基于ArcGIS的江苏省连云区海洋空间规划分区研究

　　摘要：文章以江苏省连云港市连云区海域为研究区，提出了兼顾海洋资源开发与生态环境保护的海洋空间规划分区体系，包括工业与城镇建设区、生物资源利用区和生态保护区3个类别;构建了海洋环境生态承载力评价和海洋开发利用适宜性评价指标体系，基于ArcGIS完成了规划区网格划分和相关评价，并据此进行叠置分析，完成连云区海域分区的空间划分，其中工业与城镇建设区总面积占比为23.58%、生物资源利用区占55.52%、生态保护区占20.90%。海洋空间规划分区体系和基于ArcGIS划分方法在连云区的应用实践表明，该方法体系能够较好地协调海洋保护与开发的空间格局划分，可以为我国海洋空间规划分区研究和实践提供借鉴。

　　关键词： ArcGIS;空间叠置;海洋空间规划;海洋保护与开发;连云区

　　0 引言

　　伴隨着海洋开发利用活动幅度和强度不断加大，近岸海域海洋污染和海洋资源浪费问题日益突出和严重[1]，中国近海的海洋生态环境遭到严重威胁和破坏[2]，海岸带生态系统已经脆弱不堪[3]，这些都逐渐成为制约海洋经济可持续发展的限制性因素。海洋空间规划是为了解决人类活动之间以及人类活动和海洋生态环境保护之间的问题，选择合适的管理战略来保护具有重要生态价值的区域、维持和保证必要的生态系统服务功能，以实现海洋发展的生态、经济和社会目标[4]。编制和推进海洋空间规划实施，才能全方位、全海域、全过程协调海陆资源开发、产业布局和生态环境保护，保障各类城镇、农业、生态用海空间[5]。

　　我国海洋空间规划主要包括四大方面：①具有基础性、约束性的海洋主体功能区规划[6]，空间指导性不强，管控落实难[7];②用途类的海洋功能区规划，重开发、轻保护，海洋生态服务功能类型不明显，比例较低[8];③生态保护类的海洋生态红线，纯保护，红线面积比例、边界确定缺乏依据[9];④单个行业(用途)类的海洋相关行业规划，注重单一资源的开发。目前海洋空间规划由不同部门各自划定，未形成一体化体系且缺乏兼顾海洋保护和开发的整体性、综合性空间规划[10]。空间规划体系改革是我国国土空间治理体制改革的重要内容，是生态文明体制改革的重要任务[11]。统筹各类空间规划，编制统一的空间规划，实现“多规合一”。

　　江苏省连云港市连云区海洋资源丰富，海洋经济总值占GDP比重超过10%[12]，是江苏重要的沿海县区。连云区海洋开发活动大都集中在近岸海域，港口、临港工业、城镇建设占用了大量近岸海域空间;近海捕捞过度，渔业资源逐渐减少且大规模、高强度的近岸海洋开发活动日益加剧，导致海洋环境逐渐恶化[13]。基于此，本研究选取连云区作为研究案例，在研究协调好开发与保护关系的海洋空间规划体系的基础上，构建环境生态承载力评价体系和开发适宜性评价体系[14]，运用空间叠置分析方法[15]划分连云区“三区”空间。

　　1 研究区概况与数据来源

　　1.1 研究区概况

　　连云区位于江苏省连云港市，北部与赣榆区相邻，南部与灌云县相邻，北部为海州湾(图1)。海岸线北起临洪河口，南至垺子口，总长109 km。海域范围内起海岸线，北至与赣榆区分界线，南至与灌云县分界线，东至领海外缘线，整个海域面积约为1 800 km2。沿海滩涂面积约为28 km2，近海可养殖水域多达400 km2，是全国县区级最大的紫菜养殖基地。

　　目前海域主要用海方式有渔业用海、工业用海、交通运输用海、造地工程用海和旅游娱乐用海，海域使用面积约709 km2。生態红线类型主要有海洋特别保护区、特别保护海岛、重要渔业海域和重要滨海旅游区，覆盖面积约为16 km2。

　　1.2 数据来源

　　本研究选取江苏省连云港市连云区海域为研究对象，主要收集连云区海域2005年水深调查地形数据，2015年卫星遥感图像，2018年江苏省海域权属数据，《2017年江苏连云港海州湾国家级海洋公园——连云新城外海景观工程生态环境评价报告》《2018年连云港港徐圩港区海域海洋环境与生物生态现状调查总报告》《2018年连云港港徐圩港区海域渔业资源现状调查总报告》《江苏省海洋生态红线保护规划(2016—2020年)》《江苏省海洋主体功能区规划》。

　　2 研究方法

　　为建设生态文明、优化国土空间开发，国家提出以“三区三线”为基底的空间规划管控分区，通过划定生态空间、城镇空间和农业空间形成“多规合一”的空间规划[16]。为更好地贯彻落实陆海统筹，海洋空间规划也需以“三区三线”为基础进行海洋资源开发与保护，真正做到一张蓝图管到底。

　　本研究构建海洋环境生态承载力评价和海洋开发利用适宜性评价体系，根据研究区水深条件对研究区进行海域单元划分，对各个单元进行环境生态承载力评价和开发适宜性评价，叠加生态红线分布，确定海洋空间规划“三区”(图2)。

　　图2 海洋空间规划技术流程

　　2.1 海域单元划分

　　根据海域地形状况，平行于岸线方向大致与等深线平行，纵向与岸线垂直，但考虑到已开发区域、生态红线区域、深海区，还需遵循以下原则。

　　(1)网格大致走向按照连云区海域地形情况，纵向大致与岸线垂直。

　　(2)已有生态红线区作为一个整体单元保护，研究结果不能与江苏省海洋生态红线保护规划发生冲突。

　　(3)已开发建设的项目作为一个整体单元，不再细分单元。

　　(4)由于深海区不宜开发，分区网格相对近海较大。

　　2.2 海洋环境生态承载力评价

　　2.2.1 指标体系

　　从海水环境质量、沉积物环境质量和生态状况选取评价指标，建立海洋环境生态承载力评价模型，量化研究海域环境生态承载力状况。

　　(1)海水环境质量。本研究结合海域海洋环境调查报告，选取对近海海水质量影响较大的活性磷酸盐、溶解态无机氮、化学需氧量、石油类、砷汞铜铅锌镉含量等构成海水富营养化指数、海水重金属指数及海水石油类指数3个指标。其中，海水石油类指数为监测数据石油类的实测浓度。

　　海水富营养化指数计算方法如下：E=CCOD×CIN×CIP4 500

　　(1)式中：E为海水营养水平指数;CCOD、CIN、CIP分别为实测海水化学需氧量(mg·L-1)、溶解态无机氮(μg·L-1)、活性磷酸盐(μg·L-1)量值;E>1时为富营养化，E值越高，富营养化程度越高。

　　海水重金属指数计算方法如下：P=1nni=1cic0

　　(2)式中：n代表要素总数量;P为海水重金属指数;ci为所测样品海水中第i种重金属的实测浓度;c0为重金属浓度的评价标准值，评价标准按照《海水水质标准》中的一类标准。

　　(2)沉积物环境质量。鉴于影响沉积物环境的主要因素为沉积物重金属元素的含量及沉积物中石油类含量，因此选取沉积物重金属指数和沉积物石油类指数表征沉积物环境质量。其中，沉积物重金属指数计算方法同海水重金属指数。沉积物石油类指数以实测出的海水石油浓度为准。

　　(3)生态状况。本研究选取底栖动物生物量指数、浮游动物多样性指数、游泳生物资源量指数3方面指标表征生态状况。

　　底栖动物生物量指数计算方法如下：Dd=N/A

　　(3)式中：Dd为底栖动物生物密度;N为评价区域或站位实测底栖动物个体数;A为底栖动物物采样调查体积。

　　浮游动物多样性指数计算方法如下：H′=-Pi×log2Pi

　　(4)式中：H′为浮游动物多样性指数;Pi=Ni/N，Ni为第i种的个体数，N 为调查区所有物种的个体数之和。

　　游泳生物资源量指数计算方法如下：B=C/q×a

　　(5)式中：B为生物资源密度;C为平均每小时拖网渔获量;a为网具每小时扫海面积;q为网具捕获率，其中低层鱼类、虾蟹类、头足类q取0.5，近低层鱼类取0.4，中上层鱼类取0.3，本次评价取0.3。

　　2.2.2 评价方法

　　(1)标准化处理。由于通过监测所获取的指标单位不同，在计算时需要将不同的指标进行标准化处理从而达到定性分析的效果。富营养化指数、海水重金属指数、海水石油类指数、沉积物重金属指数、沉积物石油类指数为负向指标，底栖动物生物量指数、浮游动物多样性指数、游泳生物资源量指数为正向指标，正向、负向指标标准化方法如下。

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文章名称： 基于ArcGIS的江苏省连云区海洋空间规划分区研究

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