趙樹平

摘要：針對由于海洋漁業(yè)開發(fā)力度過大而造成海洋環(huán)境資源污染和惡化的問題，提出了一種基于海洋遙感ORS、海洋地理系統(tǒng)MGIS和全球定位系統(tǒng)GPS等海洋3S技術(shù)的海洋環(huán)境資源3S監(jiān)測管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案。系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)海洋環(huán)境資源智能化監(jiān)測管理，有效降低海洋環(huán)境資源監(jiān)測管理的成本。

關(guān)鍵詞：海洋3S;ORS;MGIS;GPS;海洋環(huán)境;海洋資源;監(jiān)測

中圖分類號(hào)：P76 ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1009-3044（2019）14-0008-02

Abstract： Aiming at the problem of pollution and deterioration of marine environmental resources caused by excessive development of marine fisheries， a marine environmental resource 3S monitoring based on marine 3S technology such as ocean remote sensing ORS， marine geographic information system MGIS and global positioning system GPS is proposed. The system can realize intelligent monitoring and management of marine environmental resources， and effectively reduce the cost of monitoring and management of marine environmental resources.

Key words： ocean 3S; ORS; MGIS; GPS; marine environment; marine resources; monitoring

海洋資源的管理以及環(huán)境的保護(hù)越來越受到社會(huì)的廣泛關(guān)注，本文討論了海洋遙感（ORS， Ocean Remote Sensing）、全球定位系統(tǒng)GPS和海洋地理信息系統(tǒng)（MGIS， Marine Geographic Information System）等海洋3S技術(shù)對多源海洋數(shù)據(jù)的采集、查詢檢索、應(yīng)用分析和綜合處理能力，將海洋區(qū)域環(huán)境和資源信息數(shù)據(jù)上傳到海洋資源信息數(shù)據(jù)庫中并可以進(jìn)行查詢、圖形顯示、實(shí)時(shí)更新、綜合分析和遠(yuǎn)程管理等[1-3]。

1 系統(tǒng)組成

海洋環(huán)境資源3S監(jiān)測管理系統(tǒng)是基于海洋地理信息系統(tǒng)（MGIS）、海洋資源實(shí)時(shí)信息數(shù)據(jù)庫和圖像分析軟件，高速寬帶網(wǎng)絡(luò)作為這些功能的實(shí)現(xiàn)手段，實(shí)現(xiàn)海洋環(huán)境資源信息收集、傳輸、儲(chǔ)存、搜索、管理以及動(dòng)態(tài)監(jiān)測這些功能。海洋環(huán)境資源3S監(jiān)測和管理系統(tǒng)由六部分組成：ORS圖像、人工收集和互聯(lián)網(wǎng)模塊、GPS、MGIS平臺(tái)、海洋環(huán)境數(shù)據(jù)庫，海洋資源數(shù)據(jù)庫和動(dòng)態(tài)監(jiān)測管理系統(tǒng)構(gòu)成了整個(gè)系統(tǒng)[4-5]。具體見圖1，整個(gè)系統(tǒng)可以分為三個(gè)層次：表現(xiàn)、業(yè)務(wù)和數(shù)據(jù)。居于系統(tǒng)的最上層是表現(xiàn)層，是用戶所直接接觸的操作界面。業(yè)務(wù)層居于系統(tǒng)的中間層，是3S集成技術(shù)對收集到的海洋環(huán)境資源資料進(jìn)行收分類、存儲(chǔ)、分析等。數(shù)據(jù)層在系統(tǒng)的底部存儲(chǔ)各種海洋學(xué)數(shù)據(jù)和基本地形數(shù)據(jù)[6-9]?？梢詫?shí)現(xiàn)以下功能：

①海洋遙感ORS圖像信息采集主要用于快速獲取海洋目標(biāo)及其周圍環(huán)境的信息，發(fā)現(xiàn)海洋表面的各種變化，及時(shí)更新海洋地理信息系統(tǒng)MGIS所需的海洋環(huán)境資源信息數(shù)據(jù)。海洋遙感獲取的遙感圖片需要圖像解析軟件進(jìn)行處理和編譯，具體包括正射校正、幾何校正、圖像融合、圖像裁剪、拼湊、構(gòu)建典型的樣本庫和按類收集的圖像等。②人工收集和互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)是各監(jiān)測站點(diǎn)的工作人員把平日工作記錄的信息和需要收集的資料，通過互聯(lián)網(wǎng)按時(shí)傳輸?shù)胶Ｑ蟮乩硇畔⑾到y(tǒng)MGIS。③全球定位系統(tǒng)GPS主要用于特征點(diǎn)坐標(biāo)獲取和實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫的建立。在海洋遙感ORS圖像信息采集過程中，遙感圖像的坐標(biāo)由全球定位系統(tǒng)GPS提供，這大大提高了遙感圖片的分辨能力。當(dāng)海洋環(huán)境資源污染發(fā)生時(shí)，GPS所提供的位置信息可以直接在海洋地理信息系統(tǒng)MGIS海圖上顯示災(zāi)害的范圍和強(qiáng)度等信息。④海洋地理信息系統(tǒng)MGIS通過空間信息平臺(tái)整合，整合管理并動(dòng)態(tài)訪問來自O(shè)RS和GPS等來源的時(shí)空數(shù)據(jù)，并使用數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)和空間分析來提取有用的信息。實(shí)現(xiàn)信息收集、傳輸、儲(chǔ)存、搜索、管理以及動(dòng)態(tài)監(jiān)測這些功能。將GPS形成的數(shù)據(jù)傳輸?shù)胶Ｑ蟮乩硐到y(tǒng)MGIS，矢量地形圖和人員收集到的資料一并輸入到MGIS平臺(tái)，MGIS平臺(tái)與海洋環(huán)境資源數(shù)據(jù)庫實(shí)時(shí)互聯(lián)，平臺(tái)數(shù)據(jù)上傳至數(shù)據(jù)庫，數(shù)據(jù)庫進(jìn)行集成存儲(chǔ)。MGIS平臺(tái)也通過數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)對比實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，達(dá)到對海洋資源監(jiān)測管理的目的。⑤海洋環(huán)境資源數(shù)據(jù)庫包括基本數(shù)據(jù)、歷史數(shù)據(jù)、實(shí)時(shí)觀測和近實(shí)時(shí)監(jiān)測數(shù)據(jù)。將完成多源、多階段、不同精度基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的分布式集成和存儲(chǔ)，整合海洋環(huán)境資源評估模塊，提高海洋綜合分析能力。⑥動(dòng)態(tài)監(jiān)測管理是對海洋地理信息系統(tǒng)MGIS平臺(tái)上的海洋遙感ORS、全球定位系統(tǒng)GPS、人工收集、互聯(lián)網(wǎng)傳遞網(wǎng)絡(luò)和海洋資源信息數(shù)據(jù)庫中所得到的信息進(jìn)行整理、重疊及綜合分析的過程。監(jiān)測的海洋環(huán)境資源項(xiàng)目包括港口碼頭空間使用情況、沿海城市海岸線變化情況、海洋生物長勢情況、有關(guān)海水上升和下降、水文、海洋化學(xué)、海洋污染物、海洋礦物和海洋生物等的信息[10-11]。

2 數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)

數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)如圖2所示，海洋環(huán)境資源數(shù)據(jù)庫：主題數(shù)據(jù)庫（空間和非空間數(shù)據(jù)庫）和元數(shù)據(jù)庫（矢量數(shù)據(jù)元數(shù)據(jù)，DOM元數(shù)據(jù)，DEM元數(shù)據(jù)和其他元數(shù)據(jù)）構(gòu)成整個(gè)數(shù)據(jù)庫[12-14]。系統(tǒng)的數(shù)據(jù)層分為3個(gè)模塊：海洋環(huán)境資源數(shù)據(jù)庫模塊、用戶數(shù)據(jù)庫模塊和海洋基礎(chǔ)地理數(shù)據(jù)庫模塊。海洋環(huán)境數(shù)據(jù)庫模塊包括：水文、海洋化學(xué)和污染物等要素?cái)?shù)據(jù)庫等，其中，水文要素?cái)?shù)據(jù)庫主要包括：海水透明度、海水鹽度、水溫水深等?；A(chǔ)海洋地理數(shù)據(jù)庫模塊主要是海洋環(huán)境資源監(jiān)測管理系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的基礎(chǔ)地圖數(shù)據(jù)、主要海岸線、海島地貌等。海洋資源數(shù)據(jù)庫包括：海洋礦物，生物等資源數(shù)據(jù)庫，以實(shí)現(xiàn)港口碼頭的使用、沿海城市海岸線變化情況、海洋生物長勢情況和海水漲退潮信息的監(jiān)測管理[15]。具有數(shù)據(jù)監(jiān)測模塊、系統(tǒng)設(shè)置模塊、預(yù)警通知模塊和用戶管理模塊。

3 結(jié)束語

本文提出海洋環(huán)境資源3S監(jiān)測管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案，利用GPS可以使系統(tǒng)快速確定地面標(biāo)志物的坐標(biāo)實(shí)現(xiàn)定位追蹤;遙感可以獲得指定區(qū)域的地表圖像;GIS利用空間數(shù)據(jù)搜索能力和空間信息的辨析處理能力，快速精確的監(jiān)測這些優(yōu)勢，讓海洋環(huán)境資源監(jiān)測管理的科學(xué)性和精確性有了保障，為海洋相關(guān)管理部門的規(guī)劃和管理提供了實(shí)時(shí)、準(zhǔn)確的依據(jù)。實(shí)現(xiàn)海洋環(huán)境和資源的可持續(xù)發(fā)展。

參考文獻(xiàn)：

[1] 于永海，苗豐民，王玉廣，王權(quán)明，王劍，高樹剛.基于3S技術(shù)的海岸線測量與管理應(yīng)用研究[J].地理與地理信息科學(xué)，2003（06）：24-27.

[2] 黃發(fā)明，蔡鋒，孫書賢.“3S”技術(shù)在海域勘界中的應(yīng)用[J].海洋測繪，2003（02）：20-23.

[3] 韓富偉，苗豐民，趙建華，付元賓.3S技術(shù)在海域使用動(dòng)態(tài)監(jiān)測中的應(yīng)用[J].海洋環(huán)境科學(xué)，2008，27（S2）：85-89.

[4] 于雅輝.基于3S技術(shù)的農(nóng)業(yè)信息采集監(jiān)測系統(tǒng)研究[J].測繪與空間地理信息，2012，35（05）：92-94.

[5] 劉亞飛，潘洪軍，亓常松，王廣偉.基于3S技術(shù)的海島資源動(dòng)態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J].浙江海洋學(xué)院學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2014，33（01）：92-96.

[6]崔杰，李陶深，蘭紅星.基于Hadoop的海量數(shù)據(jù)存儲(chǔ)平臺(tái)設(shè)計(jì)與開發(fā)[J].計(jì)算機(jī)研究與發(fā)展，2012，49（S1）：12-18.

[7] 馬同星. 網(wǎng)絡(luò)型海洋環(huán)境監(jiān)測數(shù)據(jù)挖掘和動(dòng)態(tài)發(fā)布信息系統(tǒng)研究[D].山東大學(xué)，2006.

[8] 劉艷艷，崔松雪，陳勇，陳戈.一種新的海量海洋環(huán)境數(shù)據(jù)庫組織結(jié)構(gòu)的研究與實(shí)現(xiàn)[J].中國海洋大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2008（04）：667-670.

[9] 董星星，李景文，陳大克，陳肖磊.空間數(shù)據(jù)倉庫元數(shù)據(jù)系統(tǒng)的研究與設(shè)計(jì)[J].海洋測繪，2007（01）：55-58.

[10] 王碩. 基于WebGIS的海洋環(huán)境監(jiān)測數(shù)據(jù)的動(dòng)態(tài)集成與分析系統(tǒng)[D].中國海洋大學(xué)，2010.

[11] 李安虎. 基于Web GIS的海洋科學(xué)數(shù)據(jù)共享平臺(tái)的分析與設(shè)計(jì)[D].中國海洋大學(xué)，2004.

[12] 陳慧.海南省基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)與建庫[J].地理信息世界，2014，21（03）：93-99.

[13] 邵黎霞， 邵黎霞，楊飛，李飛，陳順麗，陳小慧，孫琪.海洋經(jīng)濟(jì)信息數(shù)據(jù)庫平臺(tái)概要設(shè)計(jì)[J].寧波大學(xué)學(xué)報(bào)（理工版），2016，29（01）：118-121.

[14] 李海濤，關(guān)煜，黃海廣.海洋科學(xué)數(shù)據(jù)管理與可視化平臺(tái)[J].計(jì)算機(jī)系統(tǒng)應(yīng)用，2017，26（09）：62-68.

[15]岳海軍，尚士友，馬清艷，吳利斌.基于3S技術(shù)的烏梁素海環(huán)境監(jiān)測信息系統(tǒng)的設(shè)計(jì)[J].農(nóng)村生態(tài)環(huán)境，2004（04）：15-18.

【通聯(lián)編輯：王力】