董月娥，徐 偉，2，滕 欣

（1．國家海洋技術中心 天津 300112；2．中國海洋大學環(huán)境科學與工程學院 青島 266100）

基于GIS的海洋功能區(qū)劃實施評價方法研究*

董月娥1，徐 偉1，2，滕 欣1

（1．國家海洋技術中心 天津 300112；2．中國海洋大學環(huán)境科學與工程學院 青島 266100）

海洋功能區(qū)劃實施評價是區(qū)劃體系中的關鍵環(huán)節(jié)，對及時掌握區(qū)劃實施情況、開展區(qū)劃調(diào)整及修編等具有重要意義。文章探討了GIS在海洋功能區(qū)劃實施評價中的應用，從區(qū)劃目標完成情況、保障措施落實情況、海域使用符合性、區(qū)劃適用性、公眾滿意度等方面構建了實施評價指標體系，融合GIS技術和海洋功能區(qū)劃實施評價模型，初步形成了一套綜合的海洋功能區(qū)劃實施評價方法，研究成果可為深入開展區(qū)劃中期評估及定期實施效果評價提供參考。

海洋功能區(qū)劃；GIS；實施評價

2001年通過的《中華人民共和國海域使用管理法》中明確規(guī)定，國家實行海洋功能區(qū)劃制度，海域使用必須符合海洋功能區(qū)劃。2007年，《海洋功能區(qū)劃管理規(guī)定》中不僅提出編制海洋功能區(qū)劃前，應當對現(xiàn)行海洋功能區(qū)劃以及各涉海規(guī)劃的實施效果進行總結(jié)和評價，而且專章規(guī)定了在海洋功能區(qū)劃批準實施兩年后，有關區(qū)劃的評估和修改問題。2012年，《國務院關于全國海洋功能區(qū)劃（2011－2020年）的批復》（以下簡稱“區(qū)劃”）中，明確要求“海洋局會同有關部門要認真落實《區(qū)劃》實施的各項保障措施，對《區(qū)劃》執(zhí)行情況進行跟蹤評估和監(jiān)督檢查”。海洋功能區(qū)劃實施評價既可全面系統(tǒng)掌握區(qū)劃的執(zhí)行情況，保證區(qū)劃實施與經(jīng)濟社會發(fā)展相協(xié)調(diào)，同時，有助于管理部門適時調(diào)整和優(yōu)化海域管理政策和行為。

海洋功能區(qū)劃實施評價，是指根據(jù)一定的標準，運用一定的方法，對海洋功能區(qū)劃實施的過程及結(jié)果進行分析、比較與綜合后做出的一種價值判斷［1－2］。

國內(nèi)外關于規(guī)劃實施評價已取得了較多的成果，多集中于土地利用規(guī)劃、城市規(guī)劃實施評價和海洋空間規(guī)劃研究等領域［3－5］。

在海洋功能區(qū)劃實施評價方面，也取得了一定的成果，左偉以區(qū)域生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)安全評價概念框架為理論基礎，利用RS、GIS和評價模型相結(jié)合的技術方法，對實驗區(qū)的生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)安全進行了評價［6］。

劉洋簡述了區(qū)劃實施評價的類型及方法［7］。

楊山利用效用函數(shù)綜合評價法開展江蘇省海洋功能區(qū)劃實施評價研究，評價結(jié)果與現(xiàn)實情況吻合度較高［8］。

黃沛構建了由海洋功能區(qū)劃目標實施情況、海域空間布局情況、公眾對海洋功能區(qū)劃的滿意程度3個領域組成的評價指標體系，初步建立了海洋功能區(qū)劃實施評價的等級標準，形成了一套定量化的海洋功能區(qū)劃實施評價方法體系［9］。

夏登文對全國海洋功能區(qū)劃實施評價進行了研究，構建了以區(qū)劃目標實現(xiàn)程度、措施落實情況和各海域開發(fā)利用情況等為框架的評價指標和體系［10］。

徐偉開展了全國海洋功能區(qū)劃實施評價研究，采用統(tǒng)計分析和定性描述相結(jié)合的評價方法，構建了全國海洋功能區(qū)劃實施評價體系［11］。

我國海洋功能區(qū)劃實施評價工作已經(jīng)開展并取得一系列成果，但仍然存在著一些問題。一方面，我國尚未建立起一套系統(tǒng)的、可操作性和實用性強的海洋功能區(qū)劃實施評價方法體系；另一方面，仍缺少海洋功能區(qū)劃實施情況評價標準和具有可操作性的規(guī)范程序。本研究嘗試借鑒土地規(guī)劃與城市規(guī)劃實施評價的成熟經(jīng)驗，總結(jié)利用海洋功能區(qū)劃實施評價領域的已有成果，構建科學實用的海洋功能區(qū)劃實施評價指標體系，并解決利用GIS手段進行評價的關鍵技術問題，以全面、直觀地了解區(qū)劃實施情況，為區(qū)劃的編制、實施、修訂及保障措施的調(diào)控提供依據(jù)。

1 海洋功能區(qū)劃實施評價基本思路

海洋功能區(qū)劃以海域空間為載體，涉及自然資源、生態(tài)環(huán)境、社會經(jīng)濟等多方面?？紤]到海洋功能區(qū)劃實施過程中存在著諸多不確定性因素，如海洋自然環(huán)境、開發(fā)利用狀況等復雜多變，因此，在構建評價指標體系過程中，嘗試從多角度提出一系列相對容易量化的指標，用以全面表征區(qū)劃實施效果。以區(qū)劃目標實施情況為切入點，結(jié)合保障措施落實情況、海域使用符合性、區(qū)劃適用性及公眾滿意度等，構建海洋功能區(qū)劃實施評價的科學評價方法和指標體系，運用GIS技術進行數(shù)據(jù)分類提取、處理與轉(zhuǎn)換及定量測算，并結(jié)合定性分析、專家咨詢、問卷調(diào)查等多種方法，快速獲取研究區(qū)域評價指標數(shù)據(jù)，全方位、多角度地評價海洋功能區(qū)劃實施情況。其中，可應用于區(qū)劃實施評價中的GIS技術主要包括數(shù)據(jù)庫建庫技術、疊加分析技術、緩沖區(qū)分析技術、地統(tǒng)計分析技術及綜合制圖技術等，具體流程如圖1所示。

2 海洋功能區(qū)劃實施評價指標體系構建

針對不同區(qū)域、不同級別的海洋功能區(qū)劃，應選取具有代表性的綜合、專業(yè)指標，既要避免重復交叉，又要易于判斷不同區(qū)域、不同時期和不同目標實施效果的優(yōu)劣，即具有可比性。

本研究設計選取區(qū)劃目標完成情況、保障措施落實情況、海域使用符合性、區(qū)劃適用性、公眾滿意度5個領域，共17個指標組成評價指標體系（表1）。

海洋功能區(qū)劃目標完成情況主要通過海洋保護區(qū)及海水養(yǎng)殖用海功能區(qū)面積達標率、保留區(qū)面積及大陸自然岸線保有率和整治修復岸線完成率來衡量；保障措施落實情況利用政策法規(guī)配套程度、技術支撐水平和動態(tài)監(jiān)管體系能力來進行分析評價；海域使用符合性通過功能區(qū)劃符合率和用?；顒诱{(diào)整比例進行評價；區(qū)劃適用性主要通過區(qū)劃目標合理性、區(qū)劃公開審查程度、區(qū)劃實施綜合效益和區(qū)劃空間發(fā)展合理性來反映區(qū)劃本身是否合理；公眾滿意度則分別通過管理部門、用海部門和社會公眾對區(qū)劃的滿意度進行測評?？紤]到不同評價指標對海洋功能區(qū)劃實施評價結(jié)果的影響程度不同，采用層次分析法和專家打分法綜合確定各指標權重。

圖1 基于GIS的海洋功能區(qū)劃實施評價方法流程

表1 海洋功能區(qū)劃實施評價指標體系

3 GIS技術與區(qū)劃實施評價模型的融合應用

GIS技術是基于地理信息的計算機信息系統(tǒng)，是以應用為導向的空間信息技術，強調(diào)空間實體及其關系，其功能核心是空間分析與模擬，是重要的地理空間數(shù)據(jù)管理和分析工具。隨著海洋功能區(qū)劃實施評價研究的細化和深入，需要對大量圖形數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù)進行加工、處理、分析和統(tǒng)計，使得評價任務極其繁重，因此引入能夠處理大量數(shù)據(jù)并具有較強空間分析功能的GIS技術，對區(qū)劃評價工作而言具有重要意義。GIS技術在海洋功能區(qū)劃實施評價中的應用主要包括數(shù)據(jù)庫建庫技術、疊加分析技術、緩沖區(qū)分析技術、地統(tǒng)計分析技術及綜合制圖技術等。

3.1 數(shù)據(jù)庫建庫技術

開展基于GIS的海洋功能區(qū)劃實施評價研究，首要的任務是按照指標體系確定的評價指標進行數(shù)據(jù)采集，并按照統(tǒng)一的數(shù)字研究框架規(guī)范輸入GIS數(shù)據(jù)庫。數(shù)據(jù)源包括基礎地圖數(shù)據(jù)、專題地圖數(shù)據(jù)、遙感影像數(shù)據(jù)、統(tǒng)計數(shù)據(jù)及其他數(shù)據(jù)，其中，基礎地圖數(shù)據(jù)作為基礎底圖要素，主要包括行政邊界、海岸線、水系、交通、居民點等要素；專題地圖數(shù)據(jù)主要指各級海洋功能區(qū)劃分布數(shù)據(jù)、海域使用確權數(shù)據(jù)等，可以從相應的專題地圖中獲取，也可以從當?shù)毓芾聿块T調(diào)查測繪的有關圖件或從統(tǒng)計數(shù)據(jù)中獲?。贿b感影像數(shù)據(jù)主要用于獲取海域使用現(xiàn)狀數(shù)據(jù)及其動態(tài)變化信息；統(tǒng)計數(shù)據(jù)則主要指經(jīng)濟、社會等數(shù)據(jù)。上述數(shù)據(jù)進行信息提取、拓撲、標準化等處理后，分層存儲至GIS數(shù)據(jù)庫中，用作疊加分析等的數(shù)據(jù)源。

3.2 疊加分析技術

GIS疊加分析技術用于疊加多個要素類以合并、擦除、修改或更新空間要素，從而生成新要素類。將一個要素集合與另一個集合疊加時會創(chuàng)建新信息，涉及將兩組現(xiàn)有要素合并成一組要素，以識別輸入要素間的空間關系。區(qū)劃目標的完成情況、區(qū)劃符合性及區(qū)劃空間發(fā)展合理性等指標的信息提取，主要是將海洋功能區(qū)劃數(shù)據(jù)、海域使用確權數(shù)據(jù)、海域使用現(xiàn)狀數(shù)據(jù)等矢量數(shù)據(jù)模型進行疊加運算和分析，以快速獲取功能區(qū)位置、類型、面積、目標及要求等數(shù)據(jù)之間相關關系分析結(jié)果。同時，對不同時序的相關區(qū)劃數(shù)據(jù)進行疊加計算與分析，能夠獲取因子動態(tài)變化的過程，具有從結(jié)果評價到過程監(jiān)測的重要意義。在海洋功能區(qū)劃實施評價中，利用GIS疊加分析技術，主要用于解決“什么在什么中”的問題，如可以快速獲取實際海洋保護區(qū)在管轄海域中的分布與面積、海水養(yǎng)殖用海功能區(qū)在區(qū)劃中的范圍與面積、保留區(qū)在管轄海域中的分布與面積、大陸自然岸線在區(qū)劃中的位置與長度及整治修復岸線在區(qū)劃中的位置與長度等信息，即能夠定量化測算目標完成情況中的海洋保護區(qū)面積達標率、海水養(yǎng)殖用海的功能區(qū)面積達標率、保留區(qū)面積保有率、大陸自然岸線保有率、整治修復岸線完成率等評價指標。此外，應用GIS疊加分析技術，也可以快速獲取區(qū)劃實施期間新確權的海域中與區(qū)劃一致、兼容、不一致的新確權用海分布及面積，以及海域使用審批項目中不符合海洋功能區(qū)劃要求調(diào)整的項目面積與數(shù)量等信息，即能夠定量化測算海域使用符合性中的功能區(qū)劃符合率和用?；顒诱{(diào)整比例等評價指標。

3.3 緩沖區(qū)分析技術

緩沖區(qū)分析技術指以距離單位或時間單位測量分析地圖要素周圍區(qū)域的技術。當海洋功能區(qū)劃實施評價的某些指標無法直接采集有效數(shù)據(jù)，可以采用間接的可靠數(shù)據(jù)予以代替，如利用夜間遙感影像的燈光密度替代人口密度指標。根據(jù)海洋功能區(qū)劃方案及實施的特點，區(qū)劃適用性中的區(qū)劃空間發(fā)展合理性指標的信息獲取，可以采用港口航運區(qū)密度、保留區(qū)規(guī)模、功能區(qū)水質(zhì)要求等作為種子數(shù)據(jù)，進行緩沖區(qū)分析，構建區(qū)劃空間合理性的評價指標。應用緩沖區(qū)分析技術，可以分析港口航運區(qū)、保留區(qū)及農(nóng)漁業(yè)區(qū)等功能區(qū)的布局、規(guī)模等方面的協(xié)調(diào)和集約程度，即定量化分析測算區(qū)劃適用性中的區(qū)劃空間發(fā)展合理性相關指標。

3.4 地統(tǒng)計分析技術

地統(tǒng)計分析技術是利用統(tǒng)計和數(shù)學的方法，將從地表不同位置采集的采樣點，創(chuàng)建為連續(xù)表面的分析技術。采樣點是一些現(xiàn)象的測量值，如海水水質(zhì)等環(huán)境監(jiān)測值，地統(tǒng)計分析利用已測量位置的數(shù)值生成表面，進而預測地表其他位置的數(shù)值。該方法以包含自相關的統(tǒng)計模型為基礎，具有生成預測表面的能力，同時還可以度量預測結(jié)果的準確性。地統(tǒng)計分析技術主要包括以下步驟：首先進行采樣點分布、趨勢及異常值等方面的數(shù)據(jù)檢查；然后計算經(jīng)驗半變異函數(shù)或協(xié)方差值，根據(jù)經(jīng)驗值擬合模型，生成克里金方程矩陣并對其進行求解，從而獲取輸出表面中每個位置的預測值及其關聯(lián)誤差。海洋功能區(qū)劃實施評價過程中，很多基礎數(shù)據(jù)是以調(diào)查樣點的形式分布在研究區(qū)域中，根據(jù)樣點分布特征，利用地統(tǒng)計分析技術，能夠預測區(qū)域分布情況，為順利完成評價工作提供技術支撐。應用地統(tǒng)計分析技術，可以通過分析海水水質(zhì)監(jiān)測站點的數(shù)據(jù)獲取該區(qū)域內(nèi)海水水質(zhì)分布情況，進而獲取反映區(qū)劃實施生態(tài)效益情況的清潔海域面積，即定量化測算區(qū)劃適用性中的區(qū)劃實施綜合效益中指標中的生態(tài)效益水平。

4 分析與討論

在海洋功能區(qū)劃實施評價工作中，應用數(shù)據(jù)庫建庫技術、疊加分析技術、緩沖區(qū)分析技術、地統(tǒng)計分析技術及綜合制圖技術等GIS技術，能夠完成全國、?。ㄗ灾螀^(qū)、直轄市）、市縣各級功能區(qū)相關數(shù)據(jù)的存儲、空間分析、信息提取、動態(tài)分析及圖件制作等，實現(xiàn)海洋功能區(qū)劃實施評價指標體系中有關地理空間數(shù)據(jù)領域的目標完成情況、海域使用符合性及部分區(qū)劃適用性指標的定量化測算。對于海洋功能區(qū)劃實施評價指標體系中非空間數(shù)據(jù)指標的獲取與測算，如保障措施落實情況、公眾滿意度等，需結(jié)合專家打分、問卷調(diào)查及資料查詢等多種方法?？梢?，在GIS技術及其他方法的共同支持下，能夠?qū)崿F(xiàn)各級海洋功能區(qū)劃實施定量評價，快速獲取科學、可靠的綜合評價結(jié)果。

本研究對基于GIS技術的海洋功能區(qū)劃實施評價進行了初步探討和研究，從區(qū)劃目標完成情況、保障措施落實情況、海域使用符合性、區(qū)劃適用性、公眾滿意度5個領域構建了實施評價指標體系，并介紹了相關GIS技術在區(qū)劃實施評價中的多項應用，以期為即將開展的全國海洋功能區(qū)劃實施評價工作提供研究思路，并在實際研究與評價中不斷優(yōu)化完善，實現(xiàn)區(qū)劃實施的全面、科學、定量化評價，為區(qū)劃編制前、實施中、完成后的各個階段提供技術支撐服務。

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國家海洋局資助項目——海洋功能區(qū)劃專家委員會辦公室工作及中期評估準備（Y2140HG52）．