宗海圖中海岸線的選擇與界址點(diǎn)的綜合處理

李晶，張彥昌，安永寧

（交通運(yùn)輸部天津水運(yùn)工程科學(xué)研究所，天津300456）

宗海圖中海岸線的選擇與界址點(diǎn)的綜合處理

李晶，張彥昌，安永寧

（交通運(yùn)輸部天津水運(yùn)工程科學(xué)研究所，天津300456）

摘要：宗海圖的繪制要根據(jù)用海事實(shí)準(zhǔn)確界定用海范圍?，F(xiàn)實(shí)往往以岸線為宗海的部分邊界，因此海岸線對(duì)宗海圖有重要影響，它不但能夠直觀的顯示宗海位置，也直接影響界址點(diǎn)的規(guī)劃選取。對(duì)于順岸用海項(xiàng)目，海岸線就成為宗海圖的界址線。由于海岸線具有不確定性，因此給界址點(diǎn)的規(guī)劃帶來優(yōu)化的可能。文章結(jié)合具體實(shí)例，在海岸線的選取以及如何優(yōu)化選取海岸線上的界址點(diǎn)等問題上進(jìn)行了探討。通過限制海岸線界址點(diǎn)上的方位角和距離兩個(gè)形變參量，可以有效地簡(jiǎn)化岸線上冗余的界址點(diǎn)。利用EXCEL軟件的公式編輯功能，能夠方便快捷地實(shí)現(xiàn)控制形變參量的岸線界址點(diǎn)簡(jiǎn)化。

關(guān)鍵詞：宗海圖；界址點(diǎn)；海岸線

宗海圖是海域使用申請(qǐng)中重要附圖，它精確記載宗海位置、界址點(diǎn)、界址線及與相鄰宗海關(guān)系，是申明海域使用權(quán)屬的重要依據(jù)。宗海圖包括宗海界址圖和宗海位置圖，宗海界址圖包含毗鄰的陸域和海域要素、本宗海各內(nèi)部單元、界址點(diǎn)編號(hào)及坐標(biāo)、宗海內(nèi)部單元、界址線與面積、圖名、坐標(biāo)系、比例尺、投影與參數(shù)、繪制日期、測(cè)量單位等，其中界址點(diǎn)的選取必須能準(zhǔn)確限定宗海面積，其測(cè)量精度應(yīng)優(yōu)于0.1 m。宗海位置圖要求以海圖或地形圖為底圖的圖面上標(biāo)注用海位置，畫出圖廓，標(biāo)注經(jīng)緯度，注明圖名、坐標(biāo)系、比例尺、投影參數(shù)，繪制出的海岸線是海陸分界的界線。由于太陽、地球、月亮的引力使得海水有漲有落，因此，海陸分界線并不是一條線，而是具有一定范圍的帶［1］。目前所說的海岸線是為了使用方便，人為規(guī)定的海陸分界線，是一條具體的線。《中國(guó)海圖圖式》規(guī)定，海岸線為平均大潮高潮時(shí)水陸分界的痕跡線。然而由于海岸侵蝕等現(xiàn)象的存在使得海岸線的位置隨著海岸演變動(dòng)態(tài)變化。另外，在《我國(guó)近海海洋綜合調(diào)查與評(píng)價(jià)專項(xiàng)海岸線修測(cè)技術(shù)規(guī)程》中，雖然比較詳細(xì)地規(guī)定了包括人工岸線、海島岸線在內(nèi)的各種岸線的界定方法，但是仍然存在一些問題，比如平均大潮高潮的定義、痕跡線的定義。

1　海岸線定義中存在的問題

海岸線定義為平均大潮高潮時(shí)水陸分界的痕跡線，是海岸與海洋相互作用的前沿，標(biāo)識(shí)了海陸分界線，是海岸帶最重要的自然要素之一［2-3］。平均大潮高潮線是指半日潮大潮期間高潮位的平均值，其定義本身存在一定的爭(zhēng)議，平均大潮高潮位是單個(gè)潮位站根據(jù)相應(yīng)的統(tǒng)計(jì)方法按照時(shí)間進(jìn)行統(tǒng)計(jì)的，各個(gè)潮位站之間是離散分布的，不同潮位站之間的高潮位是如何連接的關(guān)系模糊不清；另外，痕跡線包括海蝕階地痕跡線、海灘堆積物痕跡線、海濱植物痕跡線等，這些痕跡線有的比大潮高潮位更高，因此海岸線定義就出現(xiàn)自相矛盾的問題，并且痕跡線并非一條具體的線，而是一條具有一定跨越范圍的帶［4］，且受人為影響比較大，因此本文認(rèn)為海岸線的定義僅僅是廣義上的界定。宗海圖繪制過程中，所涉及到的岸線都是指有效岸線，有效岸線和海洋科學(xué)中的海岸線既有區(qū)別又有聯(lián)系，因此，本文認(rèn)為廣義海岸線的定義并不能滿足宗海圖繪制過程中對(duì)岸線精度的要求。

2　宗海圖中岸線的選取

在《海域使用論證技術(shù)導(dǎo)則》中規(guī)定宗海圖中使用的海岸線以相關(guān)人民政府最新批準(zhǔn)的海岸線為準(zhǔn)；沒有批準(zhǔn)的，參照《海岸線修測(cè)技術(shù)規(guī)程》、《海域勘界技術(shù)規(guī)程》等技術(shù)方法進(jìn)行海岸線確定?！逗＜{(diào)查規(guī)范》中規(guī)定宗海位置圖中的底圖應(yīng)選用專門地圖出版社出版的地形圖、海圖，也可用精度適當(dāng)?shù)倪b感影像地圖作為繪制海籍圖的工作底圖［5-7］。不管是海岸線，還是出版社出版的地形圖、海圖都具有時(shí)效性，當(dāng)最新批準(zhǔn)的海岸線和地形圖、海圖中的海陸分界線不能相吻合的時(shí)候，海岸線就難以確定。由于宗海圖的工作底圖一般為地形圖或海圖，根據(jù)海圖要素綜合原則，海岸線的概括主要采取刪除、夸大和轉(zhuǎn)換3種方法，即刪除短小的岸線性質(zhì)，夸大表示特殊性質(zhì)的岸線，將次要的短小岸線轉(zhuǎn)換為主要性質(zhì)岸線表示，其形狀的化簡(jiǎn)遵循了“擴(kuò)大陸地、縮小海域”原則?？梢姡ぷ鞯讏D中的海岸線多以宏觀示意為主，難以準(zhǔn)確細(xì)致地反映宗海范圍局部的海岸形態(tài)。而政府批準(zhǔn)的修測(cè)海岸線精度也往往較低，以福建省2008年發(fā)布的廈門市海岸線為例，其修測(cè)比例尺為1：5 000，最大點(diǎn)位誤差小于圖上1.0 mm，亦即實(shí)際誤差接近5 m。

本文認(rèn)為，如果海岸線位置與宗海界址的相關(guān)性較大，應(yīng)專門實(shí)測(cè)海岸線來繪制宗海界址圖；反之如相關(guān)性不大，可以使用政府批準(zhǔn)的岸線或工作底圖岸線。這里的相關(guān)性較大可分兩種情況：（1）海岸線直接是構(gòu)成宗海邊界的一部分，如順岸碼頭、突堤等；（2）海岸線與宗海的距離非常接近，如港池、航道、發(fā)電設(shè)施等。而對(duì)于風(fēng)機(jī)塔架、石油平臺(tái)、開放式養(yǎng)殖等離岸用海，沒有必要對(duì)海岸線提出高精度的要求。

宗海界址圖和宗海位置圖的內(nèi)容有別，都有著各自的表達(dá)重點(diǎn)，由于兩圖的比例尺不同且相差往往較大，其使用的海岸線可以不一致。具體來說，宗海界址圖中的海岸線應(yīng)滿足“準(zhǔn)確、實(shí)際、高精度”的原則，宗海位置圖中應(yīng)采用工作底圖岸線或政府發(fā)布的最新岸線。

3　宗海邊界包含復(fù)雜岸線時(shí)界址點(diǎn)的簡(jiǎn)化

某些宗海邊界包含海岸線的用海項(xiàng)目，如順岸道路、浴場(chǎng)、海岸防護(hù)工程等，當(dāng)岸線曲折復(fù)雜、拐點(diǎn)較多時(shí)，會(huì)出現(xiàn)宗海圖中界址點(diǎn)數(shù)量太多、顯示重疊、表示不清等問題，此時(shí)，應(yīng)進(jìn)行海岸線上界址點(diǎn)的簡(jiǎn)化。

宗海界址圖中海岸線的簡(jiǎn)化不能依據(jù)海圖要素綜合原則進(jìn)行概括和化簡(jiǎn)。在實(shí)際工作中，本文探索出一種方法，可以有效地簡(jiǎn)化復(fù)雜海岸線上的界址點(diǎn)，且能保證宗海形狀的不失真與面積的高度近似，介紹如下。

由于海岸線（界址線）通?？杀硎緸橐粭l折線，折線上的每一截線段都具有方位角、距離兩個(gè)屬性，可以通過起始端點(diǎn)的坐標(biāo)求算出。在每截線段距離都較小的情況下，如果相鄰線段的方位角夾角較小，可以將其合并為一條線段，合并后的線段以第一條線段的起點(diǎn)為起點(diǎn)、第二條線段的終點(diǎn)為終點(diǎn)。通過合理設(shè)置線段距離閾值和方位角夾角閾值，即可實(shí)現(xiàn)面積誤差可控的界址點(diǎn)簡(jiǎn)化。其過程可用Excel軟件實(shí)現(xiàn)。

表1中，以第2行為例，式1=((A3-A2)^2+(B3-B2)^2)^0.5；式2=IF(AND(A3＞A2，B3＞=B2)，90-ATAN((B3-B2)/(A3-A2))*180/3.14159，(IF(AND(A3＞=A2，B3＜B2)，180+ATAN((A3-A2)/(B3-B2))*180/3.14159，(IF(AND (A3＜=A2，B3＜=B2)，270-ATAN((B3-B2)/(A3-A2))*180/3.14159，(IF(AND(A3＜=A2，B3＞B2)，360+ATAN((A3-A2)/(B3-B2))*180/3.14159)))))))；式3=IF(ABS(D2-D1)＜=180，IF(ABS(D2-D1)＞=夾角閾值，1，0)，IF(D2＞D1，IF (ABS(360-D2+D1)＞=夾角閾值，1，0)，IF(ABS(360-D1+D2)＞=夾角閾值1，1，0)))；式4=IF(C2＞距離閾值，1，0)；式5-1=IF(OR(E2=1，F(xiàn)2=1)，1，0)。以第3行為例，式5-2=IF(OR(E3=1，F(xiàn)3=1，F(xiàn)2=1)，1，0)。

符合性判斷中，1代表保留界址點(diǎn)，0代表不保留。式1、式2的作用是分別求取數(shù)據(jù)單元格所在行界址點(diǎn)與下一行界址點(diǎn)組成的線段的距離和方位角。式3、式4的作用是判斷相鄰線段的方位角夾角、距離是否超出了閾值。式5-1、5-2的作用是，如果方位角夾角、距離兩者之間任何一個(gè)超出閾值，都要保留界址點(diǎn)。由于首尾界址點(diǎn)必須要保留，因此其判斷結(jié)果缺省值為1。

表1　復(fù)雜海岸線上界址點(diǎn)簡(jiǎn)化的Excel工作表實(shí)現(xiàn)Tab.1Excel chart of boundary points simplified in rugged coastline

在簡(jiǎn)化應(yīng)用時(shí)，將復(fù)雜海岸線上的各個(gè)界址點(diǎn)坐標(biāo)輸入到Excel工作表的A、B列，在C～G列輸入相應(yīng)的計(jì)算式或判別式后，G列將會(huì)計(jì)算出綜合判斷結(jié)果。通過Excel軟件的篩選功能，篩去綜合判斷結(jié)果為0的界址點(diǎn)，剩下的即為簡(jiǎn)化后的界址點(diǎn)。反復(fù)代入不同的夾角閾值和距離閾值，可獲得不同的簡(jiǎn)化結(jié)果。根據(jù)實(shí)際需求，選取合理的界址點(diǎn)簡(jiǎn)化結(jié)果。本文建議簡(jiǎn)化過程中距離閾值取岸線總長(zhǎng)度的1/10～1/20，夾角閾值取1°～10°，簡(jiǎn)化前后的面積變化不應(yīng)大于2%或0.2 hm2。

圖1是應(yīng)用上述方法，將復(fù)雜海岸線上界址點(diǎn)進(jìn)行簡(jiǎn)化的實(shí)際工作示例。簡(jiǎn)化時(shí)距離閾值取為岸線長(zhǎng)度的1/20，夾角閾值取為6°，原圖中海岸線上共有界址點(diǎn)60個(gè)，簡(jiǎn)化后僅保留了27個(gè)，數(shù)量減少了一半以上，而面積變化量?jī)H為0.15%，這個(gè)誤差不足以影響宗海面積的準(zhǔn)確性，符合宗海圖繪制的要求。

圖1　復(fù)雜海岸線上宗海界址點(diǎn)的簡(jiǎn)化示例Fig.1Example of boundary points simplified in rugged coastline

4　結(jié)語

隨著海洋資源的開發(fā)利用越來越頻繁，海域使用工作也日趨成熟和完善。其中，海岸線的選取和界定是宗海圖繪制過程中較為重要的環(huán)節(jié)，如果海岸線的選取和界定模糊不清，那么海域使用權(quán)的確定將無法順利完成，另外也不利于海洋資源的合理利用，為此本文提出以下建議：

（1）對(duì)于順岸用海項(xiàng)目，岸線直接構(gòu)成宗海圖的界址線，當(dāng)岸線的分維數(shù)越大，岸線越復(fù)雜［8-10］，因此岸線分維數(shù)較大時(shí)，在對(duì)海域使用面積影響不大的情況下應(yīng)對(duì)岸線進(jìn)行簡(jiǎn)化處理，使得界址點(diǎn)合理簡(jiǎn)化。

（2）對(duì)于人工岸線等，往往都有準(zhǔn)確的測(cè)量數(shù)據(jù)，海洋職能管理部門宜及時(shí)更新公布，方便于應(yīng)用。對(duì)于突堤等不形成岸線，但形成了用海邊界的構(gòu)筑物，也宜及時(shí)更新公布。

（3）海洋職能管理部門宜對(duì)宗海界址圖和宗海位置圖中海岸線的精度要求做進(jìn)一步的明確或量化，讓宗海圖繪制更加有據(jù)可依，確保宗海圖中海岸線具有更好的現(xiàn)勢(shì)性。

（4）建議根據(jù)測(cè)量精度對(duì)海岸線進(jìn)行分類，比如，可將精度大于5 m的海岸線歸為低精度岸線、精度在1～5 m的岸線歸為中等精度岸線，精度小于1 m的岸線歸為高精度岸線。宗海界址圖中盡可能應(yīng)用高精度岸線。

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天津港未來將變“智慧港口”

本刊從天津海事局獲悉，為全面推進(jìn)天津港轉(zhuǎn)型升級(jí)，今年，天津海事局全面啟動(dòng)“智慧港口”建設(shè)工作。海事負(fù)責(zé)人表示，未來，“智慧港口”建設(shè)可以從提高通航安全和效率，全面監(jiān)視和監(jiān)控系統(tǒng)、基礎(chǔ)信息數(shù)據(jù)資源整合，應(yīng)急指揮系統(tǒng)建設(shè)等方面著手，實(shí)現(xiàn)對(duì)港口要素的監(jiān)控監(jiān)測(cè)，對(duì)信息資源的整合共享，達(dá)到港口經(jīng)濟(jì)效益的提升。此外，海事部門擁有的VTS（船舶交通服務(wù)系統(tǒng)）、AIS（船舶自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng)）、CCTV等信息資源及碼頭、航道、錨地、航標(biāo)、海圖、潮汐、船舶等數(shù)據(jù)庫，還可為推進(jìn)轄區(qū)“智慧港口”提供信息支持。（殷缶，梅深）

Biography：LI Jing(1985-),female,assistant engineer.

中圖分類號(hào)：P 273

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1005-8443（2014）05-0550-04

收稿日期：2013-08-27；修回日期：2013-11-08

作者簡(jiǎn)介：李晶（1985-），女，山東省青島人，助理工程師，主要從事勘測(cè)成果處理應(yīng)用方面的工作。

Selection and processing of coastline and boundary point in chart of sea plot

LI Jing，ZHANG Yan?chang，AN Yong?ning
（Tianjin Research Institute for Water Transport Engineering，Tianjin 300456，China）

Abstract:The chart of sea plot needs to be drawn according to the actual scope of sea use.The coastline is an important part in chart of sea plot，which not only could visualize the location of the sea plot，but also affect the se?lection of boundary points.For the project along coastline，the coastline itself becomes the boundary line.The uncer?tainty of coastline makes the optimization of boundary point possible.Some ideas on the selection of the coastline as well as how to select a boundary point on the coastline were put forward in this paper with specific examples.By lim?iting azimuth and distance on the shoreline boundary points，the redundant boundary point on the shoreline can be simplified.The simplification of shoreline boundary point can be achieved by controlling the deformation parame?ters using EXCEL formula editing software.

Key words:chart of sea plot;boundary point;coastline