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海洋功能区划适宜性评价模型研究 摘要 为了克服海域使用中无度、无序现象大量的发生，粗放式，低效益的海洋资 源开发方式造成的国有海域资源性资产的大量流失，局部海域生态环境恶化，有 些海洋资源面临枯竭的危险，我们国家开始制定科学和切实可行的海洋功能区 划，以指导海域使用管理和海洋环境保护活动。因而如何科学、客观、合理地划 定海洋功能区是目前研究的主要方向。本文尝试利用定量手段来协助人们进行客 观、科学的区划评价与分析，减少区划过程中的人为盲目性。 本论文针对海洋功能区划的性质、原则、要求和工作过程，结合海域区位、 地理、资源与环境特点，研究建立一套针对海洋功能区划辅助分析的技术方法， 并在地理信息系统技术平台上进行应用实验，为发挥海洋功能区划管理信息系统 的决策支持作用提供技术经验。全文主要包括四个部分： 第一部分总结性地介绍海洋功能区划的概念、原则、法律地位作用，归纳了 海洋功能适宜性的内涵和海洋功能区划适宜性评价的内容，建立了海洋功能区划 适宜性评价的理论构想。并根据海洋功能区划适宜性评价的理论构想和对评价内 容之间关系的理解，考虑海洋功能区划的原则和具体要求，结合海域区位、地理、 资源与环境特点，提出了海洋功能区划适宜性评价的概念模型。 第二部分针对海洋功能区划的性质和工作过程，结合海洋管理工作实际情 况，既考虑数学分析的精确性，又考虑人类决策思维过程及思维规律，建立了以 空间图层为对象，以模糊评价和层次分析为方法的海洋功能区划适宜性评价理论 模型，并详细介绍了模型的数学原理和评价指标筛选、因子处理等方法。 第三部分设计了海洋功能区划适宜性评价模型的运行环境，剖析了模型的运 行原理，制定了g i s 支持下的相关海洋数据资料组织与管理方式，提出了海洋功 能区划适宜性评价模型在g i s 中的应用流程，建立起一套完整、通畅的海洋功能 区划适宜性评价技术方案。 第四部分根据模型的运行设计结果，利用地理信息系统平台进行了模型开 发，并利用实际资料，对模型的应用进行了示范。 关键词：海洋功能区划；适宜性；评价模型；地理信息系统；空间分析 t h es t u d yo ft h es u i t a b iii t ye v a i u a t i o nm o d e io ft h e d i v i s l o no fm r i r ef u n c t i o n a iz o n e s a b s t r a c t t oa v o i de x c e s s i v ea n dd i s o r d e r l yp h e n o m e n ad u r i n gt h eu s eo fm a r i n e ，h u g e l o s so fa s s e t sc a u s e db yt h ew a yo ft h ed e v e l o p m e mo ft h em a r i n er e s o u r c e s ，t h e e c o l o g i c a le n v i r o n m e n to fl o c a lw a t e r sa r ed e t e f i o r = e da n dt h er i s ko fe x t i n c t i o no f s o m em a r i n er e s o u r c e s , c h i n ab e g i n st om o d i f yt h ed i v i s i o no fm a r i n ef u n c t i o n a l z o n e s , t oc o n d u c tt h em a r i n eu t i l i z a t i o na n dm a n a g e m e n ta n dm a r i n ee n v i r o n m e n t a l p r o t e c t i o na c t i v i t i e s b u tt h em a i no f t h es t u d yi sh o wt od e l i m i t a t eo b j e c t i v e l ya n d r a t i o n a l l yt h ed i v i s i o no f m a r i n ef u n c t i o n a lz o n e s t h ep a p e ra t t e m p t st om a k eq u a n t i t a t i v et o o l st oa s s i s tp e o p l ei na no b j e c t i v ea n d s c i e n t i f i cd i v i s i o n a la s s e s s m e n ta n da n a l y s i s , w h i c hw i l lr e d u c et h ea r t i f i c i a l b l i n d n e s s d e p e n d i n go nt h en a t u r e ，p r i n c i p l e sa n dp r o c e s s e so ft h ed i v i s i o no fm a r i n e f u n c t i o n a lz o n e s ，c o m b i n i n gw i t ht h em a r i n el o c a t i o n , g e o g r a p h i c a l ，r e s o u r c e sa n d e n v i r o n m e n t a lc h a r a c t e r i s t i c s , t h ep a p e rs t u d i e st h ep o s s i b i l i t yo fe s t a b l i s h i n gt h e d i v i s i o no fm a r i n ef u n c t i o n a lz o n e ss u p p o r t i n gt e c h n i c a la n a l y s i sm e t h o d s ，a p p l i e s e x p e r i m e n t sf o rt h ef u n c t i o n a la r e a so fm a n a g e m e n ti n f o r m a t i o ns y s t e m so n ( i s t e c h n o l o g yp l a t f o r m , a n ds u p p o r t st e c h n i c a le x p e r i e n c ei nt h em a r i n ep o l i c y - m a k i n g s t h ep a p e rc o n s i s t so f f o u rp a r t s ： t h ef i r s tp a r ti n t r o d u c e st h ec o n c e p ta n dp r i n c i p l e sa n dt h el e g a ls t a t u so ft h e d i v i s i o no fm a r i n ef u n c t i o n a lz o n e s , i n d u c t st h ec o n n o t a t i o no f t h em a r i n ef u n c t i o n a l s u i t a b i l i t ya n dt h es u b s t a n c eo ft h ee v a l u a t i o no ft h ed i v i s i o no fm a r i n ef u n c t i o n a l z o n e s , c o n s t r u c t st h et h e o r yi d e ao f t h es u i t a b i l 崎e v a l u a t i o no f t h ed i v i s i o no f m a r i n e f u n c t i o n a lz o n e s , a n di m p l i e st h ec o n c e p t u a lm o d e lo f t h es u i t a b i l i t ye v a l u a t i o no f t h e d i v i s i o no f m a r i n ef u n c t i o n a lz o n e s ， t h es e c o n dp a r td e p e n d so nt h ec h a r a c t e r i s t i c sa n dw o r k i n gp r o c e s so ft h e d i v i s i o no fm a r i n ef u n c t i o n a lz o n e s , c o m b i n i n gw i t ht h ea c t u a l i t yo ft h em a r i n e a d m i n i s t r a t i o nc o n s t r u c t st h et h e o r ym o d e lo f t h es u i t a b i l i t ye v a l u a t i o no f t h ed i v i s i o n o fm a r i n ef u n c t i o n a lz d n e s a n di n t r o d u c e st h em e t h o d so f m a t h e m a t i c a lp r i n c i p l eo f t h em o d e la n dt h es c r e e n i n go f t h ee v a l u a t i o ni n d e x t h et h i r dp a r td e s i g n so p e r a t i n ge n v i r o n m e n ta n dt h e o r yo f s u i t a b i l i t ye v a l u a t i o n m o d e lo ft h ed i v i s i o no fm a r i n ef u n c t i o n a lz o n e s , m a k e sc o r r e s p o n d i n gg i s b a s e d m a r i n ei n f o r m a t i o np r o c e s s i n gp r o g r a ma n dg i v e saa p p l i c a t i o np r o c e d u r ed e s i g nf u r s u i t a b i l i t ye v a l u a t i o nm o d e l o f t h ed i v i s i o no f m a r i n ef u n c t i o n a lz o n e s w o r k i n 8i ng i s e n v i r o n m e n ta n ds e tu pai n t e g r a t i v ea n ds m o o t ht e c h n o l o g i c a ld e s i g n sa b o u t s u i t a b i l i t ye v a l u a t i o no f t h ed i v i s i o no f m a r i n ef u n c t i o n a lz o n e s t h ef o u r t hp a r td e v e l o p st h em o d e lb a s e do nt h er e s u l to fo p e r a t i n gt h em o d e l a n dg e o g r a p h i ci n f o r m a t i o ns y s t e m sa n da p p l yt h em o d e li np r a c t i c e k e yw o r d s ：t h ed i v i s i o no fm a r i n ef u n c t i o n a lz o n e s ，s u i t a b i l i t ye v a l u a t i o nm o d e l g e o g r a p h i ci n f o r m a t i o ns y s t e m s ，s p a t i a la n a l y s t 独创声明 本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。 据我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写 过的研究成果，也不包含未获得l 洼i 塑旦遗直基丝盂要挂型主明 敛：奎拦互窒2 或其他教育机构的学位或证书使用过的材料。与我一同工作的同志对本研 究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示谢意。 学位论文作者签名：- 一护年沙彩亥签字日期：p 一辞月，。日 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，有权保留并向国家有 关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅。本人授权学校可以将学 位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手 段保存、汇编学位论文。( 保密的学位论文在解密后适用本授权书) 学位论文作者签名：二p 俐 签字日期：如。辞石月f ae t 学位论文作者毕业后去向： 工作单位： 通讯地址： 电话： 邮编 印 拥 厶 钿 厂 年 g 字 期 签 日 师 字 导 签 海洋功能区划适宜性评价模犁研究 1 绪论 1 1 问题的提出 我国有1 3 亿多人口，陆地自然资源人均占有量低于世界平均水平。根据我 国有关方面的统计，我国人均占有陆地面积仅有世界人均水平的四十分之一，人 均淡水资源占有量仅为世界平均水平的四分之一，陆地矿产资源人均占有萤不到 世界人均量的二分之一。同时，我国又是一个海洋大国，拥有大陆岸线1 8 0 0 0 多公里，面积在5 0 0 平方米以上的海岛6 5 0 0 多个，岛屿岸线1 4 0 0 0 多公里；根 据联合国海洋法公约的规定和我国政府的主张，我国可以管辖的海域达3 0 0 多万平方公里，其中领海和内水面积约3 8 万平方公里，可利用的海域面积十分 广阔。 近二、三十年来，在改革开放政策的推动下，我国各地掀起了一股海洋开发 热潮。海域开发利用活动日益频繁，海洋经济迅速发展，2 0 0 3 年的海洋经济总 产值已经突破l 万亿元，海洋经济已经成为沿海地区国民经济新的增长点和可持 续发展的重要支柱。1 。但是，随着海洋开发领域的日益拓展，海洋空间利用范围 的日益扩大，特别是受到传统用海观念的影响和只顾眼前、不顾长远的经济利益 的驱动，在海域使用中，无度，无序的现象大量发生，租放式、低效益的海洋资 源开发方式盛行，结果造成国有海域资源性资产的大量流失，局部海域生态环境 恶化，有些海洋资源甚至面l 临耗尽的危险。这些都严重削弱了我国沿海社会经济 的发展潜力。事实表明，作为一个发展中的沿海大国，我国要实现可持续发展， 必须把海洋的开发和保护作为一项长期的战略任务。为此，我们国家开始制定科 学和切实可行的海洋功能区划，以指导海域使用管理和海洋环境保护活动。 海洋功能区划就足根据海域区位、自然资源、环境条件和开发利用的要求， 按照海洋功能标准，将海域划分为不同类型的功能区。海洋功能区划是海洋开发 与管理的基础性工作，其目的在于揭示各个具体海域的客观自然属性、社会功能 价值及适合的开发和用方向，为科学、合理地开发与保护海域资源及环境提供可 靠的依据“1 。中华人民共和国海域使用管理法“1 明确规定，“我国实施海洋功 能区划制度，海域使用必须符合海洋功能区划”。中华人民共和国海洋环境保护 法也规定，“国家根据海洋功能区划制定全国海洋环境保护规划和藿点海域 海洋功能区划适宜性评价模犁研究 区域性海洋环境保护规划”，“开发利用海洋资源，应当根据海洋功能区划合理布 局”。这些都对海洋功能区划的科学性、时效性和可操作性提出了很高要求。 海洋功能区划的工作核心是海洋功能分区“1 ，也就是需要确定海域的主导功 能和功能次序，而海域主导功能和功能次序的确定关键在于合理评价各类海洋功 能在某海域的适宜性，即海洋功能区划的适宜性评价。海洋功能区划适宜性评价 涉及多个部门和学科，需要借助大量多类型的资料，并参考来自多方面的意见和 建议，因此，海洋功能区划适宜性评价需要有效的分析方法和技术的支持。从 1 9 9 9 年起，沿海各地陆续开始建设海洋功能区划管理信息系统，把遥感、数据 库和地理信息系统等技术逐步应用到当地的大比例尺海洋功能区划工作中。通过 几年的实践，各地总结发现了一系列关于海洋功能合理分区的技术问题与应用需 求，其中最突出的是如何利用定景手段来协助人们进行客观、科学的区划评价与 分析，减少区划过程中的人为盲目性。本论文的命题由此而立。 要真正实现海洋功能分区由主观臆断向计算机辅助决策的转变，关键是要研 究建立针对海洋功能区划适宜性评价的模型。海洋功能区划工作的科学性首先体 现在合理确定某一海域的主导功能上，需要依据海域自然属性和社会属性，通过 客观的评价分析来选定该海域的最佳功能。作为服务于海洋功能区划工作的信息 系统而言，一般的信息查询和统计分析功能是无法满足上述要求的。必须根据海 洋功能区划的资料特点，建立一系列用于海洋功能区划适宜性评价的指标体系和 数学模型，并在此基础七开发相应的信息系统分析模型，使系统能够通过对数据 库中多种资料的综合分析，为用户提供区划方案和关于区划方案的定量化评估结 果。 1 2 国内外研究概况 1 2 1 国内研究概况 我国1 9 8 9 年开始海洋功能区划t 作，当时的海洋功能区划有三个特点，一 是强调以海域自然属性为主、兼顾社会属性的区划原则，把海域的区位条件、自 然资源和自然环境等自然属性作为海域确定主导功能的首要条件；二是没有法律 效力，区划结果只被看成是一项科研成果，没有可操作性方面的要求；三是比例 2 海洋功能区划适宜性评价模型研究 尺较小，海洋功能分区具有一定的示意性。这一阶段的海洋功能区划采用的方法 比较简单，基本局限于“叠置法”( 对现状与规划的比较) 和“指标法”( 由自然 条件判断主导功能) ，而且由于计算机等技术条件的限制，也没有信息系统等技 术手段的支持。直到1 9 9 3 年，青岛市在制定胶州湾海洋功能区划时，才开始尝 试借助计算机，利用求解数学规划的软件包，采用层次分析法解决区划的多目标 决策问题，在一定程度上体现了海洋功能区划决策分析的思想“”。 海洋功能区划的编制与修订是一项长期性工作。1 9 9 8 年，我国在第一次海 洋功能区划基础上，全面启动了新一轮的海洋功能区划修订工作，并开始建立国 家、省、市、县四级海洋功能区划体系，把区划的比例尺扩大到l ：5 万l ：1 万， 甚至更大。为切实发挥海洋功能区划在合理规划用海、保护海洋资源环境中的作 用，现在的海洋功能区划工作已经把海域自然属性和社会属性放在同等重要的地 位，尤其是在已颁布实施的中华人民共和国海域使用管理法中，更是把“根 据经济和社会发展的需要，统筹安排各有关行业甩海”，“保障海上交通安全”， “保障国防安全，保证军事用海需要”等列为海洋功能区划原则的一部分，这势 必大大增加了海洋功能区划所应考虑的因素。同时，海洋功能区划的法律地位也 得到了显著提高，它不但被定位为海域使用和海洋环境保护的依据，还被明确要 求由多个部门会同编制，明显提高了对区划质量和区划过程合理性的要求。为提 高海洋功能区划工作的技术水平，1 9 9 9 年，国家开始布置沿海各地的海洋功能 区划管理信息系统建馊，并专门组织编制海洋功能区划管理信息系统建设技术 规程。到2 0 0 3 年初，全国沿海省和部分市、县已经基本完成了当地的海洋功能 区划的编制工作，进入了正常的修订、调整阶段，很多地区的海洋功能区划管理 信息系统也已开始运行。但是，由于缺少成熟的区划模型和分析方法，目前的海 洋功能区划管理信息系统主要侧重f 对区划资料和成果的管理，仅能够实现相关 信息的显示、查询以及简单的统计分析，只有少数地方能实现一些基本的空间分 析，如利用空间叠加分析方法比较海域使用现状与各行业规划之间的异同等，对 于海域中某类功能的适宜性如何、功能如何优选等立足于多种资料的区划辅助分 析问题，现有的管理信息系统还没有涉及。这正是本论文的研究需要解决的重点 所在m 1 0 1 。 从总体发展上看，我国海洋功能区划的实践先于理论。到目前为止，关于海 海洋功能区划适宜性评价模犁研究 洋功能区划评价方面的理论成果并不足很多。近年来国内的一些专家学者在陆续 总结海洋功能区划的实践经验，深化理论研究。如鹿守本“o ( 1 9 9 7 ) 在海洋管 理通论一书中阐述了海洋功能原则是海洋管理基本原则之一，并提出了海洋功 能原则的意义及其贯彻要点。鹿守本、艾万铸( 2 0 0 0 ) 主编的海岸带综合管 理体制和运行机制研究一书对海洋功能区划的依据、性质、目的、方法体 系和贯彻措施作了简要的论述。葛瑞卿”1 ( 2 0 0 1 ) 、游建胜“1 ( 2 0 0 1 ，2 0 0 4 ) 对海 洋功能区划的理论、实践及存在的问题作了总结。胥东，陈剑m 1 ( 1 9 9 6 ) 探讨了一 种基于自然属性来评价功能分区方案的量化方法；陈明剑“”在研究海洋功能区划 中的空间关系模型基础上，并借助g i s 实现海洋功能区划。这些成果值得本论文 参考。 1 2 2 国外研究概况 海洋功能区划是由我国学者提出，并逐渐得到发展和应用的。在国际上，除 了个别围家如韩国效仿我国开展海洋功能区划外，基本没有开展这项基础性工 作，但许多国家，在海岸带资源与环境管理中实施有针对性的区划、规划和计划。 如澳大利哑在其大陆和塔斯尼亚岛周围2 0 0 米等深线以内，采用以生态系为基础 的海洋水域分类法，划定了6 0 个区域进行管理，所划的区域范围从3 0 0 k m 2 到2 4 x 1 0 k i n 不等。大堡礁海洋公园管理局在管理该保护区时广泛使用海洋区划，所 划定的不同的海域被规定为不同级别的保护区并有不同的开发利用方式。8 0 年 代，大堡礁海洋公园划分为三个部分，即远北海域( f a rn o r t h e r n ) 、凯露斯和可 奠朗特通道海域( c a i r u ss e c t i o na n dc o r m o r a n tp a s s ) 、麦凯和卡普里康海域 ( m a c k a ya n dc a p r i c o r n ) ，其中每个海域又被划分成更小种类的海域，并对其划 区目的和使用条件作了规定。这种划区策略( z o n i n gp l a ns t a g e s ) 是大堡礁海洋 公园寻求最佳管理途径的主要手段。澳大利亚昆士兰州1 9 9 0 年海洋公园管理条 例对各海区做了更明确的规定。实际上，大堡礁海洋公园的区划管理是海洋自 然保护区中的区划管理，是普遍被公认的、管理海洋自然保护区的较为有效的措 施：其他如美国、英国、德国和荷兰等围家也有不少类似的例子“”“”。他们所 采用的评价方法和手段值得本论文借鉴。 4 海洋功能区訇i 适宜性评价 甍型研究 1 3 主要研究内容 本论文旨在针对海洋功能区划的性质，原则、要求和工作过程，结合海域区 位、地理、资源与环境特点，运用区域规划评价理论，研究建立一套针对海洋功 能区划辅助分析的技术方法，并在地理信息系统技术平台上进行应用实验，为发 挥海洋功能区划管理信息系统的决策支持作用提供技术经验 本论文研究内容主要包括以下几个方面： ( 1 ) 归纳了海洋功能适宜性的内涵和海洋功能区划适宜性评价的内容，提 出了海洋功能区划适宜性评价的理论构想。 ( 2 ) 根据海洋功能区划适宜性评价的理论构想和对评价内容之间关系的理 解，提出了海洋功能区划适宜性评价的概念模型。 ( 3 ) 针对海洋功能区划的性质和工作过程，结合海洋管理工作实际情况建 立了以空间图层为对象，以模糊评价和层次分析为方法的海洋功能区划适宜性评 价理论模型。 ( 4 ) 通过选择模型运行的支撑技术和软件平台，分析模型运行的技术原理， 研究满足模型运行要求的数据组织与管理方式，设计模型运行的技术流程，建立 起一套完整、通畅的海洋功能区划适宜性评价技术方案。 ( 5 ) 根据模型的运行设计结果，利用地理信息系统平台进行了模型开发， 并利用实际资料，对模型的应用进行了示范。 1 4 研究意义和特色 本文研究对于提高海洋功能区划科学性、时效性和可操作性，进而指导海洋 合理开发和可持续利用，具有非常重要的现实意义。 本论文的特色与创新之处在于； ( 1 ) 班j 纳出海洋功能适宜性包含的自然适宜性、社会适宜性、空间适宜性 这三方面内涵，并把海洋功能区划适宜性评价的内容分为单项功能的适宜性评价 和海洋功能次序评价，把复杂的综合决策问题分解为系统、有序又具有可操作性 的简单分析过程： ( 2 ) 按照本文提出的适宜性概念及适宜性评价流程，运用现有的模糊综合 海洋功能区划适宜性评价模掣研究 评价法借助地理信息系统空间分析技术，建立了海洋功能区划适宦性评价模型； ( 3 ) 在地理信息系统平台上，运行海洋功能区划适宜性评价模型。 本论文紧密围绕我国海洋管理工作的实际需求，致力于实现计算机信息系统 在海洋功能区划工作中的辅助分析作用，提高海洋功能区划的科学性、时效性和 可操作性。 6 海洋功能f 旬j 适宜性评价模犁研究 2 海洋功能区划及其适宜性评价 2 1 海洋功能区划 2 1 1 海洋功能区划概念 海洋功能区划是指根据海域的地理区位、地理条件、自然资源与环境等自然 属性，并考虑海洋开发利用现状和区域经济、社会发展需要，把海域划分成具有 不同类型的主导功能，有利于资源的合理开发利用，能够发挥最佳效益及可持续 利用的空间单元，即海洋功能区。1 。 海洋功能区划的定义包含了海洋功能区划的目的、内容和性质。 海域是海洋资源一定范围内的载体，它同其它自然资源一样，都是有限的， 而人类的生产、生活对资源的需求又是无限的。为了防止耗竭性地开发和利用海 洋资源，必须切实加强海域使用管理，保护海洋环境，从而确保海域资源的科学， 合理利用，促进海洋经济的可持续发展m 1 。然而，海域的自然面貌与陆地相比大 为不同，除了一望无际、起伏不平的海面，海域之中、之下的环境特征、资源状 况和社会功能价值很难被直观了解，具体到海域使用管理和海洋环境保护，就很难 找到直接可以操作的决策依据。 海洋功能区划的目的，就是要揭示各个具体海域的客观自然属性及社会功能 价值，确定合适的开发利用方向，为合理开发利用海域，保护海洋资源与环境， 提供科学依据。它的核心内容就是设定各个特定海域的主导功能和环境保护要 求，即通过规定在各个特定海域适宜干什么，不适宜或禁止干什么，以及应该保 证怎样的环境条件，来规范人类海洋开发活动的地点、时间、方式和规模，设计 环境保护的区域、对象和需要达到的目标因此，海洋功能区划实质上是一种克 服人类海洋开发和管理活动盲目性和主观随意性的科学决策活动1 。 2 1 2 海洋功能区划作用与地位 ( 1 ) 海洋功能区划的作用 7 海洋功能区划适宜性评价模犁研究 海洋功能区划是海域管理和海洋环境保护的重要依据。它的作用主要体现在 以下几个方面： 对海洋资源的开发利用进行宏观调控，从而建立良好的海洋开发利用秩序， 形成合理的生产力布局，促进海洋产业结构的优化和海域的合理开发。 通过实施海洋功能区划，达到保护海洋环境和维护海洋生态平衡的目的，实 现对海域的可持续利用 强化海洋综合管理，协调沿海各地区和各海洋产业之间在海洋开发利用中的 多种关系。 为制定全国性或地区性的海洋开发战略、规划奠定基础。 为实施海域使用申请审批制度、有偿使用制度，以及落实重点海域使用调整 计划提供依据。 ( 2 ) 海洋功能区划的法律地位 经过 一余年的发展历程，海洋功能区划的概念逐渐被人们所接受，海洋功能 区划的作用受到了广泛的肯定，海洋功能区划的地位得到不断提升。在中国 2 1 世纪议程1 4 7 2 ( d ) 中，规定“依据全国海洋功能区划、全国海洋开发规划， 对海洋资源合理开发实施科学、综合的管理”；在海洋环境保护法中，规定 “国家根据海洋功能区划制定全国海洋环境保护规划和霞点海域区域性海洋环 境保护规划”，以及“开发利用海洋资源，应当根据海洋功能区划合理布局”。在 海域使用管理法中，规定，“国家实行海洋功能区划制度。海域使用必须符 合海洋功能区划”，并设立专章，对海洋功能区划的编制部门、编制原则、分级 审批、修改、公布以及与其他重要规划的关系等做出了专门规定。以上法规确立 了海洋功能区划的法律地位，将其明确为一种由国家规定实行的体现国家主权、 利益和管理原则的法律制度，而不是一项t 事纯的技术性工作或规戈0 。海洋功能区 划依照法定的要求划分海域功能，带着法律赋予的效力来引导、规范和约束人们 的用海行为“。 海洋功能区划的作用与地位对海洋功能区划的科学性、时效性和可操作性提 出了很高要求。 海洋功能区划适宜性评价模犁研究 2 ，1 3 海洋功能区划的原则 随着海洋功能区划的作用和地位的提升，海域使用管理法对原有的区划 原则进行了修订，确立了新的区划原则： ( 1 ) 自然属性原则。强调海域的区位、自然资源、自然环境条件等自然属 性，直接影响海洋资源的开发利用程度和方向。海洋特定区域自然属性的特殊性 和差异性是划定各种功能区的前提。要求按照海域的区位、自然资源和自然环境 等自然属性，科学确定海域功能。 ( 2 ) 社会属性原则。要求在划定海洋功能区时必须考虑海洋开发利用现状 和经济、社会发展的需要。根据经济和社会发展的需要，统筹安排各有关行业用 海。 ( 3 ) 可持续利用原则。要求海洋功能区划以可持续发展理论为基础，并将 可持续发展理论贯穿海洋功能区划的始终，起到保护和改善生态环境，保障海域 可持续利用，促进海洋经济的发展的作用。 ( 4 ) 保障海上交通原则。要求编制海洋功能区划时，就应该充分保证港口 航运体系建设的需要，保障国家经济安全，特别是能源安全。 ( 5 ) 保障国防用海原则。要求在制定海洋功能区划时要充分认识到国防安 全的藿要性，保障国防用海的需求。 新的区划原则不仅足对区划编制、修订的指导，也体现了国家在海洋开发战 略上的总体要求，可确保海洋功能区划的客观性，社会性和可实施性，主要有以 下几个特点： 一是海域自然属性与社会属性在划定功能区时同等重要。以往的区划原则大 都以自然属性为主，兼顾社会属性，强调自然属性的决定性作用，自然属性和社 会属性处于不对等的地位。新的区划原则藿新认识了社会属性的重要性，作为海 域固有属性的一部分，它不再足一个可有可无的条件，而足一个必要条件。这种 认识的改变主要原因有三个，足随着科学技术水平的发展，人类认识自然、改 造自然的能力大大提高，采用新的工程技术手段，可以突破部分自然条件的限制， 拓展人们利用海洋的空阃；二是海洋经济的快速发展，在国民经济的地位日益提 高，人们用海需求的规模也在不断地增加，用海的方式也更加多样化；三是区划 工作不是单纯的科研技术工作，它需要平衡综合自然资源、自然环境和社会经济 海洋功能区划适宜性评价模型研究 发展条件等众多因素。当然，强调社会属性的重要性并不是意味着海洋的开发利 用不需要考虑自然条件的限制，可以违背自然规律行事。在区划工作中应当辨证 地把握两者的关系，通过科学的手段评价两者对于人们对海域的各种开发方式的 影响程度。因此在开展大规模的海洋自然资源普查的同时，应该加强社会需求、 经济条件等社会属性的调查、研究、分析。 二是以开发与保护资源、实施海洋可持续发展为中心海洋功能区划工作最 终目的是为了对海洋开发和治理保护实施宏观调控和综合管理，也是选择海洋资 源开发利用方式的基本依据。只有把开发利用和治理保护有机结合起来，坚持可 持续发展的战略，才能发挥海洋资源的整体效益和最佳效益。可持续发展原则要 求，功能区划必须协调好开发与保护，当前利益与长远利益，局部与整体之间的 关系。 三是以保障海上交通安全，保障国防安全，保证军事用海为霞点。保障海上 交通和满足国防用海需求的共同目标足为了维护国家安全。当国防用海与其它用 海发生冲突矛盾时，应当首先保障维护国家安全用海的需求。 2 1 4 海洋功能区划类型 海洋功能区划技术导则( g b1 7 0 1 8 1 9 9 7 ) “1 规定了海洋功能区划分类 的五类四级体系。2 0 0 2 年国务院批复的 n 。 因此，我们可以由五。是否等于n 来检验判断矩阵a 是否为一致矩阵。由于 特征根连续地依赖于a i j 故五。比n 大得越多，a 的非一致性程度也就越严重。 一致性检验的步骤如下： 第一步，计算一致性指标c 上( c o n s i s t e n c yi n d e x ) c i ：2 m “- n 疗一l 第二步，查表确定相应的平均随机一致性指标尼工( r a n d o mi n d e x ) 据判断矩阵不同阶数查下表，得到平均随机一致性指标尼 。例如，对于5 阶的判断矩阵，查表得到尼工= 1 1 2 表3 2 平均随机致性指标尼上表( 1 0 0 0 次正互反矩阵计算结果) 矩阵阶数 l 2 3 45678 凡i 00 0 5 20 8 91 1 21 2 61 3 6 1 4 1 海洋功能区到适宜性_ i 平价模犁研究 续表 矩阵阶数 91 0 1 l 1 21 31 4 1 5 ri 1 。4 61 4 9 1 5 2 1 5 4 1 5 61 5 8 1 5 9 第三步，计算一致性比例c 尼( c o n s i s t e n c yr a t i o ) 并进行判断 c 矗= 罟 当c 尼 o 1 时，认为判断矩阵的一致性是可以接受的，c 尼0 1 时，认 为判断矩阵不符合一致性要求，需要对该刿断矩阵进行重新修正。 ( 3 ) 层次总排序与检验 总排序是指每一个判断矩阵各因素针对目标层( 最上层) 的相对权霞。这一 权重的计算采用从上而下的方法，逐层合成。 很明显，第二层的单排序结果就是总排序结果。假定已经算出第k - 1 层四 个元素相对f 总目标的权重矿= 俩。一厮“t ，二而”， 第五层n 个元素对于 上一层( 第膏层) 第歹个元素的单排序权重是岛= ，助”j 肋一0 其中 不受，支配的元素的权莛为零。令尸甜= 渤甜，p 3 。，”胁叩，表示第七层元素对第 一，层个元素的排序，则第k 层元素对于总目标的总排序为： 铲= ( w 曩- 。w 甲= p o i 。 或 ，9 = 胁“w l “4 1 - - , z ，疗 同样，也需要对总排序结果进行一致性检验。 假定已经算出针对第| 】 o 层第，个元索为准则的c 上尸，尼l ，“和兄， j - - z , z o 毋则第k 层的综合检验指标 c i j ”= ( c 1 c 1 c 1 ) - 产。 亿i ? 1 ：( r i ? i l r 1 ，i ) 讨。n 刚= 筹 当c 尼。 评价因子隶属度的确定 根据指标分级系统的各级标准分别建立每种评价因子相应于不同级别的隶 属函数。隶属函数是用来定晕描述评价因子对海洋功能适宜级别隶属程度大小的 函数形式。隶属函数的确定方法通常可分为模糊统计方法和指派方法两种，常用 的是指派方法。所谓指派方法就是根据问题的性质套用现成的某些形式的模糊分 海洋功能区划适宜性评价模犁研究 布，然后根据数据确立分布中包含的参数。对于连续变化的定量指标采用线性隶 属函数或正态分布函数赋予数最化标准值；若是离散型定性指标( 如语言描述值) 则按照经验赋予数量化标准值。 根据前述的模糊分布及隶属函数形式，参照前人隶属函数构造的经验，并结 合实例研究地区的实际情况，本文选用了较为简便的半梯形分布隶属函数。 当j = i 时，即第一级的隶属函数为： f lx ，1 = 2 一t ) ( 2 一毛1 )1 薯 墨2 【0t 置2 当j - - - - 2 时，即第二级的隶属函数为： l ( 一t ，) ( t ：一墨。) ( 岛，一t ) ( s ，一s 。：) o t 2s ) 2 i 薯 s i 2 $ t 2 t s 1 3 t 丑】卸k ， 当j - - - - 3 时，即第三级的隶属函数为： l ( 一一2 ) ( 置，一s ，2 ) ( j ，。一t ) ( 。一，) 0 t2 $ 1 3 2 3 墨3 s 1 4 t s , 2 蛾5 ，4 当j = 4 时，即第四级的隶属函数为： f 0 x i s d 4 = ( x ，一s 1 3 ) ( 4 一墨3 )t 3 墨4 【lx ，s 。4 式中x ；表示第i 种影响因素的实际数据 r ，表示第i 种因素对第j 级的隶属度 s n ，s 。s 。s 。表示第i 种因素i 至4 级的分级标准 ( 4 ) 建立因素评价矩阵r 将各评价单元的实测值进行数最化，按各级隶属函数计算因子的隶属度，对 于定性指标则按照经验赋值，其结果为评价集v 的模糊子集，对于第i 个因子，其 评价集为r 。= r i ，r 。r 。r 。j 式中i 分别代表某项海洋功能的一个影响因素，每 海洋功能区划适宣性评价模犁研究 i i 2r 1 34 r ：降仫 i lr 2 4 ( 5 ) 确定评价因素权重 海域对某功能的适宜性是多种因素综合作用的结果，不仅每一种因素对适宜 性的影响是复杂的，而且因素之间是相互联系制约的。通过层次分析法确定因素 的影响系数，即权重a 。( 具体方法参见3 3 3 ) ( 6 ) 模糊矩阵复合运算 通过建立的单因素评价矩阵r ，以及权值分配a ，就可得到对单元评价结果b 。 b = a r = ( b ，b z ，b 3 ，b ) b 为基于诸因子的综合评价结果。按模糊数学最大隶属度原则。取隶属度最 大者所对应的等级作为评价单元功能的适宜级别。 3 4 海洋功能次序评价模型 3 4 1 海洋功能次序评价思路 本节目的是确定不同功能类型在不同海区的主次顺序。本文在评价不同海洋 功能类型的海域适宜性之后，运用层次分析法确定不同海区各功能区的主次顺 序，以保证主导海洋产业优先用海，实现对各海区开发建设的宏观定向控制。 具体思路是选择上一步评价的海洋功能类型为评价因子，分别按照发展定 位、社会需求、开发管理和国家利益四个层面，用d e l p h i 法确定各层面及不同 海洋功能类型权重值。 3 4 2 功能类型权重的计算 德尔菲法( d e l p h i ) 是专家预测法的一种，它本质上是一种反馈匿名函询法。 德尔菲测定法的主要工作足对所要预测和评估的问题征得专家的意见后，进行整 理、旷j 纳、统计，再匿名反馈给各等家，再次征求意见，再集中，再反馈，直到 得到稳定的意见，其实施的具体要求是怫1 ： 2 9 海洋功能区划适宜性评价模犁研究 ( 1 ) 专家应是熟悉海域使用状况的有关行业的技术、管理号家以及高层次 决策肯，专家的总体权威性较高、代表面广、人数适当，一般1 0 - 3 0 人。 ( 2 ) 设计评估意见征询表，表格要简明扼要，填表方式要简单 ( 3 ) 专家对分级影响因素进行打分，打分应根据因素的背景资料和打分说 明在不协商的情况下进行，并求出各因素所有专家打分的均值和方差。 ( 4 ) 打分轮次为2 3 轮。从第二轮次起，打分必须参考上轮打分结果进行。 ( 5 ) 经过征询和信息反馈2 - 3 次，使均值逐步接近稳定值，而方差越来越 小，即意见的分散程度越来越小。 对各因素进行多轮次的专家打分。在分值评估中，均值和标准差的计算公式 仃= 丽 式中：廖一一专家总人数； a ，一一第j 位等家的评分值。 3 4 3 功能次序的评定 根据上一步中所确定的各功能区的海域适宜性评价结果，结合德尔菲法确定 的各海洋功能类型的权重值，来计算各功能区在不同海区的t 次顺序。假定为i 、 i i 、i i i 、四个适宜等级分别赋予权向量是0 4 ，0 3 ，0 2 ，0 1 。用各功能区 海域适宜级别的权向量与某海洋功能区类型的权重值的乘积，经发展定位、社会 需求、开发管理和国家利益四个层面的加权平均，作为评价海洋功能区主次顺序 的依据，分值越岛越优先选择，分值越低越滞后考虑。 氛 i i e 海洋功能区划适宜性评价模犁研究 4 海洋功能区划适宜性评价模型的运行设计 4 。1 运行环境设计 4 1 1 支撑技术选择 海洋功能区划适宜性评价是对海域空间进行功能分析，本文建立的海洋功能 区划适宣性评价模型实际上就是一组通过空间分析手段来实现的基于空间单元 的运算过程，其中使用的资料如海洋资源、环境、海域使用现状等都具有空间分 布特征，因此海洋功能区划适宜性评价模型的运行需要借助具备空间数据管理和 空间分析功能的技术平台来实现手段“1 。地理信息系统( g i s ) 是一种采集、存 储、显示与应用地理信息的计算机系统，是分析和处理海量地理数据的通用技术。 作为现代地理学的重要技术支撑，有较强的数据获取、存取、处理和空间分析功 能，能回答和解决以下五类问题：对象在何处( 定位问题) 、哪些地方符合特定 的条件( 条件问题) 、从何时起发生了哪些变化( 趋势问题) 、对象的分布存在何 种空间模式( 模式问题) 、在某种条件下将如何发展、有何结果( 模拟问题) , l s l 。 g i s 自身的功能特点可以较好地满足本领域的研究需要，因此本文选择地理信息 系统( g i s ) 作为海洋功能区划适宜性评价模型的研究和实验的技术平台旧j 。 早在1 9 9 9 年，