海洋地理信息系統(tǒng)現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢

黃志行

摘 要：海洋資源的開發(fā)與利用，有利于促進人類社會進步，促進我國經(jīng)濟社會的穩(wěn)定發(fā)展。在搜集各種空間地理信息、處理空間問題、智能分析與數(shù)據(jù)存儲的過程中，需要充分發(fā)揮海洋地理信息系統(tǒng)（MGIS）優(yōu)勢，擴大其在海洋領域的實際應用范圍。因此，應對海洋地理信息系統(tǒng)的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢有必要的了解，加強對這種系統(tǒng)實際應用過程中存在問題的深入分析，提高對MGIS發(fā)展概況的正確認識，從而為該系統(tǒng)潛在價值的提升打下堅實的基礎?；诖耍撐木秃Ｑ蟮乩硇畔⑾到y(tǒng)及發(fā)展趨勢展開論述。

關鍵詞：海洋地理信息系統(tǒng) 現(xiàn)狀 發(fā)展趨勢 空間地理信息 問題

中圖分類號：P208 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2017）04（a）-0139-02

海洋地理信息學科理論的不斷豐富，為世界各國了解海洋地理環(huán)境提供了參考信息，確保地理信息相關問題的高效處理。提高對海洋地理信息的采集、分析與處理的正確認識，可以為海洋地理環(huán)境研究工作開展提供科學的參考資料。實現(xiàn)這樣的發(fā)展目標，應構(gòu)建功能強大的海洋地理信息系統(tǒng)，促使海洋地理環(huán)境相關工作中存在的問題得以快速處理，為海洋地理環(huán)境研究工作推進注入活力。同時，地理信息系統(tǒng)（GIS）經(jīng)過多年的發(fā)展，在海洋漁業(yè)、資源開發(fā)等方面取得了許多重要的成果，也為海洋地理信息系統(tǒng)（MGIS）發(fā)展奠定了堅實的基礎。因此，需要從以下不同方面對該系統(tǒng)應用現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢進行探討。

1 海洋地理信息系統(tǒng)概述

海洋地理信息系統(tǒng)研究是在20世紀60年代由美國國家海洋測量局在航海自動化制圖中提出的，隨著時間的推移，對海洋數(shù)據(jù)管理及數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的顯示功能進行了深入研究，對海洋地理信息三維空間建模分析展開了討論。隨后，美國、英國等國家的海洋地理科學家實現(xiàn)了數(shù)據(jù)模型系統(tǒng)構(gòu)建，為海洋地理信息空間分析提供了參考依據(jù)。

我國在20世紀90年代初開始了海洋地理信息系統(tǒng)研究，并提出了“以海岸鏈為基線的全球數(shù)據(jù)庫”的構(gòu)想。資源與環(huán)境信息系統(tǒng)也逐漸成為了國家的重點研究項目。自90年代中期開始，在全球地位及遙感技術的支持下，開展了海洋帶空間研究，并對海洋地理數(shù)據(jù)進行了分析與管理。當前“海洋漁業(yè)遙感信息服務系統(tǒng)技術和示范試驗”專題活動的開展，對漁業(yè)方面海洋地理信息系統(tǒng)研究產(chǎn)生了較大影響。

在長期的實踐活動總結(jié)分析中，發(fā)現(xiàn)計算機硬件與軟件系統(tǒng)共同支持下的GIS能夠?qū)臻g地理信息進行高效采集、存儲、分析與處理等，可以進行三維空間內(nèi)的可視化研究。因此，構(gòu)建海洋地理信息系統(tǒng)（Marine Geographic Information System，簡稱MGIS）中可借助GIS的優(yōu)勢，加強對海洋環(huán)境的深入分析，獲取豐富的海洋數(shù)據(jù)，以便適應海洋科學的發(fā)展要求。海洋地理信息系統(tǒng)構(gòu)建融合了海洋科學、計算機科學、測繪學等多種學科，并借助GIS、數(shù)據(jù)庫等技術的作用，擴大了其實際的應用范圍。

MGIS是在計算機硬件條件和軟件系統(tǒng)的支持下，以海底、海面、水體、海岸帶及大氣的自然環(huán)境與人類活動為研究對象，對各種來源的空間數(shù)據(jù)進行處理、存儲、集成、顯示和管理，進而作為平臺為用戶提供綜合制圖、可視化表達、空間分析、模擬預測及決策輔助等服務，并且結(jié)合Web技術可以實現(xiàn)海洋數(shù)據(jù)和相關MGIS功能的實時共享，逐漸優(yōu)化了海洋科學發(fā)展中各類數(shù)據(jù)的管理方式。

2 當前MGIS的應用現(xiàn)狀分析

2.1 海洋漁業(yè)方面的應用分析

在可靠的MGIS系統(tǒng)及軟件的支持下，海洋漁業(yè)的發(fā)展速度正在加快。一些發(fā)達國家通過建立海洋環(huán)境模擬實驗室，結(jié)合海洋地理信息系統(tǒng)（MGIS）的優(yōu)勢，促進了海洋漁業(yè)發(fā)展。相對而言，我國在這方面的研究起步較晚，在國家專項資金的大力扶持下，構(gòu)建了性能可靠的GIS平臺，并采取設置數(shù)據(jù)庫的方式，實現(xiàn)了海洋漁業(yè)的生產(chǎn)調(diào)度指揮，并在漁業(yè)漁政綜合管理系統(tǒng)的作用下提高了海洋漁業(yè)信息采集效率。這些方面的內(nèi)容，都與MGIS密切相關。

2.2 海洋資源開發(fā)與管理方面的應用

為了提高海洋資源的開發(fā)和利用效率，獲取更多的礦產(chǎn)資源，應注重MGIS空間分析功能與虛擬現(xiàn)實技術的合理運用，全面提升海洋資源開發(fā)中的綜合管理水平。靈活運用MGIS，可以為海洋資源綜合評估提供可靠的參考依據(jù)，構(gòu)建出科學的海洋油氣評價模型，確保海洋資源開發(fā)作業(yè)高效性。同時，結(jié)合MGIS的作用注重海洋地理空間遙感信息的合理使用，有利于構(gòu)建出可靠的海洋數(shù)據(jù)庫，全面提高海洋資源開發(fā)與管理工作質(zhì)量。

2.3 海洋環(huán)境評價與保護方面的應用

海洋地理環(huán)境復雜，各種環(huán)境因素的客觀存在影響著海洋環(huán)境評價結(jié)果準確性。因此，需要注重海洋地理信息系統(tǒng)的構(gòu)建與應用，以動態(tài)化、可視化的方式增強海洋環(huán)境評價結(jié)果的合理科學性，并為海洋環(huán)境保護提供策略。在MGIS的作用下，可以為海洋環(huán)境質(zhì)量評價、保護提供科學的參考依據(jù)，并通過設置基礎平臺的方式實現(xiàn)海洋環(huán)境動態(tài)分析、三維空間動態(tài)模擬分析、流場動態(tài)顯示等，為災害預測、海洋環(huán)境保護等提供參考信息。

2.4 區(qū)域海洋綜合管理方面的應用

作為地球表面最為活躍的自然區(qū)域，海洋帶的存在豐富了海洋科學的研究內(nèi)容。針對海洋中包含的豐富礦產(chǎn)及生物資源，運用MGIS可以對蘊藏這些資源的專屬經(jīng)濟區(qū)進行科學的考察、監(jiān)測、規(guī)劃與管理。有利于提升區(qū)域海洋綜合管理水平。同時，在海洋地理信息系統(tǒng)的作用下可以對海域海圖及相應功能的劃分、海上石油平臺、遙感影像等進行綜合管理，為區(qū)域海洋綜合管理提供了強大的信息系統(tǒng)支撐。

3 海洋地理信息系統(tǒng)應用中所面臨的問題

3.1 缺乏有效的數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)異構(gòu)性突出

雖然海洋探測技術和相關信息技術飛速發(fā)展，環(huán)境、生物、地質(zhì)、地球物理、地球化學等數(shù)據(jù)資料呈指數(shù)增長，但是由于海洋面積廣闊，這些數(shù)據(jù)資料往往分布離散，而且由于信息技術更新速度快，以往調(diào)查獲得的許多數(shù)據(jù)由于精度不夠、存儲格式不統(tǒng)一、數(shù)據(jù)字段不足等種種原因無法使用于MGIS，需要挖掘與提取所需的信息，進一步開展大范圍的海洋科學調(diào)查，同時注意海洋科考數(shù)據(jù)精度的進一步提高。與此同時，由于海洋科學考察工作開展中需要多種專業(yè)設備、多個部門的協(xié)調(diào)配合，實際的工作開展中往往存在著數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)標準、存儲格式、空間參考標準等不統(tǒng)一，加上海洋數(shù)據(jù)采集精度、圖像分辨率等有所差異，致使海洋數(shù)據(jù)異構(gòu)性對MGIS的實際應用造成了影響。

3.2 數(shù)據(jù)難以進行有效表達，缺乏專業(yè)MGIS軟件

海洋環(huán)境復雜，與其相關的數(shù)據(jù)和事物難以進行直觀、形象的表達，加深陸地測繪中獲取的地理信息數(shù)據(jù)、比例圖等難以應用到海洋研究中，影響著相關研究工作的順利開展。加上海洋科學在處理實際問題中對其中的要素場未進行合理的組織表達，致使海洋數(shù)據(jù)表達難以達到預期的效果，同時，當前構(gòu)建海洋地理信息系統(tǒng)中經(jīng)常采用的是傳統(tǒng)的GIS軟件處理模式，為充分地考慮海洋數(shù)據(jù)的離散型，加大了海洋三維甚至四維空間數(shù)據(jù)處理難度，客觀地決定了重視專業(yè)MGIS軟件開發(fā)必要性。

3.3 開放性有待增強

由于海洋調(diào)查通常都耗了大量的人力物力，部分數(shù)據(jù)在軍事、國防建設上也具有重要價值和意義，海洋數(shù)據(jù)通常保密性較高，但是大部分非保密海洋數(shù)據(jù)由于所在系統(tǒng)開放性不足及不同系統(tǒng)間構(gòu)建標準不一等原因無法實現(xiàn)數(shù)據(jù)和服務的共享，影響了實際的研究工作效率，降低了海洋數(shù)據(jù)利用效率，造成了相關信息資源浪費。這些內(nèi)容客觀地說明了MGIS系統(tǒng)未來建設中開放性有待增強。

4 未來MGIS的發(fā)展趨勢分析

4.1 Web技術與MGIS技術的有效結(jié)合

由于當前我國擬在MGIS研究中主要依賴于科研機構(gòu)及政府的相關部門，難以實現(xiàn)資源共享，造成了海洋信息資源浪費。因此，需要注重Web技術與MGIS技術的有效結(jié)合，通過在Web上發(fā)布各類空間數(shù)據(jù)，確保用戶能夠通過計算機網(wǎng)絡瀏覽到這些數(shù)據(jù)，從而為空間數(shù)據(jù)高效利用、各類決策制定等提供參考信息，減少MGIS重復建設，保持信息資源利用高效性的同時全面提升MGIS研究水平。

4.2 不同維度MGIS與虛擬現(xiàn)實技術的結(jié)合，實現(xiàn)MGIS產(chǎn)業(yè)化

相對而言，海洋環(huán)境更為特殊，在開展研究工作時需要注重三維空間、四維空間數(shù)據(jù)使用，并保持這些數(shù)據(jù)的表達效果良好性。因此，需要注重虛擬現(xiàn)實技術與不同維度MGIS的有效結(jié)合，實現(xiàn)虛擬環(huán)境中海洋環(huán)境的模擬分析，增強海洋數(shù)據(jù)表達效果，提升對海洋環(huán)境研究過程中的整體感知水平，促進MGIS的快速發(fā)展。同時，需要結(jié)合MGIS產(chǎn)業(yè)化的發(fā)展趨勢，重視其產(chǎn)業(yè)化發(fā)展，開發(fā)出更多的專業(yè)MGIS軟件，運用各種技術手段及科學決策，實現(xiàn)MGIS產(chǎn)業(yè)化。

4.3 多學科融合，全球尺度MGIS的有效把握

作為一種多學科交叉的綜合科學，MGIS建設中需要充分地考慮多學科的優(yōu)勢，確保其在測繪、遙感、地理空間分析、管理等方面應用中具有良好的效果。因此，未來MGIS建設中應注重自然科學、社會科學、管理科學等多學科融合，最大限度地滿足使用者的實際需求，推動海洋科學的穩(wěn)定發(fā)展。

5 結(jié)語

豐富的海洋資源，對世界各國經(jīng)濟的可持續(xù)發(fā)展產(chǎn)生了深遠的影響。在強大的GIS技術支持下，MGIS的發(fā)展速度正在加快，逐漸應用于海洋各領域。與此同時，當前我國在海洋地理信息系統(tǒng)（MGIS）應用方面面臨著較大的挑戰(zhàn)，需要不斷加大對這種先進技術的研究力度，促進海洋科學的持續(xù)發(fā)展。

參考文獻

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