近30年中国海岸带养殖塘时空变化遥感追踪

— International Journal of Applied Earth Observations and Geoinformation, Vol102, , 102383, Jun 2021

段元强^a, 田波^a,*, 李行^b, 刘东艳^a, Dhritiraj Sengupta ^a, 王玉珏 ^a, 彭亚^a

a  华东师范大学，河口海岸国家重点实验室, 中国，上海, 200041

b  江苏师范大学，地理测绘与城乡规划学院，中国，徐州，221116

关键词：水产养殖池塘，遥感，时空分布，滨海低洼地，海岸带围垦，粮食安全

人口增长引起水产品需求快速增加，而野生捕捞产量受环境承载力的限制趋于饱和，这使得水产养殖业在过去数十年间迅速发展。水产养殖能够有效保障人类粮食安全和营养供给，但同时也带来了诸多环境问题。中国海岸带地区是世界上最为集中的水产养殖池塘聚集地。准确、高效地获取中国养殖池塘的时空分布信息对于产业科学管理和可持续发展意义重大。

在养殖池塘分布广泛的中国滨海地区，根据其典型网格状水域特征构建自动提取决策树模型。在利用MNDWI和AWEI水指数突出光谱特征的基础上，通过8邻域Laplacian卷积算子突出空间结构特征，同时借助SRTM 高程数据剔除地形复杂的内陆腹地区域，最终实现养殖池塘的自动提取。利用随机样点评估该方法，2020年制图结果的总体精度OA为0.972±0.006,养殖池塘提取结果的用户精度UA和生产者精度PA分别达到0.852 ±0.044和0.797 ± 0.033。基于Google Earth Engine (GEE)云计算平台，快速完成近30年9个时期（1990，1995，2000，2005，2008，2011，2014，2017，2020）中国滨海养殖池塘时空分布数据获取。

结果表明，中国滨海养殖池塘规模由1990年的5919.59 km²增加到2020年的9613.66 km²，整体面积变化呈现2017年前增加之后减少的趋势。叠加历年养殖池塘结果发现，30年间累积建造了约21997.90 km²，期间超过1.2万km²转为其它土地利用类型。从空间分布特征来看，特大规模养殖池塘区域多分布在腹地广阔的河口三角洲和平原海岸地带。

分析养殖池塘规模变化的驱动因素，发现除地理条件限制外，不同的经济发展水平对于养殖池塘的扩张或缩减有起到关键作用。虽各地区略有差异，但整体来看，各地区经济发展水平较弱时，水产养殖作为高收益的生产方式规模快速扩张；之后经济发展到较高水平，水产养殖逐步面临缩减。以珠江三角洲为例具体分析，2000年前后珠三角养殖池塘面积达到最大值，之后缓慢减少。与之对应的是，建成区不透水面面积迅速增加，大量养殖池塘被转为建筑用地使用。

中国滨海养殖池塘规模迅速扩大的另一个重要原因是近海的大规模围垦。历年岸线叠加养殖池塘空间分布数据，过去30年，海岸带围垦累积为水产养殖池塘建设提供了约22%的用地面积。另外，研究认为中国水产养殖业发展多受到政策导向。目前中国对环境保护的要求日趋严格，围垦禁令、湿地保护等一系列政策实施会限制养殖池塘用地的补充，同时滨海土地利用竞争日趋激烈，养殖池塘规模会进一步缩减。但由于养殖池塘作为最重要的水产食品的生产方式，中国滨海仍将长期保持较大规模。