（地图学与地理信息系统专业论文）利用gis实现海籍管理.pdf

j ， ， d s s e r t a t i 。nf o rt h em a s t e rd e g r e ei n2 0 1 u - d c ：1 0 2 6 9 s t u d e n tn o ：5 1 0 8 2 6 0 1 0 0 9 e a s tc h i n an o r m a i u n i v e r s i t y r e ai i z a t i o no fmar i n ec a d a s t r a l mana g e men tb as edong ls d e p a r t m e n t ：主坌! 皇k 呈y ! = 坌垒q 坌主q yq ! 呈! 型坌 i n 皇坌q 垡q 鱼兰羔坌! s p e c i a i t y ： r e s e ar c h g l s m a j o rf i e i d ： 鱼! 墨巳巳! l 坌! i q d s u p e n ，i s o r ： 墨兰q i 坌! 呈 q ! 呈墨墨q i 坌d g 苎垡皇三b q d g c a n d i d a t e ：c h e ny u e s h a n g h a i ，c h i n a m a y ，2 0 1 1 1 ， 引_j，f叫jj_i 仉 p 华东师范大学学位论文原创性声明 郑重声明：本人呈交的学位论文利用g i s 实现海籍管理，是在华东师范 大学攻读弓壬博士( 请勾选) 学位期间，在导师的指导下进行的研究工作及取 得的研究成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不包含其他个人已经发表 或撰写过的研究成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均己在文中作 了明确说明并表示谢意。 作者签名：日期：2 0f ，年r 月= ；，日 华东师范大学学位论文著作权使用声明 利用g i s 实现海籍管理系本人在华东师范大学攻读学位期间在导师指 导下完成的硕左博士( 请勾选) 学位论文，本论文的研究成果归华东师范大学 所有。本人同意华东师范大学根据相关规定保留和使用此学位论文，并向主管部 门和相关机构如国家图书馆、中信所和“知网”送交学位论文的印刷版和电子版； 允许学位论文进入华东师范大学图书馆及数据库被查阅、借阅；同意学校将学位 论文加入全国博士、硕士学位论文共建单位数据库进行检索，将学位论文的标题 和摘要汇编出版，采用影印、缩印或者其它方式合理复制学位论文。 本学位论文属于( 请勾选) ( ) 1 经华东师范大学相关部门审查核定的“内部”或“涉密”学位论文宰， 于年月日解密，解密后适用上述授权。 ( 夕2 不保密，适用上述授权。 导师签名 本人签名匿：! 送么 弘1 1 年多月弓1 日 争1 7 、， t ，r 1毒 学位论文导师意见 本人负责指导陆，十弓。同学的硕士学位论文，据我所知，除文 中已经注明引用的内容外，本论文不包含其他个人已经发表或撰写过 的研究成果；经审阅认为该论文已达到我校硕士学位论文的学术水平， 同意该论文送审并答辩。 导燃：荔叫 指导小组导师意见 本人参与指导嫉 九同学的硕士学位论文，经审阅认为该论 文已达到我校硕士学位论文的学术水平，同意该论文送审并答辩。 指导小组导师签名： 日期： f 弛 i ) o 上害7 一 i 堕丝硕士学位论文答辩委员会成员名单 姓名职称单位备注 许惠平教授同济大学主席 周云轩教授华东师范大学 沈芳教授华东师范大学 ， k r 华东师范大学摘要 摘要 本文以海籍管理模式与信息系统开发为目标，结合国外海籍研究进展，我国 海籍相关规范，土地管理中的地籍管理模式探讨了海籍的定义框架，包括海籍的 概念，海籍管理的内容与对象，海籍管理范围及其边界的划分。指出了海籍管理 相较于地籍存在的一些不确定因素。 结合g e o d 班l b a l s e 空间数据模型构建海籍数据库。对三类不同的海域使用现 状数据：海域基础数据、海域功能区划数据以及海籍数据构建数据库。规范了数 据空间及属性定义及编码。构建了基于宗海变更的时空数据库，该时空数据库由 海籍现势数据库、海籍历史数据库以及变更数据库构成。海籍数据库满足了宗海 新增、变更、注销等实际业务需求。 利用a r c g i se n 百n e 平台、c 群语言以及n e t 2 0 0 5 开发环境，构建海籍管理信 息系统。系统满足常用的数据入库、编辑、管理、查询等g i s 通用需求。同时 针对海籍管理专题应用设计了海籍调查、权属核查、海籍登记、海籍图成图与发 布以及宗海数据入库等专题功能，实现了海籍管理业务化需求。 除此之外，本文还对海籍管理中一个重要边界因素海岸线的划分提出了 一种新的方法。主要针对坡度较缓，潮间带范围比较大，海陆边界不明显的泥沙 质海岸。选取长江口九段沙为研究区域，从系列遥感图像上提取水边线，并对九 段沙周围潮面进行趋势面插值，建立九段沙水边高程点模型及九段沙数字高程模 型。利用多剖面线进行趋势模拟，选择大潮高潮位为海陆边界的阈值，建立高潮 滩及其水边线( 即海岸线) 模型。实现了利用遥感数据快速估算自然淤泥质海岸 成陆区域，获得海岸线位置。 关键词：海籍管理；海岸线；海籍数据库；海籍管理信息系统 l ， t辽矿、 a b s t r a c t w i t ht h e g o a l o fd e v e l o p i n gam a r i n ec a d a s t r a l m a n a g e m e n t i n f o r m a t i o n s y s t e m ， t h e p a p e r r e v i e w s f o r e i g n m a r i n ec a d a s t e r r e s e a r c h p r o g r e s s o f t h eu n i t e d s t a t e s ，c a n a d a ， a u s t r a l i a ，n e w z e a l a n d ，a l s ot h en a t i v em a r i n ec a d a s t r a ls t a n d a r d sa n dl a n dc a d a s t r a l m a n a g e m e n tm o d e ， t od i s c u s st h ef r 锄e w o r ko fm a r i n ec a d a s t r a l m a n a g e m e n t ，i n c l u d i n gt h ec o n c e p t ，d e n n i t i o n ，c o n t e n t ，t a r g e t ，l i m i t a n dd e l i m i t a t i o no fm a r i n ec 田a s t r a l m e a n w h i l e ，t h ep a p e rp o i n t so u t s o m eu n c e r t a i n t yf k t o r so fm a r i n ec a d a s t ef r o ml a n do n e t h i s p a p e r b u i l d sam a r i n ec a d a s t a l m a n a g e m e n ts y s t e mw i t h g e o d a t a b a s es p a t i a ld a t am o d e li n c l u d i n gt h em a r i n ei n f r a s t r u c t u r e d a t a b a s e ，m a r i n ef u n c t i o n a lz o n i n gd a t a b a s ea j l dm a r i n ec a d a s t r a l d a t a b a s e s t a n d a r d i z e撕i b u t i o nd e n n i t i o na n d c o d i n go fm a r i n e c a d a s t r a ld a t ai sa l s oe m p l o y e di n t ot h es y s t e m as p a t i a l 一1 k m p o r a l d a t a b a s ew a sc a r r i e do u tt or e c o r dr e a l t i m ed a t 如h i s t o r i c a ld a t aa n d c h a n g i n gd a t ao fm a r i n ep a r c e l s t h em a n a g e m e n ts y s t e mm e e t st h e n e e do fp r o f e s s i o n a lp r o g r e s so fa c t u a lo p e r a t i o no fm a r i n ep a r c e l s ， s u c ha sa d d ，a l t e r a t i o na n dl o g o u to far e c o r d w bu s ea r c g i s e n g i n e ， c 群n e tt ob u i l dt h e ， 川 牌 麓 m a r i n ec a d a s t r a l m a n a g e m e n ts y s t e m t h es y s t e mc o n t e n t sg i sc o m m o nf u n c t i o n ，s u c h a sd a t as t o r a g e ，e d i t i n g ，m a n a g e m e n ta n di n q u i r e m a r i n ec a d a s t r a l 2 了，箩 、 j 、f，、 如n c t i o n s ，s u c ha sc a d a s t r a ls u r v e y ，s t a k e h 0 1 d e rc h e c k ，r e g i s t e ra n d m a p p i n ga r ed e v e l 叩e da sw e l l t bd e t e r m i n et h em a r i n ec a d a s t r a lb o u n d a r y ，t h ep 印e rr a i s e san e w m e t h o dt oe x t r a c tt h e c o a s t l i n ef 而mn a t u r a lm u d d yc o a s t a l t h e n l u d d yn a tu s u a h yh a saw i d er a n g eo fi n t e r t i d a lz o n ea n da m b i g u o u s w a t e r l i n e t h ep 印e rc h o o s e st h ej i u d u a n s h aw 色t l a n di nt h ey 撕g t z e e s t u a 巧 a sa c a s es t u d ya r e a s e r i e sr e m o t es e n s i n gi m a g e sw e r e e m p l o y e dt o e x t r a c tw a t e r l i n e s i h ed i g i t a le l e v a t i o nm o d e lo ft h e w e t l a n dw a sb u i l ta c c o r d i n gt ot h ew a t e r p o i n t si n t e 印o l a t e dw i t ht i d a l h e i g h td a t a 行o mt i d a ld a t u ms t a t i o n 盯o u n dt h ea r e a t h e n ，m u l t i p r o f i l e sw e r es e l e c t e da n dc a l c u l a t e dw i t ht r e n dp r e d i c t i o na n dc h o o s e m e a nh i g hw r a t e rs p r i n g s ( m h w s ) a st h et h r e s h o l do fl a j l do rs e at o e s t a b l i s hh i g ht i d a ln a ta n dc o a s t l i n em o d e l k e y w o r d s ： m a r i n ec a d a s t r a l m a n a g e m e n t ； c o a s t a l l i n e ；m a r i n e c a d a s t r a l d a t a b a s e ；m a r i n ec a d a s t r a l m a n a g e m e n t i n f o r m a t i o n s y s t e m 3 k k l l j l 、 一 i j 矗 华东师范大学 目录 摘要 目录。 第一章绪论 目录 1 1 1 研究意义1 1 2 国内外研究进展2 1 2 1 海籍管理研究进展2 1 2 2g i s 在海域管理中的应用情况- - 6 1 3 研究目标、研究内容及技术流程7 1 3 1 研究目标7 1 3 2 研究内容7 1 3 3 技术路线8 1 4 文章结构8 1 5 主要创新点9 第二章海籍定义框架 2 1 海籍的概念1 l 2 2 海籍数据分类1 2 2 3 海籍管理的内容1 4 2 3 1 海籍调查一1 5 2 3 2 海籍登记1 6 2 3 3 海籍统计1 6 2 3 4 海籍分等定级1 7 2 3 5 海籍归档管理1 7 2 4 海籍管理的对象。1 7 2 4 1 海籍空间实体1 7 2 4 2 权属18 2 5 海籍管理范围的确定一1 9 2 5 1 海籍管理的垂向范围1 9 2 5 2 海籍管理的平面范围1 9 2 6 海籍管理相较于地籍的特殊性一2 l 2 7g i s 以及海域空间基础设施在海籍管理中的应用2 2 第三章海籍管理中海岸线划定2 4 3 1 人工岸线的划定2 4 3 2 基岩岸线的划定2 5 3 3 泥沙质岸线的划定以九段沙为例2 5 3 3 1 研究区域一2 6 3 3 2 研究资料与方法2 7 3 3 3 推测成陆面积的精度评价3 7 3 3 4i 寸论4 0 第四章海籍基本空间实体 4 ： 4 1 宗海4 2 4 1 1 宗海的概念4 2 l t 。 1 、 - l r p 沁 华东师范大学 目录 4 1 2 宗海类型、用海特征及其宗海范围4 2 4 2 界址点4 6 4 3 界址线：4 6 4 3 1 简单界址线4 6 4 3 2 缓冲区边界4 6 4 3 3 共享或重合边界4 7 4 3 4 水深数据4 7 4 3 5 岸线4 7 第五章海籍数据库的建立4 8 5 1g e o d 龇出鹊e 空间数据模型：j 4 8 5 2 数据库总体设计4 9 5 3 数据库详细设计5 1 5 3 1 海域基础数据库5 1 5 3 2 海洋功能区划数据设计5 3 5 3 3 海籍数据库设计5 7 第六章海籍管理信息系统的设计与实现6 6 6 1 系统总体设计6 6 6 1 1 系统设计的目标和基本原则6 6 6 1 2 系统开发平台6 7 6 1 3 系统总体结构设计6 8 6 2 系统功能模块设计。6 8 6 3 海籍管理信息系统的实现6 9 6 3 1 系统功能6 9 6 3 2g i s 通用功能7 9 第七章总结与展望8 1 7 1 总结8 l 7 2 展望8 1 参考文献j 。8 3 致谢。8 7 2 l l 矿 j - i 华东师范大学第一章绪论 第一章绪论 1 1 研究意义 地球超过三分之二的表面由海洋覆盖，海域作为重要的自然资源，是海洋经 济发展的重要基础和载体。随着社会经济的发展，人类用海方式和用海需求日益 的多样化、专业化，用海区域不再停留陆海交界处，海域管理的难度也越来越大。 1 9 9 2 年联合国环境与发展会议通过2 1 世纪议程，1 9 9 4 年联合国海洋法公 约( t h eu n i t e dn a t i o n sc o i e n t i o no n 廿l el a wo f t h es e a ，u n c l o s ) 生效，目 前已有1 5 0 多个国家立法批准这一重要公约。在这两个具有国际法律效力的文件 中，均要求沿海国家做出承诺，对其管辖海域实行综合管理和坚持可持续发展战 略。 我国海域面积约4 7 3 万k m 2 ，海岸线约3 2 0 0 0 多l a n l ，大陆岸线达1 8 0 0 0 多 ，岛屿6 5 0 0 多个( 赵万忠，2 0 0 9 ) ，海域拥有丰富的生物以及非生物资源。 由于缺乏统筹协调机制，各个部门、行业分别制定和实施行业用海规划，造成了 海洋资源使用管理的各种问题不断出现，例如因海域权属不明确问题导致的用海 冲突和纠纷；因海域使用的无偿问题导致海域过度开发等等，这些问题的存在不 仅使海域使用者的权益得不到保证，影响相关行业的协调发展，甚至造成海洋环 境恶化，海洋资源衰退，严重影响海域的可持续发展。因此加强海域使用管理， 提高管理的信息化水平，就成为解决上述问题的有效途径。 海籍，是指记载各项目用海的位置、界址、权属、面积、类型、用途、用海 方式、使用期限、海域等级、海域使用金征收标准等基本情况的簿册和图件( 海 籍管理规范，2 0 0 8 ) 。海籍资料的调查是海域使用管理的基础工作，目的是要查 清每一宗海的位置、界址、权属、面积和用途等基本情况。海籍管理是国家为取 得相关海籍资料和为全面研究海域权属、自然和经济状况而采取的以海籍调查 ( 测量) 、海域登记、海域统计、海域评价和海域经济评价等为主要内容的国家 措施，为海洋规划和功能区划的制订提供了第一手资料，提高了政府决策的科学 性、准确性，为“数字海洋”基础框架的构建提供了支撑( 刘宝根，2 0 0 3 ) 。对海 域的使用情况进行有效的管理，使海域使用者的权利得到法律保障，海域资源价 值得到充分利用，海洋生态环境得到充分保护，从而达到海域资源的可持续利用。 1 华东师范大学第一章绪论 地理信息系统( g e o 乒a p h i ch l f o n n a t i o ns y s t e m ，g i s ) 作为一门综合处理分析 空间信息的技术，它能及时准确地向各级管理部门提供区域综合、方案优选和战 略决策等方面的空间或非空间信息。由于海洋环境和海陆交互的相互作用决定了 - 海域本身是处于不断运动变化之中，政府和海域管理部门必须及时掌握快速动态 变化中的海域信息。所以本文提出的“利用g i s 实现海籍管理”，尝试利用地理信 j 息系统的方法与技术，计算机技术，建立海籍管理信息系统，实现计算机网络化 图文办公，实现海籍信息的采集与管理的自动化，通过不问断的数据流，使海籍 信息方便快捷地应用于社会各个领域，高效地保持海籍信息系统的现势性，使海 籍信息管理工作提高到现代化的水平。 本文还将探讨海籍管理中的一些问题，例如海籍管理的对象、内容以及海籍 管理范围的确定，宗海边界构成要素等，海籍管理中的不确定因素，海岸线的划 定等。本文将专门探讨如何利用遥感图像提取水边线技术来建立自然泥质海岸带 数字高程模型，并以长江口新生沙洲九段沙为例，推算该类海岸自然海岸线 的位置。 本文项目支撑为“江苏9 0 8 项目海籍管理与成图信息系统开发”。 1 2 国内外研究进展 1 2 1 海籍管理研究进展 国外沿海国家对海域资源信息化管理的认识和应用起步较早，“数字海洋 的概念也最早由西方发达国家提出( p a 乜诎a l a l ( i se ta l ，2 0 0 0 ) 。海籍管理从2 0 世纪 9 0 年代开始，被许多国家列入到领海权益的战略目标中去。 1 2 1 1 澳大利亚 澳大利亚是一个四周邻海的国家，其大陆就拥有大约3 6 7 0 k m 长的海岸线， 国家海洋责任区大于陆地的两倍( k a y e ，1 9 9 5 ) 。澳大利亚海籍的研究开始较早， 具有标志意义的是2 0 0 1 年底，由澳大利亚研究理事会( a u s 仃a l i a nr e s e a r c h c o u n c i l ) 牵头，联合墨尔本大学，g e o f i ) 【公司，l a n d c t o r i a ( 【，v ) ，澳大利亚 地球科学组织( g e o s c i e n c ea u s 衄l i a ，g a ) 以及昆士兰州自然资源与矿业部 ( n a ：t u r a lr e s o u r c e s 锄dm 访e s ，m m ) ，开展了澳大利亚海籍项目( a r cm d 血e 2 华东师范大学 第一章绪论 c a d a s 们p r o j e c t ) 的研究工作。该项目建立了两个试点区域，分别是昆士兰州海 岸的汤斯维尔，以及菲利浦湾港，沿维多利亚海岸向新南威尔士州的边界延伸区 域( 剿a b i f 砌等，2 0 0 3 ) o 该项目集中研究两个方面： ( 1 ) 根据海洋环境的特殊性，研究现有的地籍系统有哪些方面可以应用到 海洋系统中，未来将建立的海籍与之相比还需考虑哪些方面的问题，并将现有的 澳大利亚空间数据基础设施扩展并应用到海洋环境中。 ( 2 ) 集中研究海洋边界的一系列问题，包括其三维和四维定义；用海边界 划定中的不确定性；海岸线的划定，多维海籍模型的整合等等。 在此研究的基础上，从2 0 0 4 年7 月2 0 0 7 年7 月，开展了名为“澳大利亚海 籍中的关键科学和政策问题”的项目，同时其他一些组织，如政府间测绘委员会 ( i c s m ) ，澳大利亚国家海洋数据小组( a 全讯仍g ) ，澳大利亚和新西兰土地信 息委员会( a n z l i c ) 也加入进来。确定的研究项目有：1 、研究潮间带定义的 不确定问题，确定和解决海岸线划定的问题；2 、自然边界的利用；3 、海域的政 策、法律和安全问题；4 、将空间数据基础设施( s p a t i a ld a t ah 血a 咖c t u r e s ，s d i ) 拓展并应用到海洋环境中。 同时，澳大利亚海洋空间信息系统( a m s i s ) 和澳大利亚海洋边界信息系统 ( a m b i s ) 也在开发当中。6 山m i s 是为澳大利亚开发一个专门划定国家海洋边 界的信息系统，是a m s i s 的一个组成部分，而a m s i s 则是提供澳大利亚海洋 空间数据信息存储、获取、利用以及现有空间标准、政策以及技术的国家海洋信 息系统。目前在海籍研究领域，澳大利亚处于主导地位，海籍已经成为澳大利亚 近海空间数据基础设施的基本数据层。 1 2 1 2 美国 美国国家海洋和大气局( n a t i o n a lo c e a n i ca n da t m o s p h 喇ca d m i n i s t r a t i o n ， n o a a ) 海岸服务中心( c o a s t a ls e r v i c e sc e n t e r ，c s c ) ，从上个世纪9 0 年代开 始，联合了各行各业、政府以及学术界，结合g i s ，全球定位系统( g 1 0 b a l p o s i t i o n i i l gs y s t e m ，g p s ) ，遥感( r e m o t es e n s i i l g ，r s ) 等技术，进行海洋综合 信息系统的建设工作。这项工程在佛罗里达卅l 、乔治亚州、北卡罗莱纳州以及南 卡罗来纳州等地进行试点研究，并完成了一个在线海洋信息规划系统( o c e 觚 3 华东师范大学 第一章绪论 p 1 a 衄i n gi n f o m a t i o ns y s t e m ，o p i s ) 。o p i s 工程研究了海籍建设中需要考虑到的 许多问题，例如：在近海法规用到的海洋边界，这些边界的空间精度，海域的政 策框架，以及个别政策适用的空间范围等等( c o l l i e r 等，2 0 0 3 ) 。o p i s 在试点范 围内成功地建立了一个海洋规划信息系统。这项研究有效地勾画和强调了一些问 题的重要性，包括： ( 1 ) 用户在海洋环境中所扮演角色的多元化 ( 2 ) 影响海上作业的法律法规过剩 ( 3 ) 要考虑所有权益持有人的需求 ( 4 ) 复杂的时空交互 ( 5 ) 对空间边界信息完整准确定义的重要性 ( 6 ) 许多法规对空间部分的解释和定义是模棱两可的 ( 7 ) 边界定义中所对应的基线一直在变动所导致的问题 1 2 1 3 加拿大 从2 0 0 0 年七月开始，加拿大开展了一项题为“善治加拿大海洋挖掘海洋 边界数据的利用、价值和潜力”的项目，项目团队由四所大学、五个社会机构以 及政府部门组成。该项目的目标包括地理信息技术如何让决策者用来识别边界不 确定性对社会经济，法律和环境的影响，对边界的选择进行评估，并解决上述问 题。项目直接的建设目标为：识别和评估海洋边界信息需求；调查空间数据不确 定性及其对数据集成和边界划界的影响；发展和强化海洋边界划定的可视化工具 原型系统( c o l l i e r 等，2 0 0 3 ) 。 1 2 1 4 新西兰 在过去的两到三年中，新西兰政府以及学术界为实现海洋资源的统一管理， 将地籍管理扩展到海洋环境中，定义了海籍的概念，并基于上述目标制定了战略 框架，目标为：为政府决定未来海底主权的定义和保持提供信息和建议；基于联 合国海洋法公约，建立最大化新西兰大陆架主权范围的海底信息；建立一个空 间数据参考系统，符合新西兰核心陆地与海洋信息需求。基于这些战略目标，新 西兰建立了一系列发展海籍的草案( 1 9 9 9 ) 。草案包括海籍的设计，空间范围、 陆海边界、界址点、海洋边界线、基准面等的确定以及管理环境等问题的探讨 4 华东师范大学第一章绪论 ( l n z ，1 9 9 9 ) 。 1 2 1 5 荷兰 荷兰于1 9 9 2 年开始，联合交通部门，公共工程以及水管理部门建立了荷兰 北海区域海图系统。该系统包含了海洋生物、矿产、航运、海水组成、娱乐及其 他相关要素的空间信息。随着信息技术的发展，g i s 被用于支持该海图系统空 间数据存取、利用、空间分析工作。 1 2 1 6 中国 我国是一个陆海兼备的国家，长期以来，海洋的开发和利用只局限于交通、 捕捞、制盐等传统产业，即所谓“渔盐之利、舟楫之便”。解放后，特别是改革开 放以来，随着经济的发展和科技的进步，我国的海洋事业得到长足的发展，随着 海域使用密度和力度的加大，中国近海海域资源环境受到严重破坏和污染，各类 用海之间的矛盾也在不断增加，严重制约了我国海洋资源的可持续利用海洋经济 的健康发展。为此，我国自1 9 9 3 年开始对海域使用进行规范化管理，经过八年 多的探索和实践，逐步形成海域使用管理制度的基本框架，并在2 0 0 1 年出台了 中华人民共和国海域使用管理法。 为加强国家海域使用管理，促进海域使用管理工作的科学化、规范化和法制 化，保护海域使用权人的合法权益，建立健全海籍管理制度，规范海籍测量管理 行为，于2 0 0 2 由国家海洋局发布实施海籍调查规程，规定了海籍调查的概念 及初始海籍调查和变更海籍调查的内容和要求，提出了新的海域使用分类体系， 明确了海籍调查表和宗海图的格式。此后经过不断修改和完善，于2 0 0 8 年 制定了新的海籍调查规范，规范的内容包括海籍权属的核查、宗海界址的界 定、海籍测量、海域使用面积量算、海域使用年限、使用金征收、宗海图以及海 籍图制定等海籍管理相关内容。 基于该规范，全国各沿海省市陆续制定了海籍测量标准和海籍管理办法，要 求单位和个人对海域的位置、界址、权属、面积等开展海籍调查活动，实现各海 域的统一管理。例如江苏省连云港市于2 0 0 7 年发布了海籍调查管理暂行办法， 对连云港市海籍调查的技术要求作出了具体规定；广东省国土资源厅于2 0 0 5 年 下达了“关于印发海洋测绘丁级标准和海籍测量标准的通知”，制定海洋测绘丁级 s 华东师范大学第一章绪论 标准和小项业务海籍测量标准；其他一些省市的沿海城市也出台了相关文件用于 规范海籍管理。 1 2 2g i s 在海域管理中的应用情况 国外的g i s 在海洋领域已经得到广泛的应用，取得了巨大的经济和社会效 益。美国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，着重开发了海洋数据的处 理、g i s 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； 美国三角洲数据系统公司和海王星科技公司也进行了海洋地理信息系统的设计 和建立。该系统在g i s 的基础上，集成了数据库和各种数字模型，用以支持岸 上后勤管理的合理规划、可运行的监测和分析任务。美国环境保护组织派遣一个 调查队，利用旁侧声纳对马萨诸塞海湾内采矿现场的放射性和危险废料进行调 查。建立了一个区域性的相关海洋地理信息系统数据库，并在此基础上对相关信 息进行处理，从而得出相应的规划和管理决策；荷兰利用动态的监测系统采集海 岸带的资源与环境的变化，并建立了完善的海洋地理信息系统等等。国际上利用 g i s 和遥感用于海岸带及海洋领域取得了成功，许多技术与方法对于中国海域管 理地理信息系统的建设具有十分重要的借鉴意义。 1 9 8 7 年，国家高技术研究发展计划( “8 6 3 ”计划) 正式启动，海洋高技术作为 第八个领域，1 9 9 6 年列入“8 6 3 ”计划。国内许多部门和单位也将g i s 与遥感技术 应用于海洋领域，进行了卓有成效的研究。1 9 9 5 年科技部把海岸带地理信息系 统的研究列入“九五”重点科技攻关计划，1 9 9 9 年1 1 月国家海洋局为配合全国大 比例尺海洋功能区划工作，开始部署覆盖全国沿海的海洋功能区划管理信息系统 建设工作。随着全国各沿海城市海洋功能区划工作的开展，为了科学合理的管理、 利用海洋资源，许多地区都建立了海域管理信息系统。海域管理信息系统既是“数 字海洋”八大业务系统之一，也是海域动态监视监测系统建设的核心内容，国内 的一些专家学者也在不断地总结实践经验，深化海域管理信息系统的理论研究。 如周良勇，戴勤奋( 2 0 0 3 ) 通过分析海域使用管理信息系统的需求与现状，提出 了建立海域管理信息系统的方案；周海燕，苏奋振( 2 0 0 5 ) 分析了海洋g i s 目前 研究状况，探讨了目前海洋g i s 的研究所遇到的问题；刘志军，金继业，章任群 ( 2 0 0 7 ) 在明确四级联动海域使用管理信息系统建设目标的基础上，提出其总体 6 华东师范大学 第一章绪论 结构，然后探讨了其实现的关键技术，即坐标统一问题、数据存储备份问题、海 量数据传输与共享、视频数据获取与远程指挥和多s 集成等。 同时也要看到，由于我国海域使用管理起步较晚，法律法规尚未完善，海籍 管理存在较多问题，例如相关法律法规存在疏漏和冲突、陆海边界在实际工作中 尚未得到明确，海籍数据格式不统一，数据更新速度缓慢等等。国内海籍管理信 息系统的建设也相对滞后，现有部门系统多为基于c l i e 州s e r v e r 和文件型数据库 技术开发，多为单机版，设计方式较为落后，用户只能在本机上对业务数据进行 操作，系统不能在网络环境中运行，信息不能发布与共享，也无法进行实时更新， 无法实现业务数据的快速汇合和统计等，难以满足业务分散和数据集中管理相结 合的需求，严重影响海域管理工作的效率。因此，有必要建立一个集业务功能和 g i s 功能为一体的海籍使用管理信息系统，为海域信息的采集、更新、管理、加 工、使用及发布提供一个完整的解决方案，真正实现海籍管理的数字化与信息化。 1 3 研究目标、研究内容及技术流程 1 3 1 研究目标 在借鉴现有地籍管理信息模式的基础上，总结海域使用现状和海域管理的特 点，探讨海籍管理所涉及到的对象、范围、边界的确定等内容。针对海籍调查、 权属核查、海籍登记、海籍变更的海籍管理具体工作内容，利用g i s 方法和技 术，探讨海籍数据库的构建以及海籍管理信息系统，实现宗海数据的采集、更新、 管理、加工、使用和成果归档，图、属一体化管理以及其他相关海籍管理功能。 1 3 2 研究内容 1 、分析海籍管理的业务需求，对海籍管理中的一些重点问题如海籍管理的 对象、范围以及边界的确定进行探讨。 2 、海域基础数据、海域功能区划数据以及海籍数据的组织和管理，包括数 据的分类与编码，空间数据库的建设以及海籍数据的管理。 3 、开发集海籍管理业务功能以及g i s 功能于一体的海籍管理信息系统。 7 华东师范大学第一章绪论 1 3 3 技术路线 ( 1 ) 准备工作：搜集国内外文献，并进行整理分析，分析海域使用数据的 现状，掌握现有海籍管理技术手段。熟悉g i s 软件的数据组织形式和属性模型， 熟悉g i s 软件工程的开发流程，学习a r c g i se n g i l l e 的主要功能类库的应用。掌 握c 释开发语言和n e t 开发环境，确定试验区范围及数据年限。 ( 2 ) 需求分析： 海籍管理业务分析：分析海籍要素组成，海籍调查的步骤，海籍的变更调查 和登记、海籍调查成果资料以及相应的统计工作，探讨海籍管理模式的建立及应 用。 用户需求分析：海域使用工作涉及到某一固定海域三个月以上的排他性开发 利用活动。对海域使用者的需求进行分析是进行系统规划的基础。 系统功能和性能需求分析：对海籍管理信息系统的功能和性能进行分析，确 保系统满足海籍管理的需要，界面友好，具有可操作性、高效稳定、具有规范性、 通用性、可移植性以及可扩展性。 ( 3 ) 系统逻辑结构与框架设计：从g i s 软件工程的角度出发，基于上述需 求分析的基础上，对系统的建设目标、系统结构、系统功能以及系统的运行环境 等进行合理的规划，明确系统的逻辑结构与基本框架，确保系统能够达到预期的 建设目标，推进海籍管理工作的发展。 ( 4 ) 数据组织与管理：海籍管理信息系统中所涉及的数据分为空间数据和 非空间数据。需要将这些数据，特别是空间数据加以有效的组织与管理。分析海 籍管理数据的特征与内容，对数据进行分类与编码，建立合理的空间数据模型， 建设数据框架，设计并建立海籍数据库，实现数据的统一组织和管理。 ( 5 ) 系统的开发与应用：完成海籍管理系统总体界面以及各子系统设计， 编写各功能模块，完成系统的开发、调试与维护工作。 ( 6 ) 结论与探讨：对整个实验过程进行总结，分析已取得的成果，探讨不 足以及今后需要完善的目标。 1 4 文章结构 第_ 章为绪论部分，主要论述了本论文的研究背景，介绍了国内外的海籍管 8 华东师范大学 第一章绪论 理研究现状，以及g i s 技术在海域管理中的应用现状等。阐述了本论文的研究 思路及内容以及本文的主要创新点。 第二章主要介绍海籍以及海籍管理的概念，海籍管理的对象，海籍管理的范 围以及相应边界的确定，最后介绍了g i s 和s d i 技术在海籍管理中的应用。 第三章探讨了海籍中一个重要的要素诲岸线的划定，着重探讨了淤泥质 潮滩自然海岸线的划定。以长江口九段沙为研究实例，利用遥感影像提取水边线， 对潮面进行插值，建立九段沙水边点高程模型。利用多剖面的趋势模拟，选取平 均大潮高潮位作为阈值，提取海岸线。 第四章介绍海籍基本构成要素宗海的概念、类型、用海特征、宗海范围 以及构成宗海边界的要素。 第五章构建海籍管理空间数据库。主要内容包括：海籍基础数据库的设计、 海域功能区划数据库的设计以及宗海时态数据库的设计。为了实现宗海变更的管 理，本文建立了利用宗海现势数据库、宗海历史数据库以及宗海变更库构成的宗 海时态数据库。 第六章利用觚e n g i n e 以及c 稃n e t 平台构建海籍管理信息系统。介绍了本海 籍信息系统的总体设计，各功能模块的详细设计。详细介绍了系统主要海籍功能 的实际与实现，包括宗海数据的入库、海籍调查、海籍登记、海籍相关的查询与 统计、宗海图与海籍图成果的输出。 第七章为结论与展望。主要是论文研究结论与成果，论文研究中的展望等。 1 5 主要创新点 ( 1 ) 由于国家针对土地管理的地籍管理信息系统的建设已经相对比较成熟， 而针对宗海管理的海籍管理信息系统的建设尚未展开。借鉴地籍管理信息系统的 开发模式确保海籍的管理工作高效、稳定的运转。 ( 2 ) 对海籍管理的一些关键问题进行探讨。关于宗海边界划定进行研究讨 论，以及现有法律法规是否能够满足海籍管理的要求。 ( 3 ) 选取九段沙为研究区域，探索自然海岸线划定的一种新方法。利用遥 感数据提取水边线，利用潮位站数据插值结果计算水边点高程值。建立海岸带数 字高程模型( d i 西t a le l e v a t i o nm o d e l ，d e m ) ，利用剖面地形的趋势线拟合推算 海岸线位置。 华东师范大学 第一章绪论 ( 4 ) 将g i s 技术应用到海籍管理信息系统的建设中，实现海籍空间数据属 性数据的同步管理。将海籍管理中表单，批件等文档资料与所属的宗海空间要素 联系在一起，实现图、属一体化。采用心c o b j e c t s ( a o ) 系列组件来构建海籍 管理信息系统，实现海籍空间信息的浏览、查询、编辑和海籍管理业务化功能。 华东师范大学第二章海籍定义框架 第二章海籍定义框架 2 1 海籍的概念 由于海洋环境有其特有的