基于GIS的Posidonia oceanica海滩冲积物测绘与编目方法：海岸管理框架

《Journal of Marine Science and Engineering》：A GIS-Based Methodology for Mapping and Inventorying Posidonia oceanica Beach-Casts: A Framework for Coastal Management

　　

Posidonia oceanica (Delile)是一种地中海海草物种，其落叶沿海岸线堆积，形成称为banquettes的致密结构。尽管这些沉积物具有生态和保护功能，但在整个地中海地区仍未得到充分记录，并且由于旅游和美观方面的考虑，通常在夏季之前被清除。本研究开发并测试了一种基于地理信息系统（Geographic Information System, GIS）的方法，用于在意大利海岸线五个代表性试点区域（西撒丁岛、利古里亚、西西里岛西北部、托斯卡纳的厄尔巴岛和吉廖岛、普利亚的加尔加诺海岸）对P. oceanica海滩冲积物进行测绘和编目。该方法将历史Google Earth影像与空间数据集相结合，以表征海滩冲积物的出现和持续性，并描述其分布与所选地貌、环境和人为变量的关系。基于约三十年（约1998年至今）的历史Google Earth影像，在393个调查海滩中，有94%的海滩至少一次识别到海滩冲积物，表明该现象在研究区域普遍存在，其中永久性banquettes占重要组成部分（63%）。还研究了海滩冲积物与海岸线动态、海滩表面类型、海岸脆弱性和海滩利用的关系，提供了其环境和人为背景的描述性特征，而所考虑因素的相对影响有待进一步研究。所得到的标准化且可复现的框架为未来更广泛海岸区域的监测和敏感性评估奠定了基础，并可支持基于证据的P. oceanica海滩冲积物管理。

Posidonia oceanica（波喜荡草，地中海特有海草）的落叶沿海岸堆积形成海滩冲积物（beach-casts），可进一步发展为致密且持久的“banquettes”结构。这些沉积物具有营养循环、沉积物保持和海岸防护等生态功能，但在地中海沿岸的相关空间数据仍较匮乏，且常因旅游和美观考虑在夏季前被机械清除，导致泥沙流失和海岸侵蚀加剧。现有知识受观测和报告偏差影响，缺乏标准化、可复现的大范围测绘与编目方法。为此，研究人员开发并测试了一个基于地理信息系统（Geographic Information System, GIS）的框架，在意大利五个代表性试点区域——西撒丁岛、利古里亚、西西里岛西北部、托斯卡纳的厄尔巴岛和吉廖岛、普利亚的加尔加诺海岸——对P. oceanica海滩冲积物进行测绘、编目和分类，以支持证据驱动的海岸管理。该研究成果发表于《Journal of Marine Science and Engineering》。

技术方法方面，研究人员以意大利环境保护与研究所以及海岸WebGIS提供的2020年海滩图层为基础，依据生物量频率（Biomass Frequency）指数（阈值≥0.8）对约5800个海滩多边形进行初步筛选，得到1413个候选海滩。随后通过试点区域空间选择将范围缩小至346个多边形，并与科学和灰色文献中记录的345个地中海搁浅点（其中意大利195个，试点区内82个）进行空间交叉核查，补充了47个文献记录海滩，最终确定393个海滩作为分析数据集。研究人员利用约1998年至今的历史Google Earth影像（每个海滩10至35景不等）进行系统目视判读，根据出现频率（以50%为阈值）和空间覆盖范围，将海滩分为永久性（permanent）、偶发性（occasional）和未观察到（not observed）三类。同时整合海岸线动态、海滩表面类型、海岸脆弱性、海滩利用等多源开放空间数据集，建立属性数据库，并借助文献记录和约70个海滩的野外观测对判读结果进行质量控制。

结果方面：第一，海滩冲积物分布广泛。在393个调查海滩中，94%（369个）至少一次观察到P. oceanica海滩冲积物；分类统计显示，63%的海滩拥有永久性banquettes，31%出现偶发性海滩冲积物，6%未观察到任何冲积物。第二，与地貌特征的关系。分析海岸线动态参数发现，45%的调查海滩呈侵蚀趋势，20%为推进型，10%相对稳定，25%缺乏数据；按主导海滩表面类型划分，沙质海滩占63%，砾石滩占16%，另有21%因冲积物完全覆盖海滩表面、无法辨明下伏底质而被归为“banquette”类型。第三，与海洋环境和人为特征的关系。依据EMODnet海岸脆弱性数据，66%的调查海滩处于高或中等脆弱性等级，8%为低脆弱性，26%无数据；海滩利用方面，约50%调查海滩主要用于休闲和游泳活动（公共31%、私人18%），8%用作港口和船只存放，43%归类为未利用海滩。这些描述性结果表明海滩冲积物在不同地貌、环境和人为背景下均有出现，但所考察因素的相对影响尚需进一步研究。

讨论部分指出，高比例永久性banquettes表明海滩冲积物是研究区多个海岸环境中的常见组成，且文献为基础的编目可能低估实际分布，历史影像系统判读能补充空间信息。冲积物与侵蚀性海岸、沙质海滩及高脆弱性海岸并存的现象提示其可能与局部沉积动力学相关，但现有描述性分析无法建立因果关系。方法的主要局限包括：历史影像时间覆盖不均、分类阈值存在简化、缺乏冲积物厚度/体积测量以及目视判读对小型或短暂堆积的不确定性。尽管如此，该框架具有标准化和可复现性，为未来长期监测和敏感性评估建立了空间基线。

研究结论为：本研究开发并测试了一种基于GIS的标准化方法，用于在广泛海岸区域对P. oceanica海滩冲积物进行测绘、编目和分类。通过将历史Google Earth影像与已发表证据及多种环境和人为空间数据集相结合，该方法为意大利海岸五个选定试点区域生成了一份可复现的、空间明确的清单。在分析的393个海滩中，94%至少一次观察到P. oceanica海滩冲积物，而63%被归类为拥有永久性banquettes。这些发现表明，海滩冲积物在研究区域内广泛存在，持久性沉积构成调查海滩的重要组成。历史影像分析还证明了将时间维度纳入海滩冲积物清单的价值，可区分反复、持久的存在与仅偶然出现的地点。将海滩冲积物清单与地貌、环境和人为数据集进行空间叠加，进一步描述了海滩冲积物与选定海岸特征的关系，尽管这些关系是描述性的，无法确立因果关系或单个因素的相对影响，但结果指出了未来研究和敏感性评估中可考虑的变量。从管理角度看，结果提供了空间明确的信息，有助于理解研究区域内海滩冲积物出现的地点和频率，可能支持未来的监测活动和基于证据的海滩管理，特别是在将banquette保护纳入基于生态系统的海岸管理和自然解决方案的背景下。未来研究应将该方法扩展到更多海岸区域，并逐步走向地中海尺度，整合水动力条件、海草草地分布、海岸形态、沉积物特征和管理实践，并采用统计和预测模型评估各因素的相对贡献，以支持长期监测和基于证据的管理。