CN105787967A - 一种复杂地形岛礁海域海洋牧场区建设面积的测算方法 - Google Patents

一种复杂地形岛礁海域海洋牧场区建设面积的测算方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种复杂地形岛礁海域海洋牧场区建设面积的测算方法，将海洋牧场规划海域在东西向和南北向最小、最大坐标所限定的近似矩形海域内进行均匀化网格划分，判定统计落入任意封闭多边形形状的实际规划区范围内的控制点数，并扣除落入岛礁等陆地上的控制点数，规划区海域范围内的控制点数占总控制点数的比值乘以上述矩形海域的面积即为海洋牧场规划区的总面积，本发明用于测算海洋牧场区面积的同时，根据水深数据内插计算每个控制点的水深值，可测算不同水深段海域的面积，为沿海海洋单位申报海洋牧场规划区、规划海洋牧场建设方案、估算海洋牧场可建设工程量、开展海洋环境评价等工作时提供精确的海洋牧场规划区用海面积数据。

Description

一种复杂地形岛礁海域海洋牧场区建设面积的测算方法
技术领域
本发明涉及一种测算技术方法，尤其涉及一种复杂地形岛礁海域海洋牧场区建设面积的测算方法。
背景技术
海洋牧场是通过人工鱼礁等生物栖息地改善技术、幼体放流等渔业资源增殖技术、音响投饵驯化等鱼类行为控制技术，有机组合多种渔业生产要素，形成基于海洋生态系统管理的“放流-育成-回捕”的可控机制，最大限度地利用海域生产力和海域空间，使渔业综合产出获得可持续效益的渔业生产与管理模式。世界范围内的众多滨海国家将海洋牧场作为其渔业现代化发展的主要手段，且收到了良好的资源增殖与环境保护效果。海洋牧场建设有利于推动海洋渔业技术的进步，尤其是在近海渔业资源的可持续开发利用和综合管理方面，有利于将传统的“采捕型”渔业转化为“可控型”渔业。在我国近海的海洋牧场建设实践中，有的海洋牧场利用岛礁散布特点，以高经济价值的恋礁性鱼类、感礁性鱼类为生产对象，通过设置集鱼礁、诱导礁、育成礁、增殖礁等延伸岛礁基架结构，整合贝藻类养殖筏和鱼类养殖网箱等，兼作浮鱼礁或中间暂养设施，并结合种苗放流等技术手段，增殖并诱集目标鱼种，形成立体式、生态型的“岛礁性鱼类海洋牧场”；也有海洋牧场选择闭锁性较好之内湾海域，以内湾定居或洄游型鱼类为生产对象，通过人工鱼礁群建设扩展内湾上升流和背涡流区域形成良好栖息环境，整合鱼类养殖网箱和贝藻类养殖筏等兼作浮鱼礁或中间暂养设施，设置导流堤并结合种苗放流等营造饵料及仔稚鱼苗汇集滞留区，增殖并诱集目标鱼种，形成多层次、立体式的“内湾型海洋牧场”。
上述“岛礁性鱼类海洋牧场”和“内湾型海洋牧场”等规划区，通常以有限个地理坐标限定的多边形区域作为规划区的权属区域，此区域包含了陆域面积部分和海域面积部分。海洋牧场规划区的用海权属具有排它性，规划区确权后将排除其它用海属性。海洋行政管理部门在用海审批、海洋环评部门在出具海洋环境影响评价报告时，均需统计具体的用海面积。海洋牧场建设过程中，不同类型的人工鱼礁、人工藻礁等设施适宜建设的水深范围不同。精确统计海洋牧场规划区不同深度范围的海域面积可为海洋牧场的规划和建设方案提供依据，同时可以为海洋牧场建设中工程量的估算提供依据。而现有技术则没有一种方案能够实现精确统计，因此，需要一种新的技术方案诞生。
发明内容
本发明的目的就在于为了解决上述问题而提供一种复杂地形岛礁海域海洋牧场区建设面积的测算方法。
本发明通过以下技术方案来实现上述目的：
本发明包括以下步骤：
(1)将海洋牧场海域水所包含岛礁的岸线地理坐标数值化，每个岛礁即为一个任意的封闭多边形，所述岛礁的岸线封闭多边形可为复数个，将第i个岛礁岸线多边形记为多边形Ai；
(2)给定海洋牧场区的范围，亦为由若干地理坐标组成任意的封闭多边形记为多边形B，此封闭多边形为单数个，与步骤(1)所述岛礁的岸线封闭多边形具有重合部分；
(3)将步骤(2)的海洋牧场区范围的封闭多边形求最小、最大经度坐标，以及最小、最大纬度坐标，此4个坐标值构成一个矩形，将此矩形面积记为S；
(4)将步骤(2)所述矩形划分为东西向、南北向均匀化的网格结构，求得每个网格的中心坐标，将网格数记为N，根据水深数据内插计算每个网格点对应的水深深度值；
(5)采用inpolygon函数判定步骤(4)中N个网格点是否落入多边形B中，将落入多边形B的网格点数记为N1，海洋牧场规划区的总面积S1＝S*N1/N，其总面积包含陆地或岛屿；
(6)采用inpolygon函数逐个判定步骤(1)所述第i个岛礁岸线多边形Ai所包含的步骤(4)中网格的中心坐标的个数，将复数个岛礁多边形所包含的网格点总数累加后记为N2；
(7)海洋牧场区海域范围内的实际网格点数N3＝N2-N1，海洋牧场区实际占用海域面积即为[S2＝S*N3/N]；
(8)逐个判定步骤(7)中N3个控制点的对应水深的范围，得到海洋牧场区不同水深段，范围海域的控制点N(D1-D2)，海洋牧场区一定深度范围海域面积即为[S(D1-D2)＝S*N(D1-D2)/N]。
进一步，步骤(4)所述矩形进行网格划分，增加步骤(4)所述网格点的数量至足够多时，即可达到所要求的面积测算精度，即单个网格点边长达到百米级，面积单位可精确至公顷，单个网格点边长缩小至米级，面积单位可精确至平方米。
进一步，海洋牧场区有多个多边形B时，重复上述步骤可完成多片区海洋牧场总面积的测算。
本发明的有益效果在于：
本发明是一种复杂地形岛礁海域海洋牧场区建设面积的测算方法，与现有技术相比，本发明能够测算复杂岸线岛礁海域海洋牧场区规划面积以及不同水深段海域面积，能够有效地克服现有测算方法存在估算海域面积时过程繁复、灵活机动性差、重复操作、无法计算不同水深段面积等问题，本方法能保证测算的精度优于目前常用的测算方法，使用本发明方法能使面积测算达到平方米级精度，具有推广应用的价值。
附图说明
图1是实施例1所述具有复杂岸线海洋牧场规划区示意图；
图2是实施例1所述网格剖分和网格中心点的示意图；
图3是实施例1所述网格中心点位于海洋牧场区域多边形内外判定后的海洋牧场区范围(含陆域)；
图4是实施例1所述排除陆域面积后的海洋牧场规划区范围示意图；
图5是实施例1所述高精度网格剖分下海洋牧场规划区海域范围的示意图；
图6是实施例1所述高精度网格剖分下海洋牧场规划区海域范围局部放大的示意图。
图7是实施例1所述海洋牧场规划区各水深段范围海域的示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步说明：
本发明包括以下步骤：
(1)将海洋牧场海域水所包含岛礁的岸线地理坐标数值化，每个岛礁即为一个任意的封闭多边形，所述岛礁的岸线封闭多边形可为复数个，将第i个岛礁岸线多边形记为多边形Ai；
(2)给定海洋牧场区的范围，亦为由若干地理坐标组成任意的封闭多边形记为多边形B，此封闭多边形为单数个，与步骤(1)所述岛礁的岸线封闭多边形具有重合部分；
(3)将步骤(2)的海洋牧场区范围的封闭多边形求最小、最大经度坐标，以及最小、最大纬度坐标，此4个坐标值构成一个矩形，将此矩形面积记为S；
(4)将步骤(2)所述矩形划分为东西向、南北向均匀化的网格结构，求得每个网格的中心坐标，将网格数记为N，根据水深数据内插计算每个网格点对应的水深深度值；
(5)采用inpolygon函数判定步骤(4)中N个网格点是否落入多边形B中，将落入多边形B的网格点数记为N1，海洋牧场规划区的总面积S1＝S*N1/N，其总面积包含陆地或岛屿；
(6)采用inpolygon函数逐个判定步骤(1)所述第i个岛礁岸线多边形Ai所包含的步骤(4)中网格的中心坐标的个数，将复数个岛礁多边形所包含的网格点总数累加后记为N2；
(7)海洋牧场区海域范围内的实际网格点数N3＝N2-N1，海洋牧场区实际占用海域面积即为[S2＝S*N3/N]；
(8)逐个判定步骤(7)中N3个控制点的对应水深的范围，得到海洋牧场区不同水深段，范围海域的控制点N(D1-D2)，海洋牧场区一定深度范围海域面积即为[S(D1-D2)＝S*N(D1-D2)/N]。
进一步，步骤(4)所述矩形进行网格划分，增加步骤(4)所述网格点的数量至足够多时，即可达到所要求的面积测算精度，即单个网格点边长达到百米级，面积单位可精确至公顷，单个网格点边长缩小至米级，面积单位可精确至平方米。
进一步，海洋牧场区有多个多边形B时，重复上述步骤可完成多片区海洋牧场总面积的测算。
实施例1：
岛礁海域海洋牧场实际海域面积和不同水深段范围海域面积测算
1.以某岛礁海域海洋牧场规划区为例，测算海洋牧场实际海域面积和不同水深段范围海域的面积；
2.获取海洋牧场海域所包含岛礁岸线的地理坐标，每个岛礁岸线上的若干点即可构成任意的封闭多边形，i个岛礁可有共计i个封闭多边形，分别记为A1-Ai；
3.给定海洋牧场区的地理坐标范围，组成一个任意的封闭多边形，记为B，此封闭多边形与岛礁岸线构成的封闭多边形具有重合部分(图1)；
4.根据步骤3中海洋牧场区的地理坐标，求最小经度坐标Lonmin、最大经度坐标Lonmax与最小纬度坐标Latmin、最大纬度坐标Latmax，根据这些坐标获取四个坐标点(Lonmin,Latmin)、(Lonmin,Latmax)、(Lonmax,Latmin)、(Lonmax,Latmax)，由这些点构成一个包含海洋牧场区的矩形B，可得此矩形面积记为S；在海洋牧场区所跨纬度广时，此矩形应为一个弧面，可根据地球半径等数据精确计算出此弧面积；
5.将步骤4所述矩形B划分为M1*M2的网格，网格沿东西向、南北向均匀划分，网格中心点的数量N＝M1*M2个(图2)；
6.采用inpolygon函数(可采用MATLAB软件的inpolygon函数)等判定步骤4所述N个网格中心点中落入多边形B中的个数，即中心点中落入多边形B中输出1，中心点中未落入多边形B中输出0，总和记为N1，海洋牧场规划区(含有岛礁)的总面积S1即为S*N1/N(图3)；
7.采用inpolygon函数等逐个判定i个岛礁岸线所围成的多边形A1-Ai中，所包含的多边形B中的网格中心点的个数，总和记为N2；
8.海洋牧场区实际海域占用的网格中心点数N3＝N1-N2，海洋牧场区实际占用海域面积S3＝S*N3/N(图4，图5，图6)；
根据水深数据插值计算出每个为海域的网格中心点(共N3个)对应的水深深度值，判定各网个点的水深是否属于0～10m、10～20m、20～30m，>30m等水深段，海洋牧场区实际占用海域各水深段范围的中心点数记为N(0-10m)、N(10-20m)、N(20-30m)、N(30m-)，海洋牧场区实际占用海域各水深段范围的海域面积分别为S3*N(0-10m)、S3*N(10-20m)、S3*N(20-30m)、S3*N(30m-)(图7)。
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征及本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (3)

1.一种复杂地形岛礁海域海洋牧场区建设面积的测算方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)将海洋牧场海域水所包含岛礁的岸线地理坐标数值化，每个岛礁即为一个任意的封闭多边形，所述岛礁的岸线封闭多边形可为复数个，将第i个岛礁岸线多边形记为多边形Ai；
(2)给定海洋牧场区的范围，亦为由若干地理坐标组成任意的封闭多边形记为多边形B，此封闭多边形为单数个，与步骤(1)所述岛礁的岸线封闭多边形具有重合部分；
(3)将步骤(2)的海洋牧场区范围的封闭多边形求最小、最大经度坐标，以及最小、最大纬度坐标，此4个坐标值构成一个矩形，将此矩形面积记为S；
(4)将步骤(2)所述矩形划分为东西向、南北向均匀化的网格结构，求得每个网格的中心坐标，将网格数记为N，根据水深数据内插计算每个网格点对应的水深深度值；
(5)采用inpolygon函数判定步骤(4)中N个网格点是否落入多边形B中，将落入多边形B的网格点数记为N1，海洋牧场规划区的总面积S1＝S*N1/N，其总面积包含陆地或岛屿；
(6)采用inpolygon函数逐个判定步骤(1)所述第i个岛礁岸线多边形Ai所包含的步骤(4)中网格的中心坐标的个数，将复数个岛礁多边形所包含的网格点总数累加后记为N2；
(7)海洋牧场区海域范围内的实际网格点数N3＝N2-N1，海洋牧场区实际占用海域面积即为[S2＝S*N3/N]；
(8)逐个判定步骤(7)中N3个控制点的对应水深的范围，得到海洋牧场区不同水深段，范围海域的控制点N(D1-D2)，海洋牧场区一定深度范围海域面积即为[S(D1-D2)＝S*N(D1-D2)/N]。
2.根据权利要求1所述的复杂地形岛礁海域海洋牧场区建设面积的测算方法，其特征在于：步骤(4)所述矩形进行网格划分，增加步骤(4)所述网格点的数量至足够多时，即可达到所要求的面积测算精度，即单个网格点边长达到百米级，面积单位可精确至公顷，单个网格点边长缩小至米级，面积单位可精确至平方米。
3.根据权利要求1所述的复杂地形岛礁海域海洋牧场区建设面积的测算方法，其特征在于：海洋牧场区有多个多边形B时，重复上述步骤可完成多片区海洋牧场总面积的测算。
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