上海海域动态监视监测可视化管理研究与实践
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[摘 要] 介绍了上海海域使用管理现状，结合国家海域使用动态监视监测业务管理要求和上海本地海域使用业务管理的需求，提出了上海海域动态监视监测可视化管理研究目标，从基础信息、海域动态、海岛动态、海域功能区划、海域勘界、海籍等方面开展了可视化研究，在完成系统架构设计的基础上，依托公共信息平台开展了可视化应用开发实践。研究成果为提升海域动态监管能力，促进海洋开发的合理有序、海域资源的可持续利用和海洋经济的健康发展提供了有力的技术支撑。
[关键词] 海域动态;监视监测;可视化管理
doi ： 10 . 3969 / j . issn . 1673 - 0194 . 2020. 13. 074
[中图分类号] P715;TP311 [文献标识码] A [文章编号] 1673 - 0194（2020）13- 0170- 04
1 概 述
上海市位于北纬31度14分，东经121度29分，地处太平洋西岸，亚洲大陆东沿，长江入海口，东濒东海，南临杭州湾，海域北界江苏，南依浙江，拥有9000多平方千米的海域面积，大陆岸线211千米;岛屿资源较丰富，除了崇明、长兴和横沙等3个有居民岛屿外，长江口和近海区域还有0米线以上的无居民岛屿（沙洲）23个，岛屿岸线总长577千米。
自2002年《中华人民共和国海域使用管理法》颁布以来，我国开始全面进行海洋功能区划、海域使用申请审批、海域有偿使用三项制度的落实，国家和地方海域部门为规范用海秩序、合理开发海洋资源、加快海洋经济发展做了大量的工作，在海域管理上取得了显著的成果，有效缓解了海域使用过程中“无序、无度、无偿”状况。
为了更好地支撑上海建设“四个中心”、实现“四个率先”，迫切需要大幅度地拓展海洋空间，充分利用海洋资源，快速发展海洋经济。上海在有限的海域范围内，已经聚集了大量复杂的海洋工程和其他各类用海项目，海洋空间利用程度较高，围绕海洋全面开发战略目标，急需开展海洋信息化建设。根据《海域使用管理法》，国家海洋局于2006年3月下发了《国家海域使用动态监视监测管理系统建设与管理的意见》和《国家海域使用动态监视监测管理系统总体实施方案》，以推动国家海域使用动态监视监测管理系统的建设和业务化运行。
2 研究目标
根据《海域使用管理法》《国家海域使用动态监视监测管理系统建设与管理的意见》《国家海域使用动态监视监测管理系统总体实施方案》等国家海洋局相关要求及标准，结合上海本地海域实际情况和海域使用日常业务管理的需要，确保海域使用管理部门实时把握海域动态，依托“数字海洋”原型系统，基于GIS、遥感、实景照片、视频资源监控、地波雷达监测等元素，通过接入局统一的行政审批網上办事系统中的登记类和权证类许可信息，实现对海域使用现状、海岛使用现状、海域使用动态变化、海岛使用动态变化等海域使用业务的可视化管理，实现对本市海域、海岛的动态监管及动态评价分析体系，提升海域海岛使用管理部门监管能力和管理水平，促进本市海洋开发的合理有序、海域资源的可持续利用和海洋经济的健康发展。
3 研究内容
3.1 基础信息资源可视化
对卫星遥感数据、航空遥感数据的标准化处理后，在地理信息平台上进行叠加展示，为海域海岛管理业务提供基础数据服务。海域海岛管理业务可概括为用海项目使用权审批、临时用海审批、无居民海岛使用项目审批、海域使用权抵押登记、用海项目海域动态监视监测、海底管线管理、海域勘界管理、海域功能区划管理、海域使用金征收、海域使用权管理、海岸线管理、资质管理等12项业务，拟采用卫星遥感、航空遥感、远程视频监控、围填海及疑点疑区现场核查、海塘现场核查、海域海岛现场核查共6种手段进行监视监测。监视监测的内容主要有对查处未经批准或者骗取批准非法占用海域;查处未经批准或者骗取批准非法进行围海、填海活动;查处海域使用权期满，未办理有关手续仍继续使用海域;查处擅自改变海域用途;查处海域使用权终止、原海域使用权人不按规定拆除用海设施和构筑物;查处不按期缴纳海域使用金;查处拒不接受海域使用监督检查，不如实反映有关情况或者不提供有关资料;查处临时使用海域不按规定进行备案;查处临时用海毗邻军事用海区、航道区、海底电缆管道保护区不按规定办理临时海域使用证;以及其他违法违规情形，共10项。当发现异常时，将通过系统比对和人工判断的方式对其进行甄别。
3.2 海域动态可视化
为了保护海洋资源和生态环境，通过行政审批等手段，对海域使用情况进行管理，确保海域资源的科学、合理利用。海域动态可视化展示上海海域的海域使用情况，目前海域主要使用情况包括农业围垦用海、港口航运用海、建设围垦用海、旅游娱乐用海、保护区用海、新能源用海、特殊用海等。通过地理信息平台，实现以图形方式直观显示海域使用现状及历史的动态变化等，如宗海位置、界址、权属、面积、用海年限等，并可通过图形的颜色变化标注海域使用历史与现状的关系，提供信息查询。管理图层属性信息，并对相应属性信息进行查询与统计。实现对于不同区域的海域使用情况的可视化表达，如正在申请的用海信息、已使用但还没有到期的现状用海以及已过了使用期的历史用海信息。根据用海信息属性字段信息（如按地区、用海类型、使用人、使用期限等条件组合查询）查询具体的海域使用图层要素。实现对不同用海类型进行统计，生成相应的统计图表，主要的统计指标如同一行政区域不同年份的某类类型用海面积、用海项目数量统计，不同行政区域同一年份的某类型用海面积、用海项目数量统计。 3.3 海岛动态可视化
上海海域除崇明岛、长兴岛和横沙岛3个有人居住的岛屿外，还有21个没有人定居的无居民岛屿。其中5个为基岩岛，16个为冲击沙岛。选取部分海岛，实现图片影像等数据的可视化表达，对海岛概况信息的浏览与查询，统计分析，并可生成各种类型的统计图表。主要实现对海岛土地利用（面积）、人口、经济、企业信息、码头等进行统计分析、对同一行政区域某类要素的不同类型的子类要素的统计分析，动态生成多类类型（柱状、饼状）的统计图。
3.4 海洋功能区划可视化
海洋功能区划是指按照海洋功能区的标准，将海域划分为不同类型的海洋功能区，为海洋开发、保护和管理提供科学依据。海域功能区可视化是展示海洋功能区划空间矢量信息，实现对海洋功能区划信息的浏览与查询，并对不同功能区域经济、資源等相关信息进行统计分析，生成各种类型的统计图表。展示的海洋功能区信息包括上海海域重点区域（如长江口区域、杭州湾区域等）、16个农渔业区（如崇明岛北沿农业围垦区、横沙东滩农业围垦区、南汇东滩农业围垦区等）、43个港口航运区（如外高桥港区、临港产业区港区等）、3个工业与城镇建设区（如金山新城建设区等）、1个矿产与能源区（如东海大桥海上风电场区）、4个旅游区（如上海滨江森林公园、奉贤海湾旅游区、金山城市沙滩旅游区）、7个河口海洋保护区（如崇明东滩鸟类自然保护区、长江口中华鲟自然保护区、九段沙湿地自然保护区等）、17个特殊利用区（如吴淞口倾倒区等）、22个保留区（如崇头边滩保留区等），展示内容包括陆地、滩地、河道、航道、锚地、桥梁、隧道等。
3.5 海域勘界可视化
通过地理信息平台，实现以图形方式直观显示勘定的海域行政区域界线，如涉界区域的历史沿革、海洋经济、自然地理和地质地貌概况，海洋环境、海洋资源、开发与管理现状，海域、滩涂、浅海、岛屿使用和归属争议的缘由和结果等信息，同时可选择点击方式查询到具体信息。
3.6 海籍可视化
通过地理信息平台，实现以图形方式直观显示海籍信息，海籍信息包括空间信息和属性信息两大类。空间信息包括申请呈报审批图、海域功能区划图、海籍图、海岸线图、行政区划图等，属性信息包括宗海信息、申请信息、呈报信息、审批信息、宗海变更信息、收费信息等。
3.7 视频监控可视化
视频监控可视化主要包括岸基视频监视和无人岛视频监视。岸基视频监视选址主要考虑重点用海区域、重点港区、海域开发工程、水源地、自然保护区、湿地保护区、防汛减灾等。经综合分析，主要选址为龙泉港出海闸、青草沙水源地、东风西沙水源地、芦潮港港区、南汇东滩、南汇嘴、罗泾港区、碧海金沙旅游区、城市沙滩旅游区等;无人岛视频监视主要为金山三岛，金山三岛海洋生态自然保护区是上海市所辖范围内第一个自然保护区。该保护区位于杭州湾北岸，坐落在上海市金山区，距金山嘴海岸约6.6千米。由核心区（大金山岛）和缓冲区（小金山岛、浮山岛以及邻近1千米范围内的海域）组成。
4 系统设计
系统架构如图1所示。
展现层主要包括三部分内容：一是与现有的面向相关政府部门的电子政务门户集成;二是与现有的与面向社会公众的局门户网站集成;三是与现有的局公共信息平台集成。
应用层是在数据层和应用支撑层的基础上集成和构建的各种业务应用系统。应用支撑层包括统一认证、系统管理、统计分析、流程管理、数据交换等应用支撑服务。
数据层包括上海市海域动态监视监测管理系统数据库（基础地理信息库、海域动态监视监测数据库、海域专业数据库）及海洋数据中心。
基础设施层主要包括系统软件、机房及配套、主机服务器系统、存储备份系统、网络和其他基础硬件设施。它是保证整个信息体系运行的前提。
信息安全体系包括网络、主机、应用等安全防护，故障恢复及容灾等。安全风险主要面临的是黑客的攻击和重要信息的泄露。入侵者通过网络监听等先进手段获得内部网用户的用户名、口令等信息，进而假冒内部合法身份进行非法登录，窃取内部网的重要信息。因此需要在网络边界设置防火墙、入侵检测设备或IPS（网络保护系统）来实现网络的访问控制，采用安全检测手段防范非法用户的主动入侵。信息安全体系是为保障信息体系各个层面的安全。
标准规范体系包括应当遵守的法律法规、标准规范体系。标准与规范支撑体系是保障整个信息体系规划和建设成功的软性因素，也是成功实施最重要的一环。
5 成果展示
基于现有海洋信息设施基础环境，围绕海域动态监视监测可视化管理需求，探索实践了海域动态监视监测可视化平台研发工作，部分效果如图2所示。
6 结 论
通过海域动态监视监测可视化管理探索研究，实现了对海域使用现状、海岛使用现状、海域使用动态变化等海域使用业务的可视化管理，提升了监管能力和管理水平，为促进本市海洋开发的合理有序、海域资源的可持续利用和海洋经济的健康发展提供了有力的技术支撑与保障。
主要参考文献
[1]王厚军，赵建华，丁宁，等.国家海域动态监视监测管理系统运行现状及发展趋势探讨[J]. 海洋开发与管理，2016，33（10）：17-20.
[2]宋亮.上海市海域动态监视监测管理系统总体架构设计技术研究[J].上海水务，2018，34（4）：65-67.
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