海岸生态系统

海岸生态系统（精选8篇）

海岸生态系统 篇1

1 研究地区概况

本文岩石性海岸的研究区域位于大连城山头海滨地貌国家级自然保护区。位于大连市金州区大李家镇东南沿海，保护区西起正明寺村的草坨子，东至城子村的城山头，比至扁担山、磨盘山山脊，南至海岸线向海面延伸500m的海域。自然保护区总面积1350hm2。其中陆地保护面积为600hm2，保护区海岸线长15km。海域保护面积约为750hm2。保护区有鸟类13个目、84种，总计10万余只，城山头自然保护区的主要保护对象为地质遗迹和鸟类资源。

岩石性海岸在核心区最为典型。核心区面积以海岸线为基线，向海面延伸200米，向陆地延伸20米的区域，海岸线约为5km，面积为210hm2，占保护区总面积的15.6%。

2 岩石性海岸生态系统服务价值评价

2.1 文化科研价值

保护区震旦纪地层赋予的宏体生物序列，比任何地区都更为丰富、清晰，开展对该区晚元古代震旦纪古生物群———辽南生物群的研究，可填补生物演化中间环节的空白，使之成为中国北方乃至世界青白口级———震旦纪生物地层模式剖面。

保护区海滨岩溶地貌对第四纪全球研究意义重大，尤其对黄海、渤海成因，海进、海退、冰川期研究具有极其重要的科学价值。

根据《辽宁省大连城山头海滨地貌国家级自然保护区总体规划》目前保护区的科研经费主要用于保护区内小型项目试验、科研试剂材料补充、参加学术交流会议，为每年25万。

2.2 美学价值

保护区的海岸均由上千寒武纪石英岩和碳酸岩所构成，经过百余万年的冲、溶蚀，被塑造成仪态万千、形状各异的岩溶地貌。如今，这些岩溶地貌，有的被全新世的坡、残积层所掩盖，有的依然裸露地表，形成了宏伟壮丽的自然景观。

目前保护区的已初步形成以城山景区、礁林景区、丹山景区和草坨景区为主的四大景区，每年吸引大量的游客观光旅游。

根据《辽宁省大连城山头海滨地貌国家级自然保护区总体规划》可知，礁林景区的全年可接待最大游客容量为680400人，但目前由于城山头保护区的旅游开发刚刚开始，每年吸引游客有限，这里以最大游客接待量的10%作为礁林景区的年游客数，则岩石性海岸的年吸引游客人数为68040人，以每人花费100元计算，则岩石性海岸的美学价值680.4万元/年。

2.3 栖息地价值

岩石性海岸有着丰富的鸟类资源和海洋生物资源，有鸟类13个目、84种，总计10万余只，其中国家一类保护动物种类1种：东方白鹳；二类保护动物12种：海鸬鹚、黄嘴鹭、凤头蜂鹰、苍鹰、雀鹰等。海洋生物有刺参、鲍鱼等珍贵海洋生物。

保护区主要的保护对象为地质遗迹和鸟类资源。

自然保护区保护投资=保护工程投资+科研投资×0.5+宣传投资×0.2

保护工程投资为304万元，科研投资为610万元，宣传投资为197万元。则保护区保护投资为648.4万元/年

自然保护区保护投资一方面是为了保护地质遗迹，另一方面是为了保护鸟类和海洋珍品，如果取保护投资的50%作为岩石性海岸的栖息地价值，则岩石性海岸提供的栖息地价值为324.2万元/年。

2.4 生物资源价值

保护区海生物种类多，数量大，是大连地区重要的近海生产基地之一，盛产鱼、虾、蟹、软体动物，此外还有丰富的海生植物。根据胡颢琰（2000）等人研究，渤、黄海近海岸海域底栖生物平均生物量为56.54g/m2，以此计算，城山头保护区岩石性海岸的底栖生物生物量为118.7t，折算系数以0.25计算，海水产品平均价格为0.5万元/t，则岩石性海岸生物资源价值为14.8万元/年。

2.5 废物处理价值

由于数据的缺乏,废物处理功能价值估算采用陈仲新、张新时的研究成果，即中国生态系统废物处理价值为55.2美元/公顷，则

废物处理价值=湿地面积×单位面积价值×8.1=210hm2×55.2美元/公顷×8.1=9.4万元/年

2.6 水分调节功能

岩石性海岸具有一定的水分调节能力，在高潮位时平均水位以1.5米计算，则岩石性海岸的蓄水量为3.15×106m3，由此可算出

岩石性海岸的水分调节功能价值=岩石性海岸蓄水量×单位库容成本=211.1万元/年

3 结语

大连城山头自然保护区岩石性海岸生态系统服务功能为6项，这是因为岩石性海岸生态系统结构比较单一，其生态系统总价值为1264.9万元/年，单位面积价值为60233.3元/年（表1）。在价值构成中涵养水源占总价值的16.7%，这是与岩石性海岸的生态特征是相一致的。美学价值占总价值的53.8%，这充分体现了岩石性海岸地址遗迹非常高的美学价值。栖息地功能价值分别占总价值25.6%，体现了岩石性海岸较丰富的鸟类与海洋鱼类资源。生物资源、废弃物处理、文化科研功能价值分别占总价值的1.2%，0.7%、2.0%，体现了岩石性海岸这些功能价值对总价值贡献不大。

通过以上分析可看出，城山头岩石性海岸的生态系统服务价值构成与其生态结构特点和保护地质遗迹与鸟类的目的基本上是相符合的。

摘要：以岩石性海岸为研究对象,以期为湿地的可持续发展的政策制定和湿地生态保护提供参考。

关键词：生态系统,可持续发展,评价

参考文献

[1]安树青.湿地生态工程[M].北京:化学工业出版社,2003.

[2]崔丽娟.湿地价值评价研究[M].北京:科学出版社,2001.

[3]胡颢琰,黄备,唐静亮,等.渤、黄海近岸海域底栖动物生态研究[J].东海海洋,2000,18(4):39-46.

海岸生态系统 篇2

海岸港口工程海洋生态环境监测与指标优化

根据近些年来实际监测工作情况,阐述海岸港口工程海洋生态监测内容与指标优化等情况,为我国其他海岸港口工程监测提供可借鉴的经验.

作 者：孙万山 孙国治 SUN Wan-shan SUN Guo-zhi 作者单位：大连港重点工程建设指挥部,辽宁,大连,116001刊 名：水运工程 PKU英文刊名：PORT & WATERWAY ENGINEERING年，卷(期)：“”(9)分类号：X832关键词：港口 海洋生态环境 监测

海岸生态系统 篇3

1 研究区概况

绥中原生沙质海岸及海洋生物多样性县级自然保护区位于葫芦岛市绥中县南部, 辽东湾西海岸。东起六股河, 西至省界老龙头, 北至沈山铁路线, 南至海域20米等深线。建立时间:1996年12月经绥中县政府批准建立县级自然保护区。总面积207700hm2, 保护区岸线总长75km, 陆域面积402km2, 海水符合国家一类标准, 空气符合国家一级标准。保护区内有260万亩浅海和4万亩滩涂资源, 海蜇、白虾、毛虾等水产资源, 宜人气候、平直的海岸、缓滩软沙、奇礁异石等构成了不可多得的旅游环境。

本文研究区域为绥中原生沙质海岸及海洋生物多样性县级保护区位于六股河口 (绥中一侧) -二河口的核心区部分, 岸线长10km, 面积为27km2, 主要保护原生海岸及人工海滩林带。

2 原生沙质海岸生态系统服务价值评价

2.1 水分调节

据《辽宁省葫芦岛市绥中县原生沙质海岸海洋自然保护区选划论证报告》可知, 绥中海区最大潮差为2.02m, 以此作为核心区最大高潮位时的平均水位, 则

六股河口-二河口的核心区水分调节功能价值=高潮位时蓄水量×单位库容成本=27km2×2.02m×0.67元/m3=3654.2万元/年

2.2 废物处理

绥中县欲在油田基地码头建排污口一处, 预计年排放废污水为225万m3, 以此作为核心区的年接纳污水量, 目前, 污水的处理成本为2450元/104t, 则

废物处理价值=225万t×2450元/104t=55.1万元/a

2.3 美学

根据Costanza等人的研究, 海岸湿地生态系统美学价值为82美元/hm2, 则

美学价值=湿地面积×单位面积价值×8.1=179.3万元/a

2.4 文化科研

根据Costanza等人的研究, 海岸湿地生态系统文化科研价值为62美元/hm2, 以此计算, 则

文化科研价值=湿地面积×单位面积价值×8.1=135.6万元/a

2.5 栖息地

根据Costanza等人的研究, 海岸湿地生态系统栖息地价值为8美元/hm2, 以此计算, 则

栖息地价值=湿地面积×单位面积价值×8.1=17.5万元/a

2.6 维持自然系统和过程

沙质海岸对砂矿储备以及沙嘴-泻湖体系的多功能性有着重要作用。1992年至1994年绥中海岸的监测调查资料表明, 绥中海岸遭受侵蚀, 蚀退速度大约为1.0m/a, 岸堤坎高以0.5m计算, 可知每年海蚀砂量为5000m3。运用机会成本法, 按照河沙价格60元/m3计算, 可得出沙质海岸维持自然系统和过程价值为30.0万元/a。

3 结果与讨论

从表1, 图1可知, 绥中原生沙质海岸及海洋生物多样性县级自然保护区潮间沙石海岸生态服务功能为6项, 总生态系统服务价值为4071.7万元/a, 单位面积价值为15080.4元/hm2。在价值构成中, 水分调节功能价值占总价值的88%, 单位面积价值高达13534.1元/hm2, 这主要是由于资料收集的不足于评价方法选择产生的误差, 但另一方面也反映了其较高的水分调节能力, 与其海洋生态系统的特征是相符合的。从价值构成上看, 其余价值之间差异不大, 单位面积价值量也不高, 这与沙石海岸的生态系统结构单一, 生物种类少, 有一定的关系。

海岸生态系统 篇4

海岸线变化趋势预测方法研究与系统实现

建立海岸线预测系统是为了实现海岸线预测的量化和自动化.系统分由三个部分组成:遥感影像海岸线边缘提取与矢量化、海岸线相关因子计算(变化速率与分维度)和海岸线变化趋势预测.以海岸线遥感影像为数据,通过八邻域法海岸线边缘提取及矢量化、海岸线相关因子计算两个功能模块的处理,基于GM(1,1)模型的海岸线变化趋势预测模块对输入的四期矢量海岸线数据建立GM(1,1)模型, 根据用户输入的.预测原点和预测精度,得到若干预测点,继而得到预测的海岸线轮廓.系统采用C#语言基于ESRI ArcObjects的开发来实现.该系统在辽宁省国土资源规划地理信息系统中得到应用和推广.

作 者：林爱华 岳建伟 陈路遥 LIN Ai-hua YUE Jian-wei CHEN Lu-yao 作者单位：北京师范大学资源学院/北京师范大学环境演变与自然灾害教育部重点实验,北京,100875刊 名：测绘科学 ISTIC PKU英文刊名：SCIENCE OF SURVEYING AND MAPPING年，卷(期)：34(4)分类号：P208 TP391关键词：地理信息系统 海岸线变化趋势预测系统 边缘提取 GM(1 1)模型

海岸生态系统 篇5

上海市位于我国长江三角洲前缘,是一个典型的生态城市。一方面,上海市依附于长江三角洲,具有丰富的生态系统资源,如农田、湿地、城镇等生态系统;另一方面,快速发展的城市化,使得上海市的生态系统较为脆弱,尤其是近海岸的生态系统。上海市作为我国最发达的沿海城市之一,近海岸开发利用规模大,对近海岸生态系统服务价值进行评估,有利于上海市近海岸的合理开发利用,有利于上海市海岸开发与环境保护的可持续协调发展。因此,本文利用RS与GIS技术对上海市近海岸生态系统服务价值进行研究,旨在为上海市近海岸可持续发展提供坚实的科学依据。

1 研究区与数据源

1.1 研究区概况

上海市位于121°6′"122°5′E、30°23′"31°52′N,地处长江三角洲东部边缘的冲积平原上,东临东海,南至杭州湾,北靠长江,是我国经济、交通、科技、工业、金融、贸易和航运中心。上海市属北亚热带湿润季风气候,雨量充沛,地势平坦,水网密布,拥有广阔的湿地。本文以上海市近海岸为研究区,具体范围包括海岸线向陆延伸5km以及海岸线向海延伸到近岸海域6m等深线处。

1.2 数据源

本文采用2010年上海市Landsat ETM+遥感影像(影像来源于中国科学院计算机网络信息中心地理空间数据云http://www.qscloud.cn),合成后遥感影像的空间分辨率为15米。采用全球地形模型(ETOPO 1)提取近岸海域6m等深线。气象指标等数据来自中国气象科学数据共享网(http://cdc.nmic.cn/)。

2 研究方法

2.1 生态系统服务价值计算

本文根据Costanza所研究的生态系统服务价值评估体系[2],采用公式1计算上海市近海岸生态系统服务功能价值。

公式(1)中,ESV为研究区内生态系统服务的总价值(元);VCk表示研究区内第k种土地利用类型的单位面积生态服务价值系数,即生态服务价值单价(元/hm2);Ak表示研究区内第k种土地利用类型的面积(hm2)。其中,VCk由公式(2)计算得到。

公式(2)中,Fk表示研究区内第k种土地利用类型的生态系统服务价值当量因子;V表示单位面积上1个生态服务价值当量因子的经济价值量,即单位当量因子的经济价值(元/hm2)。

2.2 单位当量因子经济价值的修正法

谢高地等根据Costanza、胡瑞法等人的研究,计算得出了中国单位面积上1个生态服务价值当量因子的经济价值量为449.1元/hm2[8,9],该单位当量因子的经济价值量是代表全国平均状态的一个水平,并不适用于中国某一特定区域,因此,有必要根据研究区的实际情况对单位当量因子的经济价值进行修正。

谢高地等在假定生物量与生态系统服务功能大小呈线性关系的基础上,提出了以生物量的大小来修订生态服务单价[10]。由于气候生产力反映了在土壤和气候处于最适宜条件下单位面积土地上可能获得的最高生物学产量[11,12,13],因此,本文采用气候生产力来修正上海市近海岸生态系统服务价值的单位当量因子的经济价值。具体修正公式如公式3。

公式(3)中,Vj为研究区域j的生态服务价值单位当量因子的经济价值(元/hm2),NPPj表示研究区域j的气候生产力(g/m2/a),NPP0表示全国平均气候生产力(g/m2/a),V0表示全国平均单位当量因子的经济价值量(元/hm2),即449.1元/hm2。其中,气候生产力主要采用迈阿密(Miami)模型进行估算,气候生产力的最终值取值于公式(4)中计算得到的较小值[14,15]。

公式(4)中,T为年均温(℃),P为年降水量(mm)。

3 结果与分析

3.1 上海市近海岸土地利用类型分布

通过对遥感影像数据进行几何校正、裁剪、彩色合成、融合等处理,采用人工目视判读法提取上海市近海岸土地利用类型分布信息(图1和表1)。上海市近海岸土地利用类型共分为3类,分别为农田、湿地和城镇用地。其中,农田包括水田和旱田;湿地包括滩涂、草甸滩涂、水产养殖、浅海水域和河口水域。从图1和表1可看出,2010年上海市近海岸土地利用类型主要为湿地和农田,其中,湿地的面积最大,占研究区面积的77%;农田占13%,城镇用地的比例最小,仅占研究区面积的10%。

hm2

3.2 上海市近海岸生态系统服务类型分析

本文参考联合国千年评估[16]和谢高地等[8,9]提出的生态服务类型划分规则,将生态系统服务功能划分为供给、支持、调节和文化服务四大类,在此基础上,结合上海市实际情况以及相关文献,最终确定上海市近海岸生态系统服务功能的分类体系(表2)。其中,供给服务包括食物生产和原材料生产;支持服务包括土壤形成与保护和维持生物多样性;调节服务包括气体调节、气候调节、水源涵养和废物处理;文化服务是指旅游娱乐服务和精神文化服务。

3.3 上海市近海岸生态系统服务价值估算

3.3.1 生态系统服务价值当量因子计算

生态系统服务价值当量因子,即生态系统对产生生态服务的潜在能力的相对重要性[8,9,17]。谢高地等参照Costanza等人的研究成果,结合中国情况,深入调查,研究得到了“中国陆地生态系统单位面积生态服务价值当量因子表”[10],被广泛地应用于生态系统服务价值评估中。为了确切计算出上海市海岸带的生态系统服务价值,本文在参考谢高地等人以及国内其他学者的研究数据基础上,综合考虑上海市近海岸的实际情况,得出了上海市近海岸生态系统服务价值当量表(表3)。

3.3.2 单位当量因子经济价值的计算

由全国194个地面国际交换站气候资料求得2010年全国年均气温和年均降水量以及2010年上海市的年均气温和年均降水量,再根据公式(4)分别计算最终的全国平均气候生产力和上海市平均气候生产力(表4)。

将计算得到的全国平均气候生产力和上海市平均气候生产力代入公式(3)中,得到修正后的上海市近海岸生态系统服务价值单位当量因子的经济价值量为570.6元/hm2。

3.3.3 生态系统服务价值单价的计算

根据公式(2),结合表2以及单位当量因子的经济价值量,计算得到上海市近海岸三种土地利用类型的九类生态系统服务功能的生态服务价值单价(表5)。

元/hm2

3.3.4 生态系统服务价值的计算

将表1和表5代入公式(1)计算可得上海市近海岸生态系统服务价值量(表6)。由表6可看出,2010年上海市近海岸生态系统的服务价值总量为373.32亿元,其中,湿地的生态系统服务价值最高,占98.1%,城镇用地的生态系统服务价值最低,仅占0.09%。

亿元

3.4 生态系统服务功能的贡献率

根据表5和表1可以求取上海市近海岸九大生态系统服务功能的生态服务价值,从而得到各个生态系统服务功能的贡献率(表7)。从表7可看出,2010年上海市近海岸所提供的生态系统服务价值中,废物处理的生态服务价值最高,达到107.79亿元,占生态系统服务价值总量的28.87%;其次是气候调节和水源涵养,分别占26.99%和24.42%。原材料生产和食物生产的服务价值最低,分别仅占0.14%和0.73%。这些说明,上海市近海岸的生态系统服务价值主要体现在其调节服务功能上,包括废物处理、气候调节、水源涵养和气体调节等,占生态系统服务价值总量的83.22%;而供给服务和支持服务的生态服务价值相对较低。

亿元

4 结论

生态系统服务价值的评估对于区域社会经济的全面、可持续、协调发展具有重要的意义。本文基于遥感影像数据,利用GIS和RS技术,结合生态学方法,评估了2010年上海市近海岸生态服务价值。研究表明,2010年上海市近海岸生态服务价值总量为373.32亿元,其中,湿地生态系统服务价值最高,占98.1%,农田和城镇用地生态系统服务价值分别次之。在上海市近海岸的各个生态系统服务功能中,废物处理、气候调节和水源涵养的服务价值最高。因此,为了促进上海市社会经济与环境保护的可持续协调发展,应该加强对湿地及农田的保护,突出生态系统的调节服务功能,重视生态效益,避免城市化进程中对生态系统的破坏。

摘要：以2010年上海市遥感影像数据为主要数据源,利用GIS和RS技术,获取上海市近海岸土地利用类型空间分布信息。基于供给、调节、支持和文化服务四种生态系统服务类型,确立上海市近海岸生态系统服务体系;采用气候生产力修订单位生态服务价值当量因子的经济价值,从而评估上海市近海岸生态系统服务价值。研究表明:2010年上海市近海岸生态系统服务价值总量为373.32亿元,其中湿地的生态系统服务价值最高。从服务功能角度出发,调节服务功能的生态系统服务价值最高,占总量83.22%。

海岸生态系统 篇6

关键词：人工海岸,生态化,评价

海岸是一种具有高价值、多功能、稀缺的自然资源,海岸资源的可持续发展与利用直接关系到沿海地区的经济发展和社会稳定。我国海岸资源虽然丰富,但近年围海晒盐、农业围垦、围塘养殖及工业与城镇建设围填海造地等多次大规模的围填海活动,使得海岸人工化趋势日益严重,可供开发的海岸后备资源严重不足［１－３］。为了保留海域后备空间资源,提升海域海岸带生态系统服务功能及资源环境品质,《全国海洋功能区划(2011-2020年)》专门确立了多项海岸相关目标,包括严格控制占用海岸线的开发利用活动,开展海域海岸带整治修复等,要求至2020年,大陆自然岸线保有率不低于35%,完成整治和修复海岸线长度不少于2 000km。为此,除天津、上海外,绝大多数沿海省(自治区、直辖市)均提出“至2020年,大陆自然岸线(包括整治修复后具有自然海岸生态功能的岸线)保有率不低于35%。”的区划目标。

当前缺乏必要的人工海岸生态化建设效果评价技术方法和指标体系,无法满足对大陆自然岸线保有率目标落实情况进行核定的需要,因此,在原始大陆自然岸线锐减的严峻形势下,有效判定人工海岸是否具有自然海岸生态功能,科学合理评价人工海岸整治修复的生态化效果,对于科学评估全国及各省级海洋功能区划大陆自然岸线保有率,提高国家与地方对人工海岸的管理调控能力,保持海岸生态系统稳定并实现可持续发展具有重要意义。

1具有自然海岸生态功能的人工海岸的内涵

海岸是海水面与陆地接触的滨海地带,是位于现代海岸线以上的狭长地带,由古海岸(即海岸阶地)和现代海岸(即潮上带)两部分组成。海岸阶地指现代波浪作用最上界与古海岸线之间的地带;而潮上带指现代海岸线与现代波浪作用最上界之间狭窄的陆上地带,大部分时间裸露于海水面之上,仅在特大高潮或暴风浪时才被淹没［４－６］。海岸是海岸带的重要组成部分,与潮间带和潮下带共同组成海岸带。

人工海岸指人类对天然形成的自然海岸进行了填海造地、围海或设置构筑物等活动,完全或部分改变了海岸的自然属性,改变了自然海岸的发育过程,与天然形成的基岩、砂砾质、淤泥质等类型的自然海岸不同,人工海岸由防波堤、码头、道路等人工构筑物组成［７－８］。

具有自然海岸生态功能的人工海岸以保护、 利用海岸为目的,以资源、环境的承载力为基础, 着眼于改善、创造原有自然海岸的生态功能。这类海岸虽为人工创造,但同时也兼顾生态需求, 在充分为人类提供服务功能的同时,也为海洋生物提供适于附着生长、栖息、繁殖的空间,达到海岸利用与自然环境和谐共生、可持续发展的目的。此外,这类海岸是多年来基本稳定的人工岸段,如整治修复后的人工海滩和海岸湿地,已经形成了独特的生态系统,为鸟类迁徙、贝类繁殖等多种生物生存提供了优良环境,具有与自然海岸相当的生态功能,有很高的保留价值。

2人工海岸生态化建设效果评价指标体系构建

2.1指标体系构建的基本原则

人工海岸生态化建设效果评价指标体系构建,遵循实用性、代表性、可行性和科学性原则。 该指标系统服务于海域管理及决策,具有较强的实用性和时效要求,常规的生态调查手段获取因子的方式难以满足管理需要,考虑选取直观实用、具有代表性并可获取的科学指标。

2.1.1实用性原则

选取具有较强实用性的评价指标,这是人工海岸生态化建设效果评价的根本出发点。研究在RS和GIS的支持下,选取生态系统外部指标［９］,重点从能够反映生态效果的人工建设特征、环境生态状况等方面制定评价指标,以避免常规生态调查方式耗时费力等不足,及时、准确了解当前海岸的生态状态,为管理决策提供支持。

2.1.2代表性原则

综合考虑具有自然海岸生态功能的人工海岸内涵,选取典型并具有代表性的指标。为了增强评价结果的可信度,需要从纷繁复杂的基础数据指标中选取对评价目标贡献度高的指示性指标,同时避免各指标间出现重复交叉,尽量消除冗余,综合反映人工海岸生态化建设效果影响因素的主要方面和内在联系,协调海岸开发利用与生态环境之间的关系,实现海岸利用与生态保护结合发展。

2.1.3可行性原则

可行性是建立评价指标体系的另一基本原则。选取评价指标时应考虑数据是否可获取、收集的难易程度及数据统计的连贯性等,因为只有建立在数据收集渠道畅通基础上的指标体系才具有可操作性。

2.1.4科学性原则

评价指标体系应建立在充分认识并系统研究海岸开发利用与生态系统现状的基础上,立足于人工海岸生态化建设效果评价理论基础框架, 科学表达具有自然海岸生态功能的人工海岸的内涵、本质、规律等。

2.2指标体系的构建

依据具有自然海岸生态功能的人工海岸的内涵和评价指标设计的原则,综合考虑各主要评价因素,构建的评价指标体系由人工建设特征、 环境生态状况和改善措施水平3个准则层、14项指标组成［１０］(表1)。其中,人工建设特征是通过人工海岸破坏性指数、占用海岸规模指数、人工海岸稳定性指数、人工海岸自然度指数和人工海岸地貌丰富度指数5项指标来体现人类开发建设活动对海岸环境的直接压力特征;环境生态状况是通过区域生态环境敏感层级、高生态功能地物面积比、高生态功能地物密度指数和近岸海水水质质量改善指数4项指标来体现当前生态环境的状态或趋势;改善措施水平是指通过技术、 宣传等表征人类为恢复海岸环境或防止其退化、 促进海岸可持续发展过程所采取的措施,评价指标包括海岸工程材料生态指数、海岸结构设计生态指数、整治修复效果、宣传力度和公众满意度5项指标。

3人工海岸生态化建设效果评价方法

人工海岸生态化建设效果评价,主要采用RS、GIS与景观生态学相结合的研究方法［１１－１２］。 首先,将遥感数据作为主要数据源,在对遥感数据进行校正、增强技术的基础上,提取植被、岸线等信息;然后,辅以其他污染、整治修复等相关资料对人工海岸区域进行综合分析,提取相关生态效果评价因子,进行GIS叠加分析、缓冲区分析等;最后,将获取的评价指标数据进行标准化处理后,对不同指标赋予一定的权重,采用加权平均综合评价模型,获取评价结果。

4人工海岸生态化建设效果评价单元及范围确定

4.1评价单元的确定

根据国内外生态、规划的研究成果［１３－１６］,评价单元主要基于两个方面进行选择,即面状的矢量评价单元和点状的栅格评价单元。以矢量面元作为评价单元,优点是数据获取较为方便。常用的面状评价单元有行政单元、流域单元及景观单元等。在人工海岸生态化建设效果评价中,选取矢量面状单元作为指标测算、综合评价分析单元,具体地,以人工海岸景观为单元进行评价。

4.2评价范围的确定

人工海岸生态化建设效果评价范围的确定遵循以下原则。

(1)景观完整性。由于人工海岸区域位于陆地与海洋共同作用的滨海地带,因此,评价范围的选取应以海岸线为核心,向陆和向海一侧分别包含一定宽度的区域范围。

(2)分段评价。选取人工海岸评价范围时, 应针对某个独立的人工岸段进行评价,即沿岸线延伸方向,该岸段两侧为与其不同类型的自然海岸或人工岸段。

(3)独特性。选取评价范围时,应综合考虑人工海岸所在区域和所属的类型,对位于不同区域、分属不同类型的海岸(人工建设前的自然海岸类型),需区别对待,根据实际情况选取。

5人工海岸生态化建设效果评价标准研究

人工海岸生态化建设效果评价,应尽可能选取定量化的标准,通过数量化的比较反映人工建设对海岸环境的影响程度。同时,应选取具有一定先进性的标准,以满足区域可持续发展对海岸生态环境的要求。此外,针对不同区域、不同类型的海岸,不宜采用统一的评价标准,应根据实际情况分别建立科学的评价标准。

5.1评价标准的选取来源

人工海岸生态化建设效果评价标准可以从以下几个方面进行选取［１３］。

(1)国家、行业和地方规定的标准。全国海洋功能区划(2011-2020年)及各省级海洋功能区划均对自然岸线保有率、整治修复等提出了目标要求,并对各功能区包括占用岸线的功能区提出了海水水质质量、生态环境等方面的海洋环境保护要求,另外,地方政府颁布的标准、海岸保护要求等,均是可选的评价标准。

(2)背景和本底标准。以人工海岸所在区域某一时期的生态环境背景和本底值作为评价标准,如以该区域人工海岸建设前的自然海岸为参照标准,可对该区域人工海岸建设后或其他时期的生态效果进行评价。

(3)类比标准。选取自然条件相近、受人类活动干扰较少的自然海岸生态系统作为参照,通过比较自然海岸各评价指标值,可以评价人工海岸建设后的生态化效果。

(4)科学研究公认的生态环境要求。针对研究区域或与研究区域自然条件相似的区域,利用较为成熟的、被行业公认的科学研究成果,作为评价的标准或参考,如水质等各种生态环境质量要求。

5.2人工海岸生态化建设效果评价的等级标准

本文采取相对评价的方式,对人工海岸生态化建设效果进行量化评价。一方面,对选取的多个人工海岸示范区域的评价结果进行相互比较, 根据评价结果得出生态化建设效果的优劣次序; 另一方面,将选取的人工海岸示范区域与其人工海岸建设前的自然海岸生态化效果进行比较,或与其自然环境条件近似的自然海岸生态化效果进行对比,从而实现对人工海岸生态化建设效果的评价。

由于各评价指标之间的量纲不统一,不具有可比性,因此,必须用标准化的方法对评价指标进行量化处理,解决各评价指标间无法比较的问题。采用的标准化方法如下:

式中:μｉ表示第i个指标的评价值;xｉ表示实际值;aｉ,bｉ表示指标的上下限。

在人工海岸生态化建设效果的评价中,采用5个等级评价规则,评价结果范围为0~100%, 数值越大,效果越好,具体根据表2等级标准对生态化建设效果进行综合性评价［１３］。

6结束语

海岸生态系统 篇7

海岸带是海洋与大陆交叉耦合和相互作用的地带,其生态系统处于陆地生态系统与海洋生态系统的交界过渡区域,具有复合性、边缘性和活跃性等特征。同时,海岸带生态系统受到大陆和海洋环境的共同作用[1],响应环境扰动灵敏,表现为系统稳定性较差,是典型的生态环境脆弱带。

众多调查研究表明,由于湿地资源锐减、海水水质污染加剧、自然灾害频发以及海水增殖破坏环境等因素所引起的生态环境恶化问题均是人类对海岸自然资源的过度开发利用和无约束的污染排放造成的[2,3]。因此,基于生态环境的脆弱性研究海岸带的生态承载力,有效规划和管理自然资源的开发利用,控制污染物的排放,将人类的生活、生产活动控制在海岸带的生态承载能力内,对人类的社会、经济可持续发展具有重要意义。

2 生态环境现状

2.1 自然条件

雷州半岛是我国第三大半岛,与海南岛遥遥相望,地势平缓,西北高、东南低,海拔多在100m以下,岸线曲折,大陆岸线长约1 556km,连海岛岸线总长达2 226km,漫长的海岸线拥有各种类型的海岸,包括海岸平原、河流三角洲、滩涂与湿地、海滩与沙丘、珊瑚礁、红树林、潟湖、基岩等。半岛共有大小港湾107处,露出海面的岛屿(含沙洲、礁石)有104个[4],近岸底质以砂砾和黏土质堆积为主,滩涂面积广阔,共约9.9万hm2[5]。

雷州半岛地处北回归线以南,属热带季风气候,日照时间长,太阳辐射强,年均日照时间达10.4 h,年均太阳总辐射量为427.05~494.04 kJ/m2,陆地年平均气温23℃,海区年平均气温为23.15℃[6]。半岛降水充足、雨季长,但地域和季节性差异显著,北部和夏秋雨量多,南部和冬季雨量少,5—10月为雨季,9月为暴雨鼎盛期,12月至翌年3月的降水量不及年总量的10%,且年变率大,有明显的干季和湿季之分[4]。陆地年均降水量1 300~1 700mm,年均蒸发量达1 788~2 157 mm,蒸发量大于降雨量,有85%以上的年份发生冬连春旱,重旱年占60%~80%,无旱年仅为6%~15%;海区年均降雨量为1 300.1 mm,峰值出现在8—9月,月平均降雨286.8 mm。受季风环流影响,海区风况有明显的季节性变化[4],年均风速5.0 m/s,平均每年登陆或影响半岛地区的台风有3.93次,其中登陆的强台风占13.6%,台风占10.2%,热带低压占3.4%,受到影响的强台风、台风和热带低压分别占31.4%、28%和13.6%。

2.2 物种资源

雷州半岛地处南亚热带,是我国受人类活动影响较少的近岸海域,海洋及内陆水域的生物种类繁多,是我国水生生物多样性最高的区域之一,是难得的天然物种资源库。受到外海水和沿岸水的影响,半岛物种组成复杂,常见的鱼类达173种,甲壳类118种,贝类有547种[4];浮游植物以暖水种类为主,硅藻和甲藻共198种;浮游动物以桡足类最多,有26种[7],春季平均生物量为271 mg/m3,秋季平均生物量为374mg/m3。

在已记录的水生动物种类中,有儒艮和中华白海豚两种国家一级保护动物,有大珠母贝、白氏文昌鱼和绿海龟等9种国家二级保护动物[8],共有30种水生动物受到国家法律或国际公约保护,还有列入我国濒危物种红皮书和世界自然保护联盟红皮书的极危、濒危、易危物种名录40种,是我国最为重要的热带近海珍稀水生动物的避难所。

雷州半岛独流入海的干支流22条,且集水面积1 000km2以上的河流有4条。河流每年携带大量的淡水、泥沙和营养物质入海,为不同的红树植物提供适宜的生境,现有红树林面积约1.24万hm2。林区内拥有数量和种类众多的鹤类、鹳类、鹭类等水禽及其他湿地动物,其中国家一级重点保护鸟类4种,国家二级重点保护鸟类12种;列入各种国际保护协定名录的有82种[9]。同时,在半岛的南端灯楼角至流沙湾一带海区,保存着我国大陆面积最大、种类最多、最完整的自然珊瑚区,面积达1.08万hm2,其中密集区约0.6万hm2,已发现的品种有49种[10],其中石珊瑚35种,软珊瑚14种。

2.3 环境质量

雷州半岛近岸海域面积约200万hm2,其中达到一类海水水质标准的为70.0%,二类为2.0%,三类为22.6%,四类为3.2%,劣四类为2.2%[6]。未达到清洁水质标准的海域面积较小,水质总体保持稳定,以一类和三类水为主,海水质量良好,其中西部海域明显比东部海水质量高。同时,空气质量符合国家的二级标准,空气污染指数在26~54之间,其中达到一级标准的天数占统计周期的95.1%,其余天数均为二级[6],大气质量持续良好。生活垃圾无害化处理率为97.4%,污水集中处理率为87.2%[6]。森林覆盖率为28.1%,共有国家级生态示范区3个,自然保护区20个,总面积(包括海域)20 813km2,其中国家级自然保护区3个,国家地质公园1个。

3 生态环境脆弱性分析

3.1 生态环境现状评价

3.1.1 海洋环境污染

据湛江市统计年鉴记载,雷州半岛近岸海域海水质量逐年改善,一类海水水质标准的海域面积比例增加显著,未达到清洁水质标准的海域面积明显减少,但是湛江湾内的海水质量没有改善,仍然处于三类海水水质标准;工业和生活废水的化学需氧量(COD)排放总量明显减少,但总量仍然很大;工业和生活废气的二氧化硫排放总量大,增加迅速,但重点工业的各项排放总量均有明显下降;工业废水处理达标率有下降趋势,废气排放总量有上升势头;生活污水处理能力充足,处理率较高。半岛近岸海域海水质量的改善明显得益于生活污水的集中处理和多个国家级自然保护区的建立,但是工业废水集中处理能力的发展停滞不前,工业废气排放总量持续增加,半岛近岸海域环境质量仍面临压力。

雷州半岛近岸海域共有5个年份发现赤潮灾害,出现赤潮灾害海域均为湛江港湾内局部海域。赤潮原本是一种自然现象,但高速的社会经济发展所带来的环境污染加剧了这一现象发生的次数和危害的程度。近年来,湛江港湾内赤潮发生的周期越来越短,殃及的海域面积有扩大趋势。

3.1.2 生态环境退化

雷州半岛沿岸是红树林的天然分布区,红树林资源丰富,生态系统较为稳定,由于围海造田、围塘养殖以及城市发展等原因曾遭到严重破坏。在1950—1985年间,覆盖面积从1.4万hm2锐减到0.58万hm2,沿海生态环境十分脆弱。自1990年以来,半岛累计人工种植红树林面积约0.2万hm2,覆盖总面积增加到0.77万hm2。特别是国家红树林保护区成立后,保护管理机构完善,管理规定相继出台,公众的保护意识日益提高,红树林资源得到有效保护,一定程度遏制了半岛沿海生态功能退化的势头,这对抵御海潮、风浪等自然灾害,维护和改善海湾、河口地区生态环境具有不可替代的作用。

雷州半岛珊瑚礁群落集中分布在南部海域,受人类直接干扰破坏、生态灾害及污染物排放等威胁,其生态系统结构和功能已经出现退化,处于亚健康状态,盖度逐年下降,死亡率上升。其中水尾角活珊瑚的平均盖度从2004年的40%锐减至2009年的14%,放坡珊瑚的平均死亡率达到60%以上[11]。珊瑚礁出现少量白化现象,珊瑚群落结构已经发生改变,优势种由秘密角蜂巢珊瑚转变成对沉积物耐受力较强的二异角孔珊瑚。在水尾角北部的流沙湾附近存在大量的鱼类和贝类养殖场,所产生的食物残屑和废料随水流进入珊瑚礁区域,形成高营养水体,从而对珊瑚生长造成不利的影响。海水水质恶化,沉积物增加,透明度降低是南部海域珊瑚死亡和品种单一化的直接原因。

3.1.3 水生生物多样性下降

雷州半岛沿岸生态系统健康状况略有下降,主要表现在生物群落结构状况恶化,浮游植物、浮游动物和底栖生物的密度偏低,呈逐年下降的趋势。半岛近岸海域网箱养殖、底播增殖等海水养殖规模化程度高,填海造地及海洋工程建设等沿岸开发活动引起水体悬浮物含量增加、透明度降低、石油类污染加重,近岸海洋生物在一定程度上受到汞污染,部分生物体内镉残留水平超一类海洋生物质量标准[11],导致近岸海洋生物群落结构已经发生明显改变,群落结构趋于简单化,生物多样性低,处于不稳定状态。

3.1.4 自然灾害频发

雷州半岛地形特殊,呈三面倾斜的“龟背”地形,对蓄水不利,水库常年蓄水不丰。但其地处低纬度地区,三面环海,常处于潮湿不稳定状态,有利于暴雨的形成,暴雨一年四季均有发生,频繁的暴雨常造成山洪暴发,江河泛滥,低洼地区大面积积水,涝浸成灾。同时,半岛受热带季风气候影响明显,导致降水时空分布不均,春季冷空气过强或过弱,都使锋面偏南或偏北[5],降水偏少,造成春旱,并且气温迅速回升,日照强,蒸发量大,加剧了旱情。此外,半岛也时常受到西太平洋和南海两类台风灾害侵袭,成灾强度大,速度快,危害重等。台风侵袭时,还会伴随暴雨和暴潮,侵蚀海岸。

极端天气的台风、干旱和暴雨等气象灾害对雷州半岛沿海生态环境有一定影响,但其影响程度有限。台风引起的风暴潮对东部沙质海岸有海蚀现象出现,但沿岸的防风林完整,影响范围较小;对珊瑚礁群落造成一定的损害,但礁体水深较大,影响程度很有限,不是珊瑚礁生态系统退化的主因。暴雨对沿岸陆上生态环境有一定影响,洪涝灾害主要发生在半岛的几个主要河流流域地区,但雷州半岛特殊的地形有利排洪,洪涝灾害持续时间短,对沿岸陆上生态环境的破坏程度不明显。雷州半岛的干旱灾害频发,但是半岛地下水资源丰富[6],植被面积持续增加,并且人工降雨技术日趋成熟,干旱灾害对沿海陆上生态环境的损害逐年下降。

3.2 主要生态问题

3.2.1 水质污染

雷州半岛经济总量低,现在正处于经济高速发展的黄金期,工业、港口的快速发展所带来的海洋环境污染有恶化的趋势。特别是以湛江港为中心的重点工业发展区,大量重工业的进驻、港口运输业的快速发展以及湛江湾内的大面积围填海,必将使已经处于高度富营养化的湛江湾海域污染加剧,赤潮灾害频发。污染加剧和人工海岸引起的水动力环境改变,使得海水的温度、pH值、含盐量、透明度、生物种类和数量等性状发生改变,对海洋的生态平衡构成危害,是近岸海洋生态系统严重退化的主因。

同时,半岛境内集水面积100km2以上的干支流有42条[5],其中独流入海的有22条,且集水面积1 000km2以上的河流有鉴江、九洲江、南渡河和遂溪河,使陆源污染经河流汇集沿岸海域,污染压力大。并且半岛城镇化水平低,内陆工业粗放,农村生活污水和内陆工业废水直接排入河流汇集海洋,使河口富营养化严重,无机氮、活性磷酸盐污染面积仍有扩大的趋势。

3.2.2 典型生态系统退化

雷州半岛西南沿岸的珊瑚礁、海草床等典型生态系统已经出现退化。其中部分珊瑚群落出现盖度下降、死亡率上升、白化,生长受到抑制、优势种转变和珊瑚礁生物量减少等退化现象。海草床生态系统退化的症状为草场面积缩小和植株低矮稀疏等。导致这些典型生态系统退化的因素包括水质恶化、破坏性渔业活动、捕捞作业、养殖活动、船只停泊、旅游业过度开发、海岸带开发、海岸工程建设和污水排放等。其中,海水养殖模式及管理技术落后,粗放式养殖仍占据较大比例,养殖企业自身环保措施薄弱以及水域滩涂养殖开发管理不尽完善,超容量开发,不注重养殖布局和养殖模式的优化,造成自身水体污染,是珊瑚礁、流沙湾海草床等典型生态系统出现退化的主因。

3.2.3 天然岸线和生境减少

雷州半岛港湾众多,大、小港湾共107处,现有滩涂、浅海养殖开发多局限在风浪平静的内湾水域和滩涂,已开发用于海水养殖的浅海滩涂面积仅占总面积的8%,深海水域及开阔型海岸的浅海滩涂未能得到有效利用,导致总体布局明显不合理,养殖密度大。并且随着海水养殖新品种的传播和移植,外来海洋物种数量大,养殖对象经各种方式进入自然海域,繁殖并建立稳定种群,不仅与土著生物争夺生存空间和饵料,夺取优越生态位,并且传播疾病,与土著生物杂交导致遗传污染,降低土著生物的生存能力,导致土著生物自然群体降低,甚至濒于灭绝。

同时,随着半岛城市、港口的发展和陆上海水养殖的兴起,围填海用地使得海岸线平直化,导致海湾水动力环境改变和纳污能力降低,滩涂湿地锐减,潮间带生物灭绝。这些都将导致滨海湿地、潮间带和浅海生物栖息地减少,引起海岸滩涂生态系统退化,对海洋生物多样性和海洋生态系统安全带来了一定影响。

4 承载力评价指标体系及模型

4.1 指标体系

生态环境承载力是指在一定时期内,在维持生态系统正常功能相对稳定的前提下,生态环境所能容纳的人口密度和经济规模的大小。生态系统退化问题,是人类活动与生态环境承载力之间出现冲突的表现。生态环境承载力指标体系是区域生态环境特征的定量描述,既要能够反映区域生态环境客观自然属性差异的实质,也要充分体现社会经济活动对区域生态环境的影响。同时,还要兼顾评价实施的技术可行性。

影响海岸带生态环境脆弱性的原因很多,评价中既不能采用所有要素,也不能遗漏关键的因素[3]。全面分析了雷州半岛海岸带生态环境脆弱性的成因、特征及各脆弱因子之间的作用形式、作用强度,力图建立准确、完整的评价指标体系。

指标选取的原则有3个:一是综合性原则,综合考虑各种影响因子和表现方式,建立多指标评价体系;二是主导性原则,突出海岸带生态环境脆弱化过程中的主导因素;三是可操作性原则,选取作用大、敏感性强、可测性好的具体要素为指标,做到简单实用。

依据以上原则,在雷州半岛生态环境脆弱性分析结果的基础上,制定适用于其海岸带生态环境承载力的指标体系。海岸带经生态环境承载力指标体系评价后输出三类承载能力,分别是超载、满载、可载。其体系结构见图1。

4.2 评价模型

目前,承载力评价的主要方法有指标判别、层次分析,综合分析和叠加比较法等,这些方法都是基于对所掌握的承载力影响因素,人为地对其进行定性或定量的分析研究,未能真正揭露数据的本质,评价结果容易受主观因素的影响。在国内外已有研究的基础上,根据雷州半岛海岸带生态环境脆弱性影响因素,借助数据挖掘工具和聚类方法论,基于模糊逻辑理论和C均值算法原理,建立模糊C均值海岸带生态环境承载力评价模型。

该模型是一种基于划分的聚类算法,其思想是使得被划分到同一簇的对象之间相似度最大,而不同簇之间的相似度最小。模糊C均值算法是普通C均值算法的改进,普通C均值算法对于数据的划分是硬性的,而该模型则是一种柔性的模糊划分。

5 承载力评价应用

5.1 野外调查

2010年6月30日至7月12日,在雷州半岛近岸海域大约15m等深线范围以内共设置19个断面进行海水采样调查。其中,每个断面自陆向海依次设置近岸、中间和远岸3个调查点,共计57个站位,具体分布如图2所示。本次调查项目有盐度、叶氯素a、石油类、溶解氧、活性磷酸盐以及溶解性无机氮等,调查结果如表1所示。

5.2 评价结果

根据海岸带生态环境承载力指标体系及评价模型,雷州半岛海岸带承载力评价结果如图3所示。

由评价结果可知,经济欠发达的雷州半岛三面环海,海岸带生态环境承载力可载能力整体水平高,满载海域主要出现在港湾以及河口,未出现超载海域。其中,以湛江港为中心的海岸带承载力评价结果与对氮限制的潜在富营养程度评价结果相符;同时,也与文献记载的湛江港赤潮发生面积和频率相一致。半岛南北部海域海岸带承载力评价结果则与国家海洋局中国海洋环境质量监测结果相符[11],由此可见,海岸带承载力评价指标体系设置合理,基于模糊C均值的评价方法有效。

雷州半岛海岸带生态环境承载力满载海域仅局限在海上交通运输繁忙的港湾、浅海养殖密集区以及主要河口,其中以湛江港为中心的海域面积最大,引起其生态环境改变的原因有二:一是该海域涵盖雷州半岛两条主要河流(鉴江、南渡河)的河口区,陆源污染是生态环境改变的原因之一;二是湛江港湾内的大面积围填海以及高密度的海水养殖在一定程度上改变了水动力环境,降低了湾内的纳污能力,对生态环境造成一定的负面影响。当然,以湛江港为中心的海岸带生态环境有进一步恶化的可能;但是,由于其直接面向南海,纳污能力强、容量大,发生的概率较低,生态环境修复难度较小。其他满载海域面积较小,仅发生在近岸海域。其中,引起海安港生态环境改变的主要原因是繁忙的海上交通运输,其他满载海域主要是由浅海养殖密度高所致。

6 结束语

海岸生态系统 篇8

1研究方法

本项目结合历史资料, 并应用遥感技术对海岸带资源进行补充调查, 将多源数据资料进行专业的判读与趋势判定, 将结果标准化, 建立广西海岸带生物多样性GIS数据库, 并在此基础上构建基于 GIS技术的广西近海生物多样信息管理系统, 对广西海岸带红树林、海草、珊瑚礁、滨海植被、滨海湿地、底栖动物、浮游动植物、鱼类、鸟类资源、特有种 (白海豚、珍珠贝等) 以及生物多样性威胁因子的分布数据进行集成、统一的管理, 将广西沿海的生态环境状况生动直观地展示, 为生物多样性的研究、保护提供强有力的支撑, 具有较强的现实意义和社会意义。

系统的构建主要分为3步, 即数据整理与调查、数据库构建、系统开发。

1.1广西海岸带生物多样资源及威胁因子的分布调查

① 历史资料和数据的收集、整理、分析与专业判定;② 物种现状补充调查, 遥感影像判读结合野外实地调查;③ 社会经济状况补充调查。

1.2数据库的构建

根据实际应用需要及所得调查数据, 设计构建标准GIS数据库, 并将数据导入库中。

1.3基于GIS生物多样性信息管理系统的开发

根据研究需要, 遵循系统调查-系统分析-系统设计-系统开发与实施-系统测试与维护的软件开发流程, 选择ArcEngine作为GIS开发平台, 进行系统的构建。

2系统工作流程

系统工作流程主要为数据编辑—空间分析—空间查询—数据输出—分析决策, 具体如图1所示。

3系统功能设计

系统功能主要分为基础信息维护、数据编辑、数据分析、数据查询、数据输出和专家知识库6部分, 各功能详细如下。

3.1基础信息维护

基础信息维护是本系统的基础, 是系统高效运行的保证。基础信息包括基础底图以及生物多样性基础代码, 各类代码以国标为准。本模块通过用户界面来操作数据库, 实现对数据的添加、修改和删除等操作。

3.2数据编辑

数据编辑是本系统的核心部分, 其主要是实现对系统灵魂—数据库的更新操作, 包括数据的添加、修改、删除等。数据编辑包括空间数据编辑和属性数据编辑。空间数据的编辑即以可视化形式在地图上对应位置准确勾画出点线面对象, 并录入对应属性值。属性数据编辑即通过录入界面逐条录入调查数据, 或者按照一定格式将数据填写入EXCEL中, 批量导入数据库中。

本系统涉及的调查数据主要有红树林、海草、珊瑚礁、滨海植被、滨海湿地、底栖动物、鱼类、浮游动物、浮游植物、珍珠养殖、鸟类、特有种 (白海豚等) 、海域水化数据 (水环境、生物环境和沉积物环境) 以及生物多样性专家知识等。

3.3数据分析

本模块包含叠置分析、缓冲区分析和插值分析3种。

叠置分析, 是将同一地区、同一比例尺的多图层进行叠置, 生成一个新的数据层, 让新数据层的目标具有各叠置层目标的多重属性, 用户可根据管理需要, 自由选择多个图层进行叠置, 系统自动给出叠置分析的结果供用户参阅。

缓冲区分析是根据数据库的点、线、面实体, 自动建立其周围一定范围内的缓冲区多边形, 这是GIS重要的和基本的空间分析功能之一。用户可选定缓冲目标, 设定缓冲距离, 生成缓冲多边形以辅助决策分析。

空间插值分析即通过特定算法, 由已知得到未知的过程。本系统中, 应用空间插值分析方法, 可以对地面调查所不能达到区域的信息进行估算。

实际工作中, 应多种分析方法综合运用, 以满足辅助决策之需要。

3.4数据查询

空间查询包含3类:① 通过图形查属性, 即选择空间要素得到对应的属性数据;② 通过属性查图形, 即选择属性查询其对应空间要素;③ 综合查询, 即设定查询条件进行空间及属性查询。

查询结果以多种形式展现:① 属性列表, 查询结果属性值列表展示, 并可以EXCEL格式输出;② 选中并高亮度显示, 并可将选中对象导出为新的图层;③ 专题图, 如动植物调查和海域水化调查, 选定年度季节后, 调查结果以专题图的形式展示, 可直接导出或者打印;④ 多媒体数据, 查询结果以图片或视频形式展示。

3.5数据输出

数据输出可以多种方式进行:① 导出矢量图, 将选中对象另存为新的shapefile图层;② 导出图片, 设定图片格式和分辨率, 将视图界面中显示的数据以图片格式导出;③ 导出EXCEL, 属性列表可以EXCEL格式导出;④ 打印输出, 可以在系统界面上直接打印输出。

3.6专家知识库

系统将各类生物知识进行整理归纳, 建立生物多样性专家知识库, 可供用户学习、检索、查询各类生物的生理生态特征, 以文字结合图片、视频方式展示, 进一步满足了实际工作的需要。

4数据库设计

系统数据库采用ArcGIS自带的Personal Geodatabase数据库。对数据库的操作主要有添加、删除、修改和查询等功能。数据分为空间数据和属性数据, 二者通过站位号等关键字相链接。

系统空间数据库存储于Personal Geodatabase数据库中, WGS84地理坐标系, 其中基础地理底图有行政区、水系面、居民地、等深线、河流和交通运输线6个图层, 系统空间数据为广西海岸带生物多样性空间分布及调查站位布设。

属性数据库是存储、分析、统计、查询和更新等的核心工具, 也是整个系统的重要组成部分, 它具有属性数据输入、检索、查询及数据库结构操作等功能。系统的属性数据库主要是生物多样性信息调查数据。

5系统实现

系统功能实现可以分为3部分, 一是VB开发的可执行程序 (EXE) , 实现系统的登录管理;二是基于ArcEngine的二次开发 (基于VB语言) , 实现系统的界面定制、空间编辑、空间分析、空间查询、空间展示等功能;三是VB的数据库开发, 实现数据库的信息录入和信息查询等功能。

VB的EXE登录与系统界面的通信是通过在VB程序中应用Shell函数调用外部应用程序实现。ArcEngine的开发与数据库开发同是基于VB语言, 二者同时进行。

ArcGIS Engine , 它是一组跨平台的嵌入式 ArcObjects, 它是 ArcGIS 软件产品的底层组件, 用来构建定制的 GIS 和桌面制图应用程序, 或是向原有的应用程序增加新的功能。使用的主要控件有:MapControl、ToolbarControl、PageLayoutControl、TocControl和LicenseControl等。

本系统经过中国软件评测中心软件产品登记测试, 测试报告编号:HTPD3RD11121719。

6总结

生物多样性保护与维持是环境生态科学研究的根本目标, 也是社会经济可持续发展的战略需求。对生物多样性时空变化趋势和胁迫的演化趋势的宏观认识是科学研究立项的基础, 是过程和机理研究的切入点, 是提出管理与决策建议的科技支撑。

本系统首次建立广西海岸带生物多样性GIS数据库, 包含多种生物多个时期的分布与生长状况以及各个时期生物多样性的威胁因子数据, 并在此基础上构建基于GIS的广西海岸带生物多样信息管理软件, 具有数据编辑、数据查询、数据输出、专题图制作、生物多样性知识学习和GPS数据处理等功能, 可直观生动地展示生物多样性的现状及演变趋势, 展示北部湾重要和代表性物种的分布与历史变化趋势, 模糊推测生物多样性变化与周边人类活动的可能关联, 为广西近海生物多样性的保护与管理提供数字化手段。为生物多样性的研究与保护决策提供支持, 具有较强的现实意义和应用前景。

参考文献