海洋地理信息系统国内外研究进展
海洋信息工程在海洋地理信息系统中的应用
海洋信息工程在海洋地理信息系统中的应用在当今科技迅速发展的时代，海洋信息工程正以前所未有的力量改变着我们对海洋的认知和管理方式。
海洋地理信息系统作为海洋领域的重要工具，海洋信息工程在其中的应用更是发挥了关键作用，为海洋科学研究、资源开发、环境保护和国防安全等诸多方面提供了强大的支持。
海洋信息工程涵盖了一系列先进的技术和方法，包括传感器技术、数据采集与处理、通信技术、卫星导航、地理信息系统（GIS）技术以及计算机建模与仿真等。
这些技术的融合使得我们能够更全面、准确地获取海洋的各种信息，并对其进行深入分析和有效利用。
在海洋地理信息系统中，传感器技术是获取海洋数据的重要手段。
例如，声学传感器可以用于测量海洋的深度、水温、盐度等物理参数；光学传感器能够检测海洋中的叶绿素浓度、悬浮颗粒物等生物和化学指标。
这些传感器被广泛部署在海洋浮标、潜标、船只以及卫星上，实时采集大量的海洋数据。
然而，仅仅获取数据是不够的，还需要高效的数据采集与处理技术来将这些海量的原始数据转化为有价值的信息。
数据采集与处理系统能够对传感器收集到的数据进行筛选、校准、整合和压缩，去除噪声和错误，提取关键特征，为后续的分析和应用提供可靠的数据基础。
通信技术在海洋信息工程中也起着至关重要的作用。
由于海洋环境的特殊性，传统的通信方式在海洋中面临诸多挑战。
然而，随着卫星通信、水声通信和无线通信技术的不断发展，我们已经能够实现海洋数据的实时传输和远程共享。
卫星通信能够覆盖广阔的海洋区域，将海洋观测站和船只上的数据快速传输到陆地的控制中心；水声通信则适用于水下设备之间的信息传递，为深海探测和海底观测网络提供了通信支持；无线通信技术则在近海区域发挥着重要作用，使得海洋监测设备能够与岸边的基站保持紧密联系。
卫星导航系统，如 GPS、北斗等，为海洋地理信息系统提供了精确的位置信息。
无论是船只的航行、海洋资源的勘探，还是海洋环境的监测，都离不开卫星导航系统的定位服务。
我国海洋渔业地理信息系统发展现状
１ 我国海洋渔业地理信息系统发展概况
地 理 信 息 系 统 （ ｅｇ ｐｉ Ｉ ｏ ａｏ ｙ— Ｇ ｏｒ ｈ ｎ ｒ ｔｎＳｓ ａ ｃ ｆｍ ｉ ｔ ｅ ｍ， ＧＳ Ｉ）是一项在计算机软硬件支持下 ，对 空
收稿 日期 ：２ １－ ５ ０ ；修订 日期 ：２ １－ ６ ２ ０ １０ — ３ ０１０—３
Ｓ ａ ｕ ｆｒ ｓ ａ ｃ ｎ ｐ ｌ ａ ｉ ｎ ｏ ｏ ｒ ｐ ｉ ｔ ｔ ｓｏ ｅ ｅ ｒ ｈ ａ ｄ ａ ｐ ｉ ｔｏ ｆＧｅ ｇ ａ ｈ ｃ ｃ
Ｉｆｒ ｔ ｎＳ ｓ ｍ（ Ｉ ） ｈｎ ｓ ｒ ｅｆ ｈｒ ｎｏｍａｉ ｙｔ Ｇ Ｓ ｉ Ｃ ｉｅｅｍａｉ ｓｅｙ ｏ ｅ ｎ ｎ ｉ
１ ９ — ０ １ 中西太 平洋 金枪 鱼 围 网渔 业鲣 鱼 资源 ９０ ２０ 年
随着信息化的深入和地理信息系统技术的不断 拓展 ，Ｇ Ｓ 术在 海洋 渔业 领域 得 到广 泛应 用 ，联 Ｉ技
ｉ Ｃ ｉｅｅｍ ｒ ｅｆｈ ｒ． ａｉｃＳ ｕｙａ ｄｓｕｄｊ ｇｎ ｒ ｔｅｍａ ｕｊｃｓｏ ｈｃ ｈ Ｉ ｓａｐｉ ｎ ｔｅ ｎ ｈｎ ｓ ａｉ ｓｅｙ Ｐ ｃ ａｒ ｎ ｑｉ ｉ ｉｇａｅ ｈ ｉ ｓｂｅｔ，ｆｗ ｉｈｔｅ ＧＳ ｉ ｐ ｌｄ ｉ ｈ ｎ ｉ ｉ ｆ ｇ ｎ ｅ
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间数 据按 地理 坐标或 空 间位 置进 行各 种处理 ，研 究
综 合指 数 等值线 分 布 图 （ 利 明 等 ，２０ ） 宋 ０７ 。分析 了东太 平洋金 枪鱼 延绳 钓大 眼金枪 鱼钓获 率 与海水 表 温 （Ｓ ） 之 间 的关 系 （ 国平 等 ，２０），太 ＳＴ 朱 ０７ 平 洋延 绳钓长 鳍金 枪鱼 （ｈ ｎｕ ｌｕｇ ） 场分布 Ｔ ｕｎｓ ａ ｎａ渔 ａｌ 及 其 与海表 温度 关 系 （ 芳 等 ，２０ ） 周 ０ ６ ，南 太平 洋 长鳍 金枪鱼 渔获 量 的分布及 渔场 区海水 表层 温度 的统计 特征 （ 伟 等 ，２０ ） 樊 ０ ７ ，阐述 了中西 太平 洋 海 区 的金 枪 鱼 围 网渔 场 的 时空 变 动 （ 家 樵 等 ， 王 ２ ０） 及 产量 和 单 位 日产 量 （Ｐ Ｅ 的时 空分 布 ０５ ＣＵ ） 及 其与 海表 温数 据关 系 （ 勇 等 ，２０ ） 刘 ０ ７ 。根 据对 太 平 洋 大 眼 金 枪 鱼 延 绳 钓 渔业 （ 伟 等 ，２０） 樊 ０ ４ 和太 平 洋 黄鳍 金 枪 鱼 （ｈｎ ｕ ｌａａｅ）崔 雪 森 Ｔｕｎｓａｂｃｒｓ （ 等 ，２ ０）延 绳钓 渔业 分析 ，发现 两种金 枪 鱼渔业 ０５ 具 有相 同的渔 场特 征 。另有学 者利 用 印度 洋金 枪 鱼 管 理 委员 会 的金 枪 鱼 生 产 数 据 库 ，对 １６ — ０４ ９７ ２０ 年 间 印度洋金 枪鱼 延绳 钓主要 渔获 种类 的产量 ，按 年 采用 Ｇ Ｓ 件分 析 了其 捕捞 产量 的地理 空 间分布 Ｉ软 （ 为 峰 等 ，２０ ） 周 ０ ９ ，以及 利 用灰 色 关 联 度 方法 及 渔 业 地 理 信 息 系 统 软 件 Ｍａ ｎ ｘｌｒｒ４０对 ｉ ｒ ｅＥ ｐｏｅ ．
海洋科学中的海洋地理信息系统研究进展
海洋科学中的海洋地理信息系统研究进展在当今科技飞速发展的时代，海洋科学领域的研究不断深入，海洋地理信息系统（Marine Geographic Information System，简称 MGIS）作为一项关键技术，正发挥着日益重要的作用。
MGIS 融合了地理信息系统、海洋科学、计算机科学等多学科的知识和技术，为我们更好地认识、管理和保护海洋提供了有力的工具。
海洋地理信息系统的基本概念与特点MGIS 是一种专门用于处理和分析海洋地理数据的信息系统。
它通过收集、存储、管理、分析和展示海洋相关的地理空间数据，如海洋地形、海洋气象、海洋生态、海洋地质等，帮助研究人员和决策者获取有关海洋的全面、准确和及时的信息。
与传统的地理信息系统相比，MGIS 具有一些独特的特点。
首先，海洋环境复杂多变，数据量大且动态性强，这要求 MGIS 具备高效的数据处理和更新能力。
其次，海洋地理数据的精度和准确性对于研究和应用至关重要，MGIS 需要采用高精度的测量和建模技术。
此外，海洋中的现象和过程往往具有多尺度和多维度的特征，MGIS 必须能够支持对这些复杂数据的综合分析和可视化。
海洋地理信息系统的关键技术数据采集与处理技术是MGIS 的基础。
通过卫星遥感、海洋观测站、浮标、潜水器等多种手段，可以获取大量的海洋地理数据。
然而，这些数据往往存在着格式不一致、误差较大等问题，需要进行数据清洗、校准和融合等处理，以提高数据的质量和可用性。
空间数据库技术在 MGIS 中起着核心作用。
海洋地理数据具有空间相关性和拓扑关系，需要建立高效的空间数据库来存储和管理这些数据。
同时，为了应对海量数据的存储和快速查询需求，还需要采用分布式数据库和云计算技术。
数据分析与建模技术是 MGIS 的关键。
通过运用数学模型和统计方法，可以对海洋地理数据进行分析和预测，例如海洋潮流模拟、海平面变化预测、海洋生态系统评估等。
此外，基于人工智能和机器学习的算法也逐渐应用于 MGIS，提高了数据分析的准确性和智能化水平。
地理信息系统发展应用现状及应用前景
信息技术Һ㊀地理信息系统发展应用现状及应用前景沈东旭摘㊀要：在地理信息系统不断发展和完善的过程中，地理信息技术得到了越来越广泛的应用㊂测绘是城市地理信息系统中的基本工作㊂通过建立以测绘为中心的测绘数据信息管理系统，可以不断促进信息系统的全面发展，提高其应用效果㊂同时，建立用于城市测绘的地理信息系统与科学技术发展和城市化的进程有十分紧密的联系㊂因此，城市测绘技术人员和此方面的专业人才应及时做好准备，提前准备好建设方案，明确未来的发展方向，积极建立测绘地理信息系统㊂关键词：地理信息；现状；应用前景一㊁地理信息系统的内涵和功能（一）内涵地理信息系统是一种立足于计算机软件的空间系统，它综合应用于信息科学理论和系统工程理论来获取存储㊁传输㊁管理㊁分析和使用地理信息㊂它是动态实现的，它还是不同学科以及多种技术手段共同合成的产物，不仅仅满足基础的制图应用要求，且随着社会与人类的发展而发展，该应用程序是地理信息系统的根本原因也是最终目的㊂（二）功能地理信息系统（ＧＩＳ）的基本功能体现在六个方面㊂（１）数据收集与整理㊂它主要用于检索数据并确保地理信息系统数据库的数据中的内容的完整性㊂（２）数据变换和处理，确保保存数据时的数据完整性和逻辑一致性，达到预计效果㊂（３）数据存储和管理功能，地理信息数据库管理系统是以一种新型技术手段对数据进行保存，其中包含数据库定义，数据库建立和维护，数据库操作以及通讯功能㊂（４）地理信息系统还包含绘制地图功能，具体是按照其中的数据结构和仪器的种类，可以获取栅格地图和矢量化地图㊂不仅仅可以为社会公众提供多功能的地图，甚至还可以为每个图层输出地图㊂（５）空间查询和空间分析功能包括拓扑空间查询，缓冲区分析，数字高程模型建立和地形分析㊂（６）二次开发和编程功能用户可以在自己的编程环境或地理信息系统中调用地理信息系统的命令和功能㊂某些功能可以作为用户开发和使用的特殊控件㊂二㊁地理信息系统的研究内容（一）数据的获取地理信息系统检索到的数据由外部原始数据处理，并转换为计算机可识别的过程，这些过程可以应用于实际数据格式㊂可以通过处理外部数据来构建能被存储的数据㊂根据形状来划分，原始数据基本可以分为两种模式㊂一个是空间数据，另一个是属性类别数据㊂所谓的空间数据通常是以图形方式存在，他们常用的输入方法是键盘输入或通过新型的技术手段扫描到数据库中㊂属性数据是一种专门用来描述空间的物理属性的数据形式，常用的是键盘输入㊂目前，遥感技术和全球信息定位技术正逐渐与地理信息系统相融合，为获取原始数据提供了更为方便的方式，并成为获取数据的重要途径㊂（二）转换与处理数据地理信息数据处理过程是使用适合的处理数据的软件，在进行整理以及处理之后执行拓扑建模，然后将测量图形叠加到系统上㊂使用地理信息系统软件进行整理的优势是，集中在收集数据属性和相互关系的能力上㊂当收集的数据属于复杂实体并与相邻数据相关时，可以以建模的形式对其进行分析㊂此外，地理信息系统软件的分析操作范围还涉及建立特征缓冲区，例如在图形叠加时显示的数据逻辑㊂（三）数据的显示与输出这意味着可以通过用户可以识别的格式灵活显示用户需要通过地理信息系统分析图形㊁数据报告㊁文本报告和数学数据等等㊂可用的输出设备包括计算机监控设备㊁复印机器㊁绘制图仪器和照排机等等㊂在输出之前，还应在各种类的仪器上转换调试㊁及时进行错误调整㊁光刻和数据转换，达到理想的状态㊂三㊁地理信息系统的实际应用（一）空间领域为地理信息系统应用程序提供了广阔的发展空间㊂比如，可以通过地理信息系统实现相关数据的可视化；以及空间数据的分析以及重要模型的构建㊂基础设施的分布而言，地理信息系统可用于计划和设计㊁统计研究㊁数据采集㊁分析和分类并最终建立合理的基础设施㊂通过建立空间决策支持系统，地理信息系统可以对相关内容（如道路设施分布和桥梁设施分布）进行可视数据调查㊂为基础设施建设提供切实的帮助，进一步加快基础建设的发展㊂（二）城市规划设计领域地理信息系统可以有效地收集城市数据信息㊂这些数据是城市和区域规划与设计的重要基础㊂城市总体规划，施工现场方案评估，环境质量评估，公用事业建设以及动态的城市环境检测都是不可分割的㊂我们支持这些数据㊂地理空间信息系统的空间搜索方法，多条信息的叠加以及一系列分析软件可以有效地提供信息的实用性㊂帮助城市进行合理规划，更好的为大众服务㊂（三）灾害监测领域地理信息系统利用遥感遥测数据建立救灾系统，实现灾害预报和灾后损失估算，为防灾和应急救援提供及时准确的信息㊂有助于统计和遥感遥测数据有助于实时疾病和灾难监控㊁关键基础设施的保护㊁移动和车辆地图绘制㊁灾难损失估计以及紧急命令和控制㊂在灾害监测领域有着不可估量的作用，为国家规避灾害㊁加快经济发展提供巨大帮助，一定程度上促进国民经济发展㊂四㊁小结总之，由于地理信息系统是一个新的主题研究领域，且地理信息系统不是一个单一的研究主题，而是一个知识性非常全面的主题，因此一方面其他行业为地理信息系统提供实践上面的支撑，一定程度上会带动地理信息系统不断的发展和完善，另一方面地理信息系统的快速发展，还会加快其在其他行业更加广泛的应用，因此在未来的发展过程中，地理信息系统将在我国的经济发展中发挥非常重要的作用，进一步为我国的信息技术提供新的研究参考㊂参考文献：［１］徐翠云．地理信息系统的应用现状及发展趋势［Ｊ］．地质找矿论丛，２００１（１）：５２－５７．［２］张欢，郑连福，初凤友，等．海洋地理信息系统的应用现状及其发展趋势［Ｊ］．海洋地质前沿，２０１３（７）：１１－１７．作者简介：沈东旭，南京地信测绘技术有限公司㊂５０１。
海洋测绘技术的现状与未来发展趋势
海洋测绘技术的现状与未来发展趋势近年来，随着全球城市化进程的加速和对海洋资源的不断开发利用，海洋测绘技术变得愈发重要。
海洋测绘技术是一门涉及测量、地理信息、数据处理和可视化等多个领域的综合性技术，它在海洋资源开发、海洋环境保护和国家安全等方面发挥着重要的作用。
本文将介绍海洋测绘技术的现状，并探讨其未来发展趋势。
一、海洋测绘技术的现状1. 高精度测量技术的应用随着卫星定位技术的快速发展，全球定位系统（GPS）已成为海洋测绘中不可或缺的工具。
通过将GPS接收仪与测绘设备相结合，可以提供高精度的位置测量。
同时，惯性导航系统（INS）的应用也成为海洋测绘技术的重要组成部分。
INS结合惯性测量单元和传感器技术，可以实现对航向、航速和航向角的高精度测量。
2. 深海探测技术的突破随着人们对深海资源的关注度提高，深海探测技术也取得了重大突破。
声纳技术是现代海洋勘探中得到广泛应用的技术之一。
多波束声纳系统可以提供更详细的海底地形图像，从而为海洋科学家研究海底地貌、地震活动和海洋生物等提供了重要数据。
3. 数据处理和可视化技术的发展海洋测绘技术产生了大量的数据，因此对数据进行处理和可视化成为发展的重要方向。
在数据处理方面，海洋地理信息系统（GIS）的应用使得对海洋数据的分析和管理更加高效。
同时，虚拟现实（VR）和增强现实（AR）技术的应用也可以帮助测绘人员更直观地理解和应用测绘数据。
二、海洋测绘技术的未来发展趋势1. 自主水下机器人技术为了提高深海勘探的效率和安全性，自主水下机器人技术将成为未来海洋测绘技术的重要发展方向。
自主水下机器人可以实现海底地形测量、水质监测和资源勘探等任务，减少人力投入，并提高数据的准确性和可靠性。
2. 人工智能的应用随着人工智能技术的迅速发展，海洋测绘技术也将得到进一步提升。
人工智能在数据处理、机器学习和决策支持等方面的应用，可以帮助测绘人员更快地分析数据、提取特征，并做出准确的判断和决策。
海洋三维地理信息系统数据模型研究
为 了克 服 等 边 长 立 方 体 数 据 量 大 的 弊 端 ，人 们 采
用 了线 性 八 叉 树 模 型 ， 它 实 质 上 是 边 长 可 对 半 细
分 的立 方 体 充 填 模 型 。 八 又 树 的优 点是 能 对 不 规 则 、不 均质 实 体 的 内 部 进 行 描 述 ；缺 点 是 随 着 分 辨 率 的 提 高 ，存 储 量 将 成 倍 地 增 加 ， 其 精 度 不 高 。 四面 体 格 网模 型 利 用 不 规 则 四面 体 作 为 描 述 空 间实 体 的 基 本 体素 。 其 特 点 是 能 够 保 存 原 始 观 测 数 据 ， 并 可 精 确 表 示 目标 。 同 时 四 面 体 格 网 既 具 有 体 结 构 的优 点 ， 又 可 以利 用 四面 体 问 的邻 接
及变 换 结 果 ，树 根 表 示 整 个 形 体 。
２ ３ 矢 量 模型 ．
目前 能有效描述三 维实体 的数据 模型主要有 ：
收稿 日期 ：２ ２年 ５ ９日 ｏ０ 月
矢 量 模 型 又 称 边 界模 型 ， 它 是 二维 中 点 、
息管理 的３ － Ｉ 数据模 型和 海洋 时空 数据模 型 ，并讨论 了其对 数字海 洋 的支持 。 ＤＧ Ｓ
关键 词 ３ － Ｉ ３ 数 据模 型 ＤＧ Ｓ Ｄ 海 洋信 息管理 数字 海洋
２ １ 三维 体 元 充填 模型 ．
１ 前 言
目前 地 理 信 息 系 统 （ Ｉ Ｇ Ｓ）技 术 已在 海 洋 资
维普资讯
海 洋 信 息
２０ ０ ２住
海 洋三维地理信息系统数据 模型研究
林 宁
（ 国家海洋 信息 中心 天津３ ０ ７ ） ０ １ １
基于三维虚拟地球的海洋环境数据动态可视化研究
基于三维虚拟地球的海洋环境数据动态可视化研究一、概要随着科技的飞速发展，虚拟地球技术已经逐渐走进了我们的生活。
在这个信息爆炸的时代，如何更好地利用这些技术来提高我们的工作效率和生活质量呢？本文将重点研究一种基于三维虚拟地球的海洋环境数据动态可视化方法，以期为我国海洋环境的保护和可持续发展提供有力支持。
在这篇文章中，我们首先会介绍虚拟地球的基本概念和技术原理，让读者对这个领域有一个初步的了解。
接下来我们将详细阐述基于三维虚拟地球的海洋环境数据动态可视化的研究方法和实现过程，包括数据的获取、处理、分析以及可视化展示等环节。
此外我们还将探讨这种方法在实际应用中可能遇到的问题和挑战，以及如何克服这些困难，使之更加完善和实用。
1. 研究背景和意义随着科技的发展，人们对海洋环境数据的可视化需求越来越高。
而传统的二维地图无法满足人们对于海洋环境数据多维度、立体化展示的需求。
因此本研究旨在探索一种基于三维虚拟地球技术的海洋环境数据动态可视化方法，以便更好地展示和分析海洋环境数据。
三维虚拟地球技术是一种将地理信息与计算机图形学相结合的技术，可以实现地理信息的立体化展示。
通过这种技术，我们可以将海洋环境数据以三维的形式呈现在用户面前，使得用户可以更加直观地了解海洋环境的状况。
同时本研究还将探讨如何利用动态效果来增强可视化效果，使得用户可以在观察到海洋环境数据的同时，感受到其变化趋势。
本研究的意义在于：首先，它可以提高人们对海洋环境数据的认识和理解；其次，它有助于政府部门制定更加科学合理的海洋环境保护政策；它还可以为海洋科研工作者提供一种新的可视化方法，有助于他们更好地开展研究工作。
2. 国内外研究现状海洋环境数据的可视化一直是一个备受关注的研究领域，因为它不仅有助于我们更好地理解和分析海洋环境，还能够帮助我们预测未来的海洋环境变化。
近年来随着科技的发展，尤其是计算机图形学和虚拟现实技术的进步，基于三维虚拟地球的海洋环境数据动态可视化研究已经成为了一个热门的研究方向。
我国海洋大地测量基准与海洋导航技术研究进展与展望
我国海洋大地测量基准与海洋导航技术研究进展与展望一、本文概述随着全球经济的不断发展和海洋资源的日益重要，我国海洋大地测量基准与海洋导航技术的研究和应用显得愈发重要。
本文旨在全面概述我国在这一领域的最新研究进展，并对未来的发展趋势进行展望。
海洋大地测量基准是海洋测量的基础，它提供了海洋地理信息的基准框架，对于海洋资源开发、海洋环境保护、海洋灾害预警等方面都具有重要意义。
海洋导航技术则是海洋运输、海洋探测、海上作业等领域的关键技术，其精确度和稳定性直接影响到海上活动的安全性和效率。
近年来，我国在海洋大地测量基准与海洋导航技术研究方面取得了显著进展。
通过实施多项国家重大科技项目，我国在海洋测量设备研制、数据处理方法、系统集成等方面取得了重要突破。
我国积极参与国际交流与合作，推动了相关技术的国际标准化和产业化发展。
然而，面对全球海洋事业发展的新挑战和新机遇，我国在海洋大地测量基准与海洋导航技术方面仍面临诸多问题和挑战。
例如，海洋测量数据的精度和覆盖范围仍有待提高，海洋导航技术的智能化和自主化水平还需进一步加强。
因此，本文在概述研究进展的还将对未来发展策略进行探讨，以期为我国在这一领域的持续发展提供有益参考。
二、我国海洋大地测量基准的研究进展随着我国海洋事业的快速发展，海洋大地测量基准的研究取得了显著进展。
海洋大地测量基准是海洋测量工作的基础，对于保障海洋权益、推动海洋经济发展具有重要意义。
在海洋大地测量基准建设方面，我国已经建立起较为完善的海洋测量基准体系。
这一体系以国家大地测量基准为基础，通过卫星大地测量、海洋重力测量、海底地形测量等手段，逐步实现了从陆地到海洋的无缝衔接。
其中，卫星大地测量技术的发展尤为突出，我国已经成功发射了多颗高分辨率的卫星，为海洋测量提供了丰富的数据源。
在海洋导航技术研究方面，我国也取得了重要突破。
随着北斗卫星导航系统的全面建成和投入使用，我国海洋导航技术迈上了新台阶。
北斗卫星导航系统不仅提高了导航精度和稳定性，还为我国海洋测量提供了自主可控的技术支持。
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海洋地理信息系统国内外研究进展王红梅朱振海(中国科学院遥感应用研究所北京 100101)摘要二十一世纪将是“海洋的世纪”，海洋将成为下世纪国际竞争和开发的重点领域。
海洋地理信息系统可大大提高海洋数据的使用率和工作效率，并改善海洋数据的管理方式。
海洋地理信息系统在海洋研究领域所起到的重要作用,日益受到人们的重视。
本文在分析了海洋地理信息系统的研究背景后，总结了国内外学者在此领域的研究状况，并对其发展前景作了简单的评述。
关键词海洋领域地理信息系统海洋地理信息系统1引言随着社会的发展、环境的破坏和陆地资源的消耗，人类将目光转向了海洋这个自然资源宝库。
二十一世纪将是“海洋的世纪”，海洋将成为下世纪国际竞争和开发的重点领域。
掌握海洋的活动规律，调查海洋资源及促进海洋合理开发利用，已成为当前高科技发展的迫切任务。
尽管人们对海洋领域有着浓厚的兴趣，但是只有一些互相独立的单位分别进行研究，收集数据的格式只有他们自己能使用。
这种研究方式工作效率非常低，造成数据的使用率也很低，从而导致各种信息资源的浪费。
海洋地理信息系统( Marine Geographic Information System, 以下简称MGIS )可以为各种来源的数据提供协调坐标、存储和集成信息等工具。
MGIS的使用可大大提高海洋数据的使用率和工作效率，并改善海洋数据的管理方式。
海洋地理信息系统在海洋研究领域起到越来越重要的作用，因而日益受到人们的重视。
2 海洋地理信息系统研究背景地理信息系统(Geographic Information System，以下简称GIS)给人们提供了便捷的数据管理工具和友好的人机交互环境，经过三十多年的发展与完善，已广泛应用在众多领域中，发挥着重要的作用。
例如，政府机构利用GIS来进行城市规划、农业产量评估、土地利用分析、公共交通管理和环境规划治理等；资源管理部门利用GIS进行国土资源管理、野生动植物管理规划、森林资源管理以及能源及矿产资源的管理等等。
GIS对这些领域的运作机制和研究方法有着深刻的影响。
“数字地球”(the Digital Earth)经过美国副总统Al. Gore于1998年1月31日提出后，更是将GIS的开发和应用在全球掀起了又一个高潮。
GIS的应用领域也得到了扩展，如可扩展到虚拟外交、虚拟旅游、数字农业、数字城市等领域。
尽管GIS已在一些基于陆地的各个领域得到广泛应用，很少应用在占地球面积70%的海洋领域中。
原因是多方面的，主要和海洋环境的海量数据、对三维数据数据处理的要求以及海洋数据获取的困难有关(Dr. Rongxing Li et al., 1993)。
海洋环境的数据来源很多，例如海洋环境的基本数据、各个海洋专业的数据信息及数字模型分析的结果等等，数据量很大。
海洋数据的获取费时费力又费钱，造成海洋数据具有较低的分辨率、不同的采样密度及数据标准。
尽管每年有许多海域用很高分辨率的系统进行调查，但其覆盖速度相对整个海洋来说仍是相当慢的。
因此，我们还必须使用历史上积累的不同分辨率的数据。
历史上积累的数据多是不同海域由不同的采样仪器进行调查的，因而不同海域数据的数据标准、数据采样密度、数据精度和分辨率等都不尽相同。
这样的数据给应用分析带来很大困难。
例如，某一海域的一部分数据采样密度很高，可以产生均匀的数据体，便于各种处理分析，而海域的另一部分数据采样密度又相当稀疏，以致画不出可信的等值线，给数据分析带来很大困难。
当然，对于低分辨率的数据，我们也可以利用相关的高分辨率的数据进行误差分析，提高其使用的精度和效率。
另外，在高质量数据的使用中，我们也可以从一种数据推算另一种数据，高质量数据中的一些空缺也可以得到弥补。
与此同时，各高新技术也正在蓬勃发展，给海洋领域的研究又带来各种新的数据源。
新老数据的时空多维变化问题，不同数据间的坐标协调问题，以及海量数据存储管理问题等等都给海洋领域的研究带来了困难。
建立合理的数据体系，数据管理系统和综合分析工具等将会提高海洋数据的利用率，并改善海洋领域研究的环境和条件，最终提高海洋工作者的工作效率。
海洋工作者们越来越认识到这方面的必要性。
3 MGIS的研究概况随着遥感技术等现代高新技术在海洋领域的应用，人们越来越认识到建立合理的海洋数据体系、管理体系及综合分析的必要性和重要性。
另一方面，GIS技术也正在蓬勃发展，为很多领域带来了友好的工作平台。
面对海洋领域越来越多的信息和GIS提供的便利的工具，八十年代末以来，国内外许多学者开始考虑MGIS的概念并陆续着手建立相关的地理信息系统，并取得了一些可喜的成果，引起了海洋领域研究者的瞩目。
3.1 MGIS的概念最初的一些研究者只是简单的把GIS直接应用海洋环境的管理上，如Hill J.M.研究了GIS 在海岸带管理上的初步应用(Hill J.M.,1985)；Maher R.V.探讨了GIS 在海岸环境中的应用(Maher R.V., 1987)。
随着GIS在海洋领域的初步应用，人们开始考虑海洋地理信息系统的概念和内涵。
随着MGIS技术的不断发展，MGIS概念本身也在发展变化。
随着遥感技术的迅猛发展，遥感数据和数字模型在海洋研究中拥有越来越重要的位置。
Manfred Ehelers指出：一个MGIS可以为遥感数据、GIS和数字模型信息提供协调坐标、存储和集成信息的系统结构( Manfred Ehelers et al., 1990)(见图1)。
另外，它也可以提供工具来分析数据、可视化变量之间的关系和模型。
图1：MGIS概念Fig. 1: MGIS Concept由此看来，MGIS是一个集成系统的概念，需要集成GIS、数据库和结合实际应用的数字模型，对空间海洋信息进行输入、查询、分析、表达和管理等，给用户提供一个友好的人机交互环境，大大提高了工作效率。
3.2 MGIS应用研究概况随着MGIS概念的提出和技术的不断发展，人们开始探索MGIS在各个海洋研究领域中的应用。
1)海岸带管理最初的一些研究者只是简单的把GIS直接应用海洋数据的管理上，如前文提到的的一些研究。
随着MGIS技术的发展和研究的深入，其在海岸带管理方面应用也越来越广泛和深入,尤其是在专属经济区(Exclusive Economic Zone)的管理上。
美国的夏威夷大学的太平洋制图中心为开发、管理和发展美国太平洋岛屿的专属经济区而设计和开发了一个集成的海洋信息系统( Rongxing Li et al., 1993)。
该系统着重开发了空间海洋数据的处理、GIS 和制图系统的集成、三维数据结构、海洋数据的模拟和动态显示等功能。
这里搜集的海洋数据主要有海洋测深数据、重力数据和磁力数据等，数据量很大。
该海洋信息系统是以ARC/INFO V7.0为软件平台进行开发的，所设计的菜单界面系统可被任何不熟悉ARC/INFO系统的人容易地操作(Atanu Basu, 1995), 下图2是由它的一个主菜单界面所显示的图形和数据：图2. 使用Marine Information System around Oahu系统显示的图形和数据Fig. 2. Map and data display using Marine Information System around Oahu美国三角洲数据系统公司(Delta Data System Inc.)和海王星科技公司(Neptune Sciences Inc. )也进行了MGIS的设计和建立(Ferron Resinger et al., 1996)。
该系统在GIS 的基础上，集成了数据库(包括遥感数据)和各种数字模型，用以支持岸上后勤管理(Logistics Over the Shore, 简称LOTS)的合理规划、可运行的监测和分析任务。
目前，第一阶段已初步完成，包括数据库的建立、GIS与数据模型的集成。
第二阶段准备根据其需要建一些具体应用模块，并完善整个系统。
2)海洋环境监测评价随着MGIS技术的进一步发展，其在海洋环境的污染监测和保护等方面的应用也越来越广泛。
美国环境保护组织(EPA)派遣一个调查队(D.A. Carey et al., 1992)，对Massachusetts海湾内采矿现场的放射性和危险废料进行调查。
其研究就是建立在一个区域性的相关海洋地理信息系统数据库基础上，对相关信息进行处理，从而得出相应的规划和管理决策。
该数据库的数据主要来源于其在马萨诸塞海湾(Massachusetts Bay)进行的一次侧视声纳调查。
据该调查结果充分肯定了其海洋数据库的作用。
国内，也有研究者应用GIS技术对海洋环境质量进行了评价。
如国家海洋局海洋环境保护研究所的赵玲等人(1998, 赵玲等)在大连海域内采用GIS技术，通过开发和利用海域资源综合信息，解决了资源与环境的合理利用与保护方面的问题，对海域环境质量进行了评价。
在该项研究中，是利用ArcView软件平台提供的Script语言实现了模型的连接和评价结果与地理空间数据的综合。
3)海洋渔业国内外许多政府部门和科研机构都对MGIS在海洋渔业领域的应用进行了研究和实践。
西班牙圣第亚哥大学(University of Santiago) (J.A. Trinanes et al.，1994)的系统实验室利用专家知识建立有效的数据库结构和专家系统，已初步完成了一个实用的渔业信息系统(TUNAFIS, 见图3)。
该系统已被一个政府支持的项目所证实，系统预测结果与实际调查结果基本一致。
该系统主要借助卫星通过交通船提供信息服务，用以获取鱼群活动信息和环境变化信息，开发和改善渔业策略，提高最终渔业的产量。
通过实验证明，该系统能够较好地完成其预定的目标。
图3 TUNAFIS 渔业信息系统结构Fig.3 Structure of TUNAFIS另外，美国的弗罗里达海洋渔业委员会(The Florida Marine Fisheries Commission)和弗罗里达自然资源部(the Florida Department of Natural Resources)也一起联合开发GIS在渔业上的应用( Haddad, Kenneth. D. et al., 1993)，使得该技术得以应用在弗罗里达的渔业管理上，得到了较好的效果。
目前，国内已经有一些研究单位在进行尝试性工作。
例如，中科院地理所等单位(周成虎等, 1998)近年来在海洋863计划818专题中，通过集成遥感、数据库管理系统、专题分析模型和专家系统，来为海洋渔业开发GIS平台。
该渔业GIS由几个子系统组成，主要应用在中国东海海域。
4)海洋油气海洋油气的开发和勘探涉及到很多学科领域的知识，要进行海洋油气的勘探须管理和分析大量的、各种各样的数据，这就需要有合适的管理和分析工具。