海洋環境資源3S監測管理系統研究

趙樹平

摘要：針對由于海洋漁業開發力度過大而造成海洋環境資源污染和惡化的問題，提出了一種基于海洋遙感ORS、海洋地理系統MGIS和全球定位系統GPS等海洋3S技術的海洋環境資源3S監測管理系統設計方案。系統可以實現海洋環境資源智能化監測管理，有效降低海洋環境資源監測管理的成本。

關鍵詞：海洋3S;ORS;MGIS;GPS;海洋環境;海洋資源;監測

中圖分類號：P76 ? ? ? ?文獻標識碼：A

文章編號：1009-3044（2019）14-0008-02

Abstract： Aiming at the problem of pollution and deterioration of marine environmental resources caused by excessive development of marine fisheries， a marine environmental resource 3S monitoring based on marine 3S technology such as ocean remote sensing ORS， marine geographic information system MGIS and global positioning system GPS is proposed. The system can realize intelligent monitoring and management of marine environmental resources， and effectively reduce the cost of monitoring and management of marine environmental resources.

Key words： ocean 3S; ORS; MGIS; GPS; marine environment; marine resources; monitoring

海洋資源的管理以及環境的保護越來越受到社會的廣泛關注，本文討論了海洋遙感（ORS， Ocean Remote Sensing）、全球定位系統GPS和海洋地理信息系統（MGIS， Marine Geographic Information System）等海洋3S技術對多源海洋數據的采集、查詢檢索、應用分析和綜合處理能力，將海洋區域環境和資源信息數據上傳到海洋資源信息數據庫中并可以進行查詢、圖形顯示、實時更新、綜合分析和遠程管理等[1-3]。

1 系統組成

海洋環境資源3S監測管理系統是基于海洋地理信息系統（MGIS）、海洋資源實時信息數據庫和圖像分析軟件，高速寬帶網絡作為這些功能的實現手段，實現海洋環境資源信息收集、傳輸、儲存、搜索、管理以及動態監測這些功能。海洋環境資源3S監測和管理系統由六部分組成：ORS圖像、人工收集和互聯網模塊、GPS、MGIS平臺、海洋環境數據庫，海洋資源數據庫和動態監測管理系統構成了整個系統[4-5]。具體見圖1，整個系統可以分為三個層次：表現、業務和數據。居于系統的最上層是表現層，是用戶所直接接觸的操作界面。業務層居于系統的中間層，是3S集成技術對收集到的海洋環境資源資料進行收分類、存儲、分析等。數據層在系統的底部存儲各種海洋學數據和基本地形數據[6-9]。可以實現以下功能：

①海洋遙感ORS圖像信息采集主要用于快速獲取海洋目標及其周圍環境的信息，發現海洋表面的各種變化，及時更新海洋地理信息系統MGIS所需的海洋環境資源信息數據。海洋遙感獲取的遙感圖片需要圖像解析軟件進行處理和編譯，具體包括正射校正、幾何校正、圖像融合、圖像裁剪、拼湊、構建典型的樣本庫和按類收集的圖像等。②人工收集和互聯網絡是各監測站點的工作人員把平日工作記錄的信息和需要收集的資料，通過互聯網按時傳輸到海洋地理信息系統MGIS。③全球定位系統GPS主要用于特征點坐標獲取和實時數據庫的建立。在海洋遙感ORS圖像信息采集過程中，遙感圖像的坐標由全球定位系統GPS提供，這大大提高了遙感圖片的分辨能力。當海洋環境資源污染發生時，GPS所提供的位置信息可以直接在海洋地理信息系統MGIS海圖上顯示災害的范圍和強度等信息。④海洋地理信息系統MGIS通過空間信息平臺整合，整合管理并動態訪問來自ORS和GPS等來源的時空數據，并使用數據挖掘技術和空間分析來提取有用的信息。實現信息收集、傳輸、儲存、搜索、管理以及動態監測這些功能。將GPS形成的數據傳輸到海洋地理系統MGIS，矢量地形圖和人員收集到的資料一并輸入到MGIS平臺，MGIS平臺與海洋環境資源數據庫實時互聯，平臺數據上傳至數據庫，數據庫進行集成存儲。MGIS平臺也通過數據庫的數據對比實時數據，達到對海洋資源監測管理的目的。⑤海洋環境資源數據庫包括基本數據、歷史數據、實時觀測和近實時監測數據。將完成多源、多階段、不同精度基礎數據的分布式集成和存儲，整合海洋環境資源評估模塊，提高海洋綜合分析能力。⑥動態監測管理是對海洋地理信息系統MGIS平臺上的海洋遙感ORS、全球定位系統GPS、人工收集、互聯網傳遞網絡和海洋資源信息數據庫中所得到的信息進行整理、重疊及綜合分析的過程。監測的海洋環境資源項目包括港口碼頭空間使用情況、沿海城市海岸線變化情況、海洋生物長勢情況、有關海水上升和下降、水文、海洋化學、海洋污染物、海洋礦物和海洋生物等的信息[10-11]。

2 數據庫結構

數據庫結構如圖2所示，海洋環境資源數據庫：主題數據庫（空間和非空間數據庫）和元數據庫（矢量數據元數據，DOM元數據，DEM元數據和其他元數據）構成整個數據庫[12-14]。系統的數據層分為3個模塊：海洋環境資源數據庫模塊、用戶數據庫模塊和海洋基礎地理數據庫模塊。海洋環境數據庫模塊包括：水文、海洋化學和污染物等要素數據庫等，其中，水文要素數據庫主要包括：海水透明度、海水鹽度、水溫水深等。基礎海洋地理數據庫模塊主要是海洋環境資源監測管理系統實現的基礎地圖數據、主要海岸線、海島地貌等。海洋資源數據庫包括：海洋礦物，生物等資源數據庫，以實現港口碼頭的使用、沿海城市海岸線變化情況、海洋生物長勢情況和海水漲退潮信息的監測管理[15]。具有數據監測模塊、系統設置模塊、預警通知模塊和用戶管理模塊。

3 結束語

本文提出海洋環境資源3S監測管理系統設計方案，利用GPS可以使系統快速確定地面標志物的坐標實現定位追蹤;遙感可以獲得指定區域的地表圖像;GIS利用空間數據搜索能力和空間信息的辨析處理能力，快速精確的監測這些優勢，讓海洋環境資源監測管理的科學性和精確性有了保障，為海洋相關管理部門的規劃和管理提供了實時、準確的依據。實現海洋環境和資源的可持續發展。

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【通聯編輯：王力】