai New Area

由表3可知，天津滨海新区海岸线长度在13年间共增加了302.20 km.其中，2009—2013年岸线总长度增幅最大，增加了194.97 km，汉沽、塘沽和大港三地的岸线长度均增加，尤以塘沽岸线增加最多；2006—2009年岸线总长度增幅次之，增加了74.30 km，除大港岸线呈现出减少趋势外，汉沽和塘沽岸线均在增加；2001—2006年岸线总长度增幅最小，为32.94 km，汉沽和塘沽岸线均在增加，而大港岸线几乎没有变化.

2.2 海岸面积变化

海岸线的长度变化必然会带来海岸面积的变化.图2为天津滨海新区各时期海岸发生变化的区域，表4为由岸线变迁引起的海岸面积变化的具体数据.

图2 天津滨海新区岸线增长区域Fig.2 Shoreline growth area of Tianjin Binhai New Area

结合图2和表4可知，①海岸面积变化方面，2001—2013年，海岸总面积呈现快速增加趋势，共增加了340.83 km2.其中，2009—2013年海岸总面积变化最大，增加了151.78 km2；其次是2006—2009年，增加

了136.57 km2；2001—2006年海岸总面积变化最小，增加了52.48 km2.②海岸变化区域方面，在天津港附近，岸线变迁引起的海岸面积变化最明显、最集中，这部分区域在2001—2013年间向海推进面积不断增加，海岸面积增长最大；其次是南港区域，2001—2006年仅有极小部分区域海岸面积增加，2006—2013年海岸面积大幅增加；再次是天津汉沽区域，2001—2013年该区域的岸线不断向海推进，海岸面积不断增加；永定新河以北部分的岸线变化相对稳定，2001—2006年、2006—2009年和2009—2013年3个阶段的海岸面积都有些许增加；海岸面积变化最小的区域位于天津港和南港之间，2001—2013年这部分区域海岸线曲折度变化较小、海岸增加面积最小.

表4 天津滨海新区海岸面积变化统计Tab.4 Statistics of the coastal area change of Tianjin Binhai New Area

2.3 讨论

天津滨海新区海岸带的整体变化特点是海岸线增长，曲折度变大，陆域面积增加，由陆向海扩张.海岸线处于陆海交界部位，物理、化学和生物过程强烈，受自然和人为因素的共同作用而发生变迁[11，16].长期以来，天津滨海新区海岸线一直在风暴潮、海平面上升以及海岸冲淤等自然因素的作用下不断发生变迁，但演变较为缓慢[11，17].研究发现，随着环渤海经济的快速发展，近年来人类活动对天津滨海新区海岸线变迁的影响越来越明显[4，18].

自2000年以来，随着我国经济的不断发展和对外贸易活动的日益增加，加上海岸带开发热潮的驱动，渤海湾天津海岸带承受着人类经济改造的巨大压力.天津港是天津地区改造强度最大的地方，东疆和南疆填海造陆、领港工业区建设等人类活动强度较大，使海岸线向海中延伸，陆域面积扩大；天津南港位于“环渤海经济圈”中部，以发展石油化工、冶金装备制造和工业为主导，以与产业发展相适应的港口物流业为支撑，近年来随着南港工业区开发建设的实施和入驻企业的不断增加，该区域用海项目增多，用海面积增大，海岸线向海扩展；天津汉沽位于滨海新区北部，作为天津经济建设战略前沿的一部分和天津滨海新区十大战役之一，近年来经济建设速度也日益加快，随着滨海旅游航母主题公园、中新生态城、中心渔港和北疆电厂的建设，沿岸湿地和天然滩涂被大量占用，海岸线也在发生变迁；永定新河以北部分的海岸线变迁主要由国际游乐港和几个突堤、码头组成；在天津港和南港之间的狭长区域内，人为干预相对较少，岸线变迁和海岸面积变化幅度较小，但近年来随着天津滨海新区的开发建设，海岸线在一定程度上也在向海延伸.

由此而见，天津滨海新区海岸带开发建设和改造工程以及人类较大程度的干预活动是引起本区域海岸带发生变化的主要原因，这与王娟[4]和李秀梅[6]等的研究结果基本吻合.人类过度开发活动不仅会使海岸线发生变迁，也会对固有的生态系统产生影响，从而对沿岸地区的生产生活构成威胁.有关部门须予以重视，合理开发、优化布局，实现海岸带资源的合理高效利用，促进沿岸地区经济、社会和环境的协调发展.

3 结论

本研究基于天津滨海新区2001年、2006年、2009年和2013年4期遥感影像数据，利用遥感和GIS技术，对2001—2013年13年间的海岸带时空变化特征进行定量监测和分析，并简要分析了变化原因，得到以下结论：

（1）海岸线长度变化方面，13年间天津滨海新区海岸线变迁较大，向海中快速突进.海岸线曲折度变大，总长度明显增加，共增加了302.20 km.其中，2009—2013年岸线总长度增幅最大，增加了194.97km；2006—2009年岸线总长度增幅次之，增加了74.30 km；2001—2006年岸线总长度增幅最小，为32.94 km.且在汉沽、塘沽、大港三地中，以塘沽海岸线变化最大，2001—2013年间共增加了225.87 km.

（2）海岸面积变化方面，海岸面积变化与海岸线变迁在时间上保持一致，随着海岸线向海中延伸，陆域面积不断增大.13年间，海岸向海推进面积快速增加，共增加了340.83 km2.其中，2009—2013年海岸总面积变化最大，增加了151.78 km2；其次是2006—2009年，增加了136.57 km2；2001—2006年海岸总面积变化最小，增加了52.48 km2.

（3）海岸变化区域方面，天津滨海新区海岸变化存在明显的空间差异.13年间在天津港附近，岸线变迁引起的海岸面积变化最明显、最集中，海岸增长面积最大；其次是南港区域；再次是天津汉沽区域；永定新河以北部分的岸线变化相对稳定；海岸面积变化

最小的区域位于天津港和南港之间.

（4）天津滨海新区2001—2013年间海岸线利用率迅速提高.海岸带的巨大变化主要由该区域用海项目、海岸带开发建设和改造工程以及人类较大程度的干预活动引起.

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（责任编辑 亢原彬）

Spatial-temporal variation characteristics of Tianjin Binhai New Area coastal zone from 2001 to 2013

YANG Yanlia，SUN Yanlinga，b，DU Jinmiaob
（a.College of Urban and Environment Science，b.Tianjin Key Laboratory of Water Resources and Environment，Tianjin Normal University，Tianjin 300387，China）

In order to capture the variation characteristics and evolution rule of Tianjin Binhai New Area coastal zone during 13 years from 2001 to 2013，by selecting 2001，2006，2009 and 2013 four years remote sensing images，the spatial-temporal variation characteristics of Tianjin Binhai New Area coastal zone were studied comprehensively by remote sensing and GIS and the variation reasons were briefly analyzed.The results showed that：（1）The coastline of Tianjin Binhai New Area changed largely from 2000 to 2013，quickly on rushed toward the sea.The coastline tortuosity became larger and the total length increased significantly.（2）The coastal area variation stayed the same with coastline variation over time.With the coastline extending to the sea，the land area in Tianjin Binhai New Area increased quickly from 2000 to 2013.（3）There were obvious spatial differences in Tianjin Binhai New Area coastal zone variation.Nearby the Tianjin port，coastal area variation，caused by coastline variation，was the most obvious and concentrated，and the coastal growing area was the largest.The coastal area variation in Nangang region ranked second.Ranking third was Tianjin Hangu.In the north of Yongding New River，the coastline variation was relatively stable.The coastal area variation was the smallest in the region between the Tianjin port and Nangang.（4）The coastline utilization of Tianjin Binhai New Area increased rapidly from 2001 to 2013.The great changes of coastal zone were mainly caused by an increased sea-used project，coastal zone development，construction and renovation project，a greater degree of human intervention in this region.

Tianjin Binhai New Area；spatial-temporal variation of coastal zone；remote sensing image；coastline length；coastal area

P737.1

A

1671-1114（2016）05-0046-05

2016-06-08

天津市高等学校“创新团队培养计划”资助项目（TD12-5037）；天津市水资源与水环境重点实验室开放基金资助项目（YF11700102）.

杨艳丽（1992—），女，硕士研究生.

孙艳玲（1977—），女，副教授，主要从事资源环境遥感与全球变化方面的研究.