GIS在海洋环境信息管理系统中的应用

GIS在海洋环境信息管理系统中的应用

摘要；

在海洋环境检测中，往往离不开海洋地理信息系统。海洋环境较陆地更为多变，复杂和难以管理。基于GIS技术搭建的海洋地理信息系统具有较强的智能化程度和丰富的功能，在海洋功能区划分，海岸线规划，海洋资源的开发与管理，海洋环境的检测与保护等方面发挥着重要的作用。

关键字： GIS 海洋环境科学

地理信息系统

1.地理信息系统

地理信息系统（Geographic Information System,GIS）有时又称为“地学信息系统”或“资源与环境信息系统”。它是一种特定的十分重要的空间信息系统。它以地理空间数据为基础，采用地理模型分析方法，适时地提供多种空间的和动态的地理信息，并在计算机硬、软件系统支持下，对整个或部分地球表层（包括大气层）空间中的有关地理分布数据进行采集、储存、管理、运算、分析、显示和描述，为地理研究和地理决策服务的系统。

2.海洋地理信息系统

地理信息系统(GIS)是海岸带资源和环境综合管理的强有力的技术手段。但它应用于海洋必须在数据结构、系统组成、软件功能等方面进行一系列改造，使之适应海洋的特点。经改造而适用于海洋的GIS，被称之为海洋地理信息系统(MGIS)或海岸带地理信息系统(CGIS)。

MGIS 与GIS比有以下三个特点：

1 具有三维深度或高度甚至四维时间空间数据处理能力。因为海洋不同于陆地，海洋表面上任意一点的方位除包含陆地上的方位量之外，还应包含深度量或相对于海底的高度量。在海上流动的点，如海面油膜和海岸线的方位，还应包含时间量。这对系统的数据处理能力提出了更高的要求。

2具有多种数据源数据的集成能力和数据同化能力。沿海观测站、船舶和浮标以及海洋遥感技术即是MGIS的原始数据源，也是数据更新源。特别是海洋遥感技术，可以大范围，长时间，同步地提供数据更新，甚至是在其他观测手段无法工作的恶劣海况下。因此，由于数据的多样化，各类数据在数据标准，精度，分辨率等方面难以统一。所以这需要有较强的数据同化能力。

3具有模型化、智能化和多功能性等特征。海洋环境的复杂性和多样性，综合管理表目（社会，经济，环境，资源等）的多重性，这要求MGIS具有比常规GIS更强的智能化程度和多功能性。以方便各种决策的制定和实施。

CIS在海洋环境中的应用

由海洋信息的特点可知，海洋环境研究的关键是要及时准确的获取、分析大量的海洋环境信息。因此，GIS技术应用于海洋环境科学是十分必要的。GIS技术可以为海洋资源评估、海洋环境规划与管理、海洋环境保护、海岸带防灾、海洋污染防治等提供有力的观测、描述和分析工具，其在海洋环境科学领域中，主要应用在海洋功能区划、海岸带规划、海洋环境管、海洋资源的开发管理与保护，及海洋环境的监测、评价与预报方面。

1.海洋功能区划分

海洋功能区划是根据海域的地理位置、自然资源状况、自然环境条件和社会需求等因素而划分的不同的海洋功能类型区，用来指导和约束海洋开发利用实践活动，保证海上开发的经济、环境和社会效益。同时，海洋功能区划又是海洋管理的基础。其基本含义是根据海域的地理区位、地理条件、自然资源与环境等自然属性，并适当兼顾海洋开发利用的现状和区域经济、社会发展的要求，划定或划分具有特定的主导功能的海洋区域，制定科学合理的海洋开发利用方式。

GIS技术通常应用于海洋功能区划管理信息系统的建立，GIS数据库大量的空间数据和非空间数据以及分析决策模型，可为海洋功能区划、海洋资源开发利用和保护提供快速、可靠的信息服务。该类系统即是面向海洋管理层，提供可供业务化的系统，具有操作方便、界面友好以及数据多样化等特点，集成多源空间数据管理、应用模型开发和辅助决策支持，实现海洋功能区划数据的管理与辅助分析功能；又是面向社会，建立基于WebGIS服务器软件的空间数据的Web发布系统，提供海洋功能区划空间数据和属性数据的网上浏览、查询和检索等功能，实现海洋功能区划信息资源共享和信息服务。利用GIS 技术决策管理、分析评价和模拟预测等多项功能，也可为海岸带综合管理制定长中期发展规划、行业规划、土地利用规划、功能区划、海域划界等提供信息服务。

2.海洋环境管理与保护

海洋环境管理是以海洋环境自然平衡和持续利用为目的，运用法律、经济、科学技术、经济行为、工程技术和国际合作等等多种诱导干预、约束及协调的手段，通过预期目标管理和宏观控制管理方式，维持海洋环境的良好状况，防止、减轻和控制海洋环境破坏、损害或退化的行政行为。通过预期目标管理和宏观控制管理方式协调海洋的开发

利用和环境、资源、生态间的矛盾，达到合理开发海洋资源，维护生态平衡，促进海洋事业正常发展的管理行为。海洋环境管理主要利用GIS的分析评价功能和模拟预测功能，开展海岸带开发项目对。

社会、经济、生态环境和自然资源所产生的正面和负面影响进行定性和定量分析，对环境质量进行动态跟踪。例如，在海洋自然灾害的预防中，利用灾害模拟进行空间域和时间域上的预测，能及时地掌握海洋自然灾害的范围、程度，以及造成的损失大小，并提出有效的抢险救灾方案以及灾后环境恢复措施。GIS在沿海工程项目环境影响评价中也发挥着显著的作用。

3.海洋资源开发

海洋资源主要包括生物资源和矿物资源。在海洋生物资源的开发过程中，GIS技术主要用以建立海洋渔业信息系统，该系统可为渔业生产管理、渔船动态监测、鱼群分布分析等提供数据管理的高效工具，实现渔业资源开发与海洋环境的协调发展。海洋资源开发，特别是油气的开发和勘探过程涉及很多学科领域的知识，必须分析大量来源与格式不一的数据，这就需要有合适的管理和分析工具。利用GIS的制图功能可以制作海岸带资源分布图、开发利用图等专题图件，获取海岸带各类海洋资源的分布、数量、质量、开发利用现状等信息，为制定海岸带资源合理开发规划提供可靠的依据。利用GIS技术也可进行海岸线长度、沿海不同类型土地利用面积和河口港湾面积的提取与计算，为实现海域有偿使用管理提供依据。

在海洋资源开发与管理中，需要利用GIS技术建立海洋资源信息库，该信息库包括海洋自然保护区、海洋生物多样性、海洋渔业资源、海洋矿产资源、海洋滩涂资源、海洋能资源、海岛资源、海洋自然地理资源等信息。建立完善高效的海洋地理信息系统，利用先进的数据库技术统筹管理各方面信息，更有利于海洋资源的合理开发。

4.海洋环境的监测、评估和预报

在海洋环境保护、海洋资源利用、海上航行管理和生产安全服务中，需要监测海洋环境变化，评价海洋环境质量，进行海洋灾害预报。利用GIS技术可以建立海洋环境和灾害信息库，进行灾害性海况监测、环境质量评价与变化趋势预报。海洋环境和灾害信息库包括海洋环境质量监测数据、海洋环境统计数据、海洋水文数据（包括温度、盐度、海浪、海流、潮汐潮流等要素）、海洋气象数据、海洋化学污染数据、海洋地质数据、地球物理数据和海洋灾害（风暴潮、溢油、赤潮和海冰）数据。GIS技术可以为海洋环境监测提供数据基础及操作平台，为海洋环境质量评价和海洋灾害预报提供科学的模型方法；