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海洋功能区划中的空间关系模型及其GIS实现(以莱州湾为例)

陈明剑  
【摘要】: 21世纪是人类开发利用海洋的新时代,可持续发展是人类开发利用海洋的主题,科学、合理、有序地利用海洋可以解决人类社会面临的“人口剧增、资源匮乏、环境恶化”三大问题。我国东南沿海地区人口稠密、经济发达,以15%的土地养育着全国40%的人口,拥有全国70%以上的大中城市,55%的国民生产总值(GDP)来自沿海省区,在国民经济建设和发展计划中具有举足轻重的地位,始于上个世纪80年代,我国在海洋功能区划领域开展了卓有成效的工作,国家海洋局于1989年布置开展海洋功能区划工作,历时8年于1997年底全都结束,通过系统地搜集中国海岸带和海洋资源调查资料最终确定出渤海、黄海、东海和南海四个海区的整体功能,此次区划共划分出各种功能区3642个,其中开发利用区2482个,治理保护区529个,自然保护区221个,特殊功能区330个,保留区80个。 在完成全国海洋功能区划的基础上,国家海洋局于1998年在全国各沿海省(市、自治区)开展了大比例尺海洋功能区划,推动了海洋功能区划向更加精细和应用方向发展。为了规范全国海洋功能区划工作,国家技术监督局发布了《海洋功能区划技术导则》,对海洋功能区划的概念、目的、划区原则等作了规定。在开展海洋功能区划的同时,国内一些专家学者都对此项工作给予了认真研究,系统地讨论了海洋功能区划中的目的、意义、原则和实施要点,提供了我国海洋功能区划的理论基础。 本文回顾了我国海洋功能区划的发展历程,对我国海洋功能区划的成果、理论与方法进行了较系统地总结,针对海洋功能区划中存在的一些问题,作者重新讨论了海洋功能区划的对象及其之间需要处理的关系,本文试图提出空间关系模型并给出海洋功能区划可应用的数量化方法,推动海洋功能区划理论与方法的发展和深化。应用GIS技术实现了空间关系模型,并通过莱州湾海洋功能区划案例检验了空间关系模型的适宜性。主要研究内容摘要如下: 1、我国海洋功能区划成果的回顾和功能区划理论体系的分析 我国海洋功能区划的历程以及在此历程中积累的成果和形成的理论是进行 海洋功能区划的基础和指导、同时也是海洋功能区划从定性逐步走向定量化方法 的科学依据。由于海洋功能区划的基础来自海洋资源的空间分布,海洋资源的开 发和利用现状是影响功能区划结果的最主要的因素。海洋资源分为海洋空间资 源、海洋生物资源、海洋矿产资源、海洋化学资源、海洋新能源和海洋旅游资源, 海洋资源的多样性及其空间分布的复合性使得功能区往往出现出现重叠,这会使 得海洋功能区划的结果出现不确定性。本文从海洋功能区划的问题与原则出发, 系统分析了海洋功能区划中的理论体系,提出了海洋功能区划的空间关系模型方 法。 2、给出了我国海洋功能区划的空间关系模型及其算法的定义 本文将海洋功能区定义为空间属性和功能属性的集合对象,属性主要指功能 区的自然特征,每个自然特征称为属性的元素,属性是其元素的集合。不同功能 区之间的关系可以用集合的关系来描述,而海洋功能区划的实现是通过处理功能 区空间关系来完成的。应用集合论和逻辑代数的理论本文成功地定义了海洋功能 区划中的空间关系模型及其算法。 3、空间关系模型在Gls中的实现 GIS技术是处理空间对象及其属性的最佳工具,以往的研究和实践中出现了 多个海洋功能区划信息管理系统,这些系统提供了海洋功能区划成果的存储、查 询和交换与发布。空间关系模型的应用提供了计算机辅助海洋功能区划的新能 力,海洋功能区划支持系统的设计与实现使区划人员针对不同的应用目的组织区 划方案,快速区划和区划方案的优化与比较成为可能。 4、空间关系模型在莱州湾海洋功能区划中的应用与检验 莱州湾位于山东半岛的北岸,隶属山东省潍坊市管辖。区划区域内自然资源 类型繁多,储藏量丰富。主要资源有港口、航道、锚地资源、海洋水产资源、旅 游资源、矿产资源、海盐及地下卤水资源、土地资源、能源资源和淡水资源等, 这些资源都不同程度地得到了开发利用,其开发利用活动己成为该地区的海 洋支柱产业。使用海洋功能区划支持系统并应用空间关系模型对莱州湾进行了区 划并与已有的方案进行了统计和比较,二者具有较高的相关性,证实了空间关系 模型的可行性。 5、海洋功能区划的发展与空间关系模型的完善 空间关系模型是在海洋功能区划理论的基础上提出的,这一模型建立起理论 与方法的桥梁,空间关系模型表达及其应用需随着我国海洋功能区划的发展而进 一步完善,使之符合海洋功能区划实践的要求。


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