基于遥感的天津市填海造地特征分析

段佳豪+苏旭冉+付阳子+陈思露+郭鑫

摘 要：利用RS和GIS技术提取了1974年至2016年天津市填海造地围海、在填、成陆和建设四个阶段的面积和时空分布信息，并分析了天津市不同时期填海造地的特点，以及不同时期填海造地四个阶段的组合类型。研究发现天津市填海造地分为三个时期，每个时期对应一种组合类型，分别为1974-2004年填海造地初期，为原始型；2005-2011年为填海造地活跃期，为成长型；2012-2016年是填海造地的平稳期，为成熟型。目前天津市填海造地处于平稳期，未来其主要行为应是在填阶段填海造地向成陆阶段的转化以及已填陆地的建设利用。

关键词：遥感；填海造地；阶段；天津市

中图分类号：TB文献标识码：Adoi：10.19311/j.cnki.1672-3198.2017.36.091

0 引言

天津是中国北方重要的港口城市，拥有着中国最大的人工深水港。历史上天津港的扩展和近期天津南港和北塘港的建设等，都伴随着大量的填海造地活动。而填海造地在增加了大量建设用地，带来巨大经济和社会效益的同时改变了自然岸线的走向，破坏了原始的潮滩系统，给海岸带生态环境带来了巨大的破坏。因此解译天津各个时期的填海造地活动对掌握天津填海造地的特点，明确天津填海造地的趋势大有裨益。

目前我国对沿海地区填海造地的研究主要包括两个方面，一是应用遥感的手段研究填海造地的面积和用海类型的现状、变化及其成因；二是对填海造地的生态损益或综合效益进行评价。填海造地是一个过程，填海造地工程早期是筑堤围海，然后逐步吹填成陆。而目前，对填海造地的研究主要是按用海类型进行分类，将填海造地从筑堤围海到吹填成陆这个过程分阶段进行研究的报道并不多。

1 数据来源

本文所使用的遥感数据包括天津1974、1975年的MSS影像，1984、1990、1995年的TM影像，2000-2013年的ETM+影像以及2014-2017年的OLI影像。

2 研究方法

2.1 遥感影像预处理

将收集的研究区各类遥感影像根据需要，进行相应的波段组合与波段融合。

本文将填海造地分为“围海、在填、成陆、建设”四个阶段进行目视解译，其中“在填阶段”末期和“成陆阶段”，单纯靠真彩色图像难易做出准确区分，所以需要假彩色图像做辅助判别，解译时进行参照对比，以提升解译精度。

2.2 原始岸线与填海造地信息提取

填海造地是逐年累加的用海活动，成陆范围不断向外扩展。因此早期填海造地和原始陆地在遥感上难以区分。这就需要进行原始岸线信息的提取。目前学术界普遍认为我国填海造地兴起于改革开放（1979年）后。本文选取了1974和1975年的MSS影像进行原始岸线的提取。

为了区分填海造地早期阶段的围海和其它用途围海，本文按照由近及远的时间顺序进行解译，这样可以明确判断出早些年份遥感影像中的围海是否为填海造地用，此外先解译近期高精度的影像也有助于提升解译精度。最后完成对天津市各年度四个阶段填海造地信息的提取。

年度新增的各阶段填海造地面积由下列公式计算得出：

公式基于以下现实条件成立：（1）除围海阶段外，其他阶段不可跨越；（2）填海造地过程不可逆。

Si为本年度新增陆地面积，即由在填/围海阶段转化为成陆/建设阶段的面积；S1为本年度“建设阶段”填海造地的总面积；S2为本年度“成陆阶段”的总面积；S1′和S2′为前一年相应阶段的总面积。

Sj为本年度新增“在填阶段”填海造地的面积，即由海域/围海阶段转化为在填阶段的面积；Si为本年度新增陆地面积，详见式（1）；S3为本年度“在填阶段”的总面积；S3′为前一年“在填阶段”总面积。

3 结果分析

填海造地的总面积是四个阶段填海造地面积之和。而年度新增某一阶段的填海造地面积（除新增围海阶段）均包含转化自前一阶段填海造地的部分，详见式（1）、（2），因此年度增加的填海造地总面积并不等于年度新增的各阶段填海造地面积之和。详细数据见图1。

3.1 填海造地总面积分析

天津市填海造地总面积是逐年增加的，截至2016年底，填海造地总面积为33837.5628 hm2，其中2008年增加面积最多，结合图1，可以将天津市填海造地扩张分为三个时期，1974-2004年是填海造地初始期，填海造地总面积和年度增加面积都比较小，可以看出1974-2004年30年间填海造地总面积仅有3958.4454 hm2；2005年至2011年是造地工程的活跃期，平均年增加面积达4093.3644 hm2；2012年至今是天津市年度填海造地的平稳期，填海造地面积总量大，但是年均增加面积仅有245.1133 hm2，趋势平稳。

3.2 填海造地各阶段面积分析

从图1中可以看出，天津市填海造地新增陆地的面积在2008年之后快速增长，在2009-2010两年的增长尤为显著。而填海造地总面积在2005年之后的增长已经比较迅速，这与新增陆地面积变化趋势相比提前大约三年。据图1可以将天津市每年的填海造地分为三种类型：第一种，原始型，时段1974-2004年是填海造地活动强度较小的阶段，特点是，每年新增的各阶段填海造地面积均很小、填海造地强度很低。第二种，成长型，时段2005-2011年是填海造地非常活跃的时期，特点是年度新增的填海造地中初始階段（围海/在填阶段）面积大，填海造地总面积扩张快，成陆潜力大。第三种，成熟型，时段2012年至今，是填海造地活动相对稳定的时期，特点是年度新增的各阶段填海造地中主要为完成阶段，面积的增加主要来源于前一阶段的转化，因此填海造地总面积增长小。

截止2016年末天津市填海造地各阶段的分布情况如图2所示。在填阶段填海造地的面积12503.2612 hm2，占总填海造地面积的36.95%，围海阶段的面积较小。已填陆地的建设率为59.01%，建设空间充足。结合上文，天津市填海造地已经进入相对稳定的时期，不会出现大规模的扩张，因此近期天津填海造地主要的活动将是在填阶段向成陆阶段的转化，以及已填陆地的利用。endprint

4 结论

本文根据填海造地不同阶段的用海特点，将其分为围海阶段、在填阶段、成陆阶段和建设阶段。并利用遥感和地理信息系统技术，提取了天津市1974年以来四个阶段填海造地的信息。并对不同时期填海造地的扩张特点以及年度新增各阶段填海造地的构成特征进行了分析，结论如下：

（1）天津市的填海造地扩张分为三个时期，1974-2004年是填海造地的初期，填海造地总面积和每年新增面积都比较小；2005-2011年是填海造地的活跃期，年增加面积很大，填海造地向外扩张迅速；2012-2016年是填海造地的平稳期，填海造地面积总量巨大，但年增加面积很小，向外扩张趋势减弱。

（2）天津市年度新增各阶段填海造地分为三种类型：第一种，原始型，特点是，每年新增的各阶段填海造地面积均很小、填海造地强度很低。第二种，成长型，特点是年度新增的填海造地中初始阶段（围海/在填阶段）面积大，填海造地总面积扩张快，成陆潜力大。第三种，成熟型，特点是各阶段面积的变化主要来源于前一阶段的转化，填海造地总面积增长小。

（3）根据2016年天津市填海造地各阶段的面积组成情况来看，天津市的填海造地目前已经处于稳定期，短期内不会出现大范围的扩张行为。未来其主要的行为应是在填阶段填海造地向成陆阶段和建设阶段填海造地的转化。

由于本文的面积数据来源于对遥感图像的目视解译，在实地调研中发现有的用海类型因特征相近易混淆，如火电厂的冷却池和填海造地用的早期围海，二者在遥感图上难以区分，这类误差面积往往可以达到数十公顷。笔者并没有进行系统的调研，不能排除所有此类误差。希望后续研究者可以获得更精确的数据做进一步的研究。

参考文献

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