曹金芳,張 杰,馬 毅,李曉敏,包玉海

(1.內蒙古師范大學 呼和浩特 010022;2.國家海洋局第一海洋研究所 青島 266061)

川山群島無居民海島開發(fā)區(qū)域選劃研究*
——基于川山群島有居民海島的開發(fā)利用方式

曹金芳1,2,張 杰1,2,馬 毅1,2,李曉敏2,包玉海1

(1.內蒙古師范大學 呼和浩特 010022;2.國家海洋局第一海洋研究所 青島 266061)

以廣東省川山群島為研究區(qū),基于有居民海島的開發(fā)利用方式,進行無居民海島開發(fā)利用區(qū)域選劃研究。川山群島包括上川島、下川島和漭洲3個有居民海島,王府洲、圍夾島、黃麖洲、坪洲和烏豬洲等118個無居民海島。文章選取對土地利用布局影響較大且受人類活動影響較小的高程、坡度和離道路距離作為評價因素對上川島進行土地適宜性評價,確定適宜開發(fā)利用的評價因素組合條件;利用另兩個有居民海島——下川島和漭洲對評價因素組合條件確定的合理性進行檢驗;根據確定合理的評價因素的組合條件,采用柵格數據空間疊加分析的方法,對王府洲、圍夾島、黃麖洲、坪洲和烏豬洲5個無居民海島進行可開發(fā)利用的區(qū)域選劃研究。結果表明:王府洲、圍夾島、黃麖洲、坪洲和烏豬洲5個無居民海島可開發(fā)利用的區(qū)域面積分別為0.50km2、0.40km2、0.18km2、0.41km2和1.09km2。其中,坪洲可開發(fā)利用的區(qū)域面積比例最大,占海島總面積的48.81%,這主要是由于該島地形起伏很小,坡度較緩。

川山群島;有居民海島;無居民海島;開發(fā)利用;區(qū)域選劃

海島是我國領土的重要組成部分,是海陸兼?zhèn)涞膰医?成為當今社會開發(fā)的焦點。《中華人民共和國海島保護法》規(guī)定:國家實行海島保護規(guī)劃制度,海島保護規(guī)劃是從事海島保護、利用活動的依據;全國海島保護規(guī)劃應當確定可利用的無居民海島;無居民海島的開發(fā)利用活動,應該遵守無居民海島保護和利用規(guī)劃;開發(fā)利用無居民海島應當提交項目論證報告、開發(fā)利用具體方案等[1]。

如何合理地對無居民海島進行開發(fā)利用,成為國內外學者研究的焦點。國際上,馬爾代夫的無居民海島開發(fā)模式最為成功,20世紀80年代,依靠國外資金的援助和國外著名設計公司的專門設計,制訂了馬爾代夫海島開發(fā)計劃,該計劃充分考慮到生態(tài)環(huán)境保護的重要性[2]; LeanG提出旅游開發(fā)使得海島森林、土壤及野生生態(tài)資源受到破壞[3];JonS.Harding等利用GIS對新西蘭南島進行人類活動影響等級劃分,為新西蘭海島規(guī)劃提供依據[4];S.Gossing指出,桑給巴爾島的旅游開發(fā)加劇了淡水資源的匱乏,導致地下水位下降、地面下沉和地下水污染等現象,嚴重破壞了海島原有的生態(tài)環(huán)境,給當地居民帶來了嚴重的負面影響[5]。國內,衣華鵬等選取長島縣為研究區(qū),根據社會統(tǒng)計資料和實地調查研究,分析了該縣海島資源的特點,并結合海島地區(qū)的區(qū)域特征,從自然條件、社會經濟、海洋資源、生態(tài)和旅游資源等方面進行研究,針對長島縣海島資源特點及主要存在的問題提出了該縣海島可持續(xù)利用的新觀點和新措施[6];劉國霞等選取海陵島為研究區(qū),根據各種文獻資料及現場數據,選取土壤類型、高程、坡度、坡向、離岸距離、交通條件6個因素作為評價因素,根據土地利用類型與評價因素等級組合的頻繁度,確定不同土地利用類型在各評價因素下的適宜度,利用加權求和法獲得海陵島土地利用類型在全部評價因素下的綜合適宜度[7];楊紅等根據對上海市無居民海島的實地調查并結合文獻數據,從保護和開發(fā)兩個方面分別進行指標的選取,選擇層次分析法和德爾菲法相結合的方法進行賦值,建立上海市無居民海島土地資源開發(fā)利用評價模型[8]。

目前,關于無居民海島開發(fā)利用方面的研究,大多是定性的評價,沒有給出定量的評價方法和過程。本研究以川山群島為研究區(qū),選取高程、坡度和離道路距離作為評價因素,對上川島進行適宜性檢驗,確定適宜開發(fā)利用的評價因素的組合條件;利用另兩個有居民海島對評價因素組合條件確定的合理性進行評價;根據確定合理的評價因素的組合條件,進行研究區(qū)內無居民海島開發(fā)利用的區(qū)域選劃研究。

1 研究區(qū)域

川山群島行政隸屬于廣東省江門市的臺山市,分布在珠江口西側,位于21°34′N～21°47′N, 112°25′E～112°54′E,為粵中海上重要屏障。川山群島包括上川島、下川島和漭洲3個有居民海島和王府洲、圍夾島、黃麖洲、坪洲和烏豬洲等118個無居民海島[9](圖1)。島上居民有近4萬人,有耕地1300hm2余,居民以農耕為主,兼營漁業(yè)[10];眾多的無居民海島基本上分布于直線距離41nmile的海域,集中分布于上川島和下川島周邊,其中王府洲、圍夾島、黃麖洲、坪洲和烏豬洲5個無居民海島面積占川山群島無居民海島總面積的87.62%。

圖1 研究區(qū)域位置

2 數據源與數據處理

2.1 數據源

本研究以覆蓋川山群島2008年12月3日成像、空間分辨率為0.9m的遙感影像為主要數據源,輔以DEM、數字地理底圖、海圖和歷史調查資料。以基于遙感影像提取的土地利用、岸線和道路矢量層作為基礎數據;以基于DEM生成的高程和坡度數據、離道路距離數據作為評價數據。

2.2 數據處理

根據川山群島土地利用的特點以及遙感影像的識別能力,采用三級分類體系,將海島土地利用分為:一級類3個,包括農業(yè)用地、建設用地和未利用地;二級類8個,包括耕地、林地、住宅用地、工礦倉儲用地、公共建筑及設施、水域及水利設施用地、未利用土地以及其他土地;三級類11個,水田、旱地、有林地、養(yǎng)殖水面、城鎮(zhèn)混合住宅、農村居民點、工礦倉儲用地、教育文化用地、水庫水面、裸土地及未利用海灘。

基于遙感影像,根據上述土地利用分類體系,結合現場踏勘建立的遙感解譯標志,對上川島、下川島和漭洲進行土地利用信息提取,并對提取的矢量層進行數據柵格化;利用研究區(qū)域界限裁切DEM,根據DEM生成高程、坡度數據,利用道路數據生成離道路直線距離作為離道路距離數據。

3 海島開發(fā)利用區(qū)域選劃

3.1 川山群島無居民海島開發(fā)利用區(qū)域選劃技術流程

川山群島無居民海島開發(fā)利用區(qū)域選劃技術流程主要包括3個步驟:① 有居民海島土地利用適宜性評價,確定適宜開發(fā)利用的評價因素組合條件;② 評價因素組合條件確定的合理性檢驗;③ 無居民海島開發(fā)利用區(qū)域選劃。各步驟之間為遞進關系,前一步工作的結果是下一步工作開展的前提和基礎。圖2為川山群島無居民海島開發(fā)利用區(qū)域選劃的技術路線圖。

圖2 川山群島無居民海島開發(fā)利用區(qū)域選劃技術路線

3.2 上川島土地利用適宜性評價

上川島位于21°34′～21°46′N,112°42′～112°52′E,分布在廣東省江門市臺山市東南海域,面積為137.42km2,為江門市第一大海島,廣東省第二大島,氣候溫暖宜人,因地理緯度與美國夏威夷大致相同,旅游資源與夏威夷媲美,被譽為 “東方夏威夷”,以其豐富獨特的旅游資源吸引著八方游客,島上岡巒起伏,中間低,北部高,南部較北部稍低,島上設有上川鎮(zhèn)。島上交通條件便利,南部有廣東省五大漁港之一的沙堤漁港,上川島有很多迷人的海灘,除奇特山景石林外,還有引人入勝的原始次生森林。

根據上川島2008年土地利用信息提取結果:有林地面積最大,為124.06km2,占全島面積的89.91%,在整個上川島上均有分布;其次為水田,面積為8.22km2,占5.96%,主要分布在上川島中部的住宅用地周邊;再次為養(yǎng)殖水面,面積為2.06km2,占1.49%,也分布在住宅用地周邊;城鎮(zhèn)混合住宅和農村居民點面積分別為0.95km2和0.88km2,主要為上川鎮(zhèn)和大江村、沙堤村等;其他各類型所占比重比較小。

3.2.1 評價因素的選取與分級

本研究選取了對土地利用布局影響較大及受人為干擾較小的高程、坡度和離道路距離3個因素作為評價因素,對上川島的土地利用進行適宜性評價。

評價因素選取后,首先要對這些評價因素進行分級,因為不同級別評價因素對同一土地利用類型或不同土地利用類型的影響是不同的。評價因素的分級應與土地質量分級保持一致,要符合研究區(qū)域的實際情況和土地利用類型的分布特征。通過文獻閱讀和多次試驗結果,確定各評價因素的分級標準。參評因子分級表見表1。

表1 參評因子分級

3.2.2 評價單元的確定

進行海島適宜性評價首先要確定評價單元,評價單元是進行土地利用適宜性評價的基本單位,同一評價單元內,土地的基本屬性具有一致性,不同的評價單元之間,土地的屬性既有區(qū)別又有可比性。土地適宜性的評價結果最終是通過各評價單元的區(qū)別反映出來的。本研究利用2008年上川島土地利用類型的258個圖斑與對應單一評價因素分級數據疊加后的柵格單元作為單因素評價單元。由于本研究所用的數據源中,空間分辨率最小的為5m,所以確定柵格化的像元大小為5m×5m。

3.2.3 適宜性評價

利用2008年柵格化后的上川島土地利用數據分別與高程分級數據、坡度分級數據以及離道路距離分級數據進行空間疊加,利用適宜度計算公式[11]得到上川島土地利用現狀在該評價因素下的適宜度,在此基礎上算得適宜度標準差。每一個評價因素下的適宜度值及適宜度標準差見表2至表4。

計算公式為:

表2 土地利用類型在不同高程分級下的適宜度

表3 土地利用類型在不同坡度分級下的適宜度

表4 土地利用類型在不同離道路距離分級下的適宜度

3.2.4 適宜開發(fā)利用的評價因素組合條件確定

開發(fā)利用主要指對建設用地的開發(fā)。根據前面所確定的土地利用分類體系和不同評價因素下的適宜度結果,獲得適宜開發(fā)利用的各評價因素的組合條件,為無居民海島開發(fā)利用區(qū)域選劃做準備。適宜開發(fā)利用的評價因素組合條件是:高程等級為一級,坡度等級為一級、二級、三級,離道路距離等級為一級。

3.3 適宜開發(fā)利用的評價因素組合條件合理性檢驗

除上川島外,下川島和漭洲為川山群島的另兩個有居民海島,利用這兩個海島,對適宜開發(fā)利用的評價因素組合條件的合理性進行檢驗。下川島與上川島毗鄰相望,屬亞熱帶氣候,長期受海洋季風影響,陽光充足,氣候溫和,四季如春,島上椰樹成蔭,風光迷人,有沙質優(yōu)良的天然海灘、溫婉秀麗的海灣、引人入勝的古跡、茂密的原始森林,還有燦爛的山花、斑斕的蝴蝶、清脆的鳥鳴以及天然深水良港;漭洲主島面積僅有1.5km2,全島常住居民有400多人,交通不便,島上居民到大陸或鎮(zhèn)上辦事必須經渡船接送,島上全是山地,沒有平原,最高峰班石貴山海拔299m,島上常年吹東風或者北風,因而西岸風平浪靜,是一個良好的避風港[10]。

根據下川島2008年土地利用信息提取結果:有林地面積最大,為70.26km2,占全島的84.86%,在全島均有分布;其次為水田,面積為7.01km2,占8.46%,分布在下川鎮(zhèn)及各村莊周邊;再次為養(yǎng)殖水面,面積為1.98km2,占2.93%,主要分布在下川鎮(zhèn)和白沙村周邊;其他各類型所占比重相對較小。

根據漭洲2008年土地利用信息提取結果:有林地面積最大,為6.26km2,占全島的97.38%;其他類型所占比例都較小。

基于上川島確定的適宜開發(fā)利用的高程、坡度和離道路距離條件,利用ArcGIS軟件的空間疊加分析功能,獲得下川島和漭洲的疊加結果,將其與下川島和漭洲的遙感解譯結果進行比對,通過統(tǒng)計結果計算得到:下川島93.19%的建設用地落在適宜區(qū)域內,漭洲92.81%建設用地落在適宜區(qū)域內。此外,下川島有93.69%的耕地落在適宜區(qū)域內,漭洲有90.77%的耕地落在適宜區(qū)域內,這些耕地都分布在農村居民點和城鎮(zhèn)建設用地的周圍。根據資料記載,下川島上人口主要由農業(yè)人口組成,農業(yè)人口較多與其經濟實力和結構有直接關系,由于海島自身的特殊性,因此下川島是一個半漁半農的海島鎮(zhèn);漭洲,島上有少許居民,多數從事漁業(yè),靠村子周邊耕地進行耕作,島上村民糧食可自給有余[10],由此看來本研究確定的適宜開發(fā)利用的評價因素組合條件合理,可用于進行周邊無居民海島的開發(fā)利用布局。

3.4 典型無居民海島開發(fā)利用區(qū)域選劃

前節(jié)的評價因素組合條件的合理性檢驗結果表明,根據上川島確定的適宜開發(fā)利用的評價因素組合條件合理,可以將其用于川山群島無居民海島開發(fā)利用區(qū)域選劃研究。

選取川山群島中面積較大的5個無居民海島—黃麖洲、坪洲、王府洲、烏豬洲和圍夾島進行研究,這5個無居民海島占整個川山群島無居民海島總面積的87.62%。這些海島多數未開發(fā)利用,因此島上大多沒有道路修建,在研究中考慮到道路對土地開發(fā)利用的重要性,首先對海島的道路進行選劃。在總結有居民海島和已開發(fā)的無居民海島道路情況后發(fā)現,海島道路一般為環(huán)島道路,同時道路一般修建在坡度較緩、高程較低的區(qū)域,道路要與碼頭、港口相連接?；诖?對所研究的5個無居民海島分別進行道路選劃。黃麖洲,道路選劃在東西兩側易于修建港口碼頭的港灣,同時可以方便與上、下川島進行連接;坪洲,地形起伏較小,道路選劃主要考慮到其易于修建碼頭、港口區(qū)域,從港灣區(qū)修建環(huán)島公路;王府洲,是南澳港的東南屏障,充分利用此屏障與下川島進行聯系,同時由于海島東南側海域有千錦石明礁和洲大礁,屬于航行險區(qū),此處不宜修建碼頭和港口;烏豬洲,海島上面有碼頭和公路,選劃道路時要與碼頭相連接,盡量利用原有道路;圍夾島,在道路選劃時充分利用島北側的圍夾水道及海島上原有的一條公路進行道路布局。各無居民海島道路選劃布局如圖3所示。

圖3 無居民海島道路選劃布局

根據道路選劃結果,生成5個無居民海島的離道路直線距離數據,再根據所確定的各評價因素分級標準對5個無居民海島的高程數據、坡度數據以及離道路距離數據進行分級處理,然后將分級后的高程分級數據、坡度分級數據和離道路距離分級數據進行空間疊加,利用本研究確定的適宜開發(fā)利用的評價因素組合條件,分析得出5個無居民海島上適合開發(fā)利用的區(qū)域。5個無居民海島適宜開發(fā)利用區(qū)域面積統(tǒng)計見表5,適宜開發(fā)利用區(qū)域分布見圖4。

表5 無居民海島適宜開發(fā)利用區(qū)域面積統(tǒng)計

圖4 無居民海島適宜開發(fā)利用區(qū)域分布

由表5和圖4可以看出,5個無居民海島中,適宜開發(fā)利用面積最大的為烏豬洲,面積為1.09km2,占整個烏豬洲面積的19.96%,主要分布在島上原有的碼頭周圍、島西側、南側及東側海灣,這些區(qū)域高程較低、坡度較緩;其次為王府洲,面積為0.50km2,占整個王府洲面積的27.17%,主要分布在王府洲的中南部區(qū)域以及南澳港東南區(qū)域;再次為坪洲,面積為0.41km2,主要分布于該海島的中部,可開發(fā)利用面積占整島的48.81%,是5個無居民海島中可開發(fā)利用面積比例最大的,這主要因為坪洲因地形平整而得名,整個海島上地形起伏很小,很大一部分區(qū)域適合開發(fā)利用;圍夾島適宜開發(fā)利用面積緊隨其后,面積為0.40km2,占整個海島面積的22.73%,主要分布于海島的南部及北部區(qū)域;面積最小的為黃麖洲,只有0.18km2,占整個海島總面積的15.65%,由于該島地形起伏較大,坡度較陡,因此適宜開發(fā)利用區(qū)域僅分布于該島西部海灣、西南及東部一些地區(qū)。

4 結論與討論

4.1 結論

自 《中華人民共和國海島保護法》頒布實施以來,無居民海島開發(fā)利用研究一直是學者研究的焦點和熱點。本研究以川山群島為研究區(qū)域,以柵格數據空間疊加分析的方法得到上川島適宜開發(fā)利用評價因素的組合條件,利用下川島和漭洲兩個有居民海島對確定的組合條件進行合理性檢驗,檢驗合理后對川山群島中5個無居民海島進行開發(fā)利用區(qū)域選劃,結論如下。

(1)針對海島土地資源的脆弱性及地理區(qū)位的特殊性,制訂了基于有居民海島開發(fā)利用方式的無居民海島開發(fā)利用流程,包括有居民海島土地利用適宜性評價,確定適宜開發(fā)利用的評價因素組合條件、評價因素組合條件確定的合理性檢驗、無居民海島開發(fā)利用區(qū)域選劃3個步驟。

(2)通過上川島土地利用適宜性評價確定的適宜開發(fā)利用評價因素組合條件為:高程≤100m、坡度＜15°和離道路距離≤300m;通過下川島和漭洲檢驗得到:下川島93.19%的建設用地落在適宜區(qū)域內,漭洲92.81%建設用地落在適宜區(qū)域內,說明本研究所確定的適宜開發(fā)利用的評價因素組合條件合理,可用于進行周邊無居民海島的開發(fā)利用布局。

(3)利用上述檢驗合理的評價因素組合條件進行王府洲、圍夾島、黃麖洲、坪洲和烏豬洲5個無居民海島開發(fā)利用區(qū)域選劃,2008年5個無居民海島適宜開發(fā)利用區(qū)域面積分別為0.50km2、0.40km2、0.18km2、0.41km2和1.09km2,占各自海島總面積的百分比分別為27.17%、22.73%、15.65%、48.81%和19.96%。

4.2 討論

在選取評價因素時只考慮了自然因素及受人類活動影響較小的離道路距離作為評價因素,評價因素選取較少,因此計劃在下一步工作中多選取一些評價因素。

本研究在進行上川島適宜性評價時對評價因素做分級處理,雖然經過多次試驗,選擇了最優(yōu)的分級結果,但是分級界限的變化會影響評價的結果,因此在今后的工作中,需要進一步研究更好更穩(wěn)定的分級方法。

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