岸線環境敏感指數圖在膠州灣的應用研究

陳榮昌+李濤+趙前

摘 要：本文分析了膠州灣溢油風險現狀及發展形勢。研究了環境敏感指數（Environmental Sensitivity Index，ESI）的分類和國內外應用情況。基于高分辨率的World View衛星影像，結合現場踏勘和資料搜集獲得的敏感資源資料，借助溢油敏感資源及應急資源管理系統（OSERS2.0）建立膠州灣及附近海岸線的ESI岸線環境敏感指數圖。ESI岸線環境敏感指數圖對于溢油污染事故應急處置的輔助決策具有重要作用。

關鍵詞：環境敏感指數圖 ESI 溢油 膠州灣

在世界范圍內，幾乎每年都要發生一次泄漏量在萬噸以上的油輪溢油事故，因油輪溢油事故進入海洋的石油每年約為39萬t，其中最嚴重的一次船舶事故溢油量達26.7萬t。據1973～2007年資料統計，我國沿海共發生大小船舶溢油事故2742起，其中溢油50t以上的重大船舶溢油事故共79起，總溢油量達37887t。膠州灣及附近海域也發生過多起溢油事故，造成環境敏感資源的重大損失。在溢油事故中，漂浮的油污很可能直接污染海岸線，導致海岸環境遭受溢油污染的風險相對較高。溢油的歸宿和污染后果對于不同的岸線類型有著顯著的差異，并且岸線類型也決定了不同的清污方法，因此在溢油事故應急處置中，ESI岸線環境敏感指數圖對于溢油事故的正確處置具有重要意義。

膠州灣溢油風險分析

1、交通流量和貨運量

地處膠州灣的青島港2013年吞吐量達4.5億噸，成為總吞吐量排名世界第七的大港。青島港也是我國規模最大、設施最先進的石油中轉港之一，油品年吞吐量已經超過5000萬噸，且呈現出持續增長勢頭。目前，青島港的大部分大型油碼頭分布在膠州灣內，油品運輸船舶需要經過膠州灣口，每年有7千多艘次油船進出膠州灣。隨著膠州灣及附近岸線港口碼頭的建設、航道通航能力的擴展以及油碼頭噸級的提高，勢必大大增加膠州灣內及灣口外近岸海域的溢油事故風險。

2、敏感資源

膠州灣位于山東半島東部，東南臨黃海，灣內面積約400km2。膠州灣內及膠州灣口外岸線附近的溢油敏感資源眾多，灣內有膠州灣海洋特別保護區及膠州灣漁業區，保護對象為海洋生態、鳥類和魚類；膠州灣口以北分布有匯泉灣東部珍稀海洋動物保護區、浮山灣奧運場館區和青島前海濱海風景區等，膠州灣口外分布有文昌魚水生野生動物自然保護區、大公島島嶼生態系統自然保護區等，膠州灣口以南則分布有靈山灣濕地保護區、靈山島自然保護區和薛家島旅游度假區等。

3、溢油事故對敏感資源的損害案例

膠州灣及其口外兩側岸線附近的自然保護區、濕地保護區、漁業區較多，對于海域生態環境平衡具有重要作用，一旦發生溢油事故，將會對敏感資源造成難以恢復的損害。另外，旅游度假區、奧運場館區、風景區以及青島城市岸線一旦受到特大溢油事故污染，除敏感資源直接受損外，旅游環境會遭到嚴重破壞。如1983年巴拿馬籍“東方大使”號油輪，出港途中在膠州灣內的中沙礁觸礁擱淺，船體破損后泄漏原油3343.6t，污染了230km海岸線、90.5萬m2灘涂及礁石、6.6萬m2海水浴場，污染了海帶、貽貝、雜色蛤等養殖區1.5萬畝，1.9億株海帶幼苗被毀，污染損失達2800萬余元。

因此，避免、減少和有效控制溢油事故，最大限度減輕溢油事故對岸線資源的損害程度，對于保護膠州灣及灣口附近的各類敏感資源、維持和保護膠州灣的生態環境、促進膠州灣海域的可持續發展，是十分必要的。

環境敏感指數圖

1、環境敏感圖和環境敏感指數ESI

岸線環境敏感指數（Environmental Sensitivity Index，ESI）是NOAA有毒物品反應評估處研制的用于美國沿海和大湖地區溢油應急反應敏感圖制作的岸線敏感性指數。1979年墨西哥灣“IXTOC 1”油井泄漏事故發生的前幾天，首張環境敏感指數圖誕生。此后，環境敏感指數圖成為美國溢油應急規劃和應急反應不可或缺的組成部分，環境敏感指數圖的地圖集覆蓋了美國的大部分海岸線，包括阿拉斯加和大湖區岸線。環境敏感指數圖總體來說包括三類信息：

岸線類別。根據岸線對油污的敏感程度、油污滯留特性和油污清除難易程度，按一定標準劃分的岸線環境敏感分級指數。

生物資源。包括對油污敏感的動物、稀有植物和棲息地，例如沉水植被和珊瑚礁。

人類活動資源。由于被人類開發和利用而附加了敏感性和價值的特定區域，例如沙灘、公園、海洋保護區、取水口以及文化遺址等。

其中，用于岸線環境敏感性分級的ESI指數原則上把岸線分為10級，即ESI由1～10級，敏感性逐步增大，同時不同ESI級別分別代表不同岸線類型。另外，在應急處置過程中，對應不同的ESI數值，有相應的處理對策措施。由于ESI指數使用早，分類系統完整，采用的國家較多，影響較大，所以ESI在某種程度上可視為一個標準。

NOAA完整的ESI岸線分級標準包括了四種岸線類別：河口、湖岸、河岸和沼澤，詳見表1和表2。

2、ESI在國內外的應用情況

1976年，Michel等人在庫克灣的研究中，首次提出了海岸環境圖件及按照相對敏感程度分級的概念。從那以后，岸線分級被逐漸細化并覆蓋了美國北部、中部和東部部分岸線類型。目前，NOAA在其環境應急管理平臺（Environmental Response Management Application， ERMA）中，集成了靜態和實時數據，包括ESI岸線環境敏感指數圖、船位、氣象和潮流等信息，給環境應急反應人員和決策人員一個集成化且易于使用的平臺。在NOAA的網站上為公眾提供ESI岸線環境敏感指數圖集的下載服務。從1989年起，美國的環境敏感指數圖集開始結合地理信息系統（GIS）進行制作和管理，在信息的管理、更新和傳遞過程中更加方便。ESI岸線敏感性指數圖已經在美國得到了廣泛的應用。endprint

我國在90年代開始引進ESI岸線環境敏感指數圖，如李筠等人利用地理信息系統制作了包含ESI指數的環境敏感圖，并成為珠海港溢油應急計劃的重要組成部分；喬冰等人研制的深圳溢油應急智能信息系統中引入了ESI指數；張衛等人研究了ESI指數的分級方法。總體而言，ESI指數在國內的應用尚不多見。

膠州灣ESI岸線環境敏感圖的建立

1、海岸線調查和資料搜集

在海岸線調查工作中，采取了實地調研和資料搜集相結合的方式，其中實地調研的范圍、內容和方式如下：

調研范圍：自丁家嘴岸線（N35°54′36.67″，E120°8′0.63″）至石老人岸線（N36°5′37.29″，E120°28′38.68″），岸線全長約26.87km。調查潮間帶以上約100m范圍內的岸線及附屬設施。

調查內容：主要涉及敏感資源原始數據的內容，包括岸線類型、岸線坡度等自然條件，以及岸線利用情況、岸線資源類型等信息。

調查方式：采用現場記錄表格、手持GPS定位、攝影及錄像的方式記錄岸線資源信息。調查過程中的交通工具采用船只和車輛，便于通過陸路抵達的岸線通過車輛到達，陸路距離較遠的岸線通過船只調查。

資料調研則包括對膠州灣海域敏感資源的相關文獻資料搜集，如海洋功能區劃、海圖等。

2、數據分析和整理

本研究采用溢油敏感資源及應急資源管理系統（Oil Spill Emergency Response System 2.0，簡稱“OSERS2.0”）進行編輯，主要包括幾方面工作：

采用分辨率0.5m的WorldView衛星影像作為底圖，調整投影方式與海圖匹配，然后利用OSER2.0的GIS編輯功能生成Shape格式的岸線矢量圖，見圖1。

根據調研獲得的分段岸線GPS坐標、影像和錄像資料，結合衛星影像進行岸線分段，關聯各段岸線的影像和錄像資料，見圖2。

在分段基礎上，綜合實地調研和資料調研成果，填入各段岸線的屬性參數，包括ID、名稱、位置、長度、水上功能、岸上功能、底質、坡度、形態結構、能量、價值、敏感時間、ESI、SI、PI、聯系人、電話和備注等。

3、成果及應用

經過數據分析和整理，膠州灣及周邊26.87km長岸線被劃分為343個分段并賦予了屬性參數，關聯了實地照片和錄像。膠州灣ESI岸線環境敏感指數圖成果保存在OSERS2.0系統的矢量和影像數據庫中，并與系統的溢油預測模擬結果實現耦合疊加，可直觀顯示溢油事故可能污染的岸線區域，并給出對應岸線ESI指數的溢油污染應急處置對策措施。

結語

膠州灣內及灣口附近的溢油敏感資源包括保護區、漁業區、旅游區、城市岸線等。隨著青島港的快速發展，油品碼頭噸級的提高、船舶數量和油品運量的不斷增長，增大了船舶交通事故發生的可能性，從而也增大了發生船舶溢油事故的風險。

本文論述了ESI岸線環境敏感指數的標準分類、發展歷史及其在國內外的應用情況；對膠州灣及其周邊26.87km長岸線進行了實地調研，并搜集了敏感資源相關資料；利用溢油敏感資源及應急資源管理系統（OSERS2.0），在高分辨率衛星影像底圖的基礎上，將研究岸線分成343個分段，并根據ESI岸線環境敏感指數的需要賦予了屬性參數。本研究成果可用于膠州灣岸線及相關敏感資源數據庫的建立、管理和維護，結合OSERS2.0的預測預警、敏感資源和應急資源管理功能，可對岸線敏感資源應對溢油污染事故的預測預警和應急處置提供應急決策支持。endprint

我國在90年代開始引進ESI岸線環境敏感指數圖，如李筠等人利用地理信息系統制作了包含ESI指數的環境敏感圖，并成為珠海港溢油應急計劃的重要組成部分；喬冰等人研制的深圳溢油應急智能信息系統中引入了ESI指數；張衛等人研究了ESI指數的分級方法。總體而言，ESI指數在國內的應用尚不多見。

膠州灣ESI岸線環境敏感圖的建立

1、海岸線調查和資料搜集

在海岸線調查工作中，采取了實地調研和資料搜集相結合的方式，其中實地調研的范圍、內容和方式如下：

調研范圍：自丁家嘴岸線（N35°54′36.67″，E120°8′0.63″）至石老人岸線（N36°5′37.29″，E120°28′38.68″），岸線全長約26.87km。調查潮間帶以上約100m范圍內的岸線及附屬設施。

調查內容：主要涉及敏感資源原始數據的內容，包括岸線類型、岸線坡度等自然條件，以及岸線利用情況、岸線資源類型等信息。

調查方式：采用現場記錄表格、手持GPS定位、攝影及錄像的方式記錄岸線資源信息。調查過程中的交通工具采用船只和車輛，便于通過陸路抵達的岸線通過車輛到達，陸路距離較遠的岸線通過船只調查。

資料調研則包括對膠州灣海域敏感資源的相關文獻資料搜集，如海洋功能區劃、海圖等。

2、數據分析和整理

本研究采用溢油敏感資源及應急資源管理系統（Oil Spill Emergency Response System 2.0，簡稱“OSERS2.0”）進行編輯，主要包括幾方面工作：

采用分辨率0.5m的WorldView衛星影像作為底圖，調整投影方式與海圖匹配，然后利用OSER2.0的GIS編輯功能生成Shape格式的岸線矢量圖，見圖1。

根據調研獲得的分段岸線GPS坐標、影像和錄像資料，結合衛星影像進行岸線分段，關聯各段岸線的影像和錄像資料，見圖2。

在分段基礎上，綜合實地調研和資料調研成果，填入各段岸線的屬性參數，包括ID、名稱、位置、長度、水上功能、岸上功能、底質、坡度、形態結構、能量、價值、敏感時間、ESI、SI、PI、聯系人、電話和備注等。

3、成果及應用

經過數據分析和整理，膠州灣及周邊26.87km長岸線被劃分為343個分段并賦予了屬性參數，關聯了實地照片和錄像。膠州灣ESI岸線環境敏感指數圖成果保存在OSERS2.0系統的矢量和影像數據庫中，并與系統的溢油預測模擬結果實現耦合疊加，可直觀顯示溢油事故可能污染的岸線區域，并給出對應岸線ESI指數的溢油污染應急處置對策措施。

結語

膠州灣內及灣口附近的溢油敏感資源包括保護區、漁業區、旅游區、城市岸線等。隨著青島港的快速發展，油品碼頭噸級的提高、船舶數量和油品運量的不斷增長，增大了船舶交通事故發生的可能性，從而也增大了發生船舶溢油事故的風險。

本文論述了ESI岸線環境敏感指數的標準分類、發展歷史及其在國內外的應用情況；對膠州灣及其周邊26.87km長岸線進行了實地調研，并搜集了敏感資源相關資料；利用溢油敏感資源及應急資源管理系統（OSERS2.0），在高分辨率衛星影像底圖的基礎上，將研究岸線分成343個分段，并根據ESI岸線環境敏感指數的需要賦予了屬性參數。本研究成果可用于膠州灣岸線及相關敏感資源數據庫的建立、管理和維護，結合OSERS2.0的預測預警、敏感資源和應急資源管理功能，可對岸線敏感資源應對溢油污染事故的預測預警和應急處置提供應急決策支持。endprint

我國在90年代開始引進ESI岸線環境敏感指數圖，如李筠等人利用地理信息系統制作了包含ESI指數的環境敏感圖，并成為珠海港溢油應急計劃的重要組成部分；喬冰等人研制的深圳溢油應急智能信息系統中引入了ESI指數；張衛等人研究了ESI指數的分級方法。總體而言，ESI指數在國內的應用尚不多見。

膠州灣ESI岸線環境敏感圖的建立

1、海岸線調查和資料搜集

在海岸線調查工作中，采取了實地調研和資料搜集相結合的方式，其中實地調研的范圍、內容和方式如下：

調研范圍：自丁家嘴岸線（N35°54′36.67″，E120°8′0.63″）至石老人岸線（N36°5′37.29″，E120°28′38.68″），岸線全長約26.87km。調查潮間帶以上約100m范圍內的岸線及附屬設施。

調查內容：主要涉及敏感資源原始數據的內容，包括岸線類型、岸線坡度等自然條件，以及岸線利用情況、岸線資源類型等信息。

調查方式：采用現場記錄表格、手持GPS定位、攝影及錄像的方式記錄岸線資源信息。調查過程中的交通工具采用船只和車輛，便于通過陸路抵達的岸線通過車輛到達，陸路距離較遠的岸線通過船只調查。

資料調研則包括對膠州灣海域敏感資源的相關文獻資料搜集，如海洋功能區劃、海圖等。

2、數據分析和整理

本研究采用溢油敏感資源及應急資源管理系統（Oil Spill Emergency Response System 2.0，簡稱“OSERS2.0”）進行編輯，主要包括幾方面工作：

采用分辨率0.5m的WorldView衛星影像作為底圖，調整投影方式與海圖匹配，然后利用OSER2.0的GIS編輯功能生成Shape格式的岸線矢量圖，見圖1。

根據調研獲得的分段岸線GPS坐標、影像和錄像資料，結合衛星影像進行岸線分段，關聯各段岸線的影像和錄像資料，見圖2。

在分段基礎上，綜合實地調研和資料調研成果，填入各段岸線的屬性參數，包括ID、名稱、位置、長度、水上功能、岸上功能、底質、坡度、形態結構、能量、價值、敏感時間、ESI、SI、PI、聯系人、電話和備注等。

3、成果及應用

經過數據分析和整理，膠州灣及周邊26.87km長岸線被劃分為343個分段并賦予了屬性參數，關聯了實地照片和錄像。膠州灣ESI岸線環境敏感指數圖成果保存在OSERS2.0系統的矢量和影像數據庫中，并與系統的溢油預測模擬結果實現耦合疊加，可直觀顯示溢油事故可能污染的岸線區域，并給出對應岸線ESI指數的溢油污染應急處置對策措施。

結語

膠州灣內及灣口附近的溢油敏感資源包括保護區、漁業區、旅游區、城市岸線等。隨著青島港的快速發展，油品碼頭噸級的提高、船舶數量和油品運量的不斷增長，增大了船舶交通事故發生的可能性，從而也增大了發生船舶溢油事故的風險。

本文論述了ESI岸線環境敏感指數的標準分類、發展歷史及其在國內外的應用情況；對膠州灣及其周邊26.87km長岸線進行了實地調研，并搜集了敏感資源相關資料；利用溢油敏感資源及應急資源管理系統（OSERS2.0），在高分辨率衛星影像底圖的基礎上，將研究岸線分成343個分段，并根據ESI岸線環境敏感指數的需要賦予了屬性參數。本研究成果可用于膠州灣岸線及相關敏感資源數據庫的建立、管理和維護，結合OSERS2.0的預測預警、敏感資源和應急資源管理功能，可對岸線敏感資源應對溢油污染事故的預測預警和應急處置提供應急決策支持。endprint