【正文】 要指南海近岸海域海洋環(huán)境質(zhì)量資料)。 (包括海洋化學(xué)環(huán)境、海洋生態(tài)環(huán)境、海洋地質(zhì)環(huán)境等)(主要包括原始遙感數(shù)據(jù)及經(jīng)遙感信息處理子系統(tǒng)處理獲得的結(jié)果數(shù)據(jù)。包括圖像原始數(shù)據(jù)、幾何校正圖像數(shù)據(jù)、多源影像融合數(shù)據(jù)、分類圖像數(shù)據(jù)，專題圖像數(shù)據(jù)等。該數(shù)據(jù)庫用于空間分析、影像數(shù)據(jù)融合、空間知識挖掘、GIS空間數(shù)據(jù)庫自動更新等)。 (包括海岸線、交通、水系、城鎮(zhèn)等背景數(shù)據(jù))，以南海地區(qū)1: 10萬的地形圖和相近的海圖為基礎(chǔ)，主要部位以l: 5萬的海圖作精細(xì)化補(bǔ)充。 (包括污染源、海洋傾廢區(qū)、自然保護(hù)區(qū)、海洋功能區(qū)劃、石油平臺、突發(fā)事件、海洋工程建設(shè)等)。(3)屬性數(shù)據(jù)庫 (包括自然環(huán)境、資源、經(jīng)濟(jì)、人文等信息要素)。 (包括重污染區(qū)、河口、養(yǎng)殖區(qū)、增養(yǎng)殖區(qū)、海水浴場、鹽田、赤潮易發(fā)區(qū)、海洋化學(xué)環(huán)境、海洋生態(tài)環(huán)境、海洋地質(zhì)環(huán)境、污染源、海洋傾廢區(qū)、海洋功能區(qū)劃、自然保護(hù)區(qū)、石油平臺、突發(fā)事件、海洋工程建設(shè)等文本檔案或圖形圖像)。(4)影像處理系統(tǒng) :遙感數(shù)據(jù)校正、定標(biāo)、信息重組、樣本提純、樣本重組、地物識別、波譜比對分析等。 :進(jìn)行屏幕數(shù)字化、柵格和矢量疊合，建立新的矢量層、編輯點(diǎn)、線、多邊形數(shù)據(jù)，緩沖區(qū)分析，創(chuàng)建并編輯屬性并進(jìn)行相關(guān)矢量層的屬性查詢。 :將矢量化的遙感信息與GIS系統(tǒng)結(jié)合，使其具備查詢和管理功能。 基于美國ENVI遙感圖像處理軟件和ArcView軟件，充分利用其靈活的增強(qiáng)、幾何糾正、多幅影像鑲嵌、分類功能，以及與GIS的高度集成性等功能，得到目標(biāo)的分布情況，并能對目標(biāo)進(jìn)行查詢和管理。 GIS中模型分析是不可缺少的一個功能。在系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)模型的連接，可以使用FORTRAN語言模塊與ArcView宏語言的有效連接，并通過對字段的連接，使得空間數(shù)據(jù)與統(tǒng)計數(shù)據(jù)很好地聯(lián)為一體，具備了地理信息系統(tǒng)的特色。這種模型實(shí)現(xiàn)的思想可以歸納為以Script語言編寫的程序為核心模型，以FORTRAN,C等高級程序語言編寫的模塊為周邊模型的模型簇結(jié)構(gòu)，通過Script語言提供的接口實(shí)現(xiàn)兩者之間的數(shù)據(jù)共享（1）禍合模型:海洋環(huán)境質(zhì)量評價模型、海洋生態(tài)模型、海洋水動力模型等。（2）系統(tǒng)功能實(shí)現(xiàn):環(huán)境質(zhì)量評價、回顧分析、現(xiàn)狀評價、影響預(yù)測和環(huán)境規(guī)劃等方面的決策支持。運(yùn)用地理信息系統(tǒng)已有的空間分析模型或者根據(jù)需要進(jìn)行二次開發(fā)。按用戶需求編程設(shè)計各種操作模塊，程序化、智能化操作和計算過程。（1）功能開發(fā):基礎(chǔ)空間信息查詢、歷年統(tǒng)計和監(jiān)測資料分析，環(huán)境現(xiàn)狀評價、環(huán)境影響預(yù)測評價。（2）文件模塊:關(guān)閉、保存工程、設(shè)置工作路徑、打印、輸出退出。（3）圖層管理模塊:圖層屬性、添加圖層、剔除圖層、剪切圖層、復(fù)制圖層、粘貼、清除選擇、圖層開/關(guān)、添加事件圖層、創(chuàng)建新圖層、轉(zhuǎn)化SHP。（4）視圖設(shè)置模塊:屬性、版圖設(shè)置、圖例風(fēng)格、圖例設(shè)置、顯/隱圖例、自動標(biāo)注、剔除標(biāo)注、符號設(shè)置、放大、縮小、。（5）管理工具:區(qū)域生成、交匯點(diǎn)查詢、屬性表查詢、查詢器。(6)其他模塊:快速評價、快速估算模塊、損失評估模塊等等(7)視窗:平鋪、層疊等。(8)按鈕工具:坐標(biāo)顯示、創(chuàng)立坐標(biāo)表、拐點(diǎn)連線等。輸出結(jié)果可以在計算機(jī)的終端直接顯示，也可以在打印機(jī)、繪圖儀輸出，輸出結(jié)果可以是文字、圖像、專題地圖、報表等。(1)系統(tǒng)包含的查詢、檢索、空間分析、數(shù)據(jù)分析、輸出等模塊，將是一個界面友好、直觀、可視化的計算機(jī)信息管理系統(tǒng)，擁有多種類型的數(shù)據(jù)庫，可方便查詢、檢索與地理位置相關(guān)的歷史和環(huán)境現(xiàn)狀信息、赤潮專題信息等，在此基礎(chǔ)上，利用其空間分析模塊，可進(jìn)一步科學(xué)量化、提取。(2)儲存與更新:主要儲存海洋基礎(chǔ)信息、海洋環(huán)境信息、各種專題環(huán)境信息，適時更新圖件、數(shù)據(jù)和文檔。(3)查詢與分析:了解海洋基礎(chǔ)地理、海洋環(huán)境現(xiàn)狀、赤潮災(zāi)害等相關(guān)信息資料、資源、功能區(qū)劃的狀況。(4)產(chǎn)品輸出:設(shè)計制作海洋環(huán)境預(yù)報、赤潮(5)。預(yù)報、災(zāi)害評估、海洋管理專題圖件產(chǎn)品。(6)信息服務(wù):為海洋環(huán)境預(yù)報、赤潮預(yù)報、災(zāi)害評估、海洋管理提供決策支持信息。海洋環(huán)境管理信息系統(tǒng)的開發(fā)流程可由圖27表示，業(yè)務(wù)過程見圖28:海洋環(huán)境數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性源出于沿岸地區(qū)研究對象的多樣性和各個環(huán)境要素之間的相互作用，加上海洋環(huán)境中流體移動變化多樣性和地圖數(shù)據(jù)的離散，在數(shù)字化環(huán)境建設(shè)中將面臨以下一些難點(diǎn)(1)數(shù)據(jù)具有不同分辨率和不同比例尺。(2)在海陸交接的海濱濕地數(shù)據(jù)統(tǒng)一及環(huán)境分級的界線不明。(3)數(shù)據(jù)存在空中、海洋及海底三維空間。(4)空間數(shù)據(jù)具有長周期的歷史性和發(fā)展趨勢的變化和短周期的季節(jié)性與潮周期的變化。(5)不同組織及不同日期獲取的垂向剖面數(shù)據(jù)統(tǒng)一比較困難。(6)人類活動頻繁影響沿岸水體及泥沙輸移。(7)數(shù)據(jù)類型有柵格、矢量及文本多種類型。(8)數(shù)據(jù)表達(dá)有2D, , 3D及4D等不同形式。(9)按常規(guī)調(diào)查方法數(shù)據(jù)更新困難，成本昂貴。(10)遙感數(shù)據(jù)是取之不盡可以更新的信息源，但要轉(zhuǎn)化為可以應(yīng)用的物理量，需要經(jīng)過定標(biāo)，幾何糾正、大氣校正、信息提取與反演、地面實(shí)測資料驗證等一系列過程。 GIS標(biāo)準(zhǔn)化的直接作用就是保障GIS技術(shù)及其應(yīng)用的規(guī)范化發(fā)展，指導(dǎo)GIS相關(guān)的實(shí)踐活動，拓展GIS的應(yīng)用領(lǐng)域，從而實(shí)現(xiàn)GIS的社會效益和經(jīng)濟(jì)效益，對促進(jìn)地理信息共享、實(shí)現(xiàn)社會信息化具有巨大的推動作用。所以開發(fā)建設(shè)海洋環(huán)境管理系統(tǒng)須在以下方面作到標(biāo)準(zhǔn)化規(guī)范化:(1)項目運(yùn)作過程的規(guī)范化。(2)地理信息的構(gòu)成和信息結(jié)構(gòu)的標(biāo)準(zhǔn)化。(3)地理信息和屬性信息分類和編碼的標(biāo)準(zhǔn)化。(4)地理信息和屬性信息的記錄格式和轉(zhuǎn)換格式的標(biāo)準(zhǔn)化。(5)軟件系統(tǒng)開發(fā)和數(shù)據(jù)庫建設(shè)的標(biāo)準(zhǔn)化。(6)數(shù)據(jù)元數(shù)據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)化。 關(guān)于信息編碼海洋環(huán)境地理信息的分類和編碼原則遵循科學(xué)性、系統(tǒng)性、兼容性、穩(wěn)定性、完整和可擴(kuò)展性、適用性、靈活性的導(dǎo)向，制定主要數(shù)據(jù)分類、編碼規(guī)范和質(zhì)控標(biāo)準(zhǔn)，確定容納數(shù)據(jù)的類型及格式，研制統(tǒng)一規(guī)范的圖例符號，制定輸入輸出的標(biāo)準(zhǔn)格式，形成統(tǒng)一形式的數(shù)據(jù)庫，使得與其他的GIS系統(tǒng)能輕易交流和轉(zhuǎn)換。 按標(biāo)準(zhǔn)化建設(shè)的目的是保證系統(tǒng)建設(shè)的順利完成，促進(jìn)數(shù)據(jù)共享和數(shù)據(jù)交換、轉(zhuǎn)換，更好地發(fā)揮系統(tǒng)的功能。在系統(tǒng)建設(shè)的過程中參照標(biāo)準(zhǔn)的一般順序為:國家標(biāo)準(zhǔn)，部門標(biāo)準(zhǔn)、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)、國外標(biāo)準(zhǔn)、事實(shí)標(biāo)準(zhǔn)和自創(chuàng)標(biāo)準(zhǔn)等。 盡管海洋環(huán)境信息公開是未來的發(fā)展方向，但是某些海洋數(shù)據(jù)如涉及軍事、邊界、政治和國家機(jī)密等方面仍然是在保密法管理范圍，典型的如海流數(shù)據(jù)等。這些方面在我國海洋數(shù)據(jù)相關(guān)的保密法中有明確規(guī)定，希望大家在開發(fā)和使用WebGIS進(jìn)行互聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)共享時引起足夠重視，嚴(yán)格遵守我國的相關(guān)的法律法規(guī)。 南海區(qū)環(huán)境類型復(fù)雜，管理重點(diǎn)各異。針對不同類型的環(huán)境特征和不同的管理要求，建立具有不同特點(diǎn)和功能的信息系統(tǒng)，特別要突出重點(diǎn)監(jiān)控對象及其社會經(jīng)濟(jì)環(huán)境，在系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)和環(huán)境評價系統(tǒng)等方面體現(xiàn)環(huán)境管理“科學(xué)發(fā)展觀”的原則。如大亞灣有兩個核電站、殼牌石油化工公司和諸多工廠臨海而建，嚴(yán)重威脅著該海域的海域生態(tài)環(huán)境。應(yīng)以保護(hù)該區(qū)海洋生物多樣性為目標(biāo)，以其獨(dú)有的海洋生物及其生態(tài)環(huán)境為主要保護(hù)對象。所以在大亞灣海域環(huán)境管理GIS中應(yīng)突出特征海洋生物的空間分布、數(shù)據(jù)庫建設(shè)及與其生境密切相關(guān)的自然因素和人為因素的，研究并運(yùn)用針對大亞灣環(huán)境特征的空間探測、監(jiān)測方法，還應(yīng)有相應(yīng)的以該區(qū)特征生物為核心的生態(tài)環(huán)境評價系統(tǒng)。 (1)海洋環(huán)境數(shù)據(jù)多樣性和元數(shù)據(jù)方法不同的專題GIS制圖分析及空間決策支持的貫徹執(zhí)行，需要根據(jù)多源和不同格式的環(huán)境數(shù)據(jù)，從分析模型、信息詢問、時間分析和可視化比較來完成，這就要求對數(shù)據(jù)分類、數(shù)據(jù)格式、數(shù)據(jù)內(nèi)容、質(zhì)量、狀況和歷史進(jìn)行統(tǒng)一管理，通過元數(shù)據(jù)(數(shù)據(jù)內(nèi)容、質(zhì)量、狀況及其它特征)方法可對數(shù)據(jù)庫、模型庫和補(bǔ)償實(shí)施進(jìn)行有效的檢索。(2)海洋數(shù)據(jù)變化表現(xiàn)在水陸邊界環(huán)境情勢的可變性、空間垂向變化和海洋信息的時間變化，它可以通過矢量與柵格數(shù)據(jù)相互轉(zhuǎn)換方法、不規(guī)則三角網(wǎng)(TIN) 3在海域管理信息系統(tǒng)課題中的設(shè)計應(yīng)用實(shí)例 在20012004年期間，本人主持和參與了多個有關(guān)GIS課題的研究開發(fā)工作。其中主持的局長基金課題《基于GIS海域使用管理信息系統(tǒng)研究》的設(shè)計方法、思路和開發(fā)工具等都與本研究有很大的相似之處。兩個系統(tǒng)都是運(yùn)用GIS系統(tǒng)工程及信息科學(xué)的理論，采集、存儲、處理和分析具有空間內(nèi)涵的數(shù)據(jù)信息，通過直觀、理性的可視化工具，對大量的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)提供存儲和管理的能力，支持多種表現(xiàn)形式的空間數(shù)據(jù)，提供良好的數(shù)據(jù)維護(hù)和更新能力，能夠以可視化的方式查閱和分析。 由于空間分析是GIS的特征功能，而GIS內(nèi)制的時空分析模型是很有限的，而大量的環(huán)境污染模擬預(yù)測、規(guī)劃決策分析主要通過建立獨(dú)立于GIS系統(tǒng)的模型庫實(shí)現(xiàn)的。《基于GIS海域使用管理信息系統(tǒng)研究》課題的屬性數(shù)據(jù)的建庫和錄入采用Visual FoxPro或Microsoft Access進(jìn)行，數(shù)據(jù)庫龐大時采用MicrosoftSQL Server完成。屬性數(shù)據(jù)的格式是通用的數(shù)據(jù)庫格式DBF，這樣可以方便地與現(xiàn)行應(yīng)用的軟件交流，同時可以直接地使用標(biāo)準(zhǔn)的SQL數(shù)據(jù)庫查詢語言對數(shù)據(jù)進(jìn)行快速的查詢，令系統(tǒng)與其他通用軟件無縫連接。在系統(tǒng)功能模塊設(shè)計時，如纜線交匯點(diǎn)查詢、坐標(biāo)顯示、創(chuàng)立坐標(biāo)表、拐點(diǎn)連線等，這些模塊由Avenue語言編制，編譯后生成AVX模塊，添加入擴(kuò)展模塊中，由系統(tǒng)調(diào)用。如:Dms oavx模塊、Addee dms o avx模塊、Pt2ln2pl o avx模塊等。集成系統(tǒng)在南海分局海域管理處得到良好的應(yīng)用。 在功能上，《基于GIS海域使用管理信息系統(tǒng)研究》課題功能較少，局限于分析南海區(qū)的海域、海島和與其相鄰的海岸等不同的目標(biāo)地理空間位置以及海洋環(huán)境狀況、海域使用狀況、海域行政區(qū)劃和海洋功能區(qū)劃等相關(guān)信息。WebGIS那時剛剛起步不久，也未列入考慮范圍。但該研究能夠快速、直觀和準(zhǔn)確地了解南海海域的資源和海域使用現(xiàn)狀，使海洋管理部門能合理地進(jìn)行規(guī)劃，進(jìn)行有效的管理和監(jiān)督。下文開始介紹《基于GIS海域使用管理信息系統(tǒng)研究》課題的基本思路和設(shè)計方法等。首先通過大量的空間數(shù)據(jù)、屬性數(shù)據(jù)和文本數(shù)據(jù)，構(gòu)建南海海域使用管理信息數(shù)據(jù)庫。然后采用GIS基本平臺的開發(fā)方式，即系統(tǒng)建立在一個GIS基礎(chǔ)平臺上，通過二次開發(fā)來實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的功能要求，最終實(shí)現(xiàn)對南海海域信息的可視化管理。 建立GIS基礎(chǔ)的信息庫，如基礎(chǔ)地理(電子地圖)信息、自然資源與開發(fā)現(xiàn)狀信息、海洋功能區(qū)劃信息、海底電纜信息、海洋輸油管道信息等等。該系統(tǒng)有以下功能:(1)系統(tǒng)包含查詢、檢索、空間分析、數(shù)據(jù)分析、輸出等模塊，是一個界面友好、直觀、可視化的計算機(jī)信息管理系統(tǒng)。(2)儲存與更新:可以隨時儲存相關(guān)海洋基礎(chǔ)信息和相關(guān)的海洋管理信息，隨時更新圖件、數(shù)據(jù)和文檔。(3)查詢與分析:可以隨時了解海洋基礎(chǔ)地理、資源、海底電纜、海洋輸油管道與功能區(qū)劃的狀況。(4)產(chǎn)品輸出:利用系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫資料，隨時設(shè)計制作相關(guān)海洋管理專題圖件產(chǎn)(5)信息服務(wù):為海域使用管理提供決策支持信息。 出于時間、經(jīng)費(fèi)、人員等綜合因素的考慮，本項目采用GIS基本平臺的開發(fā)方式，即系統(tǒng)建立在一個GIS基礎(chǔ)平臺上，通過二次開發(fā)來實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的功能要求。ArcView是美國環(huán)境系統(tǒng)研究所(ESRI)繼Arc/INFO之后推出的桌面地理信息系統(tǒng)，它的可擴(kuò)展軟件結(jié)構(gòu)為GIS應(yīng)用提供了具有伸縮性的軟件平臺。正是這一新的軟件結(jié)構(gòu)使的ArcView用方便地開發(fā)出一系列的“插件”式功能模塊，利用這些模塊進(jìn)行組合又高效地擴(kuò)展了ArcView的功能，從而適應(yīng)各行各業(yè)的專業(yè)需。如圖31所示。 ArcV ew以Project為一個基本應(yīng)用單元，它由多個Document組成，各Document是動態(tài)相連。即任一信息被操作或改動，其余自動更新，以反映其結(jié)果。ArcView還提供了面向?qū)ο蟮某绦蛟O(shè)計開發(fā)工具一Avenue，利用它，用戶可以開發(fā)自己需要的功能模塊，插入ArcView中，體現(xiàn)ArcV ew的“插件式”功能。同時利用這個工具可以重新布置用戶得界面，創(chuàng)造與更專業(yè)的應(yīng)用軟件。 因此，選用ArcView作為海域使用管理信息系統(tǒng)的開發(fā)平臺符合其適用性、規(guī)范性、開放性、可擴(kuò)充性原則。 通過海域使用管理業(yè)務(wù)的需求分析可知，海域使用管理主要集中在海底電纜、海底管道、海洋功能區(qū)劃、填海圍墾等用海管理上，因此，在系統(tǒng)設(shè)計需要充分考慮管理信息的儲存、查詢、分析、處理和顯示。地理信息系統(tǒng)對空間信息的可視化表達(dá)，可以方便直觀的反映出海域使用管理信息空間拓?fù)潢P(guān)系，同時直觀地表達(dá)其屬性數(shù)據(jù)。所以，首先構(gòu)建相關(guān)的信息數(shù)據(jù)庫是系統(tǒng)構(gòu)建的關(guān)鍵內(nèi)容，其次，根據(jù)海域使用管理的需要構(gòu)建實(shí)用的系統(tǒng)功能模塊。3. 2. 2海域使用管理信息數(shù)據(jù)庫的構(gòu)建海域使用管理信息數(shù)據(jù)可以分為空間信息和屬性信息，因此海域管理信息數(shù)據(jù)庫將劃分為空間數(shù)據(jù)庫和屬性數(shù)據(jù)庫兩大部分。空間數(shù)據(jù)庫主要包含圖形數(shù)據(jù)和圖像數(shù)據(jù)。屬性數(shù)據(jù)庫主要包括相關(guān)的管理信息，多為文本信息、如電纜、管線的管理信息、海洋功能區(qū)劃的類別等 空間數(shù)據(jù)庫是通過GIS軟件按一定的規(guī)則格式進(jìn)行分類、編碼和儲存的分為基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)庫和專題管理信息數(shù)據(jù)庫?；A(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)庫是在l:25萬比例尺的地形圖基礎(chǔ)上制作，主要內(nèi)容有省行政區(qū)劃、省界、省會城市、地市行政區(qū)劃、地市界、地級市、國道、省道、高速公路、河流、湖泊、水庫、國界、港口、特區(qū)界、海洋/海島標(biāo)注等。如圖32} 33所示。專題管理信息數(shù)據(jù)庫主要是海域使用管理信息，包括海底電纜、海底管道、海洋功能區(qū)劃等相關(guān)信息。海底電纜和管道的空間信息主要是依據(jù)纜線的拐點(diǎn)坐標(biāo)，通過本系統(tǒng)的功能模塊將拐點(diǎn)連接成線段。拐點(diǎn)的坐標(biāo)值為地理坐標(biāo)，經(jīng)緯度表示。海底電纜和管道的數(shù)據(jù)是依據(jù)2003年海底纜線普查的成果錄入。海洋功能區(qū)劃由各省市現(xiàn)行已生效的海洋功能區(qū)劃為依據(jù)，分為海洋保護(hù)區(qū)、開發(fā)利用區(qū)、特殊功能區(qū)、整治利用區(qū)、保留區(qū)五類。如圖3一所示。 關(guān)于海域使用信息數(shù)據(jù)庫的結(jié)構(gòu)與數(shù)據(jù)