岸线环境敏感指数图在胶州湾的应用研究
陈荣昌+李涛+赵前
摘 要：本文分析了胶州湾溢油风险现状及发展形势。研究了环境敏感指数（Environmental Sensitivity Index，ESI）的分类和国内外应用情况。基于高分辨率的World View卫星影像，结合现场踏勘和资料搜集获得的敏感资源资料，借助溢油敏感资源及应急资源管理系统（OSERS2.0）建立胶州湾及附近海岸线的ESI岸线环境敏感指数图。ESI岸线环境敏感指数图对于溢油污染事故应急处置的辅助决策具有重要作用。
关键词：环境敏感指数图 ESI 溢油 胶州湾
在世界范围内，几乎每年都要发生一次泄漏量在万吨以上的油轮溢油事故，因油轮溢油事故进入海洋的石油每年约为39万t，其中最严重的一次船舶事故溢油量达26.7万t。据1973～2007年资料统计，我国沿海共发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，总溢油量达37887t。胶州湾及附近海域也发生过多起溢油事故，造成环境敏感资源的重大损失。在溢油事故中，漂浮的油污很可能直接污染海岸线，导致海岸环境遭受溢油污染的风险相对较高。溢油的归宿和污染后果对于不同的岸线类型有着显著的差异，并且岸线类型也决定了不同的清污方法，因此在溢油事故应急处置中，ESI岸线环境敏感指数图对于溢油事故的正确处置具有重要意义。
胶州湾溢油风险分析
1、交通流量和货运量
地处胶州湾的青岛港2013年吞吐量达4.5亿吨，成为总吞吐量排名世界第七的大港。青岛港也是我国规模最大、设施最先进的石油中转港之一，油品年吞吐量已经超过5000万吨，且呈现出持续增长势头。目前，青岛港的大部分大型油码头分布在胶州湾内，油品运输船舶需要经过胶州湾口，每年有7千多艘次油船进出胶州湾。随着胶州湾及附近岸线港口码头的建设、航道通航能力的扩展以及油码头吨级的提高，势必大大增加胶州湾内及湾口外近岸海域的溢油事故风险。
2、敏感资源
胶州湾位于山东半岛东部，东南临黄海，湾内面积约400km2。胶州湾内及胶州湾口外岸线附近的溢油敏感资源众多，湾内有胶州湾海洋特别保护区及胶州湾渔业区，保护对象为海洋生态、鸟类和鱼类；胶州湾口以北分布有汇泉湾东部珍稀海洋动物保护区、浮山湾奥运场馆区和青岛前海滨海风景区等，胶州湾口外分布有文昌鱼水生野生动物自然保护区、大公岛岛屿生态系统自然保护区等，胶州湾口以南则分布有灵山湾湿地保护区、灵山岛自然保护区和薛家岛旅游度假区等。
3、溢油事故对敏感资源的损害案例
胶州湾及其口外两侧岸线附近的自然保护区、湿地保护区、渔业区较多，对于海域生态环境平衡具有重要作用，一旦发生溢油事故，将会对敏感资源造成难以恢复的损害。另外，旅游度假区、奥运场馆区、风景区以及青岛城市岸线一旦受到特大溢油事故污染，除敏感资源直接受损外，旅游环境会遭到严重破坏。如1983年巴拿马籍“东方大使”号油轮，出港途中在胶州湾内的中沙礁触礁搁浅，船体破损后泄漏原油3343.6t，污染了230km海岸线、90.5万m2滩涂及礁石、6.6万m2海水浴场，污染了海带、贻贝、杂色蛤等养殖区1.5万亩，1.9亿株海带幼苗被毁，污染损失达2800万余元。
因此，避免、减少和有效控制溢油事故，最大限度减轻溢油事故对岸线资源的损害程度，对于保护胶州湾及湾口附近的各类敏感资源、维持和保护胶州湾的生态环境、促进胶州湾海域的可持续发展，是十分必要的。
环境敏感指数图
1、环境敏感图和环境敏感指数ESI
岸线环境敏感指数（Environmental Sensitivity Index，ESI）是NOAA有毒物品反应评估处研制的用于美国沿海和大湖地区溢油应急反应敏感图制作的岸线敏感性指数。1979年墨西哥湾“IXTOC 1”油井泄漏事故发生的前几天，首张环境敏感指数图诞生。此后，环境敏感指数图成为美国溢油应急规划和应急反应不可或缺的组成部分，环境敏感指数图的地图集覆盖了美国的大部分海岸线，包括阿拉斯加和大湖区岸线。环境敏感指数图总体来说包括三类信息：
岸线类别。根据岸线对油污的敏感程度、油污滞留特性和油污清除难易程度，按一定标准划分的岸线环境敏感分级指数。
生物资源。包括对油污敏感的动物、稀有植物和栖息地，例如沉水植被和珊瑚礁。
人类活动资源。由于被人类开发和利用而附加了敏感性和价值的特定区域，例如沙滩、公园、海洋保护区、取水口以及文化遗址等。
其中，用于岸线环境敏感性分级的ESI指数原则上把岸线分为10级，即ESI由1～10级，敏感性逐步增大，同时不同ESI级别分别代表不同岸线类型。另外，在应急处置过程中，对应不同的ESI数值，有相应的处理对策措施。由于ESI指数使用早，分类系统完整，采用的国家较多，影响较大，所以ESI在某种程度上可视为一个标准。
NOAA完整的ESI岸线分级标准包括了四种岸线类别：河口、湖岸、河岸和沼泽，详见表1和表2。
2、ESI在国内外的应用情况
1976年，Michel等人在库克湾的研究中，首次提出了海岸环境图件及按照相对敏感程度分级的概念。从那以后，岸线分级被逐渐细化并覆盖了美国北部、中部和东部部分岸线类型。目前，NOAA在其环境应急管理平台（Environmental Response Management Application， ERMA）中，集成了静态和实时数据，包括ESI岸线环境敏感指数图、船位、气象和潮流等信息，给环境应急反应人员和决策人员一个集成化且易于使用的平台。在NOAA的网站上为公众提供ESI岸线环境敏感指数图集的下载服务。从1989年起，美国的环境敏感指数图集开始结合地理信息系统（GIS）进行制作和管理，在信息的管理、更新和传递过程中更加方便。ESI岸线敏感性指数图已经在美国得到了广泛的应用。
我国在90年代开始引进ESI岸线环境敏感指数图，如李筠等人利用地理信息系统制作了包含ESI指数的环境敏感图，并成为珠海港溢油应急计划的重要组成部分；乔冰等人研制的深圳溢油应急智能信息系统中引入了ESI指数；张卫等人研究了ESI指数的分级方法。总体而言，ESI指数在国内的应用尚不多见。
胶州湾ESI岸线环境敏感图的建立
1、海岸线调查和资料搜集
在海岸线调查工作中，采取了实地调研和资料搜集相结合的方式，其中实地调研的范围、内容和方式如下：
调研范围：自丁家嘴岸线（N35°54′36.67″，E120°8′0.63″）至石老人岸线（N36°5′37.29″，E120°28′38.68″），岸线全长约26.87km。调查潮间带以上约100m范围内的岸线及附属设施。
调查内容：主要涉及敏感资源原始数据的内容，包括岸线类型、岸线坡度等自然条件，以及岸线利用情况、岸线资源类型等信息。
调查方式：采用现场记录表格、手持GPS定位、摄影及录像的方式记录岸线资源信息。调查过程中的交通工具采用船只和车辆，便于通过陆路抵达的岸线通过车辆到达，陆路距离较远的岸线通过船只调查。
资料调研则包括对胶州湾海域敏感资源的相关文献资料搜集，如海洋功能区划、海图等。
2、数据分析和整理
本研究采用溢油敏感资源及应急资源管理系统（Oil Spill Emergency Response System 2.0，简称“OSERS2.0”）进行编辑，主要包括几方面工作：
采用分辨率0.5m的WorldView卫星影像作为底图，调整投影方式与海图匹配，然后利用OSER2.0的GIS编辑功能生成Shape格式的岸线矢量图，见图1。
根据调研获得的分段岸线GPS坐标、影像和录像资料，结合卫星影像进行岸线分段，关联各段岸线的影像和录像资料，见图2。
在分段基础上，综合实地调研和资料调研成果，填入各段岸线的属性参数，包括ID、名称、位置、长度、水上功能、岸上功能、底质、坡度、形态结构、能量、价值、敏感时间、ESI、SI、PI、联系人、电话和备注等。
3、成果及应用
经过数据分析和整理，胶州湾及周边26.87km长岸线被划分为343个分段并赋予了属性参数，关联了实地照片和录像。胶州湾ESI岸线环境敏感指数图成果保存在OSERS2.0系统的矢量和影像数据库中，并与系统的溢油预测模拟结果实现耦合叠加，可直观显示溢油事故可能污染的岸线区域，并给出对应岸线ESI指数的溢油污染应急处置对策措施。
结语
胶州湾内及湾口附近的溢油敏感资源包括保护区、渔业区、旅游区、城市岸线等。随着青岛港的快速发展，油品码头吨级的提高、船舶数量和油品运量的不断增长，增大了船舶交通事故发生的可能性，从而也增大了发生船舶溢油事故的风险。
本文论述了ESI岸线环境敏感指数的标准分类、发展历史及其在国内外的应用情况；对胶州湾及其周边26.87km长岸线进行了实地调研，并搜集了敏感资源相关资料；利用溢油敏感资源及应急资源管理系统（OSERS2.0），在高分辨率卫星影像底图的基础上，将研究岸线分成343个分段，并根据ESI岸线环境敏感指数的需要赋予了属性参数。本研究成果可用于胶州湾岸线及相关敏感资源数据库的建立、管理和维护，结合OSERS2.0的预测预警、敏感资源和应急资源管理功能，可对岸线敏感资源应对溢油污染事故的预测预警和应急处置提供应急决策支持。
我国在90年代开始引进ESI岸线环境敏感指数图，如李筠等人利用地理信息系统制作了包含ESI指数的环境敏感图，并成为珠海港溢油应急计划的重要组成部分；乔冰等人研制的深圳溢油应急智能信息系统中引入了ESI指数；张卫等人研究了ESI指数的分级方法。总体而言，ESI指数在国内的应用尚不多见。
胶州湾ESI岸线环境敏感图的建立
1、海岸线调查和资料搜集
在海岸线调查工作中，采取了实地调研和资料搜集相结合的方式，其中实地调研的范围、内容和方式如下：
调研范围：自丁家嘴岸线（N35°54′36.67″，E120°8′0.63″）至石老人岸线（N36°5′37.29″，E120°28′38.68″），岸线全长约26.87km。调查潮间带以上约100m范围内的岸线及附属设施。
调查内容：主要涉及敏感资源原始数据的内容，包括岸线类型、岸线坡度等自然条件，以及岸线利用情况、岸线资源类型等信息。
调查方式：采用现场记录表格、手持GPS定位、摄影及录像的方式记录岸线资源信息。调查过程中的交通工具采用船只和车辆，便于通过陆路抵达的岸线通过车辆到达，陆路距离较远的岸线通过船只调查。
资料调研则包括对胶州湾海域敏感资源的相关文献资料搜集，如海洋功能区划、海图等。
2、数据分析和整理
本研究采用溢油敏感资源及应急资源管理系统（Oil Spill Emergency Response System 2.0，简称“OSERS2.0”）进行编辑，主要包括几方面工作：
采用分辨率0.5m的WorldView卫星影像作为底图，调整投影方式与海图匹配，然后利用OSER2.0的GIS编辑功能生成Shape格式的岸线矢量图，见图1。
根据调研获得的分段岸线GPS坐标、影像和录像资料，结合卫星影像进行岸线分段，关联各段岸线的影像和录像资料，见图2。
在分段基础上，综合实地调研和资料调研成果，填入各段岸线的属性参数，包括ID、名称、位置、长度、水上功能、岸上功能、底质、坡度、形态结构、能量、价值、敏感时间、ESI、SI、PI、联系人、电话和备注等。
3、成果及应用
经过数据分析和整理，胶州湾及周边26.87km长岸线被划分为343个分段并赋予了属性参数，关联了实地照片和录像。胶州湾ESI岸线环境敏感指数图成果保存在OSERS2.0系统的矢量和影像数据库中，并与系统的溢油预测模拟结果实现耦合叠加，可直观显示溢油事故可能污染的岸线区域，并给出对应岸线ESI指数的溢油污染应急处置对策措施。
结语
胶州湾内及湾口附近的溢油敏感资源包括保护区、渔业区、旅游区、城市岸线等。随着青岛港的快速发展，油品码头吨级的提高、船舶数量和油品运量的不断增长，增大了船舶交通事故发生的可能性，从而也增大了发生船舶溢油事故的风险。
本文论述了ESI岸线环境敏感指数的标准分类、发展历史及其在国内外的应用情况；对胶州湾及其周边26.87km长岸线进行了实地调研，并搜集了敏感资源相关资料；利用溢油敏感资源及应急资源管理系统（OSERS2.0），在高分辨率卫星影像底图的基础上，将研究岸线分成343个分段，并根据ESI岸线环境敏感指数的需要赋予了属性参数。本研究成果可用于胶州湾岸线及相关敏感资源数据库的建立、管理和维护，结合OSERS2.0的预测预警、敏感资源和应急资源管理功能，可对岸线敏感资源应对溢油污染事故的预测预警和应急处置提供应急决策支持。
我国在90年代开始引进ESI岸线环境敏感指数图，如李筠等人利用地理信息系统制作了包含ESI指数的环境敏感图，并成为珠海港溢油应急计划的重要组成部分；乔冰等人研制的深圳溢油应急智能信息系统中引入了ESI指数；张卫等人研究了ESI指数的分级方法。总体而言，ESI指数在国内的应用尚不多见。
胶州湾ESI岸线环境敏感图的建立
1、海岸线调查和资料搜集
在海岸线调查工作中，采取了实地调研和资料搜集相结合的方式，其中实地调研的范围、内容和方式如下：
调研范围：自丁家嘴岸线（N35°54′36.67″，E120°8′0.63″）至石老人岸线（N36°5′37.29″，E120°28′38.68″），岸线全长约26.87km。调查潮间带以上约100m范围内的岸线及附属设施。
调查内容：主要涉及敏感资源原始数据的内容，包括岸线类型、岸线坡度等自然条件，以及岸线利用情况、岸线资源类型等信息。
调查方式：采用现场记录表格、手持GPS定位、摄影及录像的方式记录岸线资源信息。调查过程中的交通工具采用船只和车辆，便于通过陆路抵达的岸线通过车辆到达，陆路距离较远的岸线通过船只调查。
资料调研则包括对胶州湾海域敏感资源的相关文献资料搜集，如海洋功能区划、海图等。
2、数据分析和整理
本研究采用溢油敏感资源及应急资源管理系统（Oil Spill Emergency Response System 2.0，简称“OSERS2.0”）进行编辑，主要包括几方面工作：
采用分辨率0.5m的WorldView卫星影像作为底图，调整投影方式与海图匹配，然后利用OSER2.0的GIS编辑功能生成Shape格式的岸线矢量图，见图1。
根据调研获得的分段岸线GPS坐标、影像和录像资料，结合卫星影像进行岸线分段，关联各段岸线的影像和录像资料，见图2。
在分段基础上，综合实地调研和资料调研成果，填入各段岸线的属性参数，包括ID、名称、位置、长度、水上功能、岸上功能、底质、坡度、形态结构、能量、价值、敏感时间、ESI、SI、PI、联系人、电话和备注等。
3、成果及应用
经过数据分析和整理，胶州湾及周边26.87km长岸线被划分为343个分段并赋予了属性参数，关联了实地照片和录像。胶州湾ESI岸线环境敏感指数图成果保存在OSERS2.0系统的矢量和影像数据库中，并与系统的溢油预测模拟结果实现耦合叠加，可直观显示溢油事故可能污染的岸线区域，并给出对应岸线ESI指数的溢油污染应急处置对策措施。
结语
胶州湾内及湾口附近的溢油敏感资源包括保护区、渔业区、旅游区、城市岸线等。随着青岛港的快速发展，油品码头吨级的提高、船舶数量和油品运量的不断增长，增大了船舶交通事故发生的可能性，从而也增大了发生船舶溢油事故的风险。
本文论述了ESI岸线环境敏感指数的标准分类、发展历史及其在国内外的应用情况；对胶州湾及其周边26.87km长岸线进行了实地调研，并搜集了敏感资源相关资料；利用溢油敏感资源及应急资源管理系统（OSERS2.0），在高分辨率卫星影像底图的基础上，将研究岸线分成343个分段，并根据ESI岸线环境敏感指数的需要赋予了属性参数。本研究成果可用于胶州湾岸线及相关敏感资源数据库的建立、管理和维护，结合OSERS2.0的预测预警、敏感资源和应急资源管理功能，可对岸线敏感资源应对溢油污染事故的预测预警和应急处置提供应急决策支持。
