基于像素的马来西亚半岛东部和南部沿海多灾害脆弱性综合评估框架

《Ocean & Coastal Management》：A pixel-based integrated multi-hazard coastal vulnerability framework for the Eastern and Southern Coasts of Peninsular Malaysia

　　摘要：全球的沿海地区日益被视为气候变化、海平面上升以及人类活动密集交汇的前沿区域，这些因素共同加剧了对社区、生态系统及关键基础设施的威胁。在此背景下，开展严谨且具有空间明确性的脆弱性评估，对于制定基于证据的沿海管理策略、适应规划以及灾害风险降低措施至关重要。马来西亚半岛拥有漫长且人口密集的海岸线，这些海岸线支撑着该国的渔业、贸易、旅游业以及城市发展，但同时也极易受到季风引发的海洋与河流作用的影响。其东部和南部沿海地区面临南海和新加坡海峡，对这些地区而言，季节性波浪气候、风暴潮、河流径流以及快速的土地利用变化尤其具有破坏性，从而形成了复杂的沿海社区与基础设施风险分布格局。正因如此，马来西亚半岛东部和南部的沿海地区面临着多种相互作用的灾害风险，而现有的许多评估仍侧重于单一灾害或粗略的行政单元分析。本研究通过整合三种灾害层——河流洪水淹没、沿海淹没以及海岸侵蚀——以及六类脆弱性与暴露层——坡度、土地利用与覆盖类型、人口密度、道路密度、建筑占地面积以及地质/岩性——为涵盖吉兰丹、登嘉楼、彭亨和柔佛的10公里内陆沿海带开发了一种基于像素的多灾害沿海脆弱性指数（MHCVI）。分析完全基于GIS多准则决策分析框架中的开放地理空间数据集，且准则权重是通过层次分析法确定，以此体现专家判断与沿海脆弱性原则。研究结果表明，马来西亚半岛东部和南部沿海地区的灾害与脆弱性存在显著的空间异质性。河流洪水是最为重要的灾害类型，彭亨州的洪水易发程度最高，而柔佛州则几乎没有高风险区域。从脆弱性层面来看，整个区域以高脆弱性等级为主，其中吉兰丹和彭亨的脆弱性最为突出，因为这些地区的低洼地带人口密集，且地形条件也较为脆弱。最终的MHCVI结果揭示了这些州存在大量高风险及极高风险区域，同时也标注出了风险较低的沿海地带。总体而言，本研究表明，马来西亚半岛东部和南部的沿海风险是由多种灾害在空间上的叠加效应，加上持续的物理易受影响性以及局部的人类暴露情况共同决定的。此外，该研究还提供了一种透明且可重复的框架，有助于在季风影响的沿海环境中开展沿海风险筛查、空间规划以及气候适应性应对工作。

引言：沿海地区是全球最具生产力和战略重要性的区域之一，但同时它们也极易受到气候变异、海平面上升、海岸线不稳定、洪水以及人类快速发展所带来的累积影响（Adli Ramli等人，2025；Athanasiou等人，2024；Ganugapenta等人，2026；IPCC，2023；Rosli等人，2025；W. Zhang和Arlinghaus，2022）。在季风频发、地势低洼的热带地区，这类风险更为严峻，因为各种灾害往往不会单独发生，而是沿海岸线相互作用，共同对居民点、基础设施以及沿海生计造成多重影响（Dodman等人，2023；Dutta等人，2025；Ganguli等人，2022；Green等人，2025；Ranjan和Karmakar，2024；Wijetunge和Neluwala，2023）。因此，沿海脆弱性评估已成为此类环境中灾害风险降低、空间规划以及气候适应性应对工作的关键组成部分。在快速发展的沿海地区，准确识别出各类灾害与易受影响资产之间的重叠区域，对于确定干预优先级以及提升区域韧性至关重要。

在全球范围内，沿海脆弱性评估主要沿着两种方法路径发展。一种是基于过程建模的方法，包括用于模拟潮汐流动、风暴潮、波浪状况以及淹没路径的水动力模型和形态动力学模型（Adli Ramli等人，2025；Ariffin，2017；Green等人，2025；N. I. Ismail等人，2020；Ranasinghe等人，2023）。这类方法能够详细呈现沿海过程，但通常需要大量的本地数据、精细的校准工作以及大量的建模投入，这限制了其在长距离海岸线以及数据匮乏地区的应用（Jevrejeva等人，2024；Vitousek等人，2024）。另一种方法是基于指数的方法，最典型的是沿海脆弱性指数（CVI）及其后续衍生版本（Alcántara-Carrió等人，2024；ElKotby，2026；?imac等人，2023；Z. Zhang等人，2025）。这类方法通过在GIS环境中整合多种物理、环境以及社会经济指标，来表征相对脆弱性。由于具备可扩展性、相对透明度以及实际操作性，基于CVI的方法在区域性和地方性的沿海评估中得到了广泛应用（Arokiyadoss等人，2025；ElKotby，2026；Ganugapenta等人，2026；Kuleli和Bayazit，2024）。尽管不同研究根据具体海岸线和目标所选择的指标有所差异，但总体而言这些指标较为相似。常见的物理变量包括海拔高度、海岸坡度、地貌特征、海岸线变化速率、潮差、波浪状况以及相对海平面上升幅度（ElKotby，2026；Hamid等人，2021；I. Ismail等人，2018），而近年来的研究则越来越多地纳入土地利用覆盖类型、人口密度、建成区面积、交通基础设施以及其他反映人类暴露程度的指标（Ariffin等人，2023；ElKotby，2026；Kuleli和Bayazit，2024）。这一趋势表明，人们越来越认识到，单纯的物理易受影响性并不足以决定沿海脆弱性，人口、基础设施的分布以及土地利用变化同样起着重要作用。因此，近年来的研究逐渐从纯粹的物理型CVI模型转向整合型或多灾害框架，这类框架在基于GIS的决策支持系统中同时考虑灾害和暴露因素（Adli Ramli等人，2025；Theocharidis等人，2024）。在这些整合型方法中，多准则决策分析，尤其是层次分析法，已成为整合不同类型指标的最常用方法之一（Mahato等人，2025；Sood等人，2025）。层次分析法的优势在于，它通过两两比较为各准则赋予权重，而非假设所有变量都同等重要，这种方法在沿海环境中尤为重要，因为在不同位置，侵蚀、淹没、地形以及暴露程度等因素的相对重要性可能存在巨大差异。最近的沿海研究（Arokiyadoss等人，2025；Deb等人，2024；Rocha等人，2020；Salman等人，2025；Sarker和Adnan，2024；Sood等人，2025；Tanim等人，2022）表明，GIS-MCDA模型能够将环境与社会经济数据整合起来，将其标准化到统一的分析框架中，进而生成可用于规划工作的、具有空间解释意义的脆弱性分布图。

马来西亚半岛的沿海地区面向南海，深受东北季风的影响，这种季风会增强波浪能量，加速裸露海滩的海岸线后退，同时还伴随着强降雨以及低洼沿海平原地区河流径流的增加（Ariffin，2017；ARIFFIN等人，2020；Dong等人，2023；Harris等人，2024；N. I. Ismail等人，2020）。因此，该地区的东部和南部沿海不仅受到海洋过程的影响，还受到水文气象过程的影响，后者会通过河流系统及河口区域将洪水影响扩散到内陆。与此同时，这些地区还存在居民点、交通与旅游设施、农业用地以及不断扩张的城市中心，这些因素进一步增加了人口和财产的密集程度（Bagheri等人，2026；Harris等人，2024；Keya等人，2024）。种种压力共同作用，使得马来西亚半岛的东部和南部成为开展具有空间明确性且整合型的沿海脆弱性评估的重要区域。

在马来西亚，沿海脆弱性研究已经从传统的、以物理因素为基础的CVI应用（Abdul Rahim等人，2023；H. Ismail等人，2012；I. Ismail等人，2018）发展为结合环境与社会经济风险维度的更综合的评估方法（Ariffin等人，2023；Bagheri等人，2026；Hamid等人，2024；Kumar等人，2024）。最近的研究（Adli Ramli等人，2025）表明，由于当地的地貌特征、海岸线变化过程、开发强度以及人口和基础设施的分布不同，马来西亚各地的脆弱性特征也存在显著差异。在马来西亚半岛东部沿海，Ariffin等人（2023）利用物理和社会经济指标为16个沿海地区建立了多灾害沿海脆弱性指数，研究表明，与沿海自然环境相比，人类相关因素在解释脆弱性的空间差异方面同样起着重要作用。在城市尺度上（Bagheri等人，2021），有人在古晋建立了GIS-AHP模型，将环境、社会和经济变量纳入气候变化脆弱性分析中；而Mohd等人（2019）则针对雪兰莪的切拉廷至佩坎沿海地区，采用了基于地貌、海岸坡度、海岸线变化、波高、潮差以及海平面上升等六个物理变量的传统CVI模型。更为近期的是（Ganugapenta等人，2026），有人将上述研究成果应用于马来西亚半岛西部沿海，纳入了九个物理参数和五个社会经济参数，并通过主成分分析和层次聚类方法进一步强化了结果的解读。总体而言，这些研究都表明，马来西亚的沿海脆弱性具有多维度特征，而基于GIS的指数方法在该国的沿海规划与适应性应对工作中具有很高的实用价值。

然而，马来西亚的相关研究仍存在一些亟待解决的缺陷。首先，尽管基于CVI的模型中常常包含多个变量，但仍有相当少的研究将与沿海淹没、河流洪水以及海岸侵蚀相关的不同灾害层整合到一个空间模型中，而实际上在以季风为主的沿海地区，这些灾害之间存在着强烈的相互作用。其次，目前的大部分研究都是在区域层面（如县、行政区或管理单元层面）开展的，虽然这有助于确定区域内的优先处理顺序，但可能会掩盖低洼易涝地区、河口区域、开发走廊以及局部侵蚀热点等微观尺度上的空间异质性。第三，一些评估依赖于实地观测、特定地点的建模或难以在更大范围沿海地区复制和应用的本地数据。相比之下，随着开放地理空间数据的迅速发展，现在越来越容易利用标准化的输入数据，并通过清晰的文档和引用路径来构建沿海脆弱性评估模型。从更广泛的角度来看，最近的综述研究表明，马来西亚的灾害风险评估仍需以更加多灾害导向且操作透明的方式来进行，即以协调的方式整合灾害、暴露程度以及脆弱性因素（Adli Ramli等人，2025）。正基于此，本研究旨在填补现有空白，为马来西亚半岛的东部和南部开发一种可重复、基于开放数据、以像素为单位的多灾害沿海脆弱性评估框架。该框架在GIS-MCDA框架下，结合了沿海淹没、河流洪水、海岸侵蚀以及地形、地质、土地利用/覆盖类型、人口、建筑物和道路等相关暴露层。通过采用基于像素而非行政单元的方法，本研究旨在揭示那些在较低分辨率评估中可能无法显现的脆弱性梯度与高风险区域。从更宏观的角度看，本研究还旨在展示开放获取的地理空间数据在为马来西亚及其他数据匮乏的沿海地区制定透明且可扩展的沿海脆弱性评估方法方面的潜力。

研究区域：马来西亚半岛位于东南亚大陆的马来半岛南部，北邻泰国，南端与新加坡相连。其西侧是马六甲海峡，东侧则是南海，因此其海岸线位于世界上最繁忙的海上通道之一，且处于大约1°N至7°N之间的潮湿热带气候带内（图1）。本研究区域指的是从海岸线向内陆延伸10公里范围内的区域。

材料与方法：本部分详细介绍了用于为马来西亚半岛东部和南部沿海地区开发多灾害沿海脆弱性指数的完整方法框架，该方法整合了GIS与MCDA技术，同时还运用了多种开源地理空间数据集（图2）。通过这种综合方法，可以系统地将各类灾害与暴露层通过加权叠加分析相结合，从而实现对沿海脆弱性的精准评估（Ariffin等人，2023；Yahia Meddah等人，2023）。

方法论：沿海侵蚀灾害：沿海侵蚀灾害地图显示，马来西亚半岛的整个海岸线几乎都存在侵蚀易发性，不过不同州以及不同沿海段的侵蚀强度差异很大（图3）。在整个研究区域范围内，侵蚀程度以极低和低等级为主，分别占总量的63.21%和19.92%，而中等、高以及极高等级的侵蚀区域则分别占6.48%、5.09%和5.31%。讨论：本研究通过将河流洪水淹没、海岸淹没和海岸侵蚀与坡度、土地利用和土地覆盖、人口、道路密度、建筑占地面积以及地质或岩性等要素整合到GIS-MCDA框架中，为马来西亚半岛东部和南部建立了基于像素的多灾害海岸脆弱性评估体系。该框架在方法学上具有三方面重要性。首先，它结合了多个独立的灾害层，而非仅依赖易损性分析。

结论：本研究通过整合河流洪水淹没、海岸淹没和海岸侵蚀以及坡度、地质或岩性、土地利用和土地覆盖、人口、道路密度、建筑占地面积等关键脆弱性和暴露因素，为马来西亚半岛东部和南部建立了基于像素的多灾害海岸脆弱性指数（MHCVI）。借助AHP权重法和开放地理空间数据集支持的GIS-MCDA框架，本研究实现了对这些要素的整合。

CRediT作者贡献说明：
Saima Khurram：方法论、软件应用、验证、可视化、初稿撰写。
Amin Beiranvand Pour：概念设计、资金获取、监督、审稿与编辑。
Milad Bagheri：监督、审稿与编辑。
Effi Helmy Ariffin：监督、审稿与编辑。
Mohd Fadzil Akhir：资金获取、审稿与编辑。
Saiful Bahri Hamzah：数据收集、资源协调。

利益冲突声明：作者们声明没有已知的可能影响本文研究结果的财务利益或个人关系。

致谢：我们感谢马来西亚登嘉楼大学为这项研究提供的便利条件。本研究是在马来西亚登嘉楼大学研究基金（DP-UMT）资助的研究强化计划（RIGS，编号55436）支持下进行的。

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