桑新春，梁湘波，刘书锦，王秀娜，岳 奇
(国家海洋技术中心，天津 300112)
2002年，《中华人民共和国海域使用管理法》发布实施，国家开始实行海洋功能区划制度，海域使用必须符合海洋功能区划。正是基于如此高的法律地位，海洋功能区划一直是指导海域使用管理和海洋环境保护的重要依据，也是促进海洋经济高质量有序发展的重要指挥棒[1]。海洋功能区划的核心是对海域进行功能分区[2]。而海域功能分区则是在综合分析每片海域的自然属性和社会经济属性的基础上，设定具体范围内海域的特定主导功能和兼容功能，明确范围内海域的适宜用海类型或禁止用海类型及其管控措施[3]。长期以来，我国海洋空间分区技术的发展与创新主要体现在海洋功能区划的修编和完善等方面[4]。
2019年5月，《中共中央国务院关于建立国土空间规划体系并监督实施的若干意见》提出建立“多规合一”的国土空间规划体系，并将海岸带规划确定为国土空间规划体系的专项规划，用以指导海岸带地区空间布局并对国土空间总体规划形成补充。在这一背景下，随着上一轮海洋功能区划规划期结束，在新的“多规合一”体系下，国土空间总体规划特别是海岸带规划将承担起承接海域功能分区的重要作用[5]。2021年7月，自然资源部办公厅印发了《省级海岸带综合保护与利用规划编制指南》(试行)，指明省市级海岸带规划的核心内容就是开展海岸带地区，尤其是向海一侧的功能分区。从分区体系上要求市级海岸带规划要通过合理的海域功能分区，实现其在海岸带规划与国土空间总体规划“之”字型传导链条上“充分承接，精细传导”的重要价值。市级海域功能分区要在省级国土空间总体规划与海岸带规划确定的总体格局和主体功能的基础上，结合海域特点对于上位规划分区尺度进行更精细化的空间识别，同时匹配地市级层面的海域空间管制行政职责，强化功能区的保护与管控作用，规范开发利用秩序。这对海域功能分区理论方法与实践提出了新的要求和挑战。
国外关于海域功能分区技术的研究起步于20世纪60年代末，经历了从对水质划分到针对海洋环境、资源条件、经济状况和开发能力等全面分析的过程[6]。21世纪初，美国在夏威夷根据海洋环境保护和海洋经济可持续发展并重的原则，将夏威夷海域划分了10个资源区，在阿拉斯加根据海岸不同的资源分布特点划分了32个海岸带资源区[7]；
比利时在海洋使用管理和海洋战略构思方面建立了基于生态系统的海洋空间规划[8-9]；
澳大利亚则采用了海洋水域分类法，以生态系统为考虑因素划定了60个区域[9]。国内对海域分区方法研究主要包括主体功能分区和海洋功能区划研究。主体功能分区方面，母容等[10]构建了基于多为决策分析的海湾海岸带主体功能分区方法；
巩垠熙等[11]利用GIS空间分析、多元统计分析等模型探索了市县国土空间规划主体功能区划定方法。海洋功能区划研究则起步于1989年，当时主要强调海域自然属性，对社会属性的考虑有所欠缺；
1998年启动海洋功能区划修订时，开始确立国家、省、市、县的区划体系，并将海域自然属性和社会属性视作同一水平线[12]。《海洋功能区划技术导则》(GB/T 17108-2006)在GB 17108-1997的基础上增加了“海洋功能区划方法”章节，提出了指标法、叠加法和综合分析法等内容[13]。梁湘波等[14]在开展海域功能分区方法的研究时，对运用GIS和模糊评价进行了初步尝试；
张旭、张倩等分别对海口市和连云港海岸带进行了基于GIS的空间分区研究[15-16]；
杜军等[17]探索了模糊综合评价法在海岸带灾害地质稳定性分区方面的研究，熊云帆等[18]探讨了从模糊综合评价手段分析近岸海域水质建模，许雪青等[19]对渤海生态环境进行了可变模糊评价。
综上可知，国内外关于海域空间分区的研究均已相对成熟，技术方法也形成了较为完整的体系。然而，新时代对海洋空间规划提出了新的要求，新形势下对生态文明提出了更高的要求，如何通过功能分区实现海岸带空间格局优化、促进海域优质稀缺资源高效利用成为未来海岸带地区可持续发展的新命题。随着《市级国土空间总体规划编制指南(试行)》和《省级海岸带综合保护与利用规划编制指南》(试行)的发布实施，海域空间的功能利用类型已确定，但对于具体功能区划定的技术方法还存在极大的探索空间。
因此，本研究在现行的国土空间规划体系和分区类型下，借鉴已有分区方法，基于层次分析法和模糊数学原理，按照一定原则，构建一套科学客观的市级海域功能分区方法，为市县开展海岸带地区海域功能分区提供技术支撑。
1.1 基本原则
本研究在分区类型上遵循国土空间规划分区体系。按照《省级海岸带综合保护与利用规划编制指南》(试行)关于分区类型的基本要求，海洋生态空间的划定要基于“资源环境承载力和国土空间开发适宜性评价”的结果，即海洋生态保护区主要是海洋生态红线内区域，海洋生态控制区则是海洋生态空间中除生态红线区域外的部分。因此，本文主要针对海洋发展区中的海域利用类型划定展开研究。从立足解决实际问题、站位新时代国土空间规划理念的目标出发，分区方法遵循以下原则：
(1)生态优先原则(Ecology First)[20]。自然生态系统对人类活动具有不可或缺的效用[21]。坚持生态优先、保护优先，在选定功能区指标时，优先引入生态影响类指标，赋予重要程度，必要时可针对特定区域和特殊用海类型设置“一票否决”。
(2)陆海统筹原则(Sea-land Coordination)[22-26]。海域在确定主导功能时，要统筹考虑临海陆域的主导功能，强化对保护和开发导向不一致陆海空间的协调，确保相邻功能区不冲突。
(3)备择性原则(Alternative Hypothesis)。当出现多重功能不兼容时，要优先划定对资源和环境等条件备择性窄的类型。
(4)综合分析原则(Analysis by Synthesis)。要把握刚性约束与柔性调控的结合，在主导功能确定，特别是兼容功能确定时，要综合分析海域未来一定时期的发展规划，尽可能确保合理的用海需求。
(5)继承发展原则(Inheritance & development)。我国两轮海洋功能区划的实践形成了较好的分区基础，新的海域功能分区不应完全背离海域现有实际和原有功能分区定位，而应在原有基础上进行科学合理分析，对其进行完善和发展。
1.2 技术路线
基于上述原则，本文设计如下技术路线(图1)。首先搭建必要的资料和数据库；
其次建立海域功能分区指标体系，标准化处理后确定指标权重；
继而开展海域功能适宜性评价，利用模糊评价法进行栅格运算和图层叠加；
最后综合分析确定海域功能分区。
图1 技术路线图Fig.1 Technology roadmap
1.3 关键技术
1.3.1 指标体系
建立指标体系是运用模糊评价法的首要程序，指标体系的构建主要分三步进行。
第一步是合理选定指标。本研究从自然生态属性、社会发展属性两个方面入手，针对不同功能类型特点选取对应的指标。其中，自然生态属性指标主要反映海域生态功能、环境承载能力、风险防范能力和自然资源条件对其功能区影响的优劣程度等情况，主要包括水质条件、生物质量、灾害风险等级、工程地质、沿岸植被、离岸距离等指标；
社会发展属性指标主要反映海域所在区域的开发利用情况、经济社会状况以及海域当前所承载的规划区划等属性，除包括交通条件、基础设施、开发利用现状等一般性指标外，由于海域的开发利用已经历几十年的规划发展，新的分区应考虑其当前的规划情况，体现继承和发展，因此还包括功能区划符合度、涉海行业规划符合度等指标。需要特别说明的是，海域功能类型多样，影响因素各有侧重，因此在针对具体功能区类型设置指标时，会有一定差异。
第二步是标准化处理。通过标准化处理消除量纲差别，使不同指标的值域调整为[0～1][27]。本文规定，对于定性指标，根据经验确定为非常好、好、不好、差4种情形，直接赋值为1、0.75、0.5、0.25；
对于定量指标，采用指数标准化法，公式如下：
正向指标：
负向指标：
指标类型为Ymax(正向指标)时，则表示Y数值越大，对海洋功能分区的影响越大，当Y为最大值时，Xi为1；
反之，当指标类型为Ymin(负向指标)时，则相反。同时，当Y取1/2时，影响达到半衰点，即Y1/2时为Xi=0.5。
第三步是确定指标权重。层次分析法(AHP)和德尔菲法(Delphi)是常用的权重确定手段，具备良好的理论与实践基础。本文选择Delphi于AHP相结合的方式确定影响因素并计算因子权重。首先通过Delphi以问卷形式请专家对影响因子进行打分，获取各指标分值。通过AHP构建判断矩阵，然后进行各级指标的重要性对比，最后通过一致性检验得出权重结果。
1.3.2 综合评价
模糊评价法是对具有多因素模糊性特征的评价对象综合分析的一种评价方法[28]。海域功能分区涉及的因素正是一个复杂的系统，因此，本文按照多层次模糊综合评价模型构建如下集合：一是建立指标集U={U1,U2,…Un}；
二是设定评价集V={V1,V2,V3,V4}，分别代表功能适宜程度评价：高适宜、较适宜、一般适宜和不适宜；
三是建立因素评价矩阵R，确定隶属度并得到表示U～V上模糊关系的因素评价矩阵R=(rij)n×4，其中，i表示第i种影响因素，j表示上述的4级适宜程度，rij表示第i种因素对第j级的隶属度；
四是确定各指标权重A={a1,a2,…an}；
最后综合考虑所有因素，计算综合评判结果B=AR=(b1,b2,…,b4)。
1.3.3 叠置分析
本研究运用GIS技术将海域空间属性按照划定好的评价单元栅格进行逻辑运算：首先运用软件按照每类功能区指标体系中单项指标的类型形成高适宜(A)、较适宜(B)、一般适宜(C)、不适宜(D) 4级图层，称为单指标隶属度分布图；
其次分别将每一级别的各类单项指标乘以对应权重后进行叠加，形成新的4级图层，加以运算后形成该功能类型的4个层级的综合评价图层；
最后将各类功能区的综合分级图叠置成海域功能叠置图，在综合考虑刚性约束、柔性调控、开发利用现状和涉海规划的基础上确定海域主导功能和兼容功能，形成海域功能分区图。
2.1 研究区概况
图2 研究区域范围图Fig.2 Study area
东台市位于江苏省中部，盐城市最南端，是盐城市下辖面积最大的县(市)，地处32°33"～32°57′N、120°07′～120°53′E。东临黄海，西与泰州市兴化市毗邻，南与南通市海安县接壤，北与盐城市大丰区交界。区域海域总面积3 126.53 km2(包含省管海域)，连陆滩涂10.4万hm2，东沙、条子泥等岸外辐射沙洲6.7万hm2，滩涂面积占江苏省的22%。海岸线北起蹲门围区，南至方塘垦区，全长68.84 km。
本研究选取东台市全部海域作为研究对象进行评价分析(图2)，主要考虑东台市在海域特点方面具有一定代表性。从普适性考虑，东台市海域面积广阔，现有海域使用类型丰富，包括了大量养殖、渔业基础设施及风电等用海实体。沿海开发程度初具规模，且产业类型多样；
从特殊性考虑，东台市沿海拥有大面积於涨型滩涂资源，且新划定的生态红线面积占到盐城市过半的比例，生态要素特点突出，在海域保护和利用等方面有着更加突出的研究价值。
2.2 数据来源
本研究选取江苏省盐城市东台所辖海域为研究对象，以下辖部分海域作为重点案例。统计数据包括东台市人口、社会经济、海域使用权属数据等资料，主要来源于盐城市统计年鉴、东台市政府网站、海域动管网。规划文本包括《东台市海洋功能区划(2013—2020年)》《东台市城市总体规划(2015—2030年)》《盐城市海洋生态红线规划(2017—2020年)》《东台市城市总体规划(2015—2030年)》《江苏省海洋主体功能区规划》《盐城市沿海岸线利用和保护专项规划(2016—2030年)》等涉海规划，主要来源于东台市自然资源和规划局。空间数据主要包括东台市数字地形图、DEM、遥感影像(Landsat8)等，主要来源于自然资源管理部门地理空间数据库、现场调查航拍及有关文献等。
3.1 建立分区指标体系
3.1.1 影响因素分析及指标建议
由于海域分区体系类别多样，受篇幅所限，本文在功能区影响因素系统分析的基础上，选取具有代表性的增养殖区、工业用海区、风景旅游用海区等3个二级类功能区进行影响因素分析，同时，结合1.3.1设定的指标类型为3个功能区提出相应建议。
(1)增养殖区影响因素分析及指标建议
新的功能分区类型将原来的养殖区和增殖区合并为增养殖区。本文将近岸滩涂养殖与浅海养殖统一考虑，影响增养殖的主要因素包括养殖面积、环境质量、水体交换、水文条件以及相应的经济效益、区域经济发展水平、交通条件以及配套的渔业基础设施等。综合分析，在增养殖区选择生物质量、水深条件、环境质量、海域开阔程度、防浪条件和离岸距离作为自然生态指标，选择交通便捷度、离渔港距离、海域开发利用现状符合度、原海洋功能区划符合度和养殖规划符合度作为社会发展指标。
(2)工业用海区影响因素分析及指标建议
工业用海区主要是指从事沿海盐化工、海水淡化、海水冷却等工业活动以及开展海岸带防护工程等活动的区域。主要影响因素应包括合适的水文气象及地质条件、地形开阔程度、水体交换能力、防浪能力、抵御风险能力等同时也应考虑腹地经济水平、交通便捷条件等。综合分析，在工业用海区选择腹地开阔程度、工程地质、防浪条件、离岸距离和水深条件作为自然生态指标，选择交通便捷度、临岸基础设施条件、临岸行政单元情况、海域开发利用现状符合度和原海洋功能区划符合度作为社会发展指标。
(3)风景旅游用海区影响因素分析及指标建议
风景旅游用海区作为开发利用滨海和海上旅游资源、发展旅游业的重要海域，必须选划在具有一定知名度的人文景观、自然景观的海域。此外，风景旅游用海区所在地的交通、基础设施、接待能力等也是衡量其能否定为风景旅游用海区的重要因素。综合分析，在风景旅游区选择区域景点、沿岸植被、底质条件、环境质量、防浪条件和离岸距离作为自然生态指标，选择交通便捷度、接待能力、适游期、海域开发利用现状符合度、原海洋功能区划符合度和旅游规划符合度作为社会发展指标。
3.1.2 指标体系构建
考虑到东台市区位范围内的风速、风力、水温、光热、区位等条件有很强的匀质性，尽管对海域的功能发挥很重要，但对本地海域分区的影响程度一般。因此，本研究选取的指标均为该区域内变异性较大的重大指标。根据Delphi法，本研究通过现场咨询和线上问卷的形式，共向海域管理、空间规划、生态保护修复、交通、能源等领域11位专家发放了专家打分表，并全部收回。专家在充分了解资料和相互独立的情况下通过萨蒂1～9标度法对每一类功能区的自然生态属性和社会发展属性进行重要性打分，然后对同一功能区内自然生态属性和社会发展属性下的单项指标进行重要性打分。经过多轮打分后，意见分散程度逐步缩小，再利用AHP法完成经过一致性检验后确定各类指标权重。再经过因素量化分级后，构建形成指标体系(表1)。
3.2 模糊综合评价
3.2.1 适宜性叠置分析
完成指标体系建立后，本研究开始模糊综合评价(图3)。将东台市研究海域的矢量图层转化为以100 m×100 m大小为单元的栅格图层。鉴于收集的数据有限或多为离散的整数数据(如水深)，本文利用Arcgis插值运算获得整个研究区范围所需的数据。以水深条件为例，对于单项评价因子(水深条件)，通过分层计算生成高适宜(A)、较适宜(B)、一般适宜(C)、不适宜(D) 4级隶属度分层。依次类推，把各单项评价因子都进行隶属度分层。运用arcgis空间运算将同一级隶属度的图层乘以相应权重后叠加生成新的4个综合评价图层，再对4个图层进行叠加运算，生成隶属度最大的功能图层。
表1 东台市海域功能分区指标体系表Table 1 Index system of Dongtai sea functional zoning
按照上述方法进行运算叠置，综合分析形成海域功能叠置图。东台市海域经过功能叠置后，共形成10块叠加区域(图4)。
3.2.2 主导功能确定
将各类功能区综合评价图进行叠置，并对重叠部分进行对比分析，按照1.3.2节规定的高适宜(A)、较适宜(B)、一般适宜(C)、不适宜(D)等级，对重叠区的适宜度进行如下原则的规定：(1)主导功能区的确定要以适宜度强弱作为基本判断条件，按照备则性原则进行划分；
(2)当重叠区适宜度不同时，以适宜度级别高的功能作为主导功能(最高适宜度应高于“C级”)，若存在适宜度为次级且不为“D级”时，可设为兼容功能；
(3)当重叠区适宜度属于同一级时，优先考虑增养殖功能，其次为风景旅游功能，最后为工业功能；
(4)当重叠区适宜度均为“D级”时，则表明该区域在现行保护与开发能力下不宜作为具体功能区进行利用，或适宜于次三类功能区以外的功能，因此定为其他处理。基于此，东台市10块重叠区的分析结果如表2所示。
图3 综合评价示意图Fig.3 Schematic diagram of comprehensive evaluation method
图4 东台市海域功能叠置图Fig.4 Functional overlay map of Dongtai sea area
表2 重叠区主导功能分析表Table 2 Analysis table of dominant function for overlapping area
图5 东台市海域分区图Fig.5 Marine zoning map of Dongtai
4.1 结论
本研究在国土空间规划分区体系下，运用GIS空间分析和模糊综合评价的方式对江苏省东台市海域进行了功能分区尝试，形成了一套相对客观科学的市级海域功能分区方法和技术流程，有效表征了海域单元内的自然属性和空间特征，整体上能够从规划层面满足海域综合管理和用海需要。
本研究针对东台市海域划定了增养殖区935.05 km2，占东台市海域29.91%；
工业用海区184.69 km2，占东台市海域5.91%；
风景旅游用海区75.82 km2，占东台市海域2.43%(图5)。通过将本文分区结果同盐城市海岸带综合保护与利用规划(以下简称规划)分区初步成果进行比对分析显示，基于本文研究方法形成的东台市三类功能区与上位规划分区结果在类型和位置分布上近似，可以有效实现承接传导价值。
4.2 不足与展望
本文对市县级海域分区进行了方法探索和实践，但在以下几个问题上还有进一步深入的空间：
(1)指标体系构建还不够完善。由于海域的影响因素庞杂而多样，本文设定的指标相对简单，专家根据经验进行主观判断情况一定程度上也会影响评价的科学性，在指标的设置和打分的客观性上还需要进一步研究。同时，本文的指标设置中虽然有意考虑了海域与陆域关系的影响关系，但对于陆海统筹的要求还存在较大差距，未能更好地将海陆一体化管理从分区的层面进行融合，没有完全解决由于陆海属性差异造成的区域隔阂。
(2)海域适宜性评价步骤繁琐。本文通过对单一指标分级建图，然后进行多轮叠加分析，虽然逻辑比较清晰，但过程较为复杂，运算量和制图量巨大。对于海域情况更复杂、分区类型更多样的地区，会造成较大的工作量和资料收集难度，导致方法的适应性和推广性下降。因此，在适宜性评价方面，对于评价步骤的精简和优化或引入新的评价模型也值得进一步研究。
(3)整体性分区方法有待创新。本文的重点案例只是针对3类有代表性的功能区进行了研究，不够全面和完整。未来希望通过方法创新的研究，将生态空间的划定也引入方法体系中，形成一套方法完成全海域功能类型的划分和评价。
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