面向多目标的海岸带生态空间规划路径及案例

摘要

海岸带是陆海统筹综合管理实施的关键地带，其关键要素包括土地（滨海湿地）、水（淡水、咸水及废水）和生物（植物、动物）等，因此，面向多目标的海岸带生态空间规划极其重要。本研究基于黄河三角洲生态环境的整体性、陆海水资源的一体性，以及多类水鸟栖息地需求的多样性特征，通过构建“土地利用—水资源—水鸟栖息地”的关系，协同不同保护对象的空间需求，构建面向多目标的空间恢复安全格局，以探索面向多目标保护，实现生态和经济统筹发展的空间规划的技术路径。

我国陆海统筹的定位主要包括协调区域经济发展和海岸带及海洋综合管理两部分，其中，海岸带的综合管理是陆海统筹的主要体现。

近年来，中国在推进实施联合国可持续发展目标方面，开始重点关注如何将视角从陆地转向海洋和海岸带资源的可持续利用。将海岸带视为一个特定区域和独立系统，衔接陆域与海域功能定位、开发布局和资源开发，对海岸带实施综合开发、合理保护、最佳决策的管理显得极为重要。

新的时代背景下，自然资源部统一管理的体制改革，为陆海统筹扫除了障碍，海域和陆域的综合统筹管理成为现实，但仍面临缺乏综合开发规划的问题。制度障碍消除后，利益平衡更多地聚焦于空间建设与生态保护方面。

2019 年《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，“坚持陆海统筹、区域协调、城乡融合，优化国土空间结构和布局”。新时期国土空间规划体系下，海岸带空间规划必然成为未来陆海统筹国土空间规划体系的重要内容。

01

陆海统筹的内涵及存在的问题

1.1  陆海统筹的内涵

关于陆海统筹，诸多领域的专家、学者从不同角度去理解，各有侧重，如叶向东认为，陆海统筹是以维持区域的稳定发展为目的，充分考虑海陆系统之间的相互影响，兼顾海洋与陆地资源各自独特的环境，统筹协调两个区域的发展规划；杨荫凯认为，陆海统筹是从宏观层面调控土地、海洋资源和陆地资源的开发产业布局，在生态保护的基础上，使陆域资源与海域资源的利用达到整体效率最大化。

陆海统筹在不同的尺度上关注的重点问题不同，在全球尺度，其常关注全球气候变化以及领国、领土、领海争端等问题；在国家尺度，其常关注统筹海陆产业布局，调控沿海地区的社会、经济发展；在区域尺度，其常关注服务设施与基础设施的协调对接；在地方尺度，其常基于地方独特的生态环境，进行因地制宜的生态环境保护与恢复工作，综合利用海岸带地区的资源与环境状态，促进该地海岸带可持续发展。

1.2  陆海统筹的矛盾和关键问题

海岸带是陆海功能的边界，是陆海统筹实施的关键地带。虽然划分海岸带的标准有自然地理标识、行政边界划定、距离划定、依据环境单元划定及采用综合方式划定等不同方式，但是国际经济合作与发展组织环境理事会提出，海岸带的定义和范围需要根据所处理的问题、问题的类型及管理的目标而有所改变。海岸带是海陆两大自然单元互为衔接的过渡地带，是高潮线向海陆两侧扩展一定距离所形成的区域。

海岸带的关键要素包括土地（滨海湿地）、水（淡水、咸水及废水）和生物多样性（植物、动物）等。随着沿海地区人口的急速膨胀，资源短缺和环境恶化等现象给海岸带生态环境带来了越来越大的压力与冲击，海岸带人地矛盾突出，面临诸多压力，其中典型的问题和挑战包括以下几个方面。

（1）海岸带地区生物具有丰富的多样性，但生态环境脆弱。

海岸带是陆地系统与海洋系统连接、交叉和复合的地理单元，是地球表面活动最为活跃且生物构成复杂、资源丰富的地带，湿地种类多样，生境类型多样，是水鸟重要的栖息地和迁徙中转地，为众多生物提供了丰富多样的栖息地和繁殖场所，为人类提供了丰富的生物资源。

海岸带具有复杂性与综合性特征，是典型的生态交错带和生态脆弱带，面临着包括全球性的气候变化、海平面上升等各种各样的生态风险。根据“可持续发展解决方案网络”（Sustainable Development Solutions Network ，简称“SDSN”）发布的《2019年实现可持续发展目标所需转变及其指数和指示板全球报告》的评估结果显示，我国海岸带生态环境涉及的可持续发展目标指标被评级为“红色”或“橙色”，如“保护海洋生态”（SDG14）的近岸海域海洋健康、应对气候变化（SDG13）被评价为红色；“保护陆地生态”（SDG15）的生物多样性水平、水资源可持续管理（SDG6）被评价为橙色，尤其是近岸海域海洋健康领域，是我国 17 项可持续发展目标中在全球表现最差的一项。

（2）海岸带地区人类活动的压力大。

沿海陆地是人类活动最为集中的地带，地球上约有 40% 的人口、50%以上的生产和消费活动都集中在这一地区，这里是人口密度最大、开发利用程度最高的区域。

海岸带资源与环境是沿海地区经济和社会发展的基础，各种需要综合解决的问题在这一区域集中和交织，但不合理的人类活动与自然的对抗，已造成海岸带生态系统和一系列环境问题，如工业废水、生活污水、农药化肥造成海水污染；海岸带生境衰退或消失，生物多样性降低，水鸟迁徙中转地与生境破坏严重，对于海岸带水鸟的保护十分不利。

因此，合理进行海岸带空间规划与格局优化，寻求经济发展和水鸟保护之间的平衡，对于保护海岸带生态系统，维持水鸟多样性，实现人与自然的可持续发展，有着重大的意义。

（3）海岸带使用功能存在冲突。

陆海交接地区土地的利益相关者数量较多，从功能上看，陆地和海洋规划对海岸带空间的定位有所差异，因而导致多种功能相互争夺。因此，土地发展需要综合考虑其诉求，以区域或国家的需求为主要导向。

（4）陆海空间规划体系存在差异，海岸带功能协调弱。

从规划管控的角度看，陆域规划侧重于事先布局，形成了从总体规划到管控图则再到城市设计的完整规划管控体系，达到了精细化管理。而海洋空间规划偏重于行业规范管理，多重视流程，对实际的实施过程关注较少，实施内容主要包括功能和管理要求上的指导作用，没有明确的具体规定，也没有形成系统的制度指引和规范标准。

02

面向多目标的海岸带空间规划理论与实践

2.1  海岸带综合管理是陆海统筹的核心理念，是实现海岸带可持续发展的必由之路

海岸带综合管理的本质是协调，一方面是相关职能部门的协调，横向上整合协调同级各个管理部门的相互工作，纵向上整合不同级别部门的目标；另一方面协调系统各关联要素，促进科学规划管理工作。在整合各种资源的基础上实现既定的目标，海岸带综合管理的最终目的是实现海岸带的可持续发展。兼顾陆地和海洋的管理方式，最早出现于 20 世纪 80 年代兴起的海岸带综合管理研究中。

欧洲委员会将海岸带综合管理定义为：促进海岸带地区可持续发展和管理的一种动态的、涵盖多学科的、迭代的过程，涵盖从信息收集、规划、决策、管理到监督实施的整个流程。海岸带综合管理被认为是一种综合的、实现海岸带各类活动协调发展的理论与实践。由此可以看出，海岸带综合管理是一个用综合观点、综合方法对海岸带的资源、生态、环境的开发和保护进行管理的过程。

海岸带可持续发展问题的解决，需要一个包括环境、社会 / 文化、经济和治理层面在内的全面观点，需要自然科学和社会科学工作者、海岸带管理和政策制定者，从长期的视角关注海岸带的复杂管理。从 20世纪 70 年代的海岸带管理到海岸带综合管理，再到近十年来基于生态系统的管理，都关注从系统综合集成的视角解决海岸带问题。

海岸带综合管理一般遵循可持续发展原则、陆海统筹原则、生态系统管理原则、风险防范原则。海岸带综合管理的研究大多还集中在综述上，对技术体系和理论的探索还有待进一步完善。国外的研究注重技术、模型的科学运用，作为一门新兴的交叉学科，海岸带综合管理的概念一直处在形成和发展的过程中，尚未建立统一的标准。

2.2  面向多目标的综合管理主要关注模型与决策支持系统

海岸带是一个完整的生态系统，各种资源的开发利用既有相互联系，又有矛盾，一系列生态环境问题，仅依靠单项管理不可能解决。如何在有限的资源条件下对其进行合理、有效的组合和配置，并权衡多种关系和多种目标，这就需要用综合的观点来进行海岸带管理，兼顾多方利益，建立多目标优化和可持续发展的海岸带管理体系。基于不同目标的海岸带规划，是保证生态健康、经济可持续发展和实现多目标的有效途径。

海岸带管理的目标包括海岸带地区的空间布局、社会发展、生态环境保护等。多目标优化起源于实践中复杂的设计、权衡和规划问题，几乎现实中每个问题都要在各种约束条件和耦合关系下解决不同的问题或者完成多个目标。

可以通过多目标规划来统筹海岸带在社会、经济、自然环境方面的发展需求，如贺北方等人就以社会、经济、自然环境的可持续发展为目标，考虑区域经济发展与水资源、环境之间的协调关系，用评价函数将多目标优化转变为单目标优化，建立区域水资源优化配置模型；付会从海洋生态承载力角度出发，以生态承载力、人口总量和海洋产业产值为目标函数，从海洋环境容量约束、资源约束入手，针对青岛市海洋生态承载力面临的主要问题，建立多目标规划模型；陈剑等人则是应用了系统工程理论方法，结合区位理论、宏观经济分析方法及计算机技术等深入研究城市功能区划，建立了关于胶州湾功能区划的多目标动态决策分析模型。

韦斯特马科特（Westmacott）从海岸带综合管理的决策角度出发，描述了决策环境的组成部分和决策支持系统的组成部分，探讨了处理不同建模的需要、数据不足的限制和多目标决策环境的可用技术，对三种海岸决策支持系统的设计和作用进行评估，并用于评估开发海岸综合管理决策支持系统的潜力。海岸带的综合管理涉及多学科、多部门、多方利益，因而未形成较为完备的技术体系。

另外，虽然有多准则决策法，但仍然存在变量和指标难以选取、权重确定和指标评判标准难以确定等问题。张珞平等人开发了一种新的多维决策法及分析模型，通过应用于海岸带主体功能区划中并不断改善修正，克服了原有多准则决策法的固有问题，并且该决策法非常适合用于须综合考虑社会、 经济、 生态环境等方面错综复杂的区域性和综合性的战略决策，但其实践尚不成熟，仍待深入研究。

2.3  海岸带空间规划还未形成有效多目标综合考虑的规划框架与技术体系

海岸带空间规划是解决沿海区域人类活动以及人类活动与海洋生态环境保护之间矛盾的有效工具，可以促进空间资源合理利用，保障海岸带可持续发展。海岸带空间规划的终极目的是实现海岸带的综合管理，但目前还未形成有效的多目标综合考虑的规划技术体系。

目前，国内外研究多以单目标优化为目的，在海岸带综合管理的基础上进行海岸带空间规划，以实现不同目标。

如颜利等人综合利用空间叠置法和相关分析法等定性和定量相结合的方法，对滨海湿地基本空间单元进行划界，提出福建省东山湾滨海湿地空间规划分区方案；张冉等人通过划分基本调查单元，运用地理信息系统技术，建立规划区域内的各种海域使用活动、海洋生态系统特征（非生物特征、重要生物和生境分布）分布图，然后将各种信息分布图进行叠加，运用情景分析法，并结合公众参与，最终确定规划方案，提出了海洋空间规划的基本技术路线；韩西丽等人以水鸟为视角，将滨海湿地作为主要保护对象，采用“专家打分法”，对滨海湿地和类城市建设用地进行水鸟友好程度调查评估，提出我国海岸带各类湿地保护距离和各类城市建设用地的退让距离，明确我国海岸带湿地保护及城市建设用地的空间管制范围。

在海岸带地区的多目标规划，主要是关注多目标优化的算法。斯雷肯斯（Sreekanth）等人开发了遗传规划和模块神经网络两种不同的替代模型，与多目标遗传算法相连接，用于发展沿海含水层盐水入侵的多目标管理策略；贝格尔（Beger）等人明确解释了陆地、海洋和淡水领域之间的连接，利用域间连接分类法提出空间保护优先级技术，提出一个系统保护优先级的概念性框架，提升不同领域间操作进程的持久性；刘勤从海洋空间资源性资产利用效率流失的角度出发，以海洋可持续发展原则为基础，指出海洋空间资源性资产的优化配置方法，为有效遏制海洋空间资源性资产流失提供支持；孙小祥在可持续发展理论前提下，通过建立多目标规划模型，从结构与布局两方面，对盐城滨海湿地的景观格局的数量结构进行优化。

2.4  面向多目标规划的成熟框架及规划路径有待完善

关于陆海统筹规划决策以及海岸带的规划和管理，需要运用海岸带综合管理框架，对此，已有学者去探索解决海岸带问题的理论框架。姜忆湄等人针对海岸带规划管理体系庞杂、矛盾不断、资源利用率低等问题，提出构建基于“多规合一”的海岸带综合规划，剖析其内涵、特征和战略定位，并构建相应的框架、技术路径、协调机制与管控策略；左平从生态、空间、矿产、文化四个角度对资源进行划分，构建了海岸带综合管理框架体系，其重点在于保护物种栖息地和各类自然资源基地，更强调海岸带的过程管理。

虽然学者们对解决海岸带问题的理论框架有所探索，但仍缺乏统一的成熟框架，最为核心和关键的问题是在面向决策问题与综合集成信息的过程中，缺乏共同认可的集成框架，这将导致信息片段化以及综合认知水平不足，加上各要素间转化、融合机制不明确，难以形成专业化、科学化的“智能决策系统”。

03

面向多目标的空间规划—以黄河三角洲水鸟栖息地恢复为例

3.1  基本框架及思路

基于综合管理理念及空间分析技术方法的海岸带空间规划，可为恢复湿地及水鸟保护提供借鉴（图 1）。

图1 面向多类水鸟保护及质量提升恢复技术体系

本文以水鸟栖息地作为研究对象，以山东东营市的黄河三角洲滨海湿地作为研究区域，依据我国北方海岸带自然生境的构成特征、地理特征、生物特征、水资源禀赋及格局、不同类型水鸟生境需求等基本特征，探索多种类水鸟和多类型栖息地相结合的多目标优化技术体系。考虑到要使用多种水源恢复多目标水鸟类群栖息地，也希望通过该技术体系提升海岸带生态系统功能，减少景观破碎化程度，构建水鸟栖息地。

3.2  具体步骤示例 

3.2.1 因地制宜：基于土地利用，确定海岸带可恢复区

恢复地区选取原则：一是恢复目标在于恢复区域的生态功能提升，对于不能转变土地利用类型的土地，则判断其为不可恢复区，如建设用地和耕地；二是相对私有的土地也属于不能转变的区域，如宅基地。由此形成主要恢复区、次要恢复区、难以恢复区、不可恢复区。将沼泽、草地、林地、河流视为有利于物种生存的环境，而城镇用地、建设用地、油田、耕地等视为无法改变的土地利用类型。

所以，可恢复为物种生境的土地类型主要包括盐碱地、滩涂、裸地，而虾蟹池和盐池在实际需要恢复时再考虑恢复。恢复区主要选择农用地和建设用地以外的土地，主要包括荒草地、盐碱地、裸土地等（图 2）。

图2 黄河三角洲可恢复地区分布图

3.2.2多要素综合：探析要素间的科学规律，构建“湿地—水资源—水鸟”关系

由淡水、废水、咸水水源所恢复后的湿地状态不同，水源、水深、土壤盐分、地貌及地下水现有特征，都会影响植被类型，因而可以根据不同水分和盐分环境，对主要生长植物进行简单划分（表 1）。

表1 黄河三角洲多水源恢复后的不同植被栖息地情况

3.2.3 多目标综合：明确四类水鸟的生境需求

根据水鸟的生境需求和鸟类特征，将该黄河三角洲水鸟类型合并为四组，如将属于游禽的鸬鹚类、天鹅类、雁鸭类归为一类，将属于涉禽的鹤鹳类归为一类，将以滩涂为主要栖息地的鸻鹬类归为一类，将对生境需求较为不敏感的秧鸡类归为一类。

通过对各水鸟组活动区域的环境因素的调查和总结，在不同的空间尺度上记录景观因子（斑块的组成、大小、破碎程度等）、植被特征（各层植被的盖度、数量等）、食物条件（食物的种类、分布、丰富程度等）、水因子（水源距离、水面面积等）、干扰因素（干扰源距离、干扰性质、干扰强度）等，总结出影响特定生物栖息地选择的主要环境因子，明确栖息地的需求。

如以大天鹅为代表的水鸟类型（表 2），在越冬期和繁殖期所需的栖息地类型不同，在越冬期，离干扰源的距离约为 500 m，在繁殖期，离干扰源的距离需要达到1 500 m 左右，而其常栖息在植被高度为 25 cm 的生境，水深要求在 65 cm左右。

表2 大天鹅栖息地环境需求

3.2.4 协同优化：基于生境适宜性原则，确定四类水鸟栖息空间

在陆海统筹的国土规划背景下，生态保护和空间规划的过程，不可避免地要面对以多个目标为对象、在多方利益中寻求效益最大化的问题，也就是多目标优化问题。多目标优化问题一直是学术界研究的难点和热点，过去在面对需要解决多目标优化问题时，大多是将多个目标分解为单个目标，然后再借助常规方案来解决。

比如通过物种分布模型、GAP 分析和网络分析等方式识别水鸟关键栖息地，进行生境适宜性评价。近年来，由于大数据的兴起，面对多目标优化问题时，可以将多种不同的模型和算法结合使用，如将遗传算法或人工神经网络，与多目标粒子群优化算法相结合等。

在本案例中，使用 MAXTANT 生境适宜性模型，预测四类水鸟的适宜性生境，并对其进行生境适宜性评价。将其生境划分为适宜区和非适宜区，以适宜区为参照，将非适宜区中的不可恢复区排除，并通过 ArcGIS 软件将四类水鸟的非适宜区进行叠加，根据叠加范围交集数量，将黄河三角洲区域分为一级恢复区、二级恢复区、三级恢复区和四级恢复区（图 3）。

图3 大天鹅栖息地分布图

3.2.5 统筹生态和经济效益：三种水源恢复后效益权衡

海岸带综合管理的空间规划，必然要涉及社会的经济效益和环境的生态效益，如若以水鸟为主要视角，那么最好的恢复水源应是淡水。然而，为了协调区域经济发展的需求，且在淡水资源短缺的情况下，如何在不同利益方之间进行权衡，协调好人类活动并引水恢复水鸟栖息地，采用多种水源（淡水、海水、再生水）优化配置技术及建立黄河三角洲水鸟保护网络体系，在提高水鸟多样性的同时满足经济效益，是本案例研究的核心问题。

本案例整合黄河三角洲淡水、海水、再生水等各种水资源，采用水资源合理利用优化配置技术，结合不同水源恢复后的不同景观类型及其生态功能服务价值，计算出恢复后的湿地价值，如表 3 所示。

表3 不同水源恢复后的生态效益

淡水经恢复后，其价值最大；海水经恢复后，其效益最小，但是海水恢复后所提供的水源价值，要大于废水恢复后所提供的水源价值，也大于淡水恢复后所提供的水源价值。总体来看，废水经恢复后的效益最大。最后，根据所需要恢复的地区，寻找所有河流到达该地区的最小成本路线。

04

结论与建议

4.1  结论

开展海岸带空间规划是实现陆海统筹发展的重要途径。由于海岸带的复杂和多变特征，海岸带综合管理必然要面向多种不同的目标。通过分析黄河三角洲面向多类水鸟生境需求的空间规划，在以提升水鸟多样性栖息为目标的前提下，无论是保护多类水鸟，还是在水资源有限的情况下选择水源类型，都是在经济和生态效益中寻求平衡点，从而实现多目标优化的目的。

基于多类水鸟的空间需求，实现多目标的栖息地格局优化；基于资源及环境现状，实现生态和经济效益的最优，以助推海岸带综合管理和国土空间规划体系构建，实现海岸带的可持续发展。

4.2  建议

海岸带的空间规划必然要涉及多领域、多学科、多部门的交叉融合。海岸带可持续发展需要一个包括社会、环境、经济和治理层面的全面视角，在面向决策问题综合集成信息的过程中，因缺乏共识性集成框架，相关研究也通常面临数量不足、精度不够等问题，加上各要素间转化融合机制不明确、多源异构等问题，导致难以形成以专业化、科学化的“智能决策系统”。

另外，在海岸带综合管理实践中，一些生态概念没有统一的定义，也缺乏相应的指导能力，因此，本研究提出以下建议：一是建议在海岸带综合管理过程中，将科学、技术、管理进行融合，将自然科学规律运用到空间规划中，对问题进行整合性研究，实现科学规划；二是构建面向环境问题的知识集成平台；三是构建海岸带生态环境保护与空间规划体系相融合的理论框架和技术平台，开发数据、过程、服务等技术平台。

作者

陈梦缘  北京林业大学硕士研究生

袁秀  中国科学院科技战略咨询研究院助理研究员

王德  中国科学院烟台海岸带研究所研究员

邢韶华  北京林业大学副教授

推荐阅读

中国城市规划协会

我国城乡规划工作的非营利性行业组织。致力于制定城市规划执业规则、推广规划相关行业标准、搭建行业研究交流平台。