導(dǎo)語(yǔ)：海洋環(huán)境資源可持續(xù)發(fā)展論文一文來(lái)源于網(wǎng)友上傳，不代表本站觀(guān)點(diǎn)，若需要原創(chuàng)文章可咨詢(xún)客服老師，歡迎參考。

摘要:分析了當(dāng)前我國(guó)海洋資源及環(huán)境的現(xiàn)狀,并提出相應(yīng)的對(duì)策。舉例說(shuō)明了全球定位系統(tǒng)(GPS)、地理信息系統(tǒng)(GIS)和遙感(RS)(合稱(chēng)為3S)在海洋資源調(diào)查、環(huán)境保護(hù)等可持續(xù)發(fā)展核心問(wèn)題中的應(yīng)用,提出一些海洋領(lǐng)域近期亟待應(yīng)用3S技術(shù)的重大課題。指出“,數(shù)字海底”和“海岸帶”研究是當(dāng)前海洋研究的切入點(diǎn),是海洋經(jīng)濟(jì)、海洋政治、海洋科學(xué)問(wèn)題的重中之重,與人類(lèi)生存和發(fā)展密切相關(guān)。

關(guān)鍵詞:全球定位系統(tǒng);地理信息系統(tǒng);遙感;海洋資源;海洋環(huán)境;可持續(xù)發(fā)展

資源和環(huán)境問(wèn)題已成為當(dāng)今世界各國(guó)共同關(guān)注的焦點(diǎn)。陸地資源過(guò)度開(kāi)采日益枯竭,整個(gè)人類(lèi)的生存與發(fā)展迫切需要尋找新資源。《中國(guó)21世紀(jì)議程》指出:海洋是全球生命支持系統(tǒng)的1個(gè)基本組成部分,是1種有助于實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的寶貴財(cái)富[1]。它擁有廣闊的空間資源、豐富的生物資源、礦產(chǎn)資源、化學(xué)資源和動(dòng)力資源。加快海洋資源的開(kāi)發(fā),充分發(fā)揮海洋優(yōu)勢(shì),進(jìn)而促進(jìn)經(jīng)濟(jì)發(fā)展已成為世界大國(guó)發(fā)展的主流。我國(guó)人口眾多,人均資源匱乏,社會(huì)發(fā)展和經(jīng)濟(jì)騰飛面臨嚴(yán)峻的形勢(shì)。同時(shí)我國(guó)是海洋大國(guó),海岸線(xiàn)長(zhǎng)18000km,海域面積3.0×106km2,約占全國(guó)陸地面積的1/3[2],海洋資源豐富。但海洋資源遠(yuǎn)未開(kāi)發(fā),機(jī)遇與挑戰(zhàn)并存,而且我國(guó)南海及黃、東海都與相鄰國(guó)家之間存在疆界劃分和200海里專(zhuān)屬經(jīng)濟(jì)區(qū)的權(quán)益之爭(zhēng)問(wèn)題。因而,應(yīng)用高新技術(shù),準(zhǔn)確快速查明我國(guó)海域情況,主動(dòng)保護(hù)海洋環(huán)境安全[3],既是維護(hù)我國(guó)海域合法權(quán)益、保護(hù)海域環(huán)境的需要,也是科學(xué)開(kāi)發(fā)利用海域資源、發(fā)展海洋經(jīng)濟(jì)、促進(jìn)我國(guó)整體經(jīng)濟(jì)騰飛的需要。走海洋興國(guó)與可持續(xù)發(fā)展之路是解決我國(guó)人均資源匱乏并實(shí)現(xiàn)21世紀(jì)宏偉藍(lán)圖的重要出路[4]。

作為建立數(shù)字海洋的三大支撐技術(shù)GPS,GIS和RS,在海洋空間數(shù)據(jù)處理中各具特點(diǎn),又密切相關(guān)[5]。GPS可在瞬間產(chǎn)生目標(biāo)定位坐標(biāo),GIS具有較好的查詢(xún)檢索、空間分析計(jì)算和綜合處理能力,RS可快速獲取區(qū)域面狀信息[628]。3S集成技術(shù)充分發(fā)揮各自的長(zhǎng)處,形成了多功能綜合技術(shù)系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)了海量信息獲取與信息處理的高速、實(shí)時(shí)和信息應(yīng)用的高精度和定量化,即GPS和RS向GIS提供或更新區(qū)域信息以及空間定位,GIS進(jìn)行相應(yīng)的空間分析。3S技術(shù)為海洋資源的規(guī)劃管理與評(píng)價(jià)、海洋環(huán)境保護(hù)、海岸帶防災(zāi)、地下水防污及國(guó)防建設(shè)等方面提供了有利的觀(guān)測(cè)手段、描述和思維工具。當(dāng)前,3S技術(shù)已廣泛應(yīng)用于土地、林業(yè)、水利、農(nóng)業(yè)、城市管理、生態(tài)建設(shè)等方面[9210],但在海洋領(lǐng)域的應(yīng)用總體水平還較低,主要應(yīng)用于海洋環(huán)境監(jiān)測(cè)、海洋災(zāi)害預(yù)警預(yù)報(bào)、海洋資源調(diào)查方面,近幾年擴(kuò)展到海岸線(xiàn)測(cè)量[11]、海域勘界[12]、厄爾尼諾現(xiàn)象的發(fā)生機(jī)制和各種尺度的海氣相互作用過(guò)程等科學(xué)研究領(lǐng)域[13]。

1我國(guó)海洋資源與環(huán)境的現(xiàn)狀及應(yīng)對(duì)策略

1.1海洋資源開(kāi)發(fā)現(xiàn)狀

改革以來(lái),我國(guó)的海洋開(kāi)發(fā)飛速發(fā)展。1980年全國(guó)海洋產(chǎn)業(yè)產(chǎn)值為80億元,1990年達(dá)482億元,1994年猛增到1400億元,2000年全國(guó)海洋產(chǎn)業(yè)產(chǎn)值已達(dá)4133億元,2004年近1.3萬(wàn)億元[14]。但目前我國(guó)海洋產(chǎn)業(yè)規(guī)模較小,仍以港口、漁業(yè)等近海單項(xiàng)傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)的開(kāi)發(fā)為主。海洋科技整體水平落后,資源利用率低,浪費(fèi)嚴(yán)重,缺少全局的、長(zhǎng)遠(yuǎn)的兼顧,特別是缺少對(duì)海洋整體利益的考慮。我國(guó)對(duì)近海礦產(chǎn)資源的研究程度亦相對(duì)較低,對(duì)遠(yuǎn)海及整體資源尚未進(jìn)行綜合開(kāi)發(fā)利用,尤其是以高新技術(shù)、資金密集、見(jiàn)效快、創(chuàng)匯多為特點(diǎn)的新型海洋產(chǎn)業(yè)(如海洋油氣業(yè)、濱海砂礦業(yè)及海洋服務(wù)業(yè)等產(chǎn)業(yè))發(fā)展緩慢。海洋娛樂(lè)區(qū)、傾廢區(qū)等功能區(qū)規(guī)劃不盡合理,管理滯后。海洋資源開(kāi)發(fā)管理機(jī)制和法律體系不健全,不能適應(yīng)市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)的要求,尚未形成統(tǒng)一協(xié)調(diào)的整體開(kāi)發(fā)戰(zhàn)略[15]。

1.2海洋環(huán)境及生態(tài)現(xiàn)狀

1.2.1我國(guó)海洋環(huán)境污染相當(dāng)嚴(yán)重許多海區(qū)、港灣的污染均超過(guò)國(guó)際限制標(biāo)準(zhǔn)。環(huán)境質(zhì)量日益惡劣,近海污染范圍不斷擴(kuò)大,N,P等營(yíng)養(yǎng)鹽類(lèi)污染明顯。2004年我國(guó)海域未達(dá)到清潔海域水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)的面積約1.69×105km2,較上年增加約2.7×104km2,近岸海域污染嚴(yán)重,污染海域主要分布在渤海灣、江蘇近岸、長(zhǎng)江口、杭州灣、珠江口等局部海域。同時(shí),陸源污染物排海嚴(yán)重是海洋環(huán)境污染的主要原因。一項(xiàng)對(duì)沿海工業(yè)污水直排口等四大類(lèi)43個(gè)排污口進(jìn)行的重點(diǎn)監(jiān)測(cè)顯示,受陸源排污影響,約八成入海排污口鄰近海域環(huán)境污染嚴(yán)重,約20km2的監(jiān)測(cè)海域?yàn)闊o(wú)底棲生物區(qū)[14]。

1.2.2海洋的自然和生態(tài)破壞范圍廣、程度深大量不合理的人為活動(dòng)(如圍海筑壩、河流建閘、大面積挖沙采石、亂挖珊瑚礁等)已嚴(yán)重影響并破壞了我國(guó)海洋自然景觀(guān)和生態(tài)環(huán)境,造成了大范圍的海岸侵蝕或淤積,濕地及紅樹(shù)林面積減少[16],破壞了典型的海洋生態(tài)系統(tǒng),海珍品瀕于絕跡,漁業(yè)產(chǎn)量大幅度下降?！?004年中國(guó)海洋環(huán)境質(zhì)量公報(bào)》顯示,由于陸源污染物排海、圍填海侵占海洋生態(tài)環(huán)境及生物資源過(guò)度開(kāi)發(fā),萊州灣、黃河口、長(zhǎng)江口、杭州灣及珠江口生態(tài)系統(tǒng)均處于不健康狀態(tài);沿海開(kāi)發(fā)程度的增高和海水養(yǎng)殖業(yè)的擴(kuò)大,也帶來(lái)了海洋生態(tài)環(huán)境和養(yǎng)殖業(yè)自身污染問(wèn)題[14]。

1.2.3海域污損事件頻發(fā)、環(huán)境災(zāi)害群現(xiàn)近年來(lái),我國(guó)海域赤潮、溢油、違章傾倒等污損事件發(fā)生頻率越來(lái)越大。2001年全國(guó)海域共發(fā)生赤潮77起,累計(jì)面積達(dá)1.5×104km2[17],對(duì)海洋環(huán)境、生物資源和漁業(yè)生產(chǎn)造成嚴(yán)重?fù)p害。海運(yùn)業(yè)發(fā)展導(dǎo)致外來(lái)有害赤潮種類(lèi)的

引入,全球氣候變化也導(dǎo)致了赤潮的頻繁發(fā)生。2004年中國(guó)近岸局部海域沉積物污染嚴(yán)重,近岸海域部分貝類(lèi)受到污染,大面積赤潮和有毒赤潮多發(fā),全年共發(fā)生赤潮96次,赤潮累計(jì)發(fā)生面積較2003年增加約八成多,海洋環(huán)境污染已成為海洋經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展的嚴(yán)重障礙[14]。

1.3應(yīng)對(duì)策略

根據(jù)我國(guó)海洋資源利用與海洋環(huán)境污染的現(xiàn)狀,結(jié)合我國(guó)國(guó)情與21世紀(jì)國(guó)民經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展的需要,應(yīng)強(qiáng)化以下措施:要加強(qiáng)組織領(lǐng)導(dǎo),建立和完善相應(yīng)的管理體系和機(jī)構(gòu),制定海洋資源開(kāi)發(fā)利用和環(huán)境保護(hù)的綜合性目標(biāo)、政策和法規(guī);要提高全民熱愛(ài)海洋、保護(hù)海洋資源與環(huán)境的意識(shí);要建立我國(guó)海洋傾廢區(qū),規(guī)劃近海海域環(huán)境容量,嚴(yán)格實(shí)行污染物總量控制;要按照合理、系統(tǒng)和科學(xué)的原則開(kāi)發(fā)利用海洋資源,充分發(fā)揮海洋功能區(qū)域的社會(huì)經(jīng)濟(jì)和生態(tài)環(huán)境效益;要加強(qiáng)對(duì)各種海洋資源儲(chǔ)量、分布的勘測(cè)勘探,調(diào)查了解各種資源量及海洋環(huán)境的現(xiàn)狀和未來(lái)發(fā)展的趨勢(shì);而重中之重是要倡導(dǎo)科技創(chuàng)新、依靠科技振興海洋:利用新技術(shù)、新手段原位實(shí)時(shí)地監(jiān)測(cè)海洋環(huán)境,通過(guò)強(qiáng)大的地理信息分析與處理系統(tǒng)的支持,對(duì)獲得的信息進(jìn)行分析、模擬,及時(shí)有效地保護(hù)海洋環(huán)境、資源,預(yù)報(bào)災(zāi)情與突發(fā)事件。

23S在海洋資源與環(huán)境中的應(yīng)用

多年來(lái),國(guó)內(nèi)外海洋工作者在海洋地理、海洋化學(xué)、海洋水文、海洋氣象、海洋生物、海洋礦產(chǎn)、海洋測(cè)繪等基礎(chǔ)性學(xué)科上進(jìn)行著不懈的研究,制定了一批大型的、多學(xué)科的國(guó)際海洋科學(xué)研究計(jì)劃,如全球海洋觀(guān)測(cè)系統(tǒng)(GOOS)、Topex/Poseidon海洋地形試驗(yàn)、世界海洋環(huán)流試驗(yàn)(WOCE)、熱帶海洋全球大氣計(jì)劃(TOGA)等。通過(guò)系統(tǒng)地研究海洋,不斷發(fā)現(xiàn)其內(nèi)在規(guī)律,幫助人們充分利用海洋空間,合理開(kāi)發(fā)海洋資源。

目前,越來(lái)越多的地理信息已在國(guó)民經(jīng)濟(jì)建設(shè)諸多領(lǐng)域中顯示出巨大的應(yīng)用價(jià)值。在信息量激增的21世紀(jì),要實(shí)現(xiàn)海洋資源與環(huán)境的可持續(xù)發(fā)展,關(guān)鍵是要及時(shí)準(zhǔn)確地獲取、分析海量的信息。而20世紀(jì)下半葉發(fā)展起來(lái)的GIS技術(shù)功能強(qiáng)大,用于對(duì)空間環(huán)境數(shù)據(jù)進(jìn)行管理、查詢(xún)、分析,并且利用GIS的統(tǒng)計(jì)制圖功能形象地展示出各種環(huán)境專(zhuān)題內(nèi)容、環(huán)境數(shù)據(jù)空間分布與數(shù)量統(tǒng)計(jì)規(guī)律,以滿(mǎn)足環(huán)境保護(hù)實(shí)際需要。3S、專(zhuān)家系統(tǒng)及決策支持系統(tǒng)是當(dāng)今信息時(shí)代的尖端技術(shù),它們相互結(jié)合、取長(zhǎng)補(bǔ)短、相輔相成,為資源開(kāi)發(fā)、環(huán)境保護(hù)提供比較完善的技術(shù)支持,有助于海洋資源與環(huán)境的可持續(xù)發(fā)展。借助3S,應(yīng)用計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)與通訊和數(shù)據(jù)庫(kù)管理技術(shù),建立現(xiàn)代化海洋實(shí)時(shí)立體監(jiān)測(cè)管理系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)信息更新、信息共享,并通過(guò)圖形方式對(duì)管理與決策前景進(jìn)行動(dòng)態(tài)模擬,為海洋資源開(kāi)發(fā)、海洋環(huán)境和氣候的監(jiān)測(cè)、海洋防災(zāi)減災(zāi)以及維護(hù)國(guó)家海洋權(quán)益服務(wù)。

2.13S與海洋資源的開(kāi)發(fā)利用

目前陸地上70%的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)資料,80%以上的工業(yè)原料、95%以上的能源來(lái)自礦產(chǎn)資源。由于我國(guó)仍處于礦產(chǎn)消耗強(qiáng)度趨快的時(shí)期,要滿(mǎn)足近期礦產(chǎn)資源的需求,并為今后一定時(shí)期內(nèi)可持續(xù)發(fā)展保持后勁,尋找和開(kāi)發(fā)礦產(chǎn)資源仍是地學(xué)工作的重要任務(wù)。海洋中蘊(yùn)藏有豐富的石油、天然氣、天然氣水合物、多金屬結(jié)核、海底熱液多金屬硫化物等礦產(chǎn)資源,它們的分布、規(guī)模、儲(chǔ)量評(píng)價(jià)、開(kāi)發(fā)利用的環(huán)境條件及可行性等,無(wú)疑依賴(lài)于快速、高效、準(zhǔn)確的探查技術(shù)。

根據(jù)海洋資源數(shù)據(jù)庫(kù)中的物探、化探資料及GPS和RS提供的信息,應(yīng)用GIS空間分析功能和虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)來(lái)探索海洋成礦特點(diǎn)和規(guī)律,為海洋管理、海岸帶和海島資源開(kāi)發(fā)提供科學(xué)依據(jù)。成本低、速度快,有利于克服自然界惡劣環(huán)境的限制,減少投資的盲目性。3S技術(shù)可以對(duì)區(qū)域自然資源的分布及其量值的動(dòng)態(tài)變化進(jìn)行快速、準(zhǔn)確的調(diào)查和評(píng)價(jià),例如,確定資源量及其變化幅度、時(shí)空分布特征,分析、預(yù)測(cè)各類(lèi)資源利用的現(xiàn)狀與前景,探索解決自然資源供需矛盾的可能途徑,評(píng)價(jià)資源管理的政策和方案等。

2.23S與海洋環(huán)境保護(hù)

利用3S建立海洋環(huán)境和災(zāi)害信息庫(kù)、海洋環(huán)境質(zhì)量評(píng)價(jià)和災(zāi)害預(yù)報(bào)系統(tǒng),能夠?yàn)榄h(huán)境監(jiān)測(cè)、管理、規(guī)劃及評(píng)價(jià)提供重要的技術(shù)支持,為保護(hù)海洋環(huán)境及海上航行、生產(chǎn)安全服務(wù)。

2.2.1環(huán)境監(jiān)測(cè)遙感技術(shù)在海洋調(diào)查中顯示出大范圍、多時(shí)像、高分辨率的特點(diǎn),RS在河口泥沙規(guī)律研究、海水海溫監(jiān)測(cè)、漁場(chǎng)監(jiān)測(cè)、海洋污染監(jiān)測(cè)等方面發(fā)揮了重要作用,對(duì)厄爾尼諾效應(yīng)、赤潮等的監(jiān)測(cè)也收到較好的效果[18]。

2.2.2環(huán)境管理GIS等技術(shù)能對(duì)各種海洋環(huán)境、資源,如海洋生物資源、大氣質(zhì)量、海洋水資源、污染物排放范圍等進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)、更新,并能有效地進(jìn)行環(huán)境統(tǒng)計(jì)分析,進(jìn)而進(jìn)行環(huán)境總體規(guī)劃;可動(dòng)態(tài)展示污染源位置、類(lèi)型、負(fù)荷及對(duì)區(qū)域環(huán)境造成的影響。

2.2.3環(huán)保應(yīng)急反應(yīng)對(duì)于重大環(huán)境事件,環(huán)境保護(hù)部門(mén)要具有應(yīng)急反應(yīng)能力,并能針對(duì)事件的特性做出迅速反應(yīng)和決策,如水質(zhì)污染、油船泄露等。

2.2.4環(huán)境規(guī)劃污水排海工程的規(guī)劃與設(shè)計(jì)由于涉及潮汛等原因,如何建立有效的模型進(jìn)行近海水域模擬分析,是目前的難點(diǎn)和熱點(diǎn)。而GIS的空間分析能力可較好地解決該類(lèi)問(wèn)題,應(yīng)用GIS進(jìn)行近岸海流模擬分析,同時(shí)還可以分析近海岸帶懸浮物的分布情況。另外,GIS等技術(shù)可以快速、準(zhǔn)確、客觀(guān)、動(dòng)態(tài)地對(duì)重點(diǎn)海域的環(huán)境質(zhì)量進(jìn)行趨勢(shì)預(yù)報(bào),為區(qū)域環(huán)境規(guī)劃工作提供全面支持,為國(guó)家和地方進(jìn)行宏觀(guān)決策提供科學(xué)依據(jù)。

2.2.5環(huán)境評(píng)價(jià)我國(guó)目前正在或?qū)⒁M(jìn)行的資源開(kāi)發(fā)和重大工程項(xiàng)目,如南海大陸架石油開(kāi)發(fā)等,應(yīng)用GIS等技術(shù)可以對(duì)其進(jìn)行勘探、選址及建成前后的環(huán)境問(wèn)題進(jìn)行分析、預(yù)測(cè)和研究,并實(shí)現(xiàn)其動(dòng)態(tài)、連續(xù)、準(zhǔn)確的監(jiān)測(cè)、評(píng)價(jià)與環(huán)境影響規(guī)劃方案的制定。

2.33S與海洋精細(xì)漁業(yè)

海洋精細(xì)漁業(yè)指將3S、計(jì)算機(jī)、通訊、網(wǎng)絡(luò)及自動(dòng)化技術(shù)等高科技與地理學(xué)、漁業(yè)、生態(tài)學(xué)、沉積學(xué)等基礎(chǔ)學(xué)科有機(jī)地結(jié)合,對(duì)魚(yú)群、水質(zhì)、底質(zhì)進(jìn)行從宏觀(guān)到微觀(guān)的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè),以實(shí)現(xiàn)對(duì)魚(yú)苗生長(zhǎng)、發(fā)育、營(yíng)養(yǎng)狀況、災(zāi)害以及相應(yīng)的環(huán)境進(jìn)行定期信息獲取和動(dòng)態(tài)分析。通過(guò)診斷和決策制定計(jì)劃,并在GPS和GIS集成系統(tǒng)支持下發(fā)展信息化現(xiàn)代海洋漁業(yè)。海洋精細(xì)漁業(yè)具有新型現(xiàn)代漁業(yè)生產(chǎn)模式,綜合應(yīng)用了3S等空間信息技術(shù),將促進(jìn)人類(lèi)合理利用漁業(yè)資源,降低成本,提高產(chǎn)品產(chǎn)量和質(zhì)量,改善生態(tài)環(huán)境。海洋精細(xì)漁業(yè)是未來(lái)漁業(yè)可持續(xù)發(fā)展的方向,也是“數(shù)字海洋”戰(zhàn)略中的一項(xiàng)重要內(nèi)容。

3海洋資源、環(huán)境領(lǐng)域中亟待應(yīng)用3S技術(shù)的重大課題

美國(guó)前副總統(tǒng)戈?duì)栐岢觥皵?shù)字地球”戰(zhàn)略,我國(guó)的《21世紀(jì)議程》和“數(shù)字城市”工程均包括3S方面的內(nèi)容[19220]。作為“數(shù)字地球”的一部分,“數(shù)字海洋”、“數(shù)字港灣”等名稱(chēng)已被相應(yīng)地提出,建立了一些行業(yè)性、地區(qū)性地理信息系統(tǒng)(如漁業(yè)GIS、黃河口GIS)。我國(guó)各有關(guān)部門(mén)對(duì)海洋資源與環(huán)境進(jìn)行了大規(guī)模的調(diào)查研究,全國(guó)沿海66個(gè)海洋站、200多個(gè)驗(yàn)潮站和3個(gè)海洋資料浮標(biāo)網(wǎng)的長(zhǎng)期觀(guān)測(cè)[21],加之陸地/氣象/國(guó)土衛(wèi)星資料及航片資料,積累了大量的數(shù)據(jù)。所以運(yùn)用GIS技術(shù)建立海洋立體監(jiān)測(cè)管理系統(tǒng)在我國(guó)已經(jīng)具備了一定的基礎(chǔ),海洋綜合管理系統(tǒng)有廣闊的應(yīng)用空間。但總體上講,3S應(yīng)用范圍窄程度低,海洋資源與環(huán)境可持續(xù)發(fā)展任重道遠(yuǎn)[22]。在海洋領(lǐng)域利用GIS,首先要建立開(kāi)放式的、具有先進(jìn)體系結(jié)構(gòu)的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)平臺(tái);然后利用優(yōu)良的GIS工具和數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng),構(gòu)成一個(gè)集成化的環(huán)境,以滿(mǎn)足海洋立體監(jiān)測(cè)管理系統(tǒng)功能的需要;再利用海洋綜合管理分析與決策子系統(tǒng)對(duì)各種信息進(jìn)行分析、模擬,為海洋資源開(kāi)發(fā)、環(huán)境和氣候監(jiān)測(cè)、防災(zāi)減災(zāi)及維護(hù)國(guó)家海洋權(quán)益服務(wù)。根據(jù)我國(guó)海洋資源與海洋環(huán)境現(xiàn)狀,結(jié)合海洋可持續(xù)發(fā)展的目標(biāo),當(dāng)前,應(yīng)盡快發(fā)揮3S的優(yōu)勢(shì),深入研究以下領(lǐng)域。

3.1數(shù)字海底系統(tǒng)

海底地形信息對(duì)于海岸帶的演變研究具有重要意義。近年來(lái)GPS技術(shù)與海底測(cè)深技術(shù)相結(jié)合,提高了水下地形測(cè)量精度,但費(fèi)用高且無(wú)法經(jīng)常測(cè)量,對(duì)大面積水域也難以得到連續(xù)的全景水深信息。GIS與RS圖像處理系統(tǒng)結(jié)合應(yīng)用能在一定程度上解決這些問(wèn)題。RS數(shù)據(jù)是地理信息系統(tǒng)的重要信息源,且大多數(shù)GIS已擁有獨(dú)立模塊進(jìn)行圖像處理。以GIS為平臺(tái),利用各種海底探測(cè)技術(shù)所取得的資料,建立數(shù)字海底數(shù)據(jù)庫(kù),應(yīng)用自動(dòng)成圖技術(shù),集成由海底地形地貌、地質(zhì)構(gòu)造等相關(guān)參數(shù)組成的數(shù)字海底系統(tǒng)。數(shù)字海底系統(tǒng)是多學(xué)科海底數(shù)據(jù)和海洋地質(zhì)模型支撐的信息化海底系統(tǒng)。其關(guān)鍵技術(shù)包括海底地學(xué)專(zhuān)業(yè)模型技術(shù)、地學(xué)數(shù)據(jù)技術(shù)、與數(shù)字地球間的集成技術(shù);其主要目標(biāo)是使海底領(lǐng)域與數(shù)字地球接軌,促進(jìn)海底資源的開(kāi)發(fā)和海洋環(huán)境的治理。

與3S具有緊密聯(lián)系的海洋環(huán)境下礦產(chǎn)資源的原位實(shí)時(shí)探測(cè)技術(shù)、海底電視觀(guān)測(cè)系統(tǒng)及水下可視化定點(diǎn)采樣技術(shù)、先進(jìn)的海底礦產(chǎn)資源現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試技術(shù)是國(guó)外正在發(fā)展的高新海洋資源探查技術(shù),在大洋礦產(chǎn)資源探查與評(píng)價(jià)中占有極其重要的地位。我國(guó)目前對(duì)上述技術(shù)的掌握程度很低,這無(wú)疑嚴(yán)重阻礙了我國(guó)對(duì)大洋礦產(chǎn)資源的分布、儲(chǔ)量、開(kāi)發(fā)潛力和開(kāi)采方法的正確判斷。盡快開(kāi)發(fā)大洋礦產(chǎn)資源探查技術(shù)顯得異常必要和迫切。

3.2海岸帶系統(tǒng)

海岸帶是地球四大圈層交匯的地帶,物理過(guò)程、化學(xué)過(guò)程、生物過(guò)程及地質(zhì)過(guò)程交織耦合,陸海相互作用強(qiáng)烈。全世界河流入海懸浮物質(zhì)、生源要素及污染物的75%～90%歸宿于海岸帶,全世界60%的人口和2/3的大中城市集中在沿海地區(qū),海岸帶環(huán)境演化直接關(guān)系到人類(lèi)的生存空間、生存質(zhì)量和社會(huì)的可持續(xù)發(fā)展。因此,海岸帶陸海相互作用(LOICZ)研究成為國(guó)際地圈-生物圈計(jì)劃(IGBP)的核心計(jì)劃之一,旨在研究未來(lái)氣候變化、土地利用、海平面變化及人類(lèi)活動(dòng)等對(duì)全球海岸帶生態(tài)系統(tǒng)功能和可持續(xù)利用的影響,提高對(duì)于未來(lái)變化的認(rèn)識(shí)和預(yù)測(cè)能力。河口-近海系統(tǒng)位處沿海經(jīng)濟(jì)帶,是陸海相互作用最為活躍的地帶。就我國(guó)的國(guó)情而言,占我國(guó)陸域國(guó)土13%的沿海經(jīng)濟(jì)帶承載著全國(guó)42%的人口,創(chuàng)造著全國(guó)60%以上的國(guó)民經(jīng)濟(jì)產(chǎn)值。我國(guó)沿海經(jīng)濟(jì)帶的快速發(fā)展對(duì)海岸帶資源與環(huán)境有著極大的依賴(lài)性,同時(shí)也賦予海岸帶沉重的環(huán)境壓力。

海岸帶系統(tǒng)是海岸帶綜合管理必不可少的手段,尤其在海岸帶功能區(qū)劃、海域劃界、海域資源有償使用管理等信息管理中,是目前迫切需要進(jìn)行的工作[23]。通過(guò)RS與GIS技術(shù)集成方法,結(jié)合海岸帶綜合管理所需的元數(shù)據(jù)(Metadata)技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)地理信息系統(tǒng)技術(shù),充分利用多源衛(wèi)星資料和已有的實(shí)地調(diào)查資料,構(gòu)建海岸帶信息系統(tǒng)是具有較高技術(shù)含量同時(shí)又具有巨大管理效益的研究項(xiàng)目。它將幫助研究者從海岸帶環(huán)境場(chǎng)及其動(dòng)態(tài)變化規(guī)律探索的角度來(lái)進(jìn)行海岸帶動(dòng)態(tài)變化研究,進(jìn)而開(kāi)展陸海相互作用的研究。

3.3海洋災(zāi)害監(jiān)測(cè)與預(yù)報(bào)

3.3.1海水入浸實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)當(dāng)前,全球氣候變暖,海平面上漲,且海水入侵面積仍有擴(kuò)大的趨勢(shì)。我國(guó)海岸線(xiàn)長(zhǎng),沿海地區(qū)面積大、海拔低,海平面單位高度的上漲會(huì)對(duì)沿海地區(qū)的工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和人民生活造成巨大危害。國(guó)內(nèi)這方面的研究開(kāi)展比較晚,應(yīng)運(yùn)用3S動(dòng)態(tài)、實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)海水入浸,分析、預(yù)報(bào)災(zāi)情,提供有效的措施及建議。

3.3.2重大自然災(zāi)害監(jiān)測(cè)預(yù)報(bào)東部沿海地區(qū)為海洋災(zāi)害多發(fā)區(qū),其中最為嚴(yán)重的是臺(tái)風(fēng)、海流、風(fēng)暴潮、海浪、赤潮等災(zāi)害[24]。因此,如何準(zhǔn)確預(yù)報(bào)重大災(zāi)害,提高區(qū)域綜合減災(zāi)能力,已構(gòu)成可持續(xù)發(fā)展中亟待解決的重大科學(xué)問(wèn)題。采用以飛機(jī)和衛(wèi)星平臺(tái)相結(jié)合的遙感成像技術(shù)實(shí)時(shí)地獲取災(zāi)害蔓延范圍信息,用GPS測(cè)定災(zāi)區(qū)的準(zhǔn)確地理位置,結(jié)合GIS中已存儲(chǔ)的災(zāi)區(qū)地形、交通等信息,即可對(duì)災(zāi)害進(jìn)行評(píng)估、預(yù)測(cè),并能對(duì)不同決策方案的效果進(jìn)行模擬、對(duì)比,向各級(jí)決策部門(mén)提供救災(zāi)、減災(zāi)的輔助決策方案。

3.3.3海洋生態(tài)環(huán)境動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)海上溢油事故頻繁發(fā)生、沿海工業(yè)廢水排放量日益增多、海水養(yǎng)殖業(yè)趨向于高密度大面積的產(chǎn)業(yè)化、工廠(chǎng)化養(yǎng)殖,造成環(huán)境質(zhì)量下降、近海營(yíng)養(yǎng)鹽過(guò)剩,赤潮頻發(fā),嚴(yán)重危害著海洋生態(tài)平衡。因此,運(yùn)用3S建立海洋環(huán)境動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)及海洋生態(tài)變化監(jiān)測(cè)系統(tǒng),對(duì)合理管理海域、分析環(huán)境變化和預(yù)測(cè)海洋生態(tài)狀況具有重大而深遠(yuǎn)的意義。

3.3.4海洋工程安全立體監(jiān)測(cè)與預(yù)報(bào)近海資源與環(huán)境的開(kāi)發(fā)依賴(lài)于海洋工程構(gòu)筑物,工程安全狀況直接影響開(kāi)發(fā)工作的經(jīng)濟(jì)、環(huán)境效益,甚至決定開(kāi)發(fā)工作的成敗。海洋工程安全性既取決于工程結(jié)構(gòu)本身狀況,也取決于周?chē)沫h(huán)境荷載,如風(fēng)、浪、冰、地震荷載等。建立對(duì)海洋工程構(gòu)筑物狀況及其環(huán)境影響的監(jiān)測(cè)體系意義重大。

4結(jié)語(yǔ)

海洋資源與環(huán)境是3S技術(shù)大顯身手的領(lǐng)域。3S是充分利用現(xiàn)有數(shù)據(jù)和信息資源的最佳途徑,是實(shí)現(xiàn)海洋資源與環(huán)境可持續(xù)發(fā)展的關(guān)鍵技術(shù)和重要手段,在全球變化、資源調(diào)查、環(huán)境監(jiān)測(cè)與預(yù)測(cè)中起著其它技術(shù)無(wú)法替代的作用。同時(shí)在維護(hù)海洋資源與環(huán)境可持續(xù)發(fā)展的過(guò)程中將極大地促進(jìn)信息科學(xué)技術(shù)、空間科學(xué)技術(shù)、環(huán)境科學(xué)技術(shù)和地球科學(xué)的發(fā)展。3S所提供的巨大市場(chǎng)將在國(guó)民經(jīng)濟(jì)及海洋資源與環(huán)境可持續(xù)發(fā)展中發(fā)揮越來(lái)越重要的作用。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展,海洋遙感衛(wèi)星相繼升空,海洋探測(cè)技術(shù)越來(lái)越先進(jìn),水下地形測(cè)量、重力測(cè)量?jī)x器不斷更新?lián)Q代,為海洋基礎(chǔ)數(shù)據(jù)獲取提供了保障。3S理論的日益完善,算法研究的不斷深入,全球網(wǎng)絡(luò)化的逐步實(shí)現(xiàn),測(cè)繪工作者、海洋科學(xué)工作者的密切配合,都為海洋地理信息系統(tǒng)和海洋遙感的普及提高創(chuàng)造條件,最終為決策者提供高質(zhì)量的服務(wù)和科學(xué)的建議。只有經(jīng)濟(jì)、社會(huì)的發(fā)展與資源、環(huán)境相協(xié)調(diào),走可持續(xù)發(fā)展之路,才是中國(guó)發(fā)展的前途所在。

參考文獻(xiàn):

[1]中華人民共和國(guó)國(guó)務(wù)院.中國(guó)21世紀(jì)議程[M].北京:中國(guó)環(huán)境科學(xué)出版社,1994:125-130.

[2]郭芳.藍(lán)色的寶庫(kù)———21世紀(jì)的海洋開(kāi)發(fā)[M].北京:科學(xué)技術(shù)文獻(xiàn)出版社,1998:5-20.

[3]張珞平,洪華生,陳偉琪,等.海洋環(huán)境安全:一種可持續(xù)發(fā)展的觀(guān)點(diǎn)[J].廈門(mén)大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版),2004,43(Sup.):254-257.

[4]張德賢,陳中慧,戴桂林,等.海洋經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展模型及應(yīng)用研究[J].青島海洋大學(xué)學(xué)報(bào),2001,31(1):143-148.

[5]劉志麗,馬建文,陳嘻,等.利用3S技術(shù)綜合研究新疆塔里木河流域中下游11年生態(tài)環(huán)境變化與成因[J].遙感學(xué)報(bào),2003,2:146-152.

[6]劉惠明,伊愛(ài)國(guó),蘇志堯.3S技術(shù)及其在生態(tài)學(xué)研究中的應(yīng)用[J].生態(tài)科學(xué),2002,1:82-85.

[7]劉震,李樹(shù)揩.遙感、地理信息系統(tǒng)與全球定位系統(tǒng)集成的研究[J].遙感學(xué)報(bào),1997,2:23-26.

[8]李德仁.論RS、GIS、GPS集成的定義、理論與關(guān)鍵技術(shù)[J].遙感學(xué)報(bào),1997,1(1):64-68.

[9]閆志剛,盛業(yè)華,左金霞.3S技術(shù)及其在環(huán)境信息系統(tǒng)中的應(yīng)用[J].測(cè)繪通報(bào),2001,S1:17-20.

[10]王偉武,王人潮,朱利中.基于“3S”技術(shù)的環(huán)境質(zhì)量評(píng)價(jià)及其研究展望[J].浙江大學(xué)學(xué)報(bào),2002,28(5):578-584.

[11]于永海,苗豐民,王玉廣,等.基于3S技術(shù)的海岸線(xiàn)測(cè)量與管理應(yīng)用研究[J].地理與地理信息科學(xué),2003,19(6):24-27.

[12]黃發(fā)明,蔡峰,孫書(shū)賢.3S技術(shù)在海域中的應(yīng)用[J].海洋測(cè)繪,2003,23(2):20-23.

[13]蔣興偉.我國(guó)海洋衛(wèi)星的發(fā)展及其應(yīng)用展望[J].中國(guó)航天,2001,9:13-17.

[14]國(guó)家海洋局.2004年中國(guó)海洋經(jīng)濟(jì)統(tǒng)計(jì)公報(bào)[N].光明日?qǐng)?bào),2005-02-05.

[15]戴桂林,王雪.我國(guó)海洋資源產(chǎn)權(quán)界定問(wèn)題探索[J].中國(guó)海洋大學(xué)學(xué)報(bào):社會(huì)科學(xué)版,2005,1:15-18.

[16]谷東起,趙曉濤,夏東興.中國(guó)海岸濕地退化壓力因素的綜合分析[J].海洋學(xué)報(bào),2003,25(1):78-85.

[17]徐質(zhì)斌,牛福增.海洋經(jīng)濟(jì)學(xué)[M].北京:經(jīng)濟(jì)科學(xué)出版社,2003:73-84.

[18]黃敬峰.論遙感技術(shù)與資源環(huán)境可持續(xù)發(fā)展研究[J].遙感技術(shù)與應(yīng)用,1999:14(1):65-70.

[19]陳述彭.地理信息系統(tǒng)導(dǎo)論[M].北京:科學(xué)出版社,1999:11-12,220.

[20]馬藹乃.地理科學(xué)與地理信息科學(xué)[M].武漢:武漢出版社,

2000:3032324.

[21]許富祥.海洋災(zāi)害特征及減災(zāi)對(duì)策[J].海洋預(yù)報(bào),1998,15(3):45-50.

[22]谷東起,趙曉濤,夏東興,等.基于3S技術(shù)的朝陽(yáng)港瀉湖濕地景觀(guān)格局演變研究[J].海洋學(xué)報(bào),2005,27(2):91-97.

[23]OlsenS,PChristie.Whatarewelearningfromtropicalcoastalman-agementexperiences[J].CoastalManagement,2000,28:5-181.

[24]許林之.我國(guó)海洋災(zāi)害狀況及防御對(duì)策[J].海洋預(yù)報(bào),1998,15(3):79-83.