地理信息系统在海洋渔业的应用(免费).pdf

喂 鳃 a 地理信息系统在海洋渔业的应用 陈文河 冯波 李冬阳 湛江海洋大学水产学院 广东湛江5 2 4 0 8 8 摘 要 阐述了 地理信息系 统的基本概念 功能和组成部分 基于地理信息系统的基本功能 分析了 渔 业地理 信息系 统在数据库 可 视化 和制图 空间 渔业管 理 渔业海洋学和生态系 统等方 面的应用 详细论述国内 外渔业地理信息系 统应用的发展现状 引 述东 海区鱼类资源变 化地理信 息系 统时 空 分析事 例 展望海洋 渔业 地理信息的发 展趋势以 及提出 建 设我国 渔 业地理 信息的看法 关键词 地理信息系统 数据 信息 海洋渔业 中图分类号 F 9 0 F 3 0 7 4 文献标识码 A 文章编号 1 0 0 2 2 9 2 9 2 0 0 5 0 1 0 0 4 0 0 6 地理信息系统 G I S 作为一种空间决策支持 系统 它不仅拥有信息系统所具备的一般特征 而且具备分析空间信息的能力 鉴于地理信息系 统作为一种分析工具快速地涌现 它是调查空间 的提供鱼类资源变动和在管理方面提供帮助的最 佳选择 它被认为最适合在渔业领域去重复检查 公 鬼 落 处 生 户今 尸 尸 癸 争只 括 只 从 公注 公 几 夕1众 尸 今 产 今 只 招 尸 乞 户驴招 1 尹护 夕竺 口乞 甲 是 尸 了 井 产 希 梦花 只 盖 只 今 尸铲名 尹 飞 户梦 公 铝 尸 石 陋 备 界梦 挤 几 尸梦 飞 宇 今 沪铲夕 篇 户 毛 尸 备 产 与 产 指 熟 宁 孕兰 冤 巳 万 冲 挤招 产 六 户 佗 1 7紧 公 咒 只罗 飞 界备 户 岛 户 飞 护华 写 交 紧 幼 沪 毛 及 资 挤石 汾 铲飞 丹 众 芦 决 尸 今 产 梦 起来 把发展休闲旅游业作为我市海洋文化的产 业依托和载体 充分挖掘丰富多彩的海洋文化内 涵 不断增强休闲旅游的吸引力和竞争力 3 4 规范管理 培育品牌 对于当地政府来讲 自 发的 分散的 小规 模的 管理不规范的旅游目的地是没有吸引力 的 因此 特色化 规模化 规范化 品牌化是 休闲渔业发展的基本方向 政府对从事休闲渔业 的企业和个人要加强管理 确保食品安全 交通 安全和环境安全 通过产品标准的制定 引导渔 民改变传统习惯和操作方式 提高服务质量 休 闲渔业要以品牌经营为导向 加强从业人员的培 训 提高员工素质 树立品 牌形象 3 5 加强宣 传 开拓市场 面向上海 杭州 宁波等大都市通过电视 广 播 网 络 报刊等 宣传休闲 渔业独 特的优 势和美 好前 景 吸 引 社会 各届 关心 支 持发 展休闲 渔业 利用品 牌 效应来 推销 项目 吸引 消费 者 不断扩 大 影响 面 举 办民俗文化节庆活动 邀请宣传 文化 艺术 体育 等各届 名 人参与 休闲 渔业 项目 扩 大影响面 3 6 注重保护 实现双赢 舟山奇特的海岛风光 深厚的文化底蕴 一 流的生态环境 丰富的物产资源 是我们赖以生 存的根本 加快发展的基础 保护和改善生态环 境 是舟山新一轮发展的核心问题 要提高全民 环保意识 切实采取有效措施 防止珍稀海洋生 物绝迹 海洋污染和环境退化 国际上流行绿色 旅游 旅游渔业等不同的旅游方式 其实质是以 生态渔业 生态林业为背景或载体 人们环境保 护意识和旅游回归自 然生活质量意识加强而发展 起来的 因此 大力发展渔村旅游同样必须坚持 保护第一 科学规划 合理开发 依法管理 永续利用 的方针 始终坚持可持续发展战略 把切实保护好旅游资源和生态环境贯穿于发展休 闲渔业的方方面面 从而促进保护和改善生态环 境的建设 同时 要把大力发展休闲渔业与生态 旅游结合起来 通盘考虑 全局考虑 实现经济 效益和环境效益的双赢目 标 渔业y s 芬 W 宏 2 0 0 5丰君 了 汾 4 0 曝 襄 爹 验 翻 调查研究过的数据以及提供当前应用的范例 在 渔业地理信息系统中 现实世界各种渔业地理现 象被表达成一系列的地理特征 从而实现到统一 的 地理空间中 去认识 理解和分析各种复杂海 洋学现象和过程 提高分析能力的G I S 带有最佳 可视化功能 便于调查伴有鱼类 渔场和生态系 统的复杂的时空变动 由于过度捕捞 全球渔业资源面临衰退的威 胁 如何合理指导渔业生产 科学管理资源是人 类面临的一个重要问题 渔业地理信息系统 已 成为指导渔业生产 进行渔业研究 达成资源科 学管理的一个利器 在欧 美 日 等发达国家尤 甚 我国也已在国家8 6 3 重大计划的支持下首次 在东海海域开发了渔业生产服务地理信息系统 在广泛的空间和空间易变的环境特别是海洋渔业 环境中进行作业 G I S 作为一 种工具 具有对多 学科课题领域中进行空间管理所必须的要求和功 育 旨 1 地理信息系统 地 理信息系 统 G e o g r a p h i c I n f o r m a t i o n S y s t e m G I S 一般定义为 采集 存储 管理 分 析 显示和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 作为地理信息自 动处理与分析系统 地理信 息系统具有数据采集 分析 决策应用等全部功 能 根据 G I S 系统中数据流程 将 G I S 的功能分 为以下几方面 数据采集 转换 检验与编辑 功能 数据的存储与组织 数据组织与管 理 在数据组织与管理中 最为关键的是如何将 空间数据与属性数据融合为一体 数据的格式 化 概化和转换 分析功能包括查询 检索 统计计算 空间分析 模型分析等方面 查询 检索 统计计算是G I S 以及许多自 动化地理数据 系统应具备的最基本的分析功能 空间分析才是 G I S 的核心功能 也是G I S 与其他计算机系统的 主要区别所在 0 一个典型的地理信息系统应包括三个基本部 分 计算机系统 硬件和软件 地理数据库系 统 应用人员与组织机构 2 主要地理信息系统软件 地理信息系统软件系统由 核心软件和应用软 件组成 其中核心软件部分包括数量处理 管 理 地图模拟和空间分析等 而特殊的应用软件 包则紧紧地与核心软件模块相连 并面向 一些特 殊的应用问题 如网络分析 数字地形模型分析 等 3 海洋渔业信息的特点 海洋渔业信息除了具有信息的一般特征 如共享性 客观性 还具有以 下特征 区域分 布性 地理信息具有空间定位的特点 先定位后 定性 并在区域上表现出分布式的特点 其属性 具有层次性的特点 所以说渔业数据库应是分布 式 海量数据 海洋渔业数据库既包括空间特 征 又包括属性特征 并且为了满足各种预测和 分析 数据库的建设要经历一个较长的时段 因 此数据量特别大 现代海洋观测和监测技术每天 都提供着大量的数据 这是可喜的事情 但同时 对数据处理和可视化工作带来了巨大的压力 信息载体多样性 海洋渔业信息不但包括地理实 体的位置和属性 而且还包括文字 数字 影像 等形式的信息 多维数据 海洋渔情 海况信 息的综合分析 不仅要考虑海水表面 而且还要 考虑大气 海洋深处等立体的综合性的数据 多 维数据给可视化表达 数据分析带来了一定的难 度 动态性 海洋现象瞬息万变 随着数据采 集质量和速度的加快 对于动态数据的表达和显 示也是我们要解决的难点问题 4 海洋渔业G I S的应用层次 亚窟并牙宏 2 0 0 5 毕声 1 汾 喂 象 卿娜 4 1 制图 制图是海洋地理信息系统研究生物栖息地与 生物多样性的最基本和最普通的领域 但基本的 制图功能并不能构成G I S 他们是数据与分析的 产物 从计算机制图和C A D分离出来的功能 从 一般意义上讲 单一的制图是基本的G I S 组成部 件 因为高级的 G I S 分析把变量合并多元分析 G I S 致力于制图 平台化 探索性数据分析 以 取得分布与鱼类资源量 其他种类 生物和非生 物间协方差等关系 进一步分析将深人到广义叠 加 线性模拟 覆盖率叠加和相互性分析 地理 信息系统关于水体和通道系统的叠图也促进了流 域生物取样的研究 在渔业管理上了解栖息地 分布和资源是个 非常重要的问题 如美国1 9 9 6 重申了M a g u s o n S t e v e n s 渔业养护与管理法 要求修改所有美国 联邦渔业管理计划 描述 鉴别 保护 改善 基本的鱼类栖息地 E F H 指定 E F H要对栖息 地的特征化描述 图形表示各种类重要生命阶 段需要的栖息地条件 而且确认对基本栖息地 的威胁 包括渔具造成的破坏 保护和提高管 理手段 地理信息系统技术是成功实现新型渔 业管理的基础 通过对栖息地的初步特征化表 述 潜在威胁与栖息地的空间关系 评价累积 效应 来监测栖息地的质量与数量 栖息地地 图化 模型化和确定E F H这些是G I S 框架工作 中最常见的课题 4 2 渔业海洋生态学 开发G I S 了 解渔业与环境之间的函数关系 仍处于探索阶段 如E d w a r d s 等阐述了基于生态 环境的美国东北海岸大陆架的渔业资源管理 他 们的目 标是确定美国东北区的海洋渔业资源管理 是否与基于生态环境下各经济种类的可持续产量 管理相一致 在他们的研究中 G I S 用来显示和 分析基于生态的渔业资源管理调查的空间数据 对G e o r g e s B a n k 跨越3 年的 数据进行了 分析 并 按渔具 拖网和贝类采集 做出了类似努力量的地 图 揭示出可能存在的兼捕 提示底层鱼区域的 经济重要性与其他渔业紧密相关 G I S 能够很好 地处理生态 技术 经济相关的空间分析 方便 对评价管理是否与环境相协调 该研究的基本目 的是了 解种类 努力量 技术 市场间的相互作 用以及空间分布 1 1 G I S 将是这类分析的唯一工 具 现在的研究也朝着特定的目 标方向发展 L o n g 等利用 航空 摄影确定与描绘海草层 图 像数字化后再估计资源量 W e l c h 等利用图 像分 析和空间三角测量试图对海岸地带进行管理 还 建立了咸水沼泽地区的时间序列变化 他们的 G I S 利用了主体叠图 布尔逻辑 跨4 0 年度的包 括人类影响的定性及可视变化 借助水声学和回 声综合 再利用3 D G I S 增进我们对鱼类分布和资 源量的了解 这一方面 也取得了可喜的进展m o 4 3 基于地理的鱼类资源评估 管理渔业需要从空间角度出发 现在 已有 人作了一些努力 把种群年龄结构的空间变动 成熟度 生长模式和渔获量 努力量归纳人一个 评估体系 商业渔获量地理化分析 在渔船捕捞 的地理位置 作为该地点努力量和种群资源量的 一个功能 而现有的评估模型忽略了空间要素 只是建立在年龄一 产量数据 渔业调查指数和重 要的资源参数上来评价种群的 状况和生产率 N i s h i d a 和M iy a s h i d a 利用O M N I S C A N声纳 信息 估计了1 龄南方蓝鳍金枪鱼的补充量 研 究发现 海流强度与鱼群规模存在线性关系 他 们指出南方蓝鳍金枪鱼幼鱼的输送取决于海流的 扩张 关于海流强度 补充群体资源量应该标准 化 同样 A l i 等使用声纳调查中国南海的资源 量 他们使用海洋G I S 软件M a r i n e E x p l o r e r 的内 3J0 L 1 芬 f 宏 2 0 0 5 毕多 1 一4 2一 雇 寒 翔纽 建程序对资源量定性分析 4 4 空间渔业管理 在G I S 文献里以空间为基础的渔业管理是最 少被描述的领域 这主要是由于这种方法只有在 管理机构内部使用 但也正是这些系统作为管理 工具在公共部门却有巨大的潜力 包括在管理部 门和政府机构 因为它们可以 结合实时空间地提 供捕捞数据 捕捞努力量的实施是减轻捕捞对海 洋生态和鱼类资源影响的直接方法 因此渔业管 理者们一直把监控捕捞渔船的位置放在首位 G I S 发展到考虑把全球定位系统 G P S 结合在船 上的电脑里 这也被 1 9 9 9 年渔业 G I S 讨论会举 例证明过 通过使用 G I S 分析历史数据 一些 G P S 功能被渔民们使用在好渔场里并重新布置位 置m 0 数据资源包括渔船监控系统 航海日 志和捕 捞区域的远程遥感图像 对于用数字化格式收集 数据和从海上渔船将其转变有一个明确的步骤 这增加了G I S 的实用性 7 1 这却暗示从事件到时 间作为信息使用需要延迟 管理上也无法及时落 实 因此在渔业空间管理上仍需要有一个规范的 方法 5 国内外应用研究现状 从国内外的研究进展来看 主要集中在海洋 渔业资源管理 海洋渔业环境研究和渔业环境与 渔场分布的关系三个方面 5 1 国外渔业G I S 应用研究现状 日 本对G I S 在海洋渔业中的应用极为重视 农林水产厅 环境模拟实验室 E S L 专门成立了 海洋G I S 研究组 旨在促进 G I S 在海洋 尤其是 海洋渔业中的应用 并开发了一套海洋渔业G I S 系统M a r i n e E x p l o r e r 并组织每三年一次的海洋 渔业G I S 国际研讨会 由其组织的第一届海洋渔 业 G I S 国际研讨会 于 1 9 9 9 年在美国华盛顿洲 西雅图召开 采用地理信息系统对渔业资源和渔场资源和 渔场环境进行养护和管理 如为了 保护爱尔兰专 属渔业区 建立爱尔兰综合性保护信息系统 该 系统从 1 9 9 2 年开始运行 可评估任何捕鱼活动 所有渔船位置以彩色编码图像显示 还可显示渔 船的国别 捕捞鱼种 渔船类型等信息 还有 应用 G I S 技术研究海底地形 水文特征和鱼 类的关系 评估海域的生产力 底栖生物群 落等 如 F A O和 C R O D T O R S T O M合作利用 G I S 制图功能把塞内加尔海底地形图 温盐分布 图和鱼类栖息图通过数字化处理和叠加 绘制出 服务于渔业资源利用和管理的各种相关关系 图 地理信息系统应用于沿岸养殖区的选择与规 划 习 国际上已有许多国家尝试应用地理信息系 统去选择或规划本国的沿岸养殖业 如R O S S 等 人 1 9 9 3 年用G I S 技术对苏格兰的一个小海湾的 鲜鱼网箱养殖发展的潜力进行评估 美国N O A A国家海洋渔业服务中心 N M F S 开发建设了一系列渔业信息系统 包括 服务于 阿拉斯加州的A K F I N C 阿拉斯加渔业信息网 络 服务于华盛顿 奥尔良州 加利福尼亚州 的P a c F I N 太平洋渔业信息网络 E F I N渔业经 济信息网络 R e C F I N 娱乐渔业信息网络 R M I S C 地区生产市场信息系统 P T A G I S P I T t a g 信息系统 等 其中P a c F I N系统始建于1 9 8 1 年 基于B u r r o u g h s B 7 8 0 0 系统 用D M S I J 数据库管 理系统和A l g o l 编程设计开发 1 9 9 8 年用大型数 据库管理系统O r a c l e 重新设计和开发该系统 这 个系统的数据源来之四个州渔业机构 三个 N M F S 单位 美国海岸警卫队 V S C G 以 及加拿大 的渔业和海洋部门 D F O 数据更新周期依据数 据性质分别为一周 一月 而佛罗里达海洋研究 一4 3一渔Ak窟芬牙t 2 0 0 5 丰多 了 雳 mm州 所 1 9 9 3 年便开始进行海洋资源地理信息系统 M R G I S 的开发工作 其中 一个主要的组成部分 是休闲渔业 英国综合运用 G P S D B M S 和G I S 开发了渔 业生产动态管理系统 F I S H C A M 2 0 0 0 简称 F C 该系统由二部分组成 船载模块和管理模块 其中 船载模块安装在船载微机中 定制的软 件系统与全球定位系统相连 渔船起航 船长 首先将与该船队有关的数据 如渔船特征数据 船员数 启航港口 等输人F C 开启G P S 系统以 固定时间间隔记录渔船位置 开始捕鱼时 G P S 记录投网地点位置 起网地点位置 并记录拖 网过程中两个参照点位置 每次拖网渔获物都 进行分类和称重 并及时输人 F C 航次结束 时 将所有数据以电子传输方式或磁盘方式提 供给渔业主管部门 有关主管部门将收集所有 船只的数据 输人管理模块 管理模块基于面 向对象的数据管理系统 O D B M S 具有满足管理 需要的一系列数据处理和分析功能 O D B M S 与 一个 G I S 相连 所以可用报表 图形或地图方 式输出结果 5 2 国内渔业 G I S 应用研究现状 我国在渔业信息积累和数据库建设方面 经过多年的努力 已建成了一些实用数据库或 信息系统 如渔业科技文献 科研成果管理 全国渔业区划 淡水鱼类种质资源 实用养殖 技术 渔业统计 海洋渔业生物资源 基建项 目与财务管理 海洋捕捞许可证与船籍证管 理 远洋信息管理系统等 其中有的已经推广 应用 目 前国内将地理信息系统技术应用到海洋渔 业服务中的 主要是进行一些数据 资料的整理 工作 并建立相关的统计数据库 如正在实施中 的我国专属经济区和大陆架生物资源地理信息系 统 渤海生物资源管理和环境保护环境信息地理 信息系统和南海海洋渔业G I S 管理系统等项目 这些高新技术的发展与应用也同样促进渔业基础 数据的积累和数据库建设以及网络化技术的发展 应用 6 对建设我国渔业地理信息系统的看法 我国渔业地理信息属于刚起步阶段 还有 很长的路要走 需要解决的问题还有很多 虽然 我国在渔业 G I S 道路上已经走出了很大的一步 但我国目 前渔业信息工作还存在许多问题 如缺 乏渔业信息化的总体规划和远景目 标 发展方 向 已完成的信息系统 很大部分离实际应用还 有一定差距 信息采集技术落后 方法不规范 可靠性差 数据库分散 封闭 难实现数据的流 通和共享 与国外研究水平相比 我国在海洋渔 业信息系统研究方面的差距主要表现在缺乏足够 的实时性海洋遥感信息源 同时在海洋渔业生态 资源及增养殖容纳量评估模式 以及遥感动态监 测方法和地理信息系统评估技术等方面略显落 后 以下是本人提出的几点看法 重点研究 渔业信息的标准化技术 渔业基础数据库建设 渔业信息网络建设与海洋渔业地理信息系统建 设以及海洋遥感渔情预报服务系统技术 加 强海况 渔况测预报服务系统研究 建立海况 渔况测预报服务系统 加强渔业环境监控预 警服务系统的研究和应用 将 R S图像处理技 术和 G I S 技术相结合 建立渔业环境监控预警 服务系统 以增强渔业环境的宏观监测力度 为渔业生产环境的监控提供科学的依据 渔 船导航和渔船捕捞作业指挥系统研究 将G P S 图像处理技术 G I S 技术以及卫星通讯技术相 结合 建立渔业通讯 导航综合指挥系统 实 现渔船导航和渔船作业的监控管理 使远洋和 i I J E f s 芬 宏 2 0 0 5 丰芦 了 汾 一4 4一 解 舞 蛋 靛 绷 无公害水产养殖水域生态环境的控制标准 杨爱斌 黑龙江生物科技职业学院 黑龙江哈尔滨1 5 0 0 7 0 摘 要 通 过监测 调节 和 控制养殖水 域的 主 要物理指标 化学 指标及人为因 素 使养殖水 域 的生态 环境达到无公害 食品 淡水养殖用水水质要求 标准 保证生产出 安全环保的无 公害 产品 关键词 无公害 水域环境 标准 中图分类号 X 1 7 1 1 5 9 3 1 1 文献标识码A 文章编号 1 0 0 2 2 9 2 9 2 0 0 5 0 1 0 0 4 5 0 3 养殖水域的生态环境包括水的物理 化学 生物 和 底质等 环 境 只 有了 解养 殖鱼类对水环 境的 生 态要 求 才能调 节和 控制养 殖水 域环境 使之 符合鱼 类生 长的 要求 达到标准化养殖 生产出 安全环保的 无公 害水产品 1 养殖水域的主要物理特性 1 1 水温 水温随气温的变化而变化 在养殖过程中 春季 浅注 水 随 着气温的 升高而不断 提高 水位 夏 季 保 持 最高水位 既扩大了 鱼类活动的空间范围 又保证了 养殖水域生态环境的相对稳定 给鱼类创造出 一个良 好的 栖息和 生长环境 1 2 补偿深度 补偿深度为 养殖水体溶氧的 垂直分布 建立了 一 个层次结构 补偿深度以上的水层为 增氧层 随水层 变浅而净产氧量增大 补偿深度以下的水层为耗氧 冤 巳 鉴气 分七 冤 挽 冤 挽 愁 龙 令 李鉴绪 公 备公 公亨 分石 户飞 产治 只 指 户 石 跳 岛 尸 毛 尸 石 跳 冤 艳