時間:2023-06-14 16:18:58
開篇:寫作不僅是一種記錄,更是一種創(chuàng)造,它讓我們能夠捕捉那些稍縱即逝的靈感,將它們永久地定格在紙上。下面是小編精心整理的12篇海洋數字經濟,希望這些內容能成為您創(chuàng)作過程中的良師益友,陪伴您不斷探索和進步。
【關鍵詞】數字地球;測繪科技;發(fā)展
0.引言
1993年和1994年美國先后以總統(tǒng)令的形式提出建立“國家信息基礎設施”(NII),即通稱的信息高速公路,以及“國家空間數據基礎設施”(NSDI),這是進一步推進社會信息化,搶占信息產業(yè)發(fā)展新的制高點和主動權的重大戰(zhàn)略步驟,時隔5年,這一計劃的實施初見成效,刺激了美國的經濟增長,于是去年又以美國副總統(tǒng)演講形式推出數字地球的概念和構想,并計劃到2020年試圖達到地球信息化的最終目標,亮出了美國這一近期全球信息戰(zhàn)略的底牌。由美國政府高層出面提出的這一“數字地球”構想引起全球各方關注,并成為學術界熱點話題。中國學者尤其在地學界也做出了積極的反應,不論從科學技術的角度還是從國家利益的角度,中國要準備迎接這一嚴峻挑戰(zhàn),已成共識。作為測繪學科,測繪行業(yè)反應更顯強烈,數字地球概念為測繪事業(yè)發(fā)展提供了新的機遇和更高層次的發(fā)展前景。這里我們想就現代測繪學的發(fā)展從學科的觀點稍為具體地探討一下它與數字地球的關系和在構建數字地球中的作用。
1.測繪學的現展
空間技術,各類對地觀測衛(wèi)星使人類有了對地球整體進行觀察和測繪的工具,好像可以把地球擺在實驗室進行觀察研究一樣方便。由空間技術和其他相關技術,如由計算機、信息、通訊等技術發(fā)展起來的3S技術(GPS,RS,GIS)在測繪學中的不斷出現和應用,使測繪學從理論到手段都發(fā)生了根本的變化。測繪生產任務也由傳統(tǒng)的紙上或類似介質的地圖編制、生產和更新發(fā)展到地理空間數據的采集、處理和管理。GPS的出現革新了傳統(tǒng)的定位方式;傳統(tǒng)的攝影測量數據采集技術已由遙感衛(wèi)星或數字攝影獲得的影像所代替,測繪人員在室內借助高速高容量計算機和專用配套設備對遙感影像或信號記錄數據進行地表(甚至地殼淺層)幾何和物理信息的提取和變換,得出數字化地理信息產品,由此制作各類可供社會使用的專用地圖等測繪產品。我國960萬平方公里國土的國家基本地圖的成圖或更新周期可望從十幾年,幾十年縮短到幾年或更短,測繪業(yè)的體力勞動得到解放,生產力得到大的提高。
今天,光纜通訊、衛(wèi)星通訊、數字化多媒體網絡技術可使測繪產品從單一紙質信息轉變?yōu)榇疟P和光盤等電子信息,產品分發(fā)可從單一郵路轉到“電路”(數字通訊和計算機網絡傳真),測繪產品的形式和服務社會的方式由于信息技術的支持發(fā)生了很大變化,實現了信息化的發(fā)展。
當前,隨著我國經濟的高速發(fā)展和經濟所有制成份和運行體制的改革,需要開放民用國家測繪產品;從技術方面看,西方國家衛(wèi)星測地技術可制作全球幾乎任一地區(qū)1m分辨率(相當1∶1萬比例尺)的地圖,衛(wèi)星上的GPS又可將這種地圖納入全球參考框架和轉換為他們的國家坐標系,中、小比例尺國家地圖的保密價值已大大降低;對于軍事敏感的重力數據,衛(wèi)星重力技術所發(fā)展的低階全球重力場模型已足夠用于他們的遠程戰(zhàn)略導彈發(fā)射。目前全球高階重力場模型(如EGM96)分辨率已達50km,已接近我國現有重力數據的分辨率,其保密價值也需要重新評估。
綜上所述,由于以空間技術、計算機技術、通訊技術和信息技術為支柱的測繪高新技術日新月異的迅猛發(fā)展,測繪學的理論基礎、測繪工程的技術體系、其研究領域和學科目標,正在適應新形勢的需要發(fā)生著深刻的變化,表現為正在以高新技術為支撐和動力,進入市場競爭求發(fā)展,測繪業(yè)已成為一項重要的信息產業(yè)。它的服務范圍和對象也在不斷擴大,不僅是原來的單純從控制到測圖,為國家制作基本地形圖的任務,而是擴大到國民經濟和國防建設中與空間數據有關的各個領域。它必將隨著21世紀更加成熟的信息化社會的到來向更高層次發(fā)展,在未來數字地球的概念和技術框架中占據重要的基礎性地位。
2.數字地球和現代測繪學
地球上一切事件都發(fā)生在一定的空間位置,人類社會經濟活動所需要的信息絕大部分(約80%)都與地理位置相關。中國21世紀議程62個優(yōu)先發(fā)展項目中,約有40個需要建立或應用地理信息系統(tǒng)。數字地球是利用海量地理信息(即地球空間數據)對地球所做的多分辨率、3維數字化描述的整體信息模型,便于人類最大限度地實現信息資源的共享和合理使用,為人類認識、改造和保護地球提供一種新的手段,這里在數字地球的概念中突出顯示了地理坐標的框架作用,因此NSDI是數字地球的基礎設施,要求提供(地球)空間數據框架,包括大地測量控制框架(國家定位網和重力控制網)、數字正射影像、數字高程模型、道路、水系、行政境界、公共地籍等基礎地理數據集。在此框架上加載各類地球自然信息和人類社會經濟活動等一切所需要和感興趣的人文信息。為數字地球提供上述地球空間,海洋占全球面積的70%,海洋將是21世紀資源開發(fā)的主要競爭空間,海洋動力環(huán)境的變化(如厄爾尼諾現象)又是決定全球氣候變化的主要控制“閥門”。數字地球向海洋測繪提出了挑戰(zhàn)。從全球來說,目前海洋的精細測繪基本上還是空白,多波束測深技術的發(fā)展加速了各國領海海底地形的測繪,但要將陸地坐標參考框架以相近的精度擴展到海洋仍存在困難,海上GPS定位精度還低于5m;由于陸地高程基準不能用水準測量傳遞到海洋,在衛(wèi)星測高技術的支持下用某種去掉潮汐影響的平均海面作深度基準,精度可達米級,和多波束測深精度相當。但廣大的開闊深海的海底地形測繪不可能用船載測深儀完成,用衛(wèi)星測高結合重力數據(低階或中階重力場模型)反演海底地形,目前試驗精度可達10~100m。數字地球將要求海洋測繪技術有新的突破。
數字地球構想是推動人類大踏步跨進信息社會重大戰(zhàn)略步驟,有挑戰(zhàn)也有風險。測繪是數字地球的基礎,測繪工作者也將是構造數字地球的“尖兵”,也要求測繪學有新的發(fā)展和突破。
3.建議
本文漫談了測繪學的發(fā)展及其與數字地球構想的關系。為在21世紀加速建設我國空間數據基礎設施,發(fā)展我國的測繪學科和測繪事業(yè),以迎接“數字地球”的挑戰(zhàn),根據我國目前測繪事業(yè)發(fā)展的現狀,從一個側面(主要是大地測量方面)提出以下建議:
(1)盡快統(tǒng)一我國大地定位參考框架的建設,對近年來由各個部門獨立建立的各等級GPS定位網進行必要的聯測和統(tǒng)一整體平差,此舉可望進一步加強國家級的大地定位框架。
一、測繪學的現展
空間技術,各類對地觀測衛(wèi)星使人類有了對地球整體進行觀察和測繪的工具,好象可以把地球擺在實驗室進行觀察研究一樣方便。由空間技術和其它相關技術,如由計算機、信息、通訊等技術發(fā)展起來的3S技術(GPS、RS、GIS)在測繪學中的不斷出現和應用,使測繪學從理論到手段都發(fā)生了根本的變化。測繪生產任務也由傳統(tǒng)的紙上或類似介質的地圖編制、生產和更新發(fā)展到地理空間數據的采集、處理和管理。GPS的出現革新了傳統(tǒng)的定位方式;傳統(tǒng)的攝影測量數據采集技術已由遙感衛(wèi)星或數字攝影獲得的影像所代替,測繪人員在室內借助高速高容量計算機和專用配套設備對遙感影象或信號記錄數據進行地表(甚至地殼淺層)幾何和物理信息的提取和變換,得出數字化地理信息產品,由此制作各類可供社會使用的專用地圖等測繪產品。我國960萬平方公里國土的國家基本地圖的成圖或更新周期可望從十幾年,幾十年縮短到幾年或更短,測繪業(yè)的體力勞動得到解放,生產力得到大的提高。今天,光纜通訊、衛(wèi)星通訊、數字化多媒體網絡技術可使測繪產品從單一紙質信息轉變?yōu)榇疟P和光盤等電子信息,產品分發(fā)可從單一郵路轉到"電路"(數字通訊和計算機網絡傳真),測繪產品的形式和服務社會的方式由于信息技術的支持發(fā)生了很大變化,進入了信息化的發(fā)展。當前,隨著我國經濟的高速發(fā)展和經濟所有制成份和運行體制的改革,需要開放民用國家測繪產品;從技術方面看,西方國家衛(wèi)星測地技術可制作全球幾乎任一地區(qū)1米分辨率(相當1∶1萬比例尺)的地圖,衛(wèi)星上的GPS又可將這種地圖納入全球參考框架和轉換為他們的國家坐標系,中、小比例尺國家地圖的保密價值已大大降低;對于軍事敏感的重力數據,衛(wèi)星重力技術所發(fā)展的低階全球重力場模型已足夠用于他們的遠程戰(zhàn)略導彈發(fā)射。目前全球高階重力場模型(如EGM96)分辨率已達50公里,已接近我國現有重力數據的分辨率,其保密價值也需要重新評估。這一形勢使絕大部份測繪產品可以作為普通商品服務于全社會,測繪業(yè)從單一國家事業(yè)逐漸轉變?yōu)樯鐣髁x市場經濟的產業(yè),這無疑為測繪學的發(fā)展注入了新的活力和擴大了發(fā)展空間,這也是一個有重要意義的歷史性轉變。
綜上所述,由于以空間技術、計算機技術、通訊技術和信息技術為支柱的測繪高新技術日新月異的迅猛發(fā)展,測繪學的理論基礎、測繪工程的技術體系、其研究領域和學科目標,正在適應新形勢的需要發(fā)生著深刻的變化,表現為正在以高新技術為支撐和動力,進入市場競爭求發(fā)展,測繪業(yè)已成為一項重要的信息產業(yè)。它的服務范圍和對象也在不斷擴大,不僅是原來的單純從控制到測圖,為國家制作基本地形圖的任務,而是擴大到國民經濟和國防建設中與空間數據有關的各個領域。它必將隨著21世紀更加成熟的信息化社會的到來向更高層次發(fā)展,在未來數字地球的概念和技術框架中占據重要的基礎性地位。
二、數字地球和現代測繪學
地球上一切事件都發(fā)生在一定的空間位置,人類社會經濟活動所需要的信息絕大部分(約80%)都與地理位置相關。中國21世紀議程62個優(yōu)先發(fā)展項目中,約有40個需要建立或應用地理信息系統(tǒng)。數字地球是利用海量地理信息(即地球空間數據)對地球所做的多分辨率、三維的數字化描述的整體信息模型,便于人類最大限度地實現信息資源的共享和合理使用,為人類認識、改造和保護地球提供一種新的手段,這里在數字地球的概念中突出顯示了地理坐標的框架作用,因此NSDI是數字地球的基礎設施,要求提供(地球)空間數據框架,包括大地測量控制框架(國家定位網和重力控制網)、數字正射影像、數字高程模型、道路、水系、行政境界、公共地藉等基礎地理數據集。在此框架上加載各類地球自然信息和人類社會經濟活動等一切所需要和感興趣的人文信息。為數字地球提供上述地球空間數據框架是測繪業(yè)本身的"專職",但又對測繪學提出了更高層的技術要求。
NSDI要建立在NII上,要在因特網上運行,要求開發(fā)功能強、效率高的因特網GIS軟件。這表明還要大力發(fā)展測繪產品的計算機網絡技術,它的技術基礎是寬帶、高速圖形圖象網絡,當然其中寬帶高速問題需要國家投資在NII中解決。數字地球構想的另一個高技術特點是虛擬現實模型。目前發(fā)展起來的全數字化攝影測量就能夠利用功能強大的計算機系統(tǒng)或工作站,對數字化影象進行處理,建立立體地形或地物虛擬模型。但如何將這一技術用在因特網上對多種測繪產品和普通用戶提供虛擬模型甚或虛擬現實模型,則是要進一步研究和發(fā)展的。數字地球是對真實地球及其相關現象的多分辨率、統(tǒng)一性的三維數字化整體表達,這里強調了統(tǒng)一性和整體性,要求全球多源數據無縫無邊的連結和整合。從空間數據框架來說,其統(tǒng)一性和整體性是由大地測量來實現和給予保證的。大地測量是傳統(tǒng)測繪的基礎,對當前信息化測繪和構建未來數字地球更是基礎的基礎,即空間數據框架的框架。它要求全球采用統(tǒng)一的參考橢球模型和相應的地心坐標參考框架(如ITRF);全球統(tǒng)一的高程基準,即統(tǒng)一定義和使用的大地水準面;全球統(tǒng)一的重力測量基準(重力基本網);全球統(tǒng)一的地圖投影系統(tǒng)。一切原有的測繪成果,特別是國家基本地圖都要轉換到上述全球統(tǒng)一的參考系中。數字地球對全球大地測量提出了更高更緊迫的要求。GPS配以少量SLR和VLBI站是各國保持和維護各自的地心參考框架的基本技術,但局部坐標到全球坐標的轉換目前還難于達到優(yōu)于米級的精度;全球高程系統(tǒng)的統(tǒng)一問題,大地測量學家經過幾十年的研究,目前還是一個未能解決的難題,最終要通過全球重力數據,特別是新一代衛(wèi)星重力計劃和衛(wèi)星海洋測高計劃在國際大地測量協會的統(tǒng)籌和協調下實現。
海洋占全球面積的70%,海洋將是21世紀資源開發(fā)的主要競爭空間,海洋動力環(huán)境的變化(如厄爾尼諾現象)又是決定全球氣候變化的主要控制"閥門"。數字地球向海洋測繪提出了挑戰(zhàn)。從全球來說,目前海洋的精細測繪基本上還是空白,多波束測深技術的發(fā)展加速了各國領海海底地形的測繪,但要將陸地坐標參考框架以相近的精度擴展到海洋仍存在困難,海上GPS定位精度還低于5米;由于陸地高程基準不能用水準測量傳遞到海洋,在衛(wèi)星測高技術的支持下用某種去掉潮汐影響的平均海面作深度基準,精度可達米級,和多波束測深精度相當。但廣大的開闊深海的海底地形測繪不可能用船載測深儀完成,用衛(wèi)星測高結合重力數據(低階或中階重力場模型)反演海底地形,目前試驗精度可達10-100米。數字地球將要求海洋測繪技術有新的突破。
測繪學由于其技術的突破已日益向相關地學領域滲透。大地測量更成為研究地球動力學(包括海洋動力甚至大氣動力)的重要技術手段,GPS監(jiān)測已能提供全球板塊運動和地殼形變精密數據,可用于研究地學災害(地震、滑坡和火山爆發(fā)等)的預測;GPS已可以和VLBI相近的精度和頻譜分辨率監(jiān)測地球自轉的變化,由此研究地球深部結構和動力過程及全球變化;專題GIS也成為環(huán)境災害問題分析預測工具。數字地球最重要的功能之一是為解決21世紀人類面臨的環(huán)境和災害問題提供一個可供觀察、分析、模擬和預測的全球信息系統(tǒng),以期協調人與自然的關系。
我們贊成活數字地球或動態(tài)數字地球的提法,因為人類是生活在不斷運動變化的地球上?,F在在全球性的觀測中,各種對地觀測新技術已可能連續(xù)快速獲取地球表面(或淺層)隨時間變化的幾何和物理信息,了解地球上各種現象及其變化。因此測繪學或者說測繪業(yè)則應當利用3S技術結合合成孔經雷達干涉技術(INSAR)以及其他新技術(如衛(wèi)星重力探測技術等)對地進行觀測,為構建活數字地球提供描述地球動態(tài)變化的地理信息產品。
數字地球構想是推動人類大踏步跨進信息社會的重大戰(zhàn)略步驟,有挑戰(zhàn)也有風險。測繪是數字地球的基礎,測繪工作者也將是構造數字地球的"尖兵",也要求測繪學有新的發(fā)展和突破。
三、測繪學和地球空間信息學
在本文第一部分已談及測繪學在新的技術進步推動下的現展趨勢。從現代信息論的觀點看,測繪學本質上就是一門關于地球空間信息的學科,傳統(tǒng)的測繪受地面測量技術、時空尺度和精度水平以及投入的局限,其產品主要是單一的地形圖和在地形圖基礎上編繪的專用地圖。它不能反映、至少不能及時反映地球表面形態(tài)的變化,特別是大范圍和全球變化。其產品制作周期長,已不能滿足地區(qū)經濟和全球經濟高速發(fā)展的多種需要。信息技術加快了人類社會的運行速度。測繪學應該是提供人類生存空間自然環(huán)境及其變化信息的學科,它的學科內涵發(fā)生了巨大的變化,因此如何界定測繪學的含義,已是世界各國測繪工作者所關注的問題。于是從90年代開始,國際上將測繪學(SurveyingandMapping)更改為一個新詞,以準確反映學科實質,Geomatics一詞由此應運而生。隨后,有關Geomatics的提法在我國學術界,主要是地學界成為熱門話題,由于對其含義理解不同,其中文譯名也是五花八門,現在將它譯成"地球空間信息學",已基本得到認同。不管人們對Geomatics的含義如何理解,但根據ISO的標準定義和國際測繪聯合會(IUSM)對"測繪學"的定義,兩者的含義是基本類同的,只不過Geomatics所涉及的地球空間信息的范圍更寬一些。Geomatics更準確地描述了測繪學在現代信息〖CD2〗通訊社會中的地位和作用,適應了現代社會對地球空間信息的極大需求的特點,因而發(fā)展和提高了測繪學的研究和工作領域,符合現代測繪學發(fā)展的實際?,F代測繪工程的核心技術是空間技術,包括GPS、衛(wèi)星遙感和航測,測繪的范圍擴展到整個近地空間,例如近地空間航天器的導航定位,近地空間重力場的測定,大氣層甚至電離層的信息;其支撐技術是信息技術,主要處理電磁波信息和影像信息,加之通訊、計算機網絡等信息技術,使地球空間信息學科的理論和技術體系比傳統(tǒng)的測繪學有了很大的發(fā)展和更新,由此,Geomatics適合于納入數字地球的理論和技術框架。
隨著數字地球構想的實施,測繪學面臨一個歷史性的發(fā)展新機遇,傳統(tǒng)的或現代測繪學將以地球空間信息學的新面目立于地球科學分支學科之林,以更強的活力向前發(fā)展,前景良好。
四、建議
本文漫談了測繪學的發(fā)展及其與數字地球構想的關系。為在21世紀加速建設我國空間數據基礎設施,發(fā)展我國的測繪學科和測繪事業(yè),以迎接"數字地球"的挑戰(zhàn),根據我國目前測繪事業(yè)發(fā)展的現狀,從一個側面(主要是大地測量方面)提出以下建議:
1.盡快統(tǒng)一我國大地定位參考框架的建設,對近年來由各個部門獨立建立的各等級GPS定位網進行必要的聯測和統(tǒng)一整體平差,此舉可望進一步加強國家級的大地定位框架;
2.將沿海各部門100多個驗潮站統(tǒng)一組織GPS聯測,精密確定各驗潮站水位標尺零點的大地高,填補陸海相接地帶重力測量空白。此舉為統(tǒng)一陸海大地水準面,建立海洋高程基準,研究海平面變化至關重要;
3.研究將陸地GPS定位框架向我國領海擴展的方案,著手建立我國包括海域的廣域差分GPS定位系統(tǒng);
4.盡快完成重建我國重力基本網,發(fā)展航空重力測量系統(tǒng),加密西部地區(qū)重力測量和GPS水準,加大力度支持對衛(wèi)星測高數據的利用,為下世紀確定我國亞分米級或厘米級大地水準面作好數據儲備,建立可在因特網上運行的新的重力數據庫;
[關鍵詞]沿海高校圖書館;經濟文化建設;途徑;方法
江蘇是海洋大省,海岸線將近1000千米,海域面積占全省土地面積的1/3以上,全省海 洋資源的綜合指數排在全國第四,海洋的開發(fā)與利用前景廣闊,潛力無限。針對上述情況, 作 為江蘇 省沿海地區(qū)的高校圖書館,如何依據海洋經濟文化特點,發(fā)揮自身優(yōu)勢,以圖書館人才、信 息資源、技術、設備為支撐,以信息服務為主要內容,向外延展和輻射,積極參與地區(qū)經濟 、文化建設,促進地區(qū)經濟增長,將是一個值得深入探討及其有意義的課題。
1 沿海高校圖書館為地方經濟文化建設提供信息服務的可行性
高校圖書館的社會責任要求高校圖書館要有強烈的社會責任意識,要對社會盡一定的責任和 義務,利用自身的資源最大限度地服務于社會。這就要求沿海高校圖書館除了為本院師生提 供服務以外,還要面向社會開放。在信息化社會里,沿海高校圖書館有著自 己獨特的優(yōu)勢。
1.1豐富的信息資源優(yōu)勢
沿海高校圖書館,占據所處的地域優(yōu)勢,秉承著數萬年海洋文化歷史,擁有德天獨厚的文化 寶庫。圖書館豐富的館藏文獻資源,無論在數量上還是種類上,都為地方高校圖書館開發(fā)信 息產品,占領區(qū) 域經濟市場提供了豐厚的信息保障。尤其是高等教育文獻保障體系(簡稱CALIS)的建設, 使高校圖書館之間可通過文獻傳遞、館際互借、公共檢索等手段實現資源的共建、共享[1]。如 我館不僅擁有126萬多冊的紙質文獻,還擁有海洋專題數據庫、清華鏡像站、萬方數據庫、 維普數據庫、Elsevier數據庫、EBSCO數據庫、國道數據庫、超星電子圖書、中文社會 科學 索引、人大復印資料、SbringLink數據庫、萬方學位論文等電子資源。尤其是海洋專題數 據庫,不但對我校的教學、科研有很大幫助,而與連云港地區(qū)的經濟發(fā)展也密切相關。
1.2先進的技術、設備和檢索手段優(yōu)勢
隨著信息數字化、網絡化的飛速發(fā)展以及數字技術、網絡技術在信息領域的廣泛應用,大多 沿海高校圖書館都擁有計算機、數字技術及網絡技術等較先進的現代化技術和設備。除此之 外,高校圖書館還通過“中國教育網”與全國高校相鏈接,與全球信息網接軌。再加之日 益強大的聯網檢索功能和網上服務功能,使圖書館更具備了服務地方經濟文化建設的技術 、設備和檢索手段優(yōu)勢。[2]如我館除了利用傳統(tǒng)的印刷型檢索工具:《全國報刊 索引》《國外科技資料目錄》《CA》《EI》《FSAT》等為檢索手段以外,還利用功能強大、 快速、便捷的光盤檢索、聯機數據庫檢索、Iternet檢索等現代化的檢索工具,從而極大地 提高了檢索的速度和效率。
1.3高素質的專業(yè)人才優(yōu)勢
信息服務是一項集知識、技術與智力于一體的創(chuàng)造性工作,能否滿足地方經濟建設的信息需 求,關鍵在于人才。英國圖書館專家哈里森說:“即使是世界一流的圖書館,如果沒有能夠 充分挖掘館藏優(yōu)勢、效率和訓練有素的工作人員,也難以提供廣泛有效的讀者服務。”沿海 高校圖書館在長期服務、教學、科研的工作實踐中,培養(yǎng)了一大批高素質的情報信息專業(yè)人 員,已經形成了以中青年館員為骨干力量的信息管理開發(fā)團隊。他們擁有扎實的專業(yè)知識, 具備 較高的文獻檢索能力和較強的信息意識,不但在信息的搜集、檢索、鑒別和傳遞等方面具有 明顯的優(yōu)勢,而且在信息開發(fā)、整合方面也具有非凡的能力。如我館情報信息服務團隊由正 教授帶隊,其成員包括副教授1名,圖書情報信息管理專業(yè)畢業(yè)生2名,其他專業(yè)碩士研究生 2名,計算機專家1名。除此之外,我館還以本校眾多的專家學者為依托,完全具備了 高層次地服務地方經濟建設的能力。自2006年以來,由這支團隊經常提供情報信息服務 的校企、院所,共合作完成各類項目300余項,申請專利100余個,累計創(chuàng)造直接、間接的社 會經濟效益約50億元。其中我校的閻斌倫教授主持的“河蟹秋冬季工廠化人工育苗技術研究 ”成果已在江蘇沿海大面積推廣,據初步估計,這一成果僅在江蘇產生的直接經濟效益每年 超過十億元。
2 沿海高校圖書館為地區(qū)經濟、文化建設提供信息服務的途徑與方法
沿海高校圖書館要跟上時展的潮流,與時俱進,利用獨特的地理區(qū)位優(yōu)勢,借著海洋文 化的東風,打造海洋文獻資源品牌,積極參與地方經濟、文化建設。
2.1根據地域經濟、文化特點,實現特色服務
淮海工學院圖書館地處渤海與山東半島的沿海城市——連云港。連云港海岸漫長,文物古跡 豐富,自然風景優(yōu)美,是“亞歐大陸橋”的東橋頭堡,是《西游記》《鏡花緣》文化的發(fā)源 地,是一座山海文化交輝的海濱旅游城市。連云港港口是中國十大沿海港口之一,目前已和 150多個國家和地區(qū)的近一千個港口有貿易運輸往來,承擔了全國90%以上的國 際過境集裝箱運輸任務。[3]作為全國四大核電站之一的江蘇田灣核電站也坐落在 連云 港這座美麗的海濱城市,目前已全面投入商業(yè)運行,將為江蘇經濟注入新的活力。
根據連云港地區(qū)經濟和特點,淮海工學院圖書館,應在傳承海洋文化,服務地區(qū)經濟,創(chuàng)建 海洋文化名城中發(fā)揮自己獨特的優(yōu)勢??梢钥紤]以海洋文化、旅游資源、地方綜合實力、港 口經濟、核電站建設等為內容,建設特色信息服務體系,實現特色服務。
2.1.1設立特色文獻中心。 我校提出以科學發(fā)展觀為指導,確定“面向海洋、發(fā)揮優(yōu)勢、突出特色、服務地方”的辦 學思路。我館乘勢而上,本著服務于本校學科建設,服務于地方經濟文化建設的宗旨,以海 洋品牌信息資源建設為重點,建成了具有海洋學科特色、地方特色資源的JALLIS海洋與核能 文獻中心,成為我館的品牌文獻中心,形成特色資源。
目前,該中心擁有海洋與核能類圖書11189冊,館藏海洋與核能類中文期刊50余種,自建的 海洋專題數據庫已經擁有全文文獻7萬余篇。海洋與核能文獻服務中心的建成,極大地促進 了我館海洋與核能特色信息服務水平,深化了服務層次,擴大了淮海工學院的知名度。
2.1.2建設特色數據庫,實現信息資源共享。 沿海高校圖書館要想能更好地為地方經濟、文化建設的發(fā)展服務;要想在信息服務市場中 確立自己獨特的優(yōu)勢,必須加強特色文獻的書目數據庫建設,實現信息資源共享。[4] 首先,要 根據本地工農業(yè)經濟發(fā)展的特點,搜集、整理、研究、介紹、記述蘊含本地區(qū)政治經濟、 自然地理、歷史沿革、文化源流、民族民俗、風土人情、土特物產等出版與未出版的文字、 聲像等載體的文獻。并進行詳細調查和分析研究,建成權威、系統(tǒng)地反映本地經濟 和 文化特色的數據庫。[5]其次,將自己館藏海洋文獻進行數字化處理,整合國內外 的優(yōu)秀涉海資 源,跟蹤國內外海洋資源開發(fā)前沿領域,建成高效共享的海洋信息資源平臺,為地方海洋資 源開發(fā)和相關產業(yè)發(fā)展提供科技支撐。如我館建成的海洋專題數據庫,該庫包括6個子數據 庫,海外海洋數據庫、海洋標準數據庫、海洋法規(guī)數據庫、中國海洋魚類原色圖庫、中文海 洋數據庫、海洋視頻數據庫。海洋專題數據庫的建設將填補我省海洋學科方面文獻資源的空 白;將為我省高校向國內外展示我省一批具有地方特色的資源貢獻出一份成果;并可借助網 絡為全省高校和地方科研機構最大限度地提供海洋文獻資源的共享出一份力量。另外我館還 開通了海洋科技信息網,保證了網絡資源更快、更好地為用戶服務。建立了海洋與核能文獻 中心的專業(yè)博客(hywxzx.blogbus.com/),加大海洋與核能文獻中心的宣 傳力度,同時更好地提供信息服務。
2.1.3挖掘海洋文化,提升城市品位,彰顯地方特色。 海洋文化是人類在社會歷史發(fā)展過程中所創(chuàng)造的,與海洋有關的物質財富和精神財富的總和 [6]。海洋文化的發(fā)展不但可以增加城市的文化底蘊,提升城市品位,而且可以為 地方經濟的發(fā)展 提供精神動力和智力支撐。因此,沿海高校圖書館要建立一套科學、合理的反映地方特色的 海洋文化體系,開發(fā)建成具有地方特色的海洋文化數據庫、閱覽室或陳列室等,使地方海洋 文化更加發(fā)揚光大。淮海工學院圖書館根據連云港悠久的海洋文化歷史特點,通過與地域 文化研究基地合作,深入而系統(tǒng)地搜集海洋宗教文化、海洋民俗文化、海洋魚俗文化、海洋 旅游文化、海洋沙雕文化、海洋美食文化、海洋景觀文化中彰顯連云港地方特色的海洋文化 信息,開發(fā)建成具有連云港海洋文化特色的數據庫。重點挖掘、整理那些代表連云港古文明 的古遺跡和古文化。如:昭示萬年之前,這里曾經出現人類文明起源的將軍崖巖畫;把華夏 文明傳向東瀛諸島的徐福東渡;帝王、文人墨客到此的巡游;譜寫中華民族海運外交史新篇 章的“海上絲綢之路”。另外還有古東夷文化、古海州文化、古郁州文化等區(qū)域特色文化, 讓這些古老的文化重新煥發(fā)生機,彰顯連云港海洋文化特色。
《西游記》文化是中華民族燦爛文化中一顆璀璨的明珠,她發(fā)源于連云港、起源于花果山。 2004年花果山世界兒童聯歡節(jié)暨《西 游記》文化節(jié)完全可以說明《西游記》文化不再只是中國人民自己的文化藝術,也是世 界人民普遍喜愛的文化藝術。因此,我館在2007年本科教學水平評估期間,與本市《西游記 》研究學 者聯合舉辦了“西游記文化陳列”展。展出的展品包括各種《西游記》版本、相關圖片、文 字資料、攝影以及《西游記》中塑造的各種人物的歷史版本、花果山的考證資料、吳承恩本 人在 海州地區(qū)生活的一些足跡等。通過大量的資料與實物充分闡述了西游記文化的淵源及影響, 此展受到了評估專家及廣大讀者的贊譽,不但弘揚了西游記文化,同時也提升了連云港 城市品位。
2.2建立和完善信息服務體系
沿海高校圖書館必須轉變服務方式,由封閉型向開放型轉變,讓信息資源走出校門,走向 社會,積極服務與地方經濟文化建設,實現資源價值利用的最大化。具體做法為:1)開 展形式多樣的信息服務。沿海高校圖書館要憑借自身豐富的信息資源,利用網絡通信等手段 ,為政府決策、企業(yè)管理、企業(yè)文化研究、市場需求、產品競爭、科技扶貧、科技下鄉(xiāng)等 提供形式多樣的信息服務。如:檢索服務、定題服務、查新服務、文獻傳遞、文獻加工、帶 查 帶譯、情報研究、企業(yè)策劃等。2)建立專家、學者主題知識庫,由情報信息員定期搜集 和采集符合用戶需求的知識信息,不斷充實到主題知識庫中,為用戶提供跟蹤服務;3 )提供信息中介服務,據統(tǒng)計,高校科研成果的轉化率不到30%,大量科研 成果由于缺乏宣傳而被束之高閣,因此,高校圖書館可以通過電話、網絡、信函等,宣 傳、推廣和交 流科技成果,使科技成果向生產力轉化;[7]也可以與學校就業(yè)指導中心聯 手合作,為企業(yè)推薦相應專業(yè)的優(yōu)秀畢業(yè)生,既可以為學校提高畢業(yè)生就業(yè)率也可也幫助企 業(yè)解決人力資源問題。4)定期開展市場調研,及時發(fā)現用戶的潛在需求,并根據用戶的需 求提供針對性強、使用價值高的情報信息服務。5)建立信息導航,讓用戶準確、快 捷地了解與之需要的相關領域的前沿研究動態(tài)和國際發(fā)展趨勢,節(jié)省其搜尋信息所花費的時 間。圖書館應利用搜索引擎、BBS、網上信息指南、虛擬圖書館等各種方式,為用 戶 提供信息導航服務。6)與地方企事業(yè)合作,定期或不定期地舉辦各種文化、經濟問題研 討班。7)與市圖書館、文化局聯合舉辦信息管理與信息檢索培訓班,對本市大、中、小 學校教師、各企業(yè)科技人員等進行信息檢索能力的培訓??傊?,要以文化促進經濟發(fā)展,當 好參謀,共同發(fā)展地方支柱產業(yè),發(fā)展地方經濟。
2.3培養(yǎng)高素質的復合型人才,提高服務質量
在網絡環(huán)境下,建設地方經濟、文化,急需培養(yǎng)信息資源開發(fā)與管理的高素質復合型人才。 圖書館要著力培養(yǎng)具有扎實的信息管理學知識、廣博地域文化知識、外語知識 和豐富的計算機網絡知識,并能夠迅速獲取信息并進行鑒別分析與加工整理的高素質復合型 人才。應以培訓、進修、引進等方式進行系統(tǒng)培養(yǎng)專門業(yè)務方面的人才。只有培養(yǎng) 一支較高水平的專業(yè)情報隊伍,才能更好地為地方經濟文化建設服務。
3結語
沿海高校圖書館除了為廣大師生的教學和科研提供服務以外,還要順應時展的需要,解 放思想,走出校門,服務于地方經濟文化建設,以沿海特色資源為依托,挖掘和宣揚優(yōu)秀的 海洋文化,實行特色化服務,為沿海地區(qū)經濟文化發(fā)展出一份力。
[參考文獻]
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【關鍵詞】新技術;發(fā)展;未來
傳統(tǒng)的測繪工程長期依靠經緯儀、平板儀、水準儀進行工作,隨著現代測繪技術的逐步擴大應用,向傳統(tǒng)測繪工程技術告別的時代已經到來?,F代測繪技術的核心是衛(wèi)星導航定位技術、遙感技術和地理信息系統(tǒng)技術。其中,衛(wèi)星導航定位技術和遙感技術是航天技術、衛(wèi)星技術、傳感器技術、現代通信技術、計算機技術等高新技術綜合集成的結果,地理信息系統(tǒng)技術是計算機技術、數據庫技術、空間分析與模擬技術綜合集成的結果。因此,現代測繪技術是空間技術和信息技術等現代高新技術的綜合集成,也是國家高新技術的重要組織部分。
一 測繪技術含義與發(fā)展情況
人們進行測繪的目的就是為了更好的掌握地面的信息,在信息掌握方面要做到全面,因此就采用了一些技術對指定的空間范圍進行測量,然后將測量結果繪制成不同標準的地形圖,這個過程就是測繪過程,在這個過程中應用的技術就是測繪技術。隨著測繪技術的發(fā)展,測繪所測量的對象也越來越多,在對特定區(qū)域進行測量的時候,不僅可以對地面的情況進行掌握,同時對地下的水文、地質和礦產也能進行測量。在進行地形圖繪制的時候,依照的標準是不同的,這主要是根據實際的測繪要求來進行確定的,在測繪中,測繪的要求不同,開展的工作也會有一定的差異,同時測量的重點也會不同。工程建設的測繪主要是對地形和水文情況進行掌握,同時對地面情況進行掌握,但是在進行礦產勘探的時候,主要的測量重點都是地下是否存在礦產。
測繪技術在我國的發(fā)展時間是比較久的,對經濟和社會的發(fā)展也做出了很大的貢獻??茖W水平的不斷提高,使得測繪技術也在不斷的發(fā)展,在測繪技術中,導航定位系統(tǒng)的發(fā)展成果是比較明顯的,這樣就使得工程測繪水平也進入了新的時期。不同的時期對測繪技術的要求也是不同的,為了更好的促進經濟和社會的發(fā)展,測繪技術一定要不斷發(fā)展,是人們的生活環(huán)境更好。
二 測繪技術的發(fā)展
1礦山測量方面
遙感技術在礦山測量中的應用已經歷了較長的時間,并積累了豐富的經驗。應用遙感資料,可獲取礦區(qū)實時、動態(tài)、綜合的信息源,對礦區(qū)環(huán)境進行監(jiān)測,為礦區(qū)環(huán)境保護提供決策支持。遙感資料用于找礦、礦區(qū)地質條件研究、煤層頂底板研究等方面都已得到應用,所有這些,都說明遙感技術應用于礦山測量是礦山測量實現其現代任務的重要保證。利用GPS技術進行礦區(qū)地表移動監(jiān)測、水文觀測孔高程監(jiān)測、礦區(qū)控制網建立或復測、改造等。其應用于礦山測量工作的地面部分已成為現代礦山測量的一項重要支撐技術。以礦區(qū)資源環(huán)境信息系統(tǒng)為平臺,以各種測量技術為數據獲取的途徑,可以建立集數據采集、處理、管理、分析、輸出于一體的自動化、智能化的技術系統(tǒng),作為礦山可持續(xù)發(fā)展的決策支持系統(tǒng)。
2濕地方面
利用遙感技術對濕地生物資源的分布、生長狀況及其變化進行估測。利用遙感技術多層次、多時相的動態(tài)監(jiān)測功能獲得及時可靠的數據,通過地理信息系統(tǒng)技術進行相關數據的實時更新,并對這些數據進行空間分析,可得到濕地的動態(tài)變化情況。應用遙感和地理信息系統(tǒng)技術,獲取濕地生態(tài)環(huán)境質量分析評價所需要的數據,借助GPS技術進行水質采樣調查、植被樣方調查、土壤采樣等常規(guī)野外調查。根據濕地信息系統(tǒng)的功能,可將其劃分為兩大類:查詢服務型信息系統(tǒng)和決策支持型地信息系統(tǒng)。
3地圖學的發(fā)展呈現出多層次、多領域、多時態(tài)、多功能的特點,遙感技術、地理信息系統(tǒng)技術、機助制圖技術與多媒體技術的發(fā)展將使地圖制圖學的基本理論、技術方法和手段、工藝過程發(fā)生根本性的變化。研究解決利用遙感技術和其它手段快速更新地圖信息,實現地圖內容的自動綜合,以及研制實用化專題地圖設計專家系統(tǒng)、地圖自動編輯制版系統(tǒng)和地圖信息分析應用專家系統(tǒng),是當今地圖制圖技術發(fā)展的關鍵。
4海洋測繪方面,海洋測繪技術發(fā)展的總趨勢是向高精度、全覆蓋、全過程自動化的方向發(fā)展。采用以衛(wèi)星定位技術為核心的多手段組合定位以及用卡爾曼濾波等方法處理提高測量定位精度;研制高精度條帶式測深系統(tǒng)、航空航天遙感測深系統(tǒng)等,實現海洋信息全覆蓋測量;繼續(xù)提高海洋測繪自動化程度,建立與海洋測量外業(yè)一體化的海洋測量數據庫,與海圖自動制圖系統(tǒng)銜接,建立海圖數據庫,最終建立海洋測量信息系統(tǒng)。
5內外業(yè)一體化數字測圖 .在現代測繪中,內外業(yè)一體化數字測圖也是一項重要的測繪新技術。數字測圖就是利用全站儀在野外采集數據,經過計算機處理得到工程設計、施工及管理用圖。該技術在城市測量和中小范圍工程測量中有廣泛的應用。以前數字測圖一般分為“數字測記式”和“電子平板式”兩種測圖模式,現已發(fā)展為用掌上電腦現場采集數據與成圖。數字測圖可實現工程勘測設計一體化和實現數據采集、更新、管理一體化和自動化。數字測圖現已成為GIS數據采集的一種手段。數字測圖的一個發(fā)展趨勢是多種傳感器組合全站儀、GPS接收機、數字相機、激光掃描儀等集成應用,從而實現大比例尺測圖的自動化和向三維測圖方向發(fā)展,構成三維模型和立體景觀,供設計、規(guī)劃、虛擬現實和電子商務等領域服務
三 測繪的技術的明天
目前我國已全面進入數字化測繪技術發(fā)展階段,但距離信息化測繪技術的發(fā)展還有一定的距離,因此,在此后的經濟發(fā)展過程中,一定要加強對信息化測繪技術的研究,以促進信息化測繪技術的應用和發(fā)展,使我國盡快進入信息化測繪技術發(fā)展階段,以獲得更多的經濟效益和社會效益。新測繪技術體現著我國當今科學技術發(fā)展的先進性,只有將這些技術充分地應用到工程的測量中才能真正實現其自身的內在價值,為我國的國民經濟的發(fā)展和工程建設質量的提高提供良好的科學指導,測繪技術代表了先進的科學技術發(fā)展水平,不僅為我國國民經濟的發(fā)展提供了重要的發(fā)展方向和科學依據,也為工程測量提供了準確及時的勘測信息,在競爭激烈的國際化市場中,世界各國都在高度重視地理信息的測繪技術,我們所實踐和應用的測繪技術,必須是以促進我國的社會主義現代化經濟建設為目標的,為不斷創(chuàng)新和超越原來的技術,提供更為精確科學的信息探測數據為目標,讓科技成果普及到我國的每一項工程建設當中,逐步提高我國的綜合國力,創(chuàng)造出新的奇跡。
結語
本文對測繪工程新技術的應用進行了一定的討論,從主觀方面來說,測繪技術始終都需要技術人員來操作,因此在將來的工作中,還需要加強對技術人員的培訓工作,提升技術人員的素質,避免在應用測繪工程新技術的過程中,出現較大的漏洞。另一方面,測繪工程新技術的應用需要結合不同地區(qū)的實際情況,以及不同的服務人群,這樣才能讓測繪工程新技術的優(yōu)勢發(fā)揮出來,達到一個較為理想的效果。
參考文獻
[1]許光海.測繪新技術在煤礦測量中的應用[J].山東煤炭科技,2008(04).
一、測繪技術應屬于信息技術
傳統(tǒng)的測繪技術領域包括大地測量技術、航空攝影測量技術、工程測量技術、地圖制圖與制印技術、海洋測繪技術以及測繪儀器制造技術等。當代測繪高科技主要是空間定位技術、航空和衛(wèi)星遙感技術、地面一體化測量技術和地理信息技術,以及與之相配套的通信技術和系統(tǒng)技術而帶來的上述技術的集成。它是以研究地理信息為主要目的,其研究內容主要包括對地理信息的幾何物理性質的探討,研究地理信息的度量方法,研究地理信息如何產生、提取、變換、檢測、傳遞、存貯、識別和處理,以及研究如何表達和應用地理信息等這些均屬于當代信息科學的研究內容。凡是用信息科學的原理和方法與信息打交道的技術均應稱為信息技術。因此,我們有理由認為測繪技術應該屬于信息技術范疇。
二、測繪技術的現代化要以信息技術為發(fā)展方向
測繪工作重點向開辟信息市場轉移,隨著市場經濟的發(fā)展,國家政治經濟體制改革的不斷深入,測繪生產管理方式從生產事業(yè)型向生產經營型轉變。測繪生產單位承擔指令性任務的比重逐步縮小,而計劃外的開發(fā)性任務將大量增加,城鄉(xiāng)建設與規(guī)劃國土的全面規(guī)劃與整治、資源的調查與開發(fā)、環(huán)境監(jiān)測與保護等對測繪技術和測繪產品提出了更迫切的要求,這些因素必將導致測繪市場的活躍。測繪市場包括測繪信息市場和測繪技術市場兩個方面。測繪信息市場側重于測繪信息產品在社會和經濟領域內的交換和流通,測繪技術市場側重于直接利用測繪技術進行有償服務。可以預見,今后用戶需要測繪市場提供的不僅是線劃圖產品,還要有影像產品;不僅是模擬產品,還要有數字產品、專題產品、硬件產品、軟科學服務、動態(tài)信息等,這些都需要測繪行業(yè)去開拓。
三、測繪行業(yè)的主要技術政策
測繪高科技的發(fā)展,信息產業(yè)的迅速崛起,導致測繪行業(yè)擺脫經典的測繪產業(yè)的組織和結構模式,但今后在一定的時間段內,測繪新技術體系不可能完全替代測繪生產中的常規(guī)技術體系,常規(guī)測繪技術仍將在測繪生產中占有一席之地。因此,測繪單位和測繪科技工作者必須把解決關鍵技術問題和常規(guī)測繪技術的改造放在主要地位,要在常規(guī)技術和新技術之間,建立起一種適合本單位實際的過渡體系。實現測繪生產從模擬向數字化的轉變,不僅僅是將模擬圖轉換為數字圖,而是實現基礎地理信息從采集、存貯、管理到產品輸出整個流程作業(yè)方式的改變,這種改變是系統(tǒng)的、整體的。所以,測繪單位必須進行總體規(guī)劃、分步實施,作為一個系統(tǒng)工程全面加以實現。當前,測繪單位要全面完成常規(guī)測繪技術向數字化和自動化方向過渡的技術改造。
四、測繪行業(yè)要組建基礎地理信息系統(tǒng)
建立1∶500―1∶10000各種比例尺地形圖、地籍測量、地下管線測量等需要的機助成圖系統(tǒng),應有數據庫、圖形庫編輯功能,能夠和野外觀測電子手簿實現接口。只有這樣,才能在新一輪的更新基本圖中,全面實現航測數字化成圖(局部地區(qū)不排除全野外數字成圖),并建立全站儀、電子手簿在野外直接對數字地圖進行修測(大面積集中修測亦可采用航測數字修測),使數字化成圖一體化。各類工程圖施測,建筑工程、水利工程放樣,市政工程的定線以及各種工程的竣工測量等均應采用內外業(yè)一體化系統(tǒng),其數據格式應與基礎地理信息數據庫接軌。
五、GPS定位技術在測繪行業(yè)的應用
GPS全球定位系統(tǒng)是美國國防部于1973年批準建立的新一代衛(wèi)星導航系統(tǒng)。GPS技術的用途十分廣泛,諸如??諏Ш?、車輛引行、導彈制導、工程測量、動態(tài)觀測、設備安裝、時間傳遞、速度測量等許多方面,能為城市及各重點工程項目建立各等級的控制網和精密工程控制網,重點掌握靜態(tài)相對定位原理、布網原則、精度要求和作業(yè)技術方法。學會網型的設計、儀器檢驗方法、外業(yè)數據采集和內業(yè)數據處理、坐標轉換、平差計算等問題的處理。在城市規(guī)劃管理、市政管理、交通管理、環(huán)境保護、災害監(jiān)測、氣象學、土地管理等城市管理方面,GPS都有著良好的應用前景和市場機遇。
【關鍵詞】測繪;發(fā)展;探測技術;應用
測繪學是一門關于地球空間信息的學科,是采用各種方法和手段研究空間對象的定位、描述和表達,動態(tài)變化與監(jiān)測,并將所獲得的各種空間信息進行加工、存儲與處理,使之綜合應用于經濟建設、國防建設、科學研究、社會發(fā)展等各個領域中所形成的一門學科。測繪科學既是地球學科的重要分支,又是一門工程應用學科,她服務于各種工程建設,包括地面、空中、地下、水下各種民用工程、礦山工程、海洋工程、軍事工程、環(huán)境工程、生態(tài)工程等領域。現代測繪科學研究的主要對象是空間信息,而以空間信息理論為核心的測繪學科,與地學、生態(tài)、環(huán)境、城建土地管理等相關學科都有密切的聯系。現代測繪高新技術,往往是多種專業(yè)技術的綜合系統(tǒng),只有將各類知識融會貫通,構成有機的知識網絡,才能適應現代科技相互交叉、滲透、移植的特點。測繪的范圍從地面擴展到整個近地空間,加之通訊、計算機網絡等信息技術,給測繪學的發(fā)展提供了廣闊的發(fā)展空間。隨著數字地球構想的實施,測繪學面臨一個歷史性的發(fā)展新機遇,傳統(tǒng)的或現代測繪學將以地球空間信息學的新面目立于地球科學分支學科之林,以更強的活力向前發(fā)展。
現代測繪技術主要有:(1)空間測繪技術(2)航空、衛(wèi)星重力探測技術(3)航空航天遙感技術(4)地圖制圖與地理信息系統(tǒng)技術(5)GPS、GIS、RS的三S集成技術。測繪科學與技術下設大地測量學與測量工程、攝影測量與遙感、地圖制圖學與地理信息工程三個研究方向。
大地測量學與測量工程專業(yè)是培養(yǎng)具備地面測量、海洋測量、空間測量、攝影測量與遙感以及地圖編制等方面的知識,能在國民經濟各部門從事國家基礎測繪建設、陸??者\載工具導航與管理、城市和工程建設、礦產資源勘察與開發(fā)、國土資源調查與管理等測量工程、地圖與地理信息系統(tǒng)的設計實施和研究、環(huán)境保護與災害預防及地球動力學等領域從事研究、管理、教學等方面工作的工程技術人才。
攝影測量與遙控專業(yè)是結合攝影測量(解析攝影測量、數字攝影測量)、地理信息系統(tǒng)、圖象信息處理以及遙感的系統(tǒng)理論和有關儀器設備的原理,培養(yǎng)從事攝影測量與遙感技術領域的地圖制作,建立地理信息系統(tǒng),進行資源調查以及近景攝影測量生產與研究的高級工程技術人才。
地圖制圖學與地理信息工程已從傳統(tǒng)的地圖繪制發(fā)展成為運用現代計算機技術與信息通信工程。
現代測繪學的內容廣泛,任務涉及面大,是現代高新技術互相滲透的結果。現代測繪學與傳統(tǒng)的測繪學有所不同,它不只是手段先進,方法新穎,而且其研究和服務的對象、范圍越來越廣泛,重要性越來越顯著。
如上所述,現代測繪學是一門科學性、技術性很強的學科。對于國民經濟建設、國防建設以及科學研究等領域,是一門重要的基礎科學。
在工程建設方面,工程的勘測、規(guī)劃、設計、施工、竣工及運營后的監(jiān)測、維護都需要測量工作。在軍事上,首先由測繪工作提供地形信息。在戰(zhàn)略的部署、戰(zhàn)役的指揮中,除必須究和服務的對象、范圍越來越廣泛,重要性越來越明顯。如上所述,現代測繪學是一門科學性、技術性很強的學科,對于國民經濟建設、國防建設以及科學研究等領域,是一門重要的基礎科學。
測繪工作是國民經濟建設和社會發(fā)展的一項前期性、基礎性工作,是構成地理信息產業(yè)的基礎和主干。它為國家經濟建設和社會發(fā)展提供與地理位置有關的各種專題性和綜合性的基礎信息,其成果是進行資源調查、環(huán)境監(jiān)測、農田建設、能源、交通、水利等大型工程建設、城鄉(xiāng)規(guī)劃建設、土地開發(fā)利用、重大災害監(jiān)測預報和科學研究、國防建設以及國家宏觀管理決策必不可少的基礎資料。
隨著空間科學、信息科學和計算機技術的飛速發(fā)展,測繪科學技術也進入了一個新時代。目前,國內外測繪科學技術的發(fā)展出現了下列主要趨勢:
(1)大地測量自采用快速高精度空間定位技術,特別是GPS技術以來,逐步從靜態(tài)大地測量發(fā)展到動態(tài)大地測量,作用范圍從地球局部區(qū)域擴展到全球,研究對象從地球表面幾何形態(tài)深入到研究地球內部物理結構及其動力學機制,傳統(tǒng)大地測量理論和技術將產生重大變革。應用大地測量技術對地殼運動和海平面變化進行精確監(jiān)測和研究,及時對因環(huán)境變化而產生的自然災害做出精確預報將受到普遍的重視。
(2)攝影測量的發(fā)展經過模擬攝影測量、解析攝影測量時代,已經于本世紀90年代進入到數字攝影測量時代。數字化攝影測量系統(tǒng)已經進入商品化的階段;將數字攝影測量系統(tǒng)與地理信息系統(tǒng)結合,促進了測繪生產過程的數字化和自動化;利用GPS確定航攝外方位元素,從而實現無地面控制點或少地面控制點的航空攝影測量,擺脫繁重的野外控制測量工作。
(3)遙感技術正朝向多種傳感器、多級分辨率、多頻譜、多時相的信息獲取和快速實時的智能化信息處理的方向發(fā)展。利用遙感技術對大陸、海洋、大氣等地球環(huán)境的變化進行長期觀測和分析,已經與遙感制圖、地球資源調查一樣成為遙感技術的主要方向。高分辨率衛(wèi)星攝影系統(tǒng)、高分辨率成象光譜儀、合成孔徑雷達等新型傳感器及其影象信息處理系統(tǒng)日益受到普遍重視。
(4)地理信息系統(tǒng)已在某些專業(yè)得到應用并進入商品化生產的階段,計算機技術和通訊技術的迅速發(fā)展,使GIS向多樣化和分布式處理邁進。在側重信息存儲、數據庫建立、查詢檢索、統(tǒng)計分析和自動制圖等基本功能的基礎上,GIS逐步進入開發(fā)分析、評價、預測、決策支持模型以及增加智能化功能的發(fā)展階段。
(5)地圖學的發(fā)展呈現出多層次、多領域、多時態(tài)、多功能的特點,遙感技術、地理信息系統(tǒng)技術、機助制圖技術與多媒體技術的發(fā)展將使地圖制圖學的基本理論、技術方法和手段、工藝過程發(fā)生根本性的變化。研究解決利用遙感技術和其它手段快速更新地圖信息,實現地圖內容的自動綜合,以及研制實用化專題地圖設計專家系統(tǒng)、地圖自動編輯制版系統(tǒng)和地圖信息分析應用專家系統(tǒng),是當今地圖制圖技術發(fā)展的關鍵。
【關鍵詞】海洋測繪;簡介;學科體系;新進展
一、前言
海洋測繪技術在國防和經濟建設中意義重大,隨著信息技術的發(fā)展,海洋測繪技術也不斷進步,在海洋事業(yè)中發(fā)揮重大作用。
二、海洋測繪簡介
海洋測繪是指測量海洋底部的地球物理場的性質及其變化特征,繪制成不同比例尺的海圖和專題海圖,是對海洋水體和海底為對象所進行的測量和海圖編制工作。主要包括海道測量、海洋大地測量、海底地形測量、海洋專題測量,以及航海圖、海底地形圖、各種海洋專題圖和海洋圖集等的編制。
海洋測繪的方法主要包括海洋地震測量、海洋重力測量、海洋磁力測量、海底熱流測量、海洋電法測量和海洋放射性測量。因海洋水體存在,須用海洋調查船和專門的測量儀器進行快速的連續(xù)觀測,一船多用,綜合考察?;緶y量方式包括:
1、路線測量。即剖面測量。了解海區(qū)的地質構造和地球物理場基本特征。
2、面積測量。按任務定的成圖比例尺,布置一定距離的測線網。比例尺越大,測網密度愈密。在海洋調查中,廣泛采用無線電定位系統(tǒng)和GPS技術。
三、海洋測繪的學科體系
1、海洋測繪的學科概念
海洋測繪是由測繪學、航海學、海洋學、水聲工程、計算機原理、圖形圖像學、信息學等構成的一門交叉學科,是按照人類海洋認知和海上活動的需求,研究海洋及毗鄰陸地的自然和人文等地理現象的抽象、控制、獲取、描述、服務的一門科學和技術。早期的海洋測繪學科,只有海道測量和海圖制圖兩個分支。20世紀初,聲學測量設備的問世標志著海洋測繪進入了電子化、專業(yè)化時代,隨后出現了航海圖測繪、港口管理和工程測繪、內陸水域測繪、近海工業(yè)測繪、近海地震測繪和軍事海道測繪等多個學科方向。近年來,隨著衛(wèi)星、通信、計算機、數據處理等科學技術的發(fā)展與應用,海洋測繪領域迎來了一場數字化、信息化的新變革,現代海洋測繪已涵蓋海道測量、海洋大地測量、海底地形測量、海洋(重力、磁力、底質等)專題測量、海圖編制、海洋地理信息系統(tǒng)等多個方向,多元、高精度和數字化的測繪信息已廣泛應用于國防建設、國民經濟建設和科學研究的各個方面。
2、海洋測繪的學科意義
海洋測繪是海洋測量和海圖繪制的總稱,即以海洋及毗鄰陸地區(qū)域的自然現象、人文現象等作為研究對象,通過抽象、控制、觀測、管理、加工和服務等技術手段和方法,形成海圖等紙質或數字產品,從而全面表達海洋地理空間要素及其相關的人文要素,服務于人類認知海洋及海上活動的需要。海洋測繪學科主要有科學性和應用性兩大任務,通過物理海洋測量和幾何海洋測量等技術手段,獲取海洋及其鄰近陸地、江河湖泊等的基礎地理信息,以及重力、磁力、海底地形、海底底質等海洋信息。海圖及海洋地理空間信息是海洋測繪的最終產品,它們分別是地理科學的第二和第三語言。因此,現代海洋測繪的核心任務是提供海洋地理空間信息服務,通過海圖、海洋地理空間信息告訴人們海洋地理空間的某一物體(目標)在某一時刻、某一地點發(fā)生的變化。21世紀被譽為“海洋的世紀”,人類面臨陸地資源即將枯竭的問題,海洋將成為人類賴以生活的第二家園。海洋測繪技術及應用將為人類一切海上(航運、生產、科研)活動提供全方位、全過程、全時段、多時空、多層次、多環(huán)節(jié)的海洋地理空間信息服務與安全保障支持,是發(fā)展海洋經濟,實現“海洋強國”戰(zhàn)略決策的重要基礎。
四、海洋測繪技術的新進展
1、水下綜合定位與導航技術
電磁波在海水中的衰減較快,穿透數米就丟失能量,所以陸上定位以及導航技術在海洋測繪中無能為力。不過,聲波可以傳播數百公里而不會出現明顯損失,因此可以使用聲學系統(tǒng)進行水下的定位以及導航,根據聲基線距離可以將聲學系統(tǒng)分成超短基線系統(tǒng)(USBL/SSBL)、長基線系統(tǒng)(LBL)以及短基線系統(tǒng)(SBL)。其中USBL/SSBL由3個以上的相距2cm的單元來構成水聽器基陣,分析測量信號到達各個接收單元之間的相位差以及斜距來進行定位,其定位精度為2~3m。SBL則布設聲信標,在測量船下方安置3個相距較遠水聽器,分析聲信標到水聽器往返的距離以及時間差來進行定位,其定位精度是5m,現在一些海域測繪中已很少使用。LBL則在海底布設3個相距較遠的聲信標,分析測船換能器的聲信標到測船之間的距離來進行定位,其精度是2m左右。因為距離是由聲波傳播時間以及聲速來計算,所以為改善聲學定位的精度,需了解測區(qū)聲速結構。
2、AUV/ROV關鍵測繪技術
在海洋測繪技術的研究當中,水下航行器作為有效工具,伴隨水聲通信以及能源、導航等技術的發(fā)展而得到廣泛應用。水下航行器分為有纜遙控航行器(ROV)以及自主航行器(AUV)。其中AUV同ROV相比有著結構簡單、造價低以及重量輕等優(yōu)點,活動范圍更廣并且潛水深度大,可以勝任復雜的海洋測繪環(huán)境,并且不需要復雜的水面平臺支持,因而在一些海域測繪中得到重視。AUV在執(zhí)行水下測繪任務時需要導航、制導以及控制系統(tǒng)的協調,導航系統(tǒng)提供位置以及姿態(tài)信息,而制導系統(tǒng)則考慮任務目標以及作業(yè)環(huán)境,來制定而合理的航路,控制系統(tǒng)則保證AUV根據制導系統(tǒng)的路徑航行。隨著水下導航定位技術的進步,基于AUV/R0V的水下精密測量成為可能。
3、海洋遙感信息技術
海洋遙感信息技術是根據地物電磁的輻射原理來獲取信息,其傳感器根據工作方式的不同可以分成主動式以及被動式,其中被動傳感器有多光譜掃描儀、水色掃描儀以及熱紅外輻射計等,而主動傳感器有微波散射計、雷達高度計以及合成孔徑雷達等,其中最常用的傳感器是陸地衛(wèi)星裝載多光譜掃描儀TM以及ETM,空間分辨率達到30m,可以繪制海岸線、沉積與侵蝕、監(jiān)測污染以及繪制水域水深圖等。此外紅外傳感器探測波段有著較強穿透力,輻射強度同發(fā)射物體的絕對溫度成正比,可以監(jiān)測海面溫度以及沿岸海流。目前在運用海洋遙感信息技術的過程中,主要監(jiān)測近岸海流、近岸工程、港灣水質、淺灘地形以及近岸工程等。隨著海岸帶以及海島遙感技術的發(fā)展,能夠跟蹤大尺度的洋流以及中尺度的渦流,提供海面的云圖、海平面以及大地水準面等方面的海面地形測高資。
4、多傳感器多源信息的融合技術研究
多傳感器多源技術是高效海底地形的測繪技術,在單波束測深儀的前提上改進而來的,利用安裝在測量船龍骨上的發(fā)射陣,通過向海底發(fā)射與龍骨方向相垂直的聲波束,利用安裝在船底的接收陣接收波束,測深系統(tǒng)完成完整發(fā)射接收之后,會形成一條由窄波束測點所組成的,在測量船正下方航向的測深剖面。因為各波束在空間呈現扇形排列,所以波束的指向角自中央向邊緣逐漸增大,回波信號也就從中央波束的反射波,逐漸過渡到兩側的散射波,然后使用振幅檢測法在波束測深儀中探測海底信號,原理是波束測深儀回波信號是反射波。在多源多傳感器系統(tǒng)當中,波束指向角逐漸增大時,其回波反射的波振幅將逐漸減小,而反射波尖脈沖也將逐漸模糊,波束的指向角減小反射波振幅同時能夠通過變振幅強度的方法來檢測,所以在多傳感器多源系統(tǒng)中除了振幅檢測法,還可以使用相位檢測法,通過相關原理來比較換能器的兩個接收單元間相位差來分析波束到達角,為后續(xù)計算提供數據。
五、結束語
綜上所述,人們對海洋環(huán)境的依賴程度越來越高,隨著信息技術的發(fā)展,海洋測繪技術也將不斷進步。
參考文獻
[關鍵詞]海洋經濟;可持續(xù)發(fā)展;結構調整
在廣東陸地空間基本耗盡的背景下,海洋為廣東經濟可持續(xù)增長提供了廣大的空間。理論上,在海洋強省的戰(zhàn)略下,海洋經濟應該有更大的發(fā)展空間,海洋GDP應占到GDP總量的30%~40%。2013年廣東海洋經濟生產總值僅占廣東生產總值的18%,盡管廣東海洋經濟發(fā)展的基礎較好,發(fā)展空間較大,可是廣東海洋經濟卻呈現出增長乏力、結構調整困難以及發(fā)展動力不足等問題。本文梳理了廣東海洋經濟發(fā)展現狀,并從發(fā)展基礎、發(fā)展空間、創(chuàng)新能力和管理能力四個方面橫向比較了廣東與其他?。▍^(qū)、市)的海洋經濟發(fā)展情況,并在此基礎上分析了廣東海洋經濟可持續(xù)發(fā)展的困境,提出政策建議。
一、廣東海洋經濟發(fā)展現狀
(一)海洋經濟生產總值穩(wěn)步上升,增長速度明顯放緩自2008年以來,廣東海洋經濟生產總值穩(wěn)步上升,2012年海洋經濟生產總值突破萬億元,2013年約達1.13萬億元。然而,2008年以來,廣東海洋經濟REFORMATION&STRATEGY2017.4增長也呈現明顯的下降趨勢,與廣東經濟發(fā)展速度度呈現出高度相關性。(二)廣東海洋就業(yè)人口數量、萬噸級泊位數量逐年增加2008—2013年,廣東海洋就業(yè)人口增加了70多萬,每年吸引新增就業(yè)人口10萬多人,這不僅解決了就業(yè)問題,還奠定了海洋經濟發(fā)展的良好基礎。廣東沿海港口萬噸級泊位數量繼續(xù)保持增長態(tài)勢,2008—2013年新增萬噸級港口泊位數60個,平均每年增長10個,萬噸級港口泊位數為第二和第三產業(yè)海洋經濟發(fā)展創(chuàng)造有利條件。(三)廣東海洋經濟發(fā)展?jié)摿涂臻g較大廣東未開發(fā)海洋領域比例較高,2008—2013年廣東海洋養(yǎng)殖面積僅占可養(yǎng)殖面積的20%多,未來海洋新生物品種養(yǎng)殖具有很大空間。單位海岸線海洋GDP呈現增長態(tài)勢,海洋經濟發(fā)展?jié)摿^大。2008年以來,廣東單位海岸線GDP已由2008年的1.416億元增長到2013年的2.742億元。但2011年起,廣東單位海岸線GDP的增長速度放緩。
二、廣東海洋經濟發(fā)展水平與其他?。▍^(qū)、市)的比較
(一)海洋經濟發(fā)展的經濟基礎比較1.海洋經濟的總體規(guī)模和增長速度發(fā)生分離。我國11個沿海?。▍^(qū)、市)中,廣東海洋經濟總量穩(wěn)居首位,這是廣東海洋經濟發(fā)展的重要基礎。廣東海洋經濟規(guī)模與其經濟規(guī)模存在高度相關性。速度方面,2013年廣東海洋經濟增長速度僅有7.40%,低于廣東GDP的增長速度,在11個沿海城市中排名倒數第五,海洋經濟增長速度排名前三名,天津、廣西和海南依然保持兩位數的增長。海洋經濟增長速度放緩也意味著廣東海洋經濟與廣東外向型經濟的高度相關性,世界經濟沖擊影響了廣東海洋經濟的發(fā)展。2.廣東海洋經濟結構相對合理,海洋經濟占GDP比重及海洋經濟中第三產業(yè)占比與個別沿海省份相比還有一定差距。產業(yè)結構方面,廣東海洋經濟的三次產業(yè)結構比較合理,基本呈現出第二、三產業(yè)并駕齊驅的均衡發(fā)展格局。但廣東海洋經濟的產業(yè)發(fā)展方式還比較傳統(tǒng)、粗放,海洋經濟占GDP比重及海洋經濟中第三產業(yè)占比與個別沿海省份相比還有一定差距。天津、上海、海南和福建的海洋生產總值與國內生產總值的比要高于廣東,其中,2013年天津達到31.7%,上海接近30%,而廣東還不足20%。究其原因,一方面是廣東經濟規(guī)模大,另一方面是天津、上海屬于直轄市,而海南和福建本身經濟體量小。此外,廣東海洋經濟中的第三產業(yè)占比低于上海和海南,上海海洋經濟第三產業(yè)主要體現在港口現代服務業(yè),海南主要體現在旅游業(yè),這說明廣東海洋經濟的發(fā)展空間還很大。3.海洋經濟提質增效的空間較大。2013年廣東單位海岸線GDP排在11個沿海?。▍^(qū)、市)的倒數第五位,且2008年以來一直是第五位。關鍵問題是與天津、上海比較差距太大,天津和上海單位海岸線的海洋GDP接近每公里30億元,是廣東的15倍左右。不僅如此,相對河北、江蘇和山東,廣東也還有較大差距,它們是廣東的1倍。廣東海洋經濟規(guī)模、結構具有先發(fā)優(yōu)勢,速度呈現出中等態(tài)勢,但相對于天津和上海,廣東海洋經濟發(fā)展的效益弱勢較為突出。因此,未來廣東海洋經濟發(fā)展更要注重質量,提高單位海洋資源的使用效率。(二)海洋經濟發(fā)展的產業(yè)空間比較1.廣東海洋第一產業(yè)發(fā)展空間相對充足,海洋產業(yè)仍以傳統(tǒng)產業(yè)為主。廣東海洋養(yǎng)殖面積和可養(yǎng)殖面積比僅為20%多,而河北、遼寧、江蘇和山東養(yǎng)殖面積超過可養(yǎng)殖面積,這表明廣東海洋第一產業(yè)發(fā)展空間還很大。2.海洋戰(zhàn)略性新興產業(yè)貢獻過小,而且增長速度低于全國沿海區(qū)域平均增長水平,廣東海洋生物醫(yī)藥、新能源和海洋生物品種培養(yǎng)還有很大空間。廣東海洋原油產量逐年增加,產量位居天津之后,2013年達到1345.3億噸。廣東天然氣產量位居沿海?。▍^(qū)、市)第一位,海洋化工產品產量低于天津、江蘇、山東,特別是山東,已經超過1000萬噸,而廣東還不到100萬噸。廣東風力發(fā)電還處于剛起步階段,未來發(fā)展空間較大。3.廣東港口平臺較多,航運物流發(fā)展?jié)摿^大。廣東萬噸級港口泊位數居全國首位,2013年達到270個,遠多于上海156個、浙江196個。然而,廣東港口貨運量小于上海、浙江,貨物周轉運輸量不僅低于上海、浙江,還低于江蘇,江蘇萬噸港口泊位數僅為44個,這說明廣東發(fā)展航運物流的潛力較大,未來海洋經濟增長的空間也較大。4.船舶制造業(yè)還處于落后位置,海洋第二產業(yè)不強。2008—2013年,廣東船舶工業(yè)處于全國第七的位置,明顯落后于上海、江蘇、浙江、福建和山東。廣東第二產業(yè)基數較大更多是原油產出量,近年來原油保持1400多億噸,處于第二位,位于天津之后。(三)海洋經濟發(fā)展的創(chuàng)新能力比較1.科技力量僅處在全國沿海11個?。▍^(qū)、市)中等水平,而且與上海、山東等海洋科技力量領先的區(qū)域相比差距較大,科研投入亟待增加。廣東海洋經費收入相對于其他沿海?。▍^(qū)、市),還是存在研究經費收入不高的問題,2013年上海和山東的海洋研究經費收入分別超過30億元,而廣東不足20億元。研究經費收入增長速度方面,2008年江蘇幾乎是廣東的50%,2013年江蘇研究經費收入超過廣東,且突破20億元。廣東海洋研究經費內部支出與經費收入呈現相似特征,廣東海洋研究經費支出小于上海、山東和江蘇,規(guī)模和增長速度均存在較大差距。2.廣東海洋專利擁有總量小于上海、山東和遼寧,海洋科技研發(fā)能力較弱,海洋科技成果、先進技術轉化為生產力的周期過長。廣東的科技產業(yè)多元化投資和風險投資機制亟待完善,海洋經濟人才層次太低,科技興海力度有待進一步加大。2013年廣東海洋發(fā)明專利擁有量僅為527項,只是上海的四分之一。不僅如此,廣東海洋發(fā)明專利擁有量也遠遠少于遼寧省。2008—2013年廣東海洋發(fā)明專利擁有量的增長速度明顯低于其他省份,如江蘇由2008年的46項增加到2013年的201項。根據前面分析可知,遼寧海洋經濟發(fā)展特點之一是海域確權工作的力度較大,這可能與海洋發(fā)明專利擁有量有關,因為遼寧海洋研究的政府投入明顯不足。與全國相比,廣東海洋創(chuàng)新能力處于前列,大部分指標排在第三名,核心問題是廣東與前兩名的差距較大,而與排在后面的差距較小。因此,總體而言,海洋創(chuàng)新能力不足,特別是海洋經濟創(chuàng)新能力與廣東經濟以及海洋經濟規(guī)模不相匹配。(四)海洋經濟發(fā)展的管理能力比較1.廣東海域確權工作要滯后于江蘇、遼寧和山東。2013年遼寧和山東每年海域確權面積分別達到14萬公頃和12萬公頃,江蘇也達到5萬多公頃,而廣東僅有6000多公頃。關鍵問題是,2008—2013年遼寧、山東和江蘇海域確權不是增長,就是基本保持穩(wěn)定,而2008年、2013年廣東的海域確權面積明顯減少。2.廣東海洋保護力度不及遼寧、山東和海南。廣東海洋開發(fā)與保護矛盾日益突出,污染嚴重,海洋生態(tài)環(huán)境壓力增大。2008—2013年廣東海洋保護區(qū)數量減少14個,保護區(qū)面積減少近2000公頃,而遼寧省海洋保護區(qū)面積依然保持9860公頃,山東海洋保護區(qū)面積一度下降后,自2009年保持上升態(tài)勢。海洋經濟開發(fā)和海洋保護是海洋經濟可持續(xù)發(fā)展的重要條件,廣東海洋經濟發(fā)展與海洋保護并不是平行推進的,且落后于經濟次發(fā)達地區(qū),這說明廣東海洋經濟發(fā)展、陸地經濟發(fā)展以及海洋保護還沒有形成良性互動關系。加大海洋保護力度、提高海洋治理能力是廣東海洋經濟強省建設必須解決好的問題。
三、新常態(tài)視角下廣東海洋經濟可持續(xù)發(fā)展困境
(一)海洋經濟結構調整較為緩慢1.海洋第一產業(yè)所占比例不斷降低,調整速度緩慢。2008年以來,廣東海洋第一產業(yè)的比重由3.8%下降到2013年的1.7%。廣東海洋第二產業(yè)穩(wěn)中有升,2013年海洋第二產業(yè)比重比2008年提高0.7%。2008年廣東海洋第三產業(yè)生產總值占海洋產業(yè)生產總值的49.5%,2013年該比值為50.9%。2.海洋經濟第二產業(yè)結構相對穩(wěn)定,出現增長乏力困境。以造船業(yè)為例,2008年廣東修船完工量是112艘,造船完工數量是39艘,2011年修船和造船數量達到最大共512艘,此后該數量開始下降。2013年造船和修船完工數量僅有353艘。此外,石油開采原油產量每年約1400萬噸,占廣東海洋GDP的比重較大。2009年廣東海洋第三產業(yè)達到52.5%,高于2013年水平。3.廣東海洋新興產業(yè)和高端臨海產業(yè)依然處于落后狀態(tài)。海洋經濟結構調整的主要路徑是新興產業(yè)或高端臨海產業(yè)。盡管廣東初步形成了以廣州、深圳為核心的海洋醫(yī)藥與生物制品產業(yè)集群,以及以粵東、粵西海洋生物育種和海水健康養(yǎng)殖產業(yè)集群,但廣東還沒有反映海洋生物醫(yī)藥專門的經濟統(tǒng)計數據,這說明廣東海洋新興產業(yè)還沒有形成規(guī)模。在新能源方面,2008年以來廣東海洋風力發(fā)電雖然得到快速發(fā)展,2013年風力發(fā)電僅有180萬千瓦,規(guī)模偏小。(二)海洋研究投入需要增大,海洋創(chuàng)新能力亟須提升1.海洋研究經費投入不足。2008年廣東海洋研究經費收入還不到10億元,2009年則更少,不到5億元,2013年廣東海洋研究經費收入還是不到20億元。在研究支出少于收入的背景下,2008—2013年廣東海洋研究經費收入僅占海洋生產總值的1.6%~1.8%,達不到創(chuàng)新驅動研究經費投入的標準。需要說明的是,廣東海洋研究經費收入就是研究經費的支出。如果按照人均來計算,廣東海洋研究人均經費更少。從統(tǒng)計數據可以看出,廣東海洋科研人員數量是逐年增加的,2008年廣東海洋研究機構有2253名研究人員,到2013年有3250名研究人員,6年增加近1000人。2008年人均研究經費為40多萬元,2013年增加到60萬元,扣除勞務費用后,真正用于科研的費用更少。2.擁有海洋發(fā)明專利總量不足。2013年廣東擁有海洋發(fā)明專利的總數為527項,比2008年增加160項。總體而言,發(fā)明專利擁有總量與廣東作為海洋經濟大省不匹配,與海洋經濟強省對科技創(chuàng)新的要求不相適應。相對于其他領域的發(fā)明專利,海洋研究專利擁有量明顯不足。(三)海洋管理和保護的效果不明顯,海洋保護任重道遠增長與保護均衡協調是海洋經濟可持續(xù)發(fā)展的前提條件。而粗放式經濟增長使得廣東海洋生態(tài)處于亞健康或不健康狀態(tài)。如果長此以往,海洋經濟不僅不能成為經濟增長源泉,還可能成為影響人們身體健康的源頭。1.海洋生態(tài)處于亞健康和不健康狀態(tài)。2008年以來,廣東海洋生態(tài)監(jiān)控區(qū)基本處于亞健康和不健康狀態(tài),海洋監(jiān)控區(qū)的生態(tài)多樣性較差,需要保護的物種達20多種。2008年廣東海洋保護區(qū)有64個,2013年減少到50個,海洋保護區(qū)的面積也由2008年的5701公頃,減少到2013年的3820公頃。2.廣東海洋確權面積逐年減少。海洋確權是海洋資源利用和海洋保護的重要條件,廣東海洋經濟發(fā)展面臨的困境是,大量海洋資源被閑置,海洋資源產權不清,對海洋資源管理能力下降,上述因素極大地影響了海洋經濟的發(fā)展。3.海洋污染治理能力和海洋管理能力制約海洋經濟發(fā)展?jié)摿Φ陌l(fā)揮。海洋保護和管理不足是廣西海洋經濟發(fā)展的另一個問題,先污染后治理的經濟發(fā)展思路已經影響海洋經濟的可持續(xù)性,未來必須加大海洋保護力度和提高海洋管理能力。
四、廣東海洋經濟可持續(xù)發(fā)展政策建議
關鍵詞:海洋環(huán)境污染海洋災害
海洋工程與海洋環(huán)境相互作用隨著沿海經濟的迅猛發(fā)展,近海海域遭到越來越嚴重的污染,使海域環(huán)境質量明顯下降,生態(tài)環(huán)境日趨惡化,并對生物資源和人體健康產生有害影響。近海水域的污染已成為世界各國,特別是象我國這樣具有相當長的海岸線和眾多海灣的國家所共同關心的環(huán)境問題。海洋經濟的發(fā)展還面臨嚴酷的海洋自然環(huán)境,海洋災害直接影響著海洋經濟的發(fā)展規(guī)模、速度和效益,精確預報海洋災害的發(fā)生、發(fā)展和應該采取何種防災、抗災和減災工程措施,也成為嚴重關注的環(huán)境問題。為了開發(fā)海洋中的空間、礦產、漁業(yè)、能源等物質資源,需要在海上進行各類工程建設,在目前科技日益發(fā)展的情況下,工程建設的規(guī)模日益巨大,這些大規(guī)模的工程建設和海洋環(huán)境之間的相互作用也將是開發(fā)海洋中的一個應引起特別關注的重要問題。為了適應我國海洋經濟的快速發(fā)展,海洋環(huán)境的日益惡化,海洋災害的頻發(fā)和海洋工程向大型化發(fā)展,近海石油氣田的開發(fā),以及海岸帶開發(fā)過程中的后效問題的研究需要,針對我國重大海洋環(huán)境與保護問題開展研究是十分必要和迫切的。
在這方面,重點需要開展的研究課題大體上有三類。第一類課題是海洋環(huán)境特征對各類污染物作用的機理和規(guī)律研究,第二類課題是海洋工程設施防災、抗災和減災研究,第三類課題是海洋工程及海洋環(huán)境工程與海洋環(huán)境的相互作用吸防治措施與對策。
一、海洋環(huán)境特征
對各類污染物的作用機理和規(guī)律研究以海洋流體動力對各類污染物遷移、擴散、轉化規(guī)律的研究為基礎,考慮各種自然環(huán)境因素(浪、流、風、光、溫度、濕度)、物理因素(擴散、揮發(fā)、沉降、吸附、釋放)、化學因素、生物因素的作用,揭示污染物在海洋復雜條件下的運動及演變規(guī)律,并建立海洋水質預測預報模型。此外,近年來,在我國沿海海域,赤潮頻發(fā)嚴重。因此,除了加強赤潮的監(jiān)測和預報外,也應加強在建立赤潮生長機理和發(fā)展規(guī)律方面的研究工作。
此項研究應通過現場觀測、物理模型實驗和數學模擬研究相結合的方法來進行。由于現場觀測工作耗資巨大,且受到許多客觀條件的限制,所獲得的數據往往有許多綜合因素的共同作用,很難將其中的單因素影響分離出來,因此,往往只能用它來作為對某一水質預測預報模型進行檢驗其可行性和精度的一個實例。
用數學模擬方法來建立海洋水質預測預報模型是一個較為有效的方法。目前,在這方面國內外已有不少水質預測預報模型,這些水質預測預報模型大體上都基于以下幾方面的模型:水流數學模型;波浪數學模型;液流相互作用模型;近海海域污染物遷移轉化數學模型。
在水流數學模型研究方面,對于較大范圍的海域,通??刹捎蒙疃绕骄某绷鹘虒W模型,對于紊動影響不顯著的海域,可不考慮湍流影響,而對于湍流效應顯著的區(qū)域,如排污口近區(qū),則應考慮湍流效應。此外,采用坐標變換,可建立一種能夠考慮復雜地形和套流效應的三維潮流數學模型,這樣才能夠較好地重現實際海域的三維潮流特征。在較小范圍的水域,水流數學模型可以以N-S方程和通用的k-(湍流模型為基礎,針對水溫和鹽度分層流的流動特性,考慮浮力對紊動的影響,建立用于模擬同時存在溫度和鹽度梯度這一類密度分層流的k-(單流體數學模型。也可以基于多流體模型的基本概念,分別對兩相本身的湍流輸運規(guī)律以及相間相互作用規(guī)律進行模擬,建立兩相湍浮力分層流的雙流體數學模型。
在波浪數學模型研究方面,可應用BI—CGSTAB法求解由橢圓型緩坡方程離散得到的代數方程組,以提高求解效率。從水波發(fā)展方程出發(fā),可導出一種用于大區(qū)域波浪變形問題的數學模型。通過引入弱非線性波色散關系,可使雙曲型緩坡方程能夠有效地考慮波浪的非線性效應。對高階Boussinesq方程的進一步研究,可使方程的色激性從入水到深水都達到很高精度,并提高方程的非線性精度,可以更精確的計算較深水域波浪的非線性特征。
針對帶自由表面的波浪場問題,通過把能有效模擬自由面形態(tài)的N—S方程和波能平衡方程的結合,可導出一個能考慮破波能量損失的拋物型緩坡療程,用這個方程可模擬規(guī)則波和不規(guī)則波破碎引起的波高變化。建立沿岸流數學模型,可模擬海岸上波高變化和破碎波波高、波浪增減水和沿岸流。
在波流相互作用模型的研究方面,對于弱流情形,可采用一種考慮流影響的修正的合流緩坡模型;對于強流情形,可采用在Botssinesq方程中考慮流影響的模型??梢詫⑤椛鋺Φ挠嬎愎脚c拋物型緩坡方程中的待求變量聯系起來,建立一種輻射應力計算的新方法,用該方法可對較大區(qū)域均勻斜坡地形上的波浪輻射應力進行數值模擬。
在近海海域污染物遷移轉化數學模型研究方面,基于N一S方程所建立的深度平均的二維應力一通量代數全場模型,可對非對稱潮流作用下的側向岸邊排放問題過分數值模擬。以研究近海海域污染物遷移轉化的三維預報系統(tǒng)作為目標,在分析近海環(huán)境中各種物理、化學和生物現象的基礎上,針對近海海域水污染的特點,從三維湍流模型出發(fā),在動量方程中引入表面風應力、底部切應力以及柯氏力的作用;在輸運方程中引入反映物理、化學、生物等作用的源、匯項,可建立一個統(tǒng)一考慮物理、化學和生物等過程綜合作用的近海海域污染物遷移轉化的三維預報模型,它可為環(huán)境評價、水質規(guī)劃、污染控制以及水域排污工程設計等提供重要的科學依據;同時對確定水域環(huán)境容量,從而制定水域環(huán)境保護策略,也具有十分重要的理論價值和應用前景。
應該指出,在海洋水質預測預報模型研究方面,數學模擬無疑是一種十分有效的手段,但不論是何種數學模型,其模型中所需的必要參數和邊界條件的處理是研究水質模型的技術關鍵,直接影響到水質模型的科學性和預測能力。而這些必要的數據是無法從數學模型本身來取得的,有些可以通過現場觀測來得到,但其中一些最基本的卷數是要通過基本機理的研究才能得到,在這方面物理模型實驗研究將是一個有效的手段。
能模擬海洋動力因素的先進實驗設備,現代化的量測儀器和測試系統(tǒng)是開展物理模型實驗研究的必備條件。進一步完善PIV和LIF的濃度場、速度場同步測量系統(tǒng),可研究非破碎波浪、破碎波浪及波流相互作用下水流的垂直結構,獲得流場中水質點速度的空間分布和時間過程;并同步獲得波浪及波流相互作用下濃度場的空間及時間變化過程,可用以分析定量污染物團在波浪及波流相互作用下擴散的基本特征和擴散系數。
二、海洋災害的精確預報及海洋工程設施防災、抗災和減災的研究海洋災害主要包括風暴潮、海浪、海冰、海嘯、赤潮及海岸侵蝕等。
90年代以來,我國海洋災害所造成的損失每年達上百億元人民幣,是世界上海洋災害最嚴重的國家之一。海洋工程結構的投資費用很高,一旦發(fā)生破壞,將會造成重大的人員傷亡和巨額財產損失(如1969年渤海冰推倒“海二井”平臺,1989年風暴潮損失超6億元,1991年DB29銷管船在南海通臺風翻沉等)。當前我國海洋能源開發(fā)與海洋空間利用的絕大部分活動是在近海和極淺海海域。為了保證在這些海域所建造的工程設施能夠安全服役免遭破壞,面臨的首要問題是弄清這一海域中嚴酷和復雜多變的環(huán)境因素。我國東臨西北太平洋,每年出現的臺風數目占全球的38%,其中對我國可能造成災害的臺風每年有7—8個。每當臺風在我國登陸或接近我國沿海通過時,都會在沿岸局部地區(qū)產生風暴潮,形成風暴潮災害。
在我國北方海域(渤海和北黃海),冬季由于受寒潮影響,沿岸地區(qū)每年都有結冰現象,結冰嚴重的年份則出現冰害。若對這些海洋災害估計不足將會帶來巨大的損失。渤海重疊冰與堆積冰的形成,不但可給結構物以強大的冰壓力,而且由于冰激引起的振動作用,也會給海洋平臺的使用和安全帶來巨大的損害。而冰區(qū)溢油的遷移規(guī)律及預防和清理技術,至今尚未進行過深入的研究。對近岸大面積冰排和海上浮冰,在波浪、潮汐作用下都會引起海冰的斷裂,斷裂后冰塊的尺度直接影響其對結構物的作用。在渤海海域建造的海洋平臺,為了抵抗冰害,往往建成正、倒錐體的結構型式,冰排對錐體結構的冰荷載及與其的動力相互作用,也是目前尚未解決的課題。在海冰力學的研究中,除進行理論分析和數值模擬外,實驗研究也是一個重要的手段。在實驗研究中,模型冰可采用凍結模型冰和非凍結模型冰來進行,它們各有其優(yōu)缺點,發(fā)展這兩種技術是海冰力學研究中的一個課題。
我國是一個多地震的國家,海域中時有地震發(fā)生。強烈的地震將有可能是海上工程設施的主要破壞荷載。如果一旦在地震中結構物(海洋平臺、鉆井船、人工島、輸油及輸氣管道等)發(fā)生破壞,除其直接經濟損失極大外,其次生災害——火災、環(huán)境污染等的后果也不堪設想。
近年環(huán)太平洋地區(qū)地震的頻度和強度都在上升,造成重大災害。大型海上工程在地震作用下的安全性,特別是抗震防災的基本原理和減震技術措施需要認真研究。海域中的大型海上水工建筑物在地震作用下的響應和振動破壞機理更有待深入研究。日本阪神地震記錄資料表明,地震及由此引發(fā)的巨浪共同作用對水中和岸邊建筑物造成的破壞十分嚴重。水工建筑物的這類破壞機理,至今國內外對此都很少研究,且由于試驗條件的限制,國內外對此方面的試驗研究工作開展極少。這是海上水工建筑物抗震研究中的一個新領域。
以下的一些研究內容將是為解決海洋工程設施抗震措施中的關鍵技術所必需考慮的,如近海環(huán)境地震危險性分析,設計地震動參數和頻譜特性,強震海底多維地震動及其空間分布規(guī)律,地震波傳播特性及地震動輸入機理;海域中大型海上水工建筑物在地震作用下,考慮周圍水介質影響的結構振動破壞機理、振動控制、地震動時頗聯合分析模型和輸入機制、非線性動力分析和動力破壞試驗;核電站海域工程建筑物抗地震性能,海洋采油平臺及地下輸油管線與地基土動力相互作用,碼頭及護岸建筑物地震穩(wěn)定性;海域中水工建筑物的性能設計和地震設防標準等。
海上水工建筑物在長期運行過程中健康狀況逐漸惡化,其損傷主要來自兩個方面:其一是結構的老化、疲勞、超載、內部損傷(裂縫)、地基沉降變形以及環(huán)境的物理化學損傷(低溫、凍融、大氣侵蝕)等;其二是設計不周或設計標準偏低,施工質量差,原材料不合格,管理維護不善等。大型海上水工建筑物的損傷和事故都將對國民經濟的發(fā)展造成重大的影響。
因此,發(fā)展以下的一些技術和方法將是十分重要的。如在考慮海洋環(huán)境荷載在幅值。時間及方向上的隨機性所導致結構安全的不確定性情況下,對現役海洋工程結構進行健康診斷和評估剩余可靠度的理論;結構健康狀態(tài)及損傷檢測的新技術和新方法;結構病害治理用的新材料、新技術和新方法;海洋工程結構在多種復雜海洋環(huán)境條件下(風、浪、流、冰、地震等)的可靠度和優(yōu)化理論研究,設計與建造新型抗災工程結構;研究和設計使海洋工程結構物在設計使用期限內有足夠的安全度,而在退役之后又便于拆除的各種工程措施。
為了及時掌握海洋環(huán)境的風云變幻和災害的可能來臨,發(fā)展海洋環(huán)境及災害的預報技術是非常必要的。為此需要建立以下一些系統(tǒng),如建立由近海到遠海的海洋環(huán)境及災害觀測網絡、預報與預警系統(tǒng)、沿岸防災準備和各類應急處理系統(tǒng);以主要海域和海岸帶區(qū)域經濟發(fā)展為背景,進行重點研究,建立數字化的海洋環(huán)境信息系統(tǒng)模型與結構;以及建立海岸和近海工程設施防災減災數字信息系統(tǒng),將海岸和近海工程與網絡技術人算機技術、遙感技術、地理信息系統(tǒng)、全球定位系統(tǒng)相結合,建立數學物理模型,通過多媒體技術,形象化地描述災害成因、發(fā)生機理、傳播規(guī)律、模擬災害破壞的過程,建成智能化的防災、抗災和減災決策支持系統(tǒng)。
三、海洋工程及海洋環(huán)境工程與海洋環(huán)境的相互作用及防治措施與對策為了充分利用海洋空間,現代海洋空間利用除傳統(tǒng)的港口和海洋運輸外,正在向海上人造城市、發(fā)電站、海洋公園、海上機場、海底隧道和海底倉儲的方向發(fā)展。
人們現已在建造或設計海上生產、工作、生活用的各種大型人工島、超大型浮式海洋結構和海底工程,估計到21世紀,可能出現能容納10萬人的海上人造城市。我國澳門和日本已經在海上建成了人工島海上機場。為緩解緊張的陸地資源及減少城市噪音等,日本已經于99年8月在東京灣用6塊380米長,60米寬的矩形漂浮鋼板拼裝海上漂浮機場。
由此可見,隨著海洋資源與空間的開發(fā)利用,各類海上工程建筑物數量不斷增多、規(guī)模日益復雜和龐大,保證這些海上工程設施的安全運行及采取海洋工程防災減災措施將越來越重要。海岸帶和近岸海域是各種動力因素最復雜的地區(qū),但同時又是經濟活動最為發(fā)達的地區(qū),海上工程建設如果考慮不當將會在一定程度上引發(fā)環(huán)境災害。工程設施可能破壞原有海岸帶的動態(tài)平衡,影響岸灘的沖淤變化。海上回填和疏浚會改變海岸的形態(tài),破壞某些海洋生物賴以生存的棲息地,若對含有污染物的疏浚污泥傾拋處理不當則會造成二次污染。海上石油生產中的溢油事故將對海洋環(huán)境造成極其嚴重的污染。日益增多的海上退役工程設施如果不及時處理也將會逐漸成為海上障礙物以致引起公害。海洋工程抗災減災的任務是一方面要保證最大限度地減少自然界海洋災害帶來的報失,另一方面又要避免人為造成的海洋環(huán)境災害。
隨著人類對海洋資源的不斷開發(fā)和利用,海洋環(huán)境保護與人類生產實踐活動協調發(fā)展日顯重要。如港口開發(fā)中的環(huán)境問題,主要內容包括:航道、港池開挖、疏浚引起的泥沙輸運及其疏浚物拋放對海洋環(huán)境的影響,深水港口水工建筑物、大型人工島、超大型浮式結構的環(huán)境和生態(tài)影響;破波帶及其附近水域沿岸流對物質輸運擴散規(guī)律研究;大型海岸工程、岸灘保護和整治工程引起的海域環(huán)境的變遷和海岸演變;海岸演變、防護及開發(fā)利用新概念的原則與理論,如由于工程措施所引起的海岸動力學、生態(tài)學、社會經濟學及與環(huán)境關系的綜合分析與協調。
隨著沿海大、中型城市經濟建設的快速發(fā)展,城平建設中的污水深海排放技術,感潮水域污水多點排放漂移擴散研究,天然海灣、人工湖及人工運河的水質交換能力,人工沙灘的保護措施,灘涂圍墾對水域環(huán)境的影響等,都將是需要認真解決的問題。
關鍵詞海洋環(huán)境污染海洋災害海洋工程與海洋環(huán)境相互作用
隨著沿海經濟的迅猛發(fā)展,近海海域遭到越來越嚴重的污染,使海域環(huán)境質量明顯下降,生態(tài)環(huán)境日趨惡化,并對生物資源和人體健康產生有害影響。近海水域的污染已成為世界各國,特別是象我國這樣具有相當長的海岸線和眾多海灣的國家所共同關心的環(huán)境問題。海洋經濟的發(fā)展還面臨嚴酷的海洋自然環(huán)境,海洋災害直接影響著海洋經濟的發(fā)展規(guī)模、速度和效益,精確預報海洋災害的發(fā)生、發(fā)展和應該采取何種防災、抗災和減災工程措施,也成為嚴重關注的環(huán)境問題。為了開發(fā)海洋中的空間、礦產、漁業(yè)、能源等物質資源,需要在海上進行各類工程建設,在目前科技日益發(fā)展的情況下,工程建設的規(guī)模日益巨大,這些大規(guī)模的工程建設和海洋環(huán)境之間的相互作用也將是開發(fā)海洋中的一個應引起特別關注的重要問題。為了適應我國海洋經濟的快速發(fā)展,海洋環(huán)境的日益惡化,海洋災害的頻發(fā)和海洋工程向大型化發(fā)展,近海石油氣田的開發(fā),以及海岸帶開發(fā)過程中的后效問題的研究需要,針對我國重大海洋環(huán)境與保護問題開展研究是十分必要和迫切的。
在這方面,重點需要開展的研究課題大體上有三類。第一類課題是海洋環(huán)境特征對各類污染物作用的機理和規(guī)律研究,第二類課題是海洋工程設施防災、抗災和減災研究,第三類課題是海洋工程及海洋環(huán)境工程與海洋環(huán)境的相互作用吸防治措施與對策。
一、海洋環(huán)境特征對各類污染物的作用機理和規(guī)律研究
以海洋流體動力對各類污染物遷移、擴散、轉化規(guī)律的研究為基礎,考慮各種自然環(huán)境因素(浪、流、風、光、溫度、濕度)、物理因素(擴散、揮發(fā)、沉降、吸附、釋放)、化學因素、生物因素的作用,揭示污染物在海洋復雜條件下的運動及演變規(guī)律,并建立海洋水質預測預報模型。此外,近年來,在我國沿海海域,赤潮頻發(fā)嚴重。因此,除了加強赤潮的監(jiān)測和預報外,也應加強在建立赤潮生長機理和發(fā)展規(guī)律方面的研究工作。
此項研究應通過現場觀測、物理模型實驗和數學模擬研究相結合的方法來進行。由于現場觀測工作耗資巨大,且受到許多客觀條件的限制,所獲得的數據往往有許多綜合因素的共同作用,很難將其中的單因素影響分離出來,因此,往往只能用它來作為對某一水質預測預報模型進行檢驗其可行性和精度的一個實例。
用數學模擬方法來建立海洋水質預測預報模型是一個較為有效的方法。目前,在這方面國內外已有不少水質預測預報模型,這些水質預測預報模型大體上都基于以下幾方面的模型:水流數學模型;波浪數學模型;液流相互作用模型;近海海域污染物遷移轉化數學模型。
在水流數學模型研究方面,對于較大范圍的海域,通??刹捎蒙疃绕骄某绷鹘虒W模型,對于紊動影響不顯著的海域,可不考慮湍流影響,而對于湍流效應顯著的區(qū)域,如排污口近區(qū),則應考慮湍流效應。此外,采用坐標變換,可建立一種能夠考慮復雜地形和套流效應的三維潮流數學模型,這樣才能夠較好地重現實際海域的三維潮流特征。在較小范圍的水域,水流數學模型可以以N-S方程和通用的k-(湍流模型為基礎,針對水溫和鹽度分層流的流動特性,考慮浮力對紊動的影響,建立用于模擬同時存在溫度和鹽度梯度這一類密度分層流的k-(單流體數學模型。也可以基于多流體模型的基本概念,分別對兩相本身的湍流輸運規(guī)律以及相間相互作用規(guī)律進行模擬,建立兩相湍浮力分層流的雙流體數學模型。
在波浪數學模型研究方面,可應用BI—CGSTAB法求解由橢圓型緩坡方程離散得到的代數方程組,以提高求解效率。從水波發(fā)展方程出發(fā),可導出一種用于大區(qū)域波浪變形問題的數學模型。通過引入弱非線性波色散關系,可使雙曲型緩坡方程能夠有效地考慮波浪的非線性效應。對高階Boussinesq方程的進一步研究,可使方程的色激性從入水到深水都達到很高精度,并提高方程的非線性精度,可以更精確的計算較深水域波浪的非線性特征。
針對帶自由表面的波浪場問題,通過把能有效模擬自由面形態(tài)的N—S方程和波能平衡方程的結合,可導出一個能考慮破波能量損失的拋物型緩坡療程,用這個方程可模擬規(guī)則波和不規(guī)則波破碎引起的波高變化。建立沿岸流數學模型,可模擬海岸上波高變化和破碎波波高、波浪增減水和沿岸流。
在波流相互作用模型的研究方面,對于弱流情形,可采用一種考慮流影響的修正的合流緩坡模型;對于強流情形,可采用在Botssinesq方程中考慮流影響的模型。可以將輻射應力的計算公式與拋物型緩坡方程中的待求變量聯系起來,建立一種輻射應力計算的新方法,用該方法可對較大區(qū)域均勻斜坡地形上的波浪輻射應力進行數值模擬。
在近海海域污染物遷移轉化數學模型研究方面,基于N一S方程所建立的深度平均的二維應力一通量代數全場模型,可對非對稱潮流作用下的側向岸邊排放問題過分數值模擬。以研究近海海域污染物遷移轉化的三維預報系統(tǒng)作為目標,在分析近海環(huán)境中各種物理、化學和生物現象的基礎上,針對近海海域水污染的特點,從三維湍流模型出發(fā),在動量方程中引入表面風應力、底部切應力以及柯氏力的作用;在輸運方程中引入反映物理、化學、生物等作用的源、匯項,可建立一個統(tǒng)一考慮物理、化學和生物等過程綜合作用的近海海域污染物遷移轉化的三維預報模型,它可為環(huán)境評價、水質規(guī)劃、污染控制以及水域排污工程設計等提供重要的科學依據;同時對確定水域環(huán)境容量,從而制定水域環(huán)境保護策略,也具有十分重要的理論價值和應用前景。
應該指出,在海洋水質預測預報模型研究方面,數學模擬無疑是一種十分有效的手段,但不論是何種數學模型,其模型中所需的必要參數和邊界條件的處理是研究水質模型的技術關鍵,直接影響到水質模型的科學性和預測能力。而這些必要的數據是無法從數學模型本身來取得的,有些可以通過現場觀測來得到,但其中一些最基本的卷數是要通過基本機理的研究才能得到,在這方面物理模型實驗研究將是一個有效的手段。
能模擬海洋動力因素的先進實驗設備,現代化的量測儀器和測試系統(tǒng)是開展物理模型實驗研究的必備條件。進一步完善PIV和LIF的濃度場、速度場同步測量系統(tǒng),可研究非破碎波浪、破碎波浪及波流相互作用下水流的垂直結構,獲得流場中水質點速度的空間分布和時間過程;并同步獲得波浪及波流相互作用下濃度場的空間及時間變化過程,可用以分析定量污染物團在波浪及波流相互作用下擴散的基本特征和擴散系數。
二、海洋災害的精確預報及海洋工程設施防災、抗災和減災的研究
海洋災害主要包括風暴潮、海浪、海冰、海嘯、赤潮及海岸侵蝕等。90年代以來,我國海洋災害所造成的損失每年達上百億元人民幣,是世界上海洋災害最嚴重的國家之一。海洋工程結構的投資費用很高,一旦發(fā)生破壞,將會造成重大的人員傷亡和巨額財產損失(如1969年渤海冰推倒“海二井”平臺,1989年風暴潮損失超6億元,1991年DB29銷管船在南海通臺風翻沉等)。當前我國海洋能源開發(fā)與海洋空間利用的絕大部分活動是在近海和極淺海海域。為了保證在這些海域所建造的工程設施能夠安全服役免遭破壞,面臨的首要問題是弄清這一海域中嚴酷和復雜多變的環(huán)境因素。我國東臨西北太平洋,每年出現的臺風數目占全球的38%,其中對我國可能造成災害的臺風每年有7—8個。每當臺風在我國登陸或接近我國沿海通過時,都會在沿岸局部地區(qū)產生風暴潮,形成風暴潮災害。
在我國北方海域(渤海和北黃海),冬季由于受寒潮影響,沿岸地區(qū)每年都有結冰現象,結冰嚴重的年份則出現冰害。若對這些海洋災害估計不足將會帶來巨大的損失。渤海重疊冰與堆積冰的形成,不但可給結構物以強大的冰壓力,而且由于冰激引起的振動作用,也會給海洋平臺的使用和安全帶來巨大的損害。而冰區(qū)溢油的遷移規(guī)律及預防和清理技術,至今尚未進行過深入的研究。對近岸大面積冰排和海上浮冰,在波浪、潮汐作用下都會引起海冰的斷裂,斷裂后冰塊的尺度直接影響其對結構物的作用。在渤海海域建造的海洋平臺,為了抵抗冰害,往往建成正、倒錐體的結構型式,冰排對錐體結構的冰荷載及與其的動力相互作用,也是目前尚未解決的課題。在海冰力學的研究中,除進行理論分析和數值模擬外,實驗研究也是一個重要的手段。在實驗研究中,模型冰可采用凍結模型冰和非凍結模型冰來進行,它們各有其優(yōu)缺點,發(fā)展這兩種技術是海冰力學研究中的一個課題。
我國是一個多地震的國家,海域中時有地震發(fā)生。強烈的地震將有可能是海上工程設施的主要破壞荷載。如果一旦在地震中結構物(海洋平臺、鉆井船、人工島、輸油及輸氣管道等)發(fā)生破壞,除其直接經濟損失極大外,其次生災害——火災、環(huán)境污染等的后果也不堪設想。
近年環(huán)太平洋地區(qū)地震的頻度和強度都在上升,造成重大災害。大型海上工程在地震作用下的安全性,特別是抗震防災的基本原理和減震技術措施需要認真研究。海域中的大型海上水工建筑物在地震作用下的響應和振動破壞機理更有待深入研究。日本阪神地震記錄資料表明,地震及由此引發(fā)的巨浪共同作用對水中和岸邊建筑物造成的破壞十分嚴重。水工建筑物的這類破壞機理,至今國內外對此都很少研究,且由于試驗條件的限制,國內外對此方面的試驗研究工作開展極少。這是海上水工建筑物抗震研究中的一個新領域。
以下的一些研究內容將是為解決海洋工程設施抗震措施中的關鍵技術所必需考慮的,如近海環(huán)境地震危險性分析,設計地震動參數和頻譜特性,強震海底多維地震動及其空間分布規(guī)律,地震波傳播特性及地震動輸入機理;海域中大型海上水工建筑物在地震作用下,考慮周圍水介質影響的結構振動破壞機理、振動控制、地震動時頗聯合分析模型和輸入機制、非線性動力分析和動力破壞試驗;核電站海域工程建筑物抗地震性能,海洋采油平臺及地下輸油管線與地基土動力相互作用,碼頭及護岸建筑物地震穩(wěn)定性;海域中水工建筑物的性能設計和地震設防標準等。
海上水工建筑物在長期運行過程中健康狀況逐漸惡化,其損傷主要來自兩個方面:其一是結構的老化、疲勞、超載、內部損傷(裂縫)、地基沉降變形以及環(huán)境的物理化學損傷(低溫、凍融、大氣侵蝕)等;其二是設計不周或設計標準偏低,施工質量差,原材料不合格,管理維護不善等。大型海上水工建筑物的損傷和事故都將對國民經濟的發(fā)展造成重大的影響。
因此,發(fā)展以下的一些技術和方法將是十分重要的。如在考慮海洋環(huán)境荷載在幅值。時間及方向上的隨機性所導致結構安全的不確定性情況下,對現役海洋工程結構進行健康診斷和評估剩余可靠度的理論;結構健康狀態(tài)及損傷檢測的新技術和新方法;結構病害治理用的新材料、新技術和新方法;海洋工程結構在多種復雜海洋環(huán)境條件下(風、浪、流、冰、地震等)的可靠度和優(yōu)化理論研究,設計與建造新型抗災工程結構;研究和設計使海洋工程結構物在設計使用期限內有足夠的安全度,而在退役之后又便于拆除的各種工程措施。
為了及時掌握海洋環(huán)境的風云變幻和災害的可能來臨,發(fā)展海洋環(huán)境及災害的預報技術是非常必要的。為此需要建立以下一些系統(tǒng),如建立由近海到遠海的海洋環(huán)境及災害觀測網絡、預報與預警系統(tǒng)、沿岸防災準備和各類應急處理系統(tǒng);以主要海域和海岸帶區(qū)域經濟發(fā)展為背景,進行重點研究,建立數字化的海洋環(huán)境信息系統(tǒng)模型與結構;以及建立海岸和近海工程設施防災減災數字信息系統(tǒng),將海岸和近海工程與網絡技術人算機技術、遙感技術、地理信息系統(tǒng)、全球定位系統(tǒng)相結合,建立數學物理模型,通過多媒體技術,形象化地描述災害成因、發(fā)生機理、傳播規(guī)律、模擬災害破壞的過程,建成智能化的防災、抗災和減災決策支持系統(tǒng)。
三、海洋工程及海洋環(huán)境工程與海洋環(huán)境的相互作用及防治措施與對策
為了充分利用海洋空間,現代海洋空間利用除傳統(tǒng)的港口和海洋運輸外,正在向海上人造城市、發(fā)電站、海洋公園、海上機場、海底隧道和海底倉儲的方向發(fā)展。人們現已在建造或設計海上生產、工作、生活用的各種大型人工島、超大型浮式海洋結構和海底工程,估計到21世紀,可能出現能容納10萬人的海上人造城市。我國澳門和日本已經在海上建成了人工島海上機場。為緩解緊張的陸地資源及減少城市噪音等,日本已經于99年8月在東京灣用6塊380米長,60米寬的矩形漂浮鋼板拼裝海上漂浮機場。
由此可見,隨著海洋資源與空間的開發(fā)利用,各類海上工程建筑物數量不斷增多、規(guī)模日益復雜和龐大,保證這些海上工程設施的安全運行及采取海洋工程防災減災措施將越來越重要。海岸帶和近岸海域是各種動力因素最復雜的地區(qū),但同時又是經濟活動最為發(fā)達的地區(qū),海上工程建設如果考慮不當將會在一定程度上引發(fā)環(huán)境災害。工程設施可能破壞原有海岸帶的動態(tài)平衡,影響岸灘的沖淤變化。海上回填和疏浚會改變海岸的形態(tài),破壞某些海洋生物賴以生存的棲息地,若對含有污染物的疏浚污泥傾拋處理不當則會造成二次污染。海上石油生產中的溢油事故將對海洋環(huán)境造成極其嚴重的污染。日益增多的海上退役工程設施如果不及時處理也將會逐漸成為海上障礙物以致引起公害。海洋工程抗災減災的任務是一方面要保證最大限度地減少自然界海洋災害帶來的報失,另一方面又要避免人為造成的海洋環(huán)境災害。
隨著人類對海洋資源的不斷開發(fā)和利用,海洋環(huán)境保護與人類生產實踐活動協調發(fā)展日顯重要。如港口開發(fā)中的環(huán)境問題,主要內容包括:航道、港池開挖、疏浚引起的泥沙輸運及其疏浚物拋放對海洋環(huán)境的影響,深水港口水工建筑物、大型人工島、超大型浮式結構的環(huán)境和生態(tài)影響;破波帶及其附近水域沿岸流對物質輸運擴散規(guī)律研究;大型海岸工程、岸灘保護和整治工程引起的海域環(huán)境的變遷和海岸演變;海岸演變、防護及開發(fā)利用新概念的原則與理論,如由于工程措施所引起的海岸動力學、生態(tài)學、社會經濟學及與環(huán)境關系的綜合分析與協調。
隨著沿海大、中型城市經濟建設的快速發(fā)展,城平建設中的污水深海排放技術,感潮水域污水多點排放漂移擴散研究,天然海灣、人工湖及人工運河的水質交換能力,人工沙灘的保護措施,灘涂圍墾對水域環(huán)境的影響等,都將是需要認真解決的問題。
打造海洋戰(zhàn)略性新興產業(yè)基地
費云良說,打造海洋戰(zhàn)略性新興產業(yè)基地,一是要開發(fā)海洋醫(yī)藥、功能性食品、化妝品、生物新材料、海水養(yǎng)殖、優(yōu)質種苗等,在青島建立國際一流的海洋生物研發(fā)和產業(yè)中心。在煙臺、威海、日照、濰坊等地建設國內一流的海洋生物產業(yè)基地。二是大力發(fā)展海洋新能源產業(yè),加快推進煙臺核電研發(fā)中心和煙臺威海核電基地建設。規(guī)劃建設一批大型風電基地和潮汐能、波浪能發(fā)電示范項目,建設全國重要的海洋新能源基地。三是要大力發(fā)展海洋新材料產業(yè),重點開發(fā)海洋無機功能材料、海水淡化新材料、海洋高分子材料等新產品,建設青島、煙臺、濰坊、威海等海洋新材料產業(yè)基地。
打造現代海洋漁業(yè)基地
費云良說,要大力發(fā)展現代水產養(yǎng)殖業(yè)和漁業(yè)增殖業(yè),重點建設一批良種基地、標準化健康養(yǎng)殖園區(qū)、海洋牧場示范區(qū)和出口海產品安全示范區(qū)。此外,大力發(fā)展現代遠洋漁業(yè),建設一批海外綜合性遠洋漁業(yè)基地,提升榮成、壽光、蓬萊、黃島等遠洋漁業(yè)基地水平,擴大遠洋漁業(yè)船隊規(guī)模。另外,要大力發(fā)展海產品精深加工業(yè),在煙臺、威海、青島、日照、濰坊等地建設一批水產品精深加工基地。在榮成、城陽、芝罘等地建設一批冷鏈物流基地。建設全國重要的水產品價格形成中心和水產品物流中心。
打造現代海洋制造業(yè)基地
費云良說,要加快建設青島、煙臺綜合性海洋裝備制造業(yè)、東營石油裝備、濰坊船用配套設備、威海特種專用修造船和日照臨港機械等專業(yè)性海洋裝備制造業(yè)基地,建設國家海洋裝備檢測中心。根據國家《鋼鐵產業(yè)調整和振興規(guī)劃》的要求,要建設全國重要的鋼鐵精品基地――日照鋼鐵精品基地。還要積極推進地方骨干企業(yè)和央企合作,實施油鹽化工一體化示范工程,加快發(fā)展現代海洋化工材料,形成以高端產品為主的產業(yè)新優(yōu)勢,在濰坊、濱州等地建設全國重要的海洋化工產業(yè)基地。
打造現代海洋服務業(yè)基地
費云良說,一是加快發(fā)展海洋運輸物流業(yè),重點建設青島、日照、煙臺、威海四大臨港物流中心。積極推進東營、濰坊、濱州、萊州等一批臨港物流園區(qū)建設,打造以青島為龍頭的東北亞國際物流中心。
二是大力培育新興海洋文化產業(yè),重點發(fā)展海洋文化創(chuàng)意、文化博覽、動漫游戲、數字出版等新興文化產業(yè),建設一批帶動力強的海洋文化產業(yè)園。大力發(fā)展海上體育運動產業(yè),建設全國綜合性海洋體育中心和海上運動基地。
這是海洋恩賜的一片土地,它的子民也沒有辜負這片厚意。2011年6月30日,隨著國務院批復設立“浙江舟山群島新區(qū)”,這個中國獨一無二的群島新區(qū)就開始謀劃發(fā)展藍圖。根據國務院批復精神,要把浙江舟山群島新區(qū)逐步建成我國大宗商品儲運中轉加工交易中心、東部地區(qū)重要的海上開放門戶、海洋海島綜合保護開發(fā)示范區(qū)、重要的現代海洋產業(yè)基地、陸海統(tǒng)籌發(fā)展先行區(qū),結合舟山區(qū)位資源優(yōu)勢和產業(yè)特點,2012年2月舟山市第六次黨代會提出了“四島一城”的建設思路,努力把舟山建設成為中國面向“環(huán)太平洋經濟圈的橋頭堡”。
所謂“四島一城”就是使舟山成為國際物流島、自由貿易島、海洋產業(yè)島、國際休閑島、海上花園城。這“四島一城”建設根植于豐富的海洋海島資源,得益于國家海洋發(fā)展戰(zhàn)略,仰仗于科技、人才與資金的支持,當然更要依賴當地政府與人民的上下齊心,合力推進。
物流之島:一流綜合樞紐港與商品交易平臺結合的夢想
從浙江舟山群島新區(qū)獲批開始,舟山港口就更加忙碌地運轉起來。舟山世紀太平洋化工有限公司的總工程師王沛說,他們公司的碼頭沒有一天閑下來過,平均每天都有一艘裝載化學品的巨輪在此卸下貨物,再分裝到能在內河航運的小船。隨著群島新區(qū)建設的發(fā)力,這個碼頭的運量很可能繼續(xù)大漲。來自歐洲、日本、韓國的商人都在和公司營銷部門接洽,謀求合作。
這只是舟山港發(fā)展的一個縮影。事實上,新區(qū)獲批后,戰(zhàn)略投資者緊盯舟山大宗貨物集散中心地位,扎堆前來注冊成立物流運輸和倉儲企業(yè),半年里新增企業(yè)已達數百家。
為了抓住這個難得的政策機遇,舟山未來五年將利用深水條件、戰(zhàn)略區(qū)位、航線通道、港域錨地等優(yōu)勢,建設一批超大型、專業(yè)化、開放式、高效率的深水泊位和物流園區(qū),提升大宗商品儲運中轉能力,并積極培育現代港航服務業(yè),打造一支在國內外具有較強競爭力的現代化航運船隊。力爭到2016年,港口吞吐能力達到4.5億噸,10萬噸級以上深水泊位達到24個,進一步提升舟山深水良港的吸引力。
如此巨大的吞吐量,這么多的商品在舟山卸船、裝船、交易,舟山的交易價格也正成為全球市場的指針。2012年1月6日,注冊資本1億人民幣的中國(舟山)大宗商品交易所正式開業(yè),截至目前,日成交額已超過3億元。大宗商品交易中心管委會主任李友國說,中國(舟山)大宗商品交易中心的設想是,爭取用3年左右時間,形成三四個具有國內影響力的大宗商品交易品種,使舟山成為若干重要大宗商品的交易中心、信息中心和定價中心,增強舟山在全球市場中定價的話語權。
貿易之島:譜寫港口擴大開放的新篇章
浙江海洋學院唐洪森教授曾指出:“作為浙江海洋經濟發(fā)展示范區(qū)示范核,心區(qū)域的舟山,應該利用浙江海洋經濟發(fā)展示范區(qū)發(fā)展戰(zhàn)略上升到國家戰(zhàn)略層面的有利契機,把舟山群島新區(qū)建設成國內第一個自由貿易區(qū),成為中國進一步改革開放的前沿和樣板?!?/p>
事實上,舟山已經將這個想法付諸于實踐中。申報設立舟山港綜合保稅區(qū),探索建立大宗商品報稅集散中心、流轉中心、金融服務商業(yè)中心和貨幣金融的離岸中心,已經成為舟山的建設重點之一。舟山港綜合保稅區(qū)管委會(籌)副主任李方軍介紹說,根據新申報方案,擬采用“一區(qū)兩片”模式規(guī)劃舟山港綜合保稅區(qū)。即在建設一個綜合保稅區(qū)的前提下,考慮規(guī)劃建設兩個分區(qū),分別為舟山市本島分區(qū)和衢山分區(qū),規(guī)劃總面積6.03平方公里。
建設我國東部地區(qū)重要的海上開放門戶,是推進舟山群島新區(qū)建設的必由之路。打造自由貿易島,是開放的發(fā)展方向和核心目標。目前國家“十二五”口岸開放編制情況尚未出臺,舟山今后口岸開放也在醞釀中,總體的方向是適應舟山群島新區(qū)建設開放需求,爭取更大范圍、更深領域、更高層次的開放。
產業(yè)之島:科技助力多種產業(yè)齊躍進
舟山是以海洋為家園,擁有的海洋資源何其豐富。不可多得的岸線資源,天賦秀色的旅游資源,數以百計的海洋漁業(yè)資源,為船舶和海洋工程裝備業(yè)、海洋旅游業(yè)、海洋生物制藥業(yè)的發(fā)展提供了厚沃的基礎。
舟山市發(fā)改委副主任徐萌介紹說,舟山市對“一城諸島”的產業(yè)定位做了總體規(guī)劃,重點打造港口物流和港航服務業(yè)、船舶與臨港裝備、臨港石化、海洋旅游、現代漁業(yè)、水產品精深加工與海洋生物、大宗物資加工和海洋清潔能源產業(yè)集群,根據產業(yè)布局成立舟山海洋產業(yè)聚集區(qū)管委會,實行“綜合協調、統(tǒng)分結合”的管理方式。
從新區(qū)獲批至今,“一城諸島”中的各個區(qū)塊,都按各自的功能規(guī)劃,布置建設項目。百舸爭流,勇立潮頭。金塘島有現代化的物流與臨港工業(yè),衢山島已成“風車王國”每天24小時不停運轉,六橫島上的生物燃料乙醇項目已在接受國家發(fā)改委環(huán)評,朱家尖正在變成海洋上的休閑天堂……因地制宜加上巧借外力,舟山的海洋產業(yè)發(fā)展,建設者的創(chuàng)意,讓蔚藍色的暢想永遠不劃休止符。
休閑之島:開發(fā)與保護并重生態(tài)與旅游融合
籌資800萬元,打造5條游艇――舟山市普陀區(qū)漁民胡軍杰正為自己未來的事業(yè)忙碌。幾年前,他靠幾條漁船辦過漁家樂,現在他已經改換游艇:“這可以讓游客在海上玩得更休閑、更過癮!”
從捕魚到造游艇,胡軍杰的變化得益于普陀海洋休閑旅游業(yè)的風生水起。數據顯示,普陀區(qū)去年接待游客1547萬,旅游收入133億元。其中,休閑度假游的比重占四成,而在2008年僅占兩成。
旅游業(yè)的大跨越雖然帶來了意料之中的收獲,但也帶來了環(huán)保壓力,如何注重保護與開發(fā)并舉,海洋資源開發(fā)利用與資源環(huán)境承載力相適應?是舟山新區(qū)建設發(fā)展中必須要面對的問題。
“堅持在發(fā)展中保護、在保護中發(fā)展?!敝凵绞协h(huán)保局副局長邵君波說,“斗二五”期間,舟山市將圍繞推進舟山群島新區(qū)建設、保障群眾環(huán)境權益,減少污染物排放、改善環(huán)境質量、進一步完善環(huán)境基礎設施,形成更為健全的環(huán)境污染防治體系和海洋生態(tài)文明建設保障機制。實施主要污染物減排、清潔空氣、清潔水源、重點領域環(huán)境風險防范、生態(tài)環(huán)境保護和建設、環(huán)境安全保障能力建設等6項重點工程,新建、擴建污水處理廠,推進污水再生利用,落實舟山發(fā)電有限公司煙氣脫硝等18個污染治理項目,總投資約為19.2億元。
碧海、藍天、金沙才能成為休閑旅游的天堂,建設海洋生態(tài)文明,打造海洋海島綜合保護開發(fā)示范區(qū),走可持續(xù)發(fā)展之路,是舟山堅定的選擇。
海上花園:環(huán)境宜人的智慧城市
除了要解決水源問題還有交通建設。為了更好連接諸島及周邊地區(qū),舟山開工建設六橫跨海大橋,本島快速通道、南部沿海大通道,并完善主要經濟大島路網結構,寧波――舟山跨海鐵路和連接寧波上海的南、北向通道也已在謀劃之中。
舟山新區(qū)還將“智慧城市”作為城市發(fā)展的重要方向?!爸腔壑凵健狈e極開發(fā)數字海洋、港航服務、金融貿易結算、海上安全救助等信息平臺和應用系統(tǒng),推進寬帶通信網、互聯網、數字電視網和物聯網工程等建設和融合。總體框架由智慧基礎設施、基礎數據庫、公共交換平臺、智慧應用體系、保障體系和產業(yè)體系六個部分組成。
“一提起智慧城市,人們通常以為就是可以無線上網了,寬帶速度提高了,其實這只是居民生活智能便捷的一個方面。”舟山市經濟和信息化委員會副主任康專說,根據設想,下步要推進“智慧船舶產業(yè)”工程、“智慧港航”工程、“智慧旅游”工程、“智慧漁業(yè)”工程等20多項重點工程,幾乎要為經濟社會發(fā)展方方面面進行數字化、信息化配套。