CN115203766B - 自然保护地海域边界勘界立标方法 - Google Patents

自然保护地海域边界勘界立标方法 Download PDF

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Abstract

本发明属于海洋工程领域，具体涉及一种自然保护地海域边界勘界立标方法，包括对自然保护地海域进行勘界定标以及对自然保护地海域进行立标，其中，对自然保护地海域进行勘界定标包括：制作勘界工作底图；预设边界点和定标点；对于海陆边界点和特别保护海岛方位指示点进行实地踏勘和测绘，从而对预设边界点和定标点进行确认和修正，依据自然保护地勘界立标规范对边界点和定标点进行命名并构建数据库。本发明满足了当前涉海类自然保护地建设的迫切需求，推进了涉海类自然保护地陆海一体化勘界定标工作，为其海陆一体化管控提供支撑。通过本发明的方法实现了自然保护地海域部分的实时巡护，大量的减少和降低了当前现场巡护的人力物力的投入。

Description

自然保护地海域边界勘界立标方法
技术领域
本发明属于海洋工程领域，具体涉及一种自然保护地海域边界勘界立标方法。
背景技术
海洋类自然保护地大多位于近岸近海，航线错综复杂、交通繁忙，但是船舶航行***目前没有海洋自然保护地位置和区域范围的显示，造成各类船舶无法识别自身与海洋自然保护地的关系，给自然保护地的生态保护带来了威胁。同时，管理机构无法实时掌握保护地范围内的船舶活动情况，导致了管理滞后，管理效能不高。因此需要通过海域边界立标明确海洋自然保护地位置和区域范围。
目前，自然保护地的海域边界立标采用的是实体浮标形式，实体浮标形式缺点在于：浮标位置会漂移，特别碰到极端性天气，导致浮标精确度低；设备容易被海洋环境损坏，船只撞坏，导致维护成本高；浮标与海洋常规的监测设备容易混淆，浮标不容易被发现，受可视性约束，其可视性受到天气、海况和光照的影响，导致标识性不够；无法识别船只的进出时间，滞留时长、船只身份信息，导致管理能效差。
另外，现有的自然保护地勘界定标方法均是针对陆域的，由于海陆特性差异巨大，现有方法对海域的适用性较差。例如：陆域存在道路、河流、山脊和建筑等显著特征标记，海域为流动水体，不存在特征标记；涉海自然保护地的海域面积远大于陆域，边界点间距不超过一千米的要求仅适用于陆域，针对平直宽广海域的边界明显过小等。
发明内容
为了弥补现有技术的不足，本发明提供一种自然保护地海域边界勘界立标方法的技术方案。
自然保护地海域边界勘界立标方法，包括：
步骤1，对自然保护地海域进行勘界定标，包括：
步骤1.1，制作勘界工作底图；
步骤1.2，预设边界点和定标点；
步骤1.3，对于海陆边界点和特别保护海岛方位指示点进行实地踏勘和测绘，从而对步骤1.2中的预设边界点和定标点进行确认和修正，依据国家标准《自然保护地勘界立标规范》（GB/T 39740-2020）对边界点和定标点进行命名并构建数据库；
步骤2，对自然保护地海域进行立标。
进一步地，步骤1.1中工作底图内容包括：海图、自然保护地边界线、行政界线、生态保护红线、海岸线、特别保护海岛中的多种。
进一步地，步骤1.2包括：
步骤1.2.1，利用地理信息***，在工作底图中的自然保护地海域边界线上，预设若干有明确平面位置的边界点，使之明确标记出保护地范围、边界走向、分区边界、行政边界、海陆边界、生态保护红线边界、特别保护海岛方位指示点的位置；
步骤1.2.2，在边界点中选取具有重要意义的点预设为定标点。
进一步地，步骤1.2.1中预设的边界点间距不超过2千米。
进一步地，步骤1.2.2中重要意义的点包括：分区边界与自然保护地边界交叉点，自然保护地及分区边界上海陆分界点，生态保护红线、行政边界与保护地及分区边界交叉点，海域边界的拐点，特别保护海岛方位指示点中的多种。
进一步地，步骤2包括：
步骤2.1，分析定标点空间位置分布，根据AIS基站信号覆盖范围、岛陆立体空间分布、网络和电力供给，预设AIS基站位置；
步骤2.2，实地踏勘和测绘步骤2.1中预设的AIS基站位置，对基站位置进行确认和修正，并建设AIS基站；
步骤2.3，利用AIS基站将自然保护地海域边界定标点以电子标桩形式发布，使周边船只的AIS终端接收并显示自然保护地海域边界定标点信息，对其进行提醒；
步骤2.4,AIS基站接收周边船只AIS终端广播的身份识别信息，并将数据通过专用有线或无线网络通道传输给AIS数据服务器，存储并分析周边船只与自然保护地的空间位置关系。
进一步地，步骤2还包括：步骤2.5,依据自然保护地相关的管控要求，结合实时通讯技术，对于进入自然保护地的可疑船只发出警告。
进一步地，步骤2.1中，AIS基站信号覆盖范围通过以下三个公式测算：
Figure 897102DEST_PATH_IMAGE001
Figure 754200DEST_PATH_IMAGE002
Figure 448487DEST_PATH_IMAGE003
其中，
Figure 100048DEST_PATH_IMAGE004
是
Figure 145364DEST_PATH_IMAGE005
角度方向上的传输距离；
Figure 602890DEST_PATH_IMAGE006
是基站覆盖范围，
Figure 151683DEST_PATH_IMAGE007
为所有基站的覆 盖范围之和，
Figure 239725DEST_PATH_IMAGE007
包含自然保护地海域边界所有定标点；
Figure 506758DEST_PATH_IMAGE008
是AIS终端天线高；
Figure 705658DEST_PATH_IMAGE009
是AIS基站 天线高；
Figure 922007DEST_PATH_IMAGE010
为损耗系数，
Figure 180950DEST_PATH_IMAGE011
，式中，
Figure 935280DEST_PATH_IMAGE012
为信号通视衰减系数，不遮挡为1， 完全遮挡为0.1；
Figure 672292DEST_PATH_IMAGE013
为气象海况衰减系数，风暴天气为0.5，大雾天气为0.8，晴朗天气为1；
Figure 195677DEST_PATH_IMAGE014
为设备状态衰减系数，根据设备的维护状态、发送功率和信号接收灵敏度设定，设备状态良 好为1，设备失效为0。
与现有技术相比，本发明的有益效果在于：
1）本发明采用的定标方法填补了《自然保护地勘界立标规范》关于海域边界勘界定标的空白，满足了当前涉海类自然保护地建设的迫切需求，推进了涉海类自然保护地陆海一体化勘界定标工作，为其海陆一体化管控提供支撑；
2）通过本发明的方法实现了自然保护地海域部分的实时监管，大量减少和降低了当前现场巡护的人力物力投入，同时提高了监管能效；
3）通过本发明的方法实现了自然保护地海域部分的船舶实时警示；
4）通过本发明的方法实现了自然保护地海域船舶的容量提供详细的数据基础；
5）通过本发明的方法让船舶准确识别自然保护地的边界范围；
6）通过本发明的方法降低了自然保护地海域边界勘界立标工作的成本；
7）通过本发明的方法为涉海类自然保护地数字化场景建设提供了解决方案。
附图说明
图1为本发明流程图；
图2为实施例1中玉环国家级海洋公园海域边界底图；
图3为实施例1中玉环国家级海洋公园披山海域边界勘定图；
图4为实施例1中玉环国家级海洋公园乐清湾海域边界勘定图；
图5实施例1中玉环国家级海洋公园海域边界立标基站预设分析图；
图6实施例1中玉环国家级海洋公园AIS基站覆盖范围分析图；
图7实施例1中玉环国家级海洋公园海域边界电子标桩图。
具体实施方式
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“一端”、 “另一端”、 “外侧”、 “上”、 “内侧”、 “水平”、 “同轴”、 “中央”、 “端部”、 “长度”、 “外端”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
下面结合附图对本发明作进一步说明。
请参阅图1，自然保护地海域边界勘界立标方法，包括：
步骤1，对自然保护地海域进行勘界定标，包括：
步骤1.1，制作勘界工作底图，工作底图内容包括海图、自然保护地边界线、行政界线、生态保护红线、海岸线、特别保护海岛。
步骤1.2，预设边界点和定标点，具体包括：
步骤1.2.1，利用地理信息***，在工作底图中的自然保护地海域边界线上，按照间距不超过2千米预设若干有明确平面位置的边界点，使之明确标记出保护地范围、边界走向、分区边界、行政边界、海陆边界、生态保护红线边界、特别保护海岛方位指示点的位置。
步骤1.2.2，在边界点中选取具有重要意义的点预设为定标点，重要意义的点包括：分区边界与自然保护地边界交叉点，自然保护地及分区边界上海陆分界点，生态保护红线、行政边界与保护地及分区边界交叉点，海域边界的拐点，特别保护海岛方位指示点。
步骤1.3，对于海陆边界点和特别保护海岛方位指示点进行实地踏勘和测绘，从而对步骤1.2中的预设边界点和定标点进行确认和修正，依据国家标准《自然保护地勘界立标规范》（GB/T 39740-2020）对边界点和定标点进行命名并构建数据库。
步骤2，对自然保护地海域进行立标，包括：
步骤2.1，分析定标点空间位置分布，根据AIS基站信号覆盖范围、岛陆立体空间分布、网络和电力供给，预设AIS基站位置，AIS基站信号覆盖范围通过以下三个公式测算：
Figure 687838DEST_PATH_IMAGE015
Figure 663884DEST_PATH_IMAGE002
Figure 204587DEST_PATH_IMAGE016
其中，
Figure 848058DEST_PATH_IMAGE017
是
Figure 183224DEST_PATH_IMAGE018
角度方向上的传输距离；
Figure 223730DEST_PATH_IMAGE019
是基站覆盖范围，
Figure 302545DEST_PATH_IMAGE020
为所有基站的覆 盖范围之和，
Figure 800522DEST_PATH_IMAGE020
包含自然保护地海域边界所有定标点；
Figure 306590DEST_PATH_IMAGE021
是AIS终端天线高；
Figure 585125DEST_PATH_IMAGE022
是AIS基站 天线高；
Figure 467630DEST_PATH_IMAGE023
为损耗系数，
Figure 820114DEST_PATH_IMAGE024
，式中，
Figure 762662DEST_PATH_IMAGE025
为信号通视衰减系数，不遮挡为1，完 全遮挡为0.1；
Figure 200597DEST_PATH_IMAGE026
为气象海况衰减系数，风暴天气为0.5，大雾天气为0.8，晴朗天气为1；
Figure 621214DEST_PATH_IMAGE027
为 设备状态衰减系数，根据设备的维护状态、发送功率和信号接收灵敏度设定，设备状态良好 为1，设备失效为0。
步骤2.2，实地踏勘和测绘步骤2.1中预设的AIS基站位置，对基站位置进行确认和修正，并建设AIS基站。
步骤2.3，利用AIS基站将自然保护地海域边界定标点以电子标桩形式发布，使周边船只的AIS终端接收并显示自然保护地海域边界定标点信息，对其进行提醒。
步骤2.4,AIS基站接收周边船只AIS终端广播的身份识别信息，并将数据通过专用有线或无线网络通道传输给AIS数据服务器，存储并分析周边船只与自然保护地的空间位置关系。
步骤2.5，依据自然保护地相关的管控要求，结合实时通讯技术，对于进入自然保护地的可疑船只发出警告。
实施例1
以玉环国家级海洋公园为例，本发明的具体应用包括以下步骤：
步骤1，对自然保护地海域进行勘界定标，包括：
步骤1.1，制作勘界工作底图
如图2所示，在电子海图上叠加玉环国家级海洋公园边界线、玉环市行政界线、生态保护红线、海岛海岸线，根据整合优化的最终调整结果，对矢量数据进行拓扑检查、分析，形成玉环国家级海洋公园勘界工作底图。
步骤1.2，预设边界点和定标点，具体包括：
在GIS地理信息处理***中，按照间距不超过2千米的要求对玉环国家级海洋公园海域边界点进行预设，预设点的连线需要明确表示保护地范围、边界走向、分区边界、海陆边界，并且分区边界与自然保护地边界交叉点、自然保护地及分区边界上海陆分界点、生态保护红线、行政边界与保护地及分区边界交叉点、海域边界的拐点、特别保护海岛方位指示点必须设为预设点。玉环国家级海洋公园两个片区共预设边界点118个，预设定标点38个。
步骤1.3，现场踏勘和测绘
如图3和图4所示，对于海陆边界点和特别保护海岛方位指示点进行实地踏勘和测绘，从而对预设的边界点和定标点进行确认和修正，依据国家标准《自然保护地勘界立标规范》（GB/T 39740-2020）对边界点和定标点进行命名并构建数据库。
步骤2，对自然保护地海域进行立标，包括：
步骤2.1，如图5所示，对玉环国家级海洋公园海域边界点的空间位置分布、海域内海岛的地形地势、海岛上网络和电力供应基础设施分布进行分析，预设AIS基站位置。
步骤2.2，对预设点进行测量，乐清湾海域AIS基站点位地基80米，搭载铁塔高度30米，实际基站高度为80+30=110米。披山海域AIS基站点位地基240米，无搭载铁塔，实际基站高度为240米。船舶AIS信号接收天线高度为2米。根据基站信号覆盖范围测算公式：
Figure 906833DEST_PATH_IMAGE028
在
Figure 817020DEST_PATH_IMAGE029
=1，
Figure 742251DEST_PATH_IMAGE030
=0.5，
Figure 966558DEST_PATH_IMAGE031
=0.8，以及设备状态正常的情况下，乐清湾海域AIS基站覆盖半 径为R=22.04千米>8.12千米，8.12千米为图5中乐清湾海域最远定标点与基站预设点的距 离；披山海域AIS基站覆盖半径为R=31.30千米>17.56千米，17.56千米为披山海域最远定标 点与基站预设点的距离。故如图6所示，两个AIS基站能覆盖全部的海域边界定标点，分别在 茅埏岛、大鹿岛按照预设点各建一个AIS基站。
步骤2.3，如图7所示，利用AIS基站将玉环国家级海洋公园海域边界定标点以电子标桩形式发布，使周边船只的AIS终端接收并显示海域边界定标点信息，对其进行提醒。
步骤2.4，AIS基站接收周边船只AIS终端广播的身份识别信息，并将数据通过专用有线或5G无线网络通道传输给AIS数据服务器，存储并分析周边船只与自然保护地的空间位置关系。
步骤2.5，玉环国家级海洋公园后台管理端可以实时了解玉环国家级海洋公园内的船舶活动，以达到实施巡查的效果，对于进入自然保护地的可疑船只，可以依据自然保护地相关的管控要求，结合实时通讯技术发出警告。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (4)

1.自然保护地海域边界勘界立标方法，其特征在于，包括：
步骤1，对自然保护地海域进行勘界定标，包括：
步骤1.1，制作勘界工作底图，工作底图内容包括：海图、自然保护地边界线、行政界线、生态保护红线、海岸线、特别保护海岛中的多种；
步骤1.2，预设边界点和定标点，包括：
步骤1.2.1，利用地理信息***，在工作底图中的自然保护地海域边界线上，预设若干有明确平面位置的边界点，使之明确标记出保护地范围、边界走向、分区边界、行政边界、海陆边界、生态保护红线边界、特别保护海岛方位指示点的位置；
步骤1.2.2，在边界点中选取具有重要意义的点预设为定标点；
步骤1.3，对于海陆边界点和特别保护海岛方位指示点进行实地踏勘和测绘，从而对步骤1.2中的预设边界点和定标点进行确认和修正，依据自然保护地勘界立标规范对边界点和定标点进行命名并构建数据库；
步骤2，对自然保护地海域进行立标，包括：
步骤2.1，分析定标点空间位置分布，根据AIS基站信号覆盖范围、岛陆立体空间分布、网络和电力供给，预设AIS基站位置，其中，AIS基站信号覆盖范围通过以下三个公式测算：
Figure QLYQS_1
，
Figure QLYQS_2
，
Figure QLYQS_3
，
其中，
Figure QLYQS_6
是/>
Figure QLYQS_8
角度方向上的传输距离；/>
Figure QLYQS_11
是基站覆盖范围，/>
Figure QLYQS_5
为所有基站的覆盖范围之和；/>
Figure QLYQS_7
是AIS终端天线高；/>
Figure QLYQS_10
是AIS基站天线高；/>
Figure QLYQS_13
为损耗系数，/>
Figure QLYQS_4
，式中，/>
Figure QLYQS_9
为信号通视衰减系数，不遮挡为1，完全遮挡为0.1；/>
Figure QLYQS_12
为气象海况衰减系数，风暴天气为0.5，大雾天气为0.8，晴朗天气为1；/>
Figure QLYQS_14
为设备状态衰减系数，根据设备的维护状态、发送功率和信号接收灵敏度设定，设备状态正常为1，设备失效为0；
步骤2.2，实地踏勘和测绘步骤2.1中预设的AIS基站位置，对基站位置进行确认和修正，并建设AIS基站；
步骤2.3，利用AIS基站将自然保护地海域边界定标点以电子标桩形式发布，使周边船只的AIS终端接收并显示自然保护地海域边界定标点信息，对其进行提醒；
步骤2.4，AIS基站接收周边船只AIS终端广播的身份识别信息，并将数据通过专用有线或无线网络通道传输给AIS数据服务器，存储并分析周边船只与自然保护地的空间位置关系。
2.根据权利要求1所述的自然保护地海域边界勘界立标方法，其特征在于，步骤1.2.1中预设的边界点间距不超过2千米。
3.根据权利要求1所述的自然保护地海域边界勘界立标方法，其特征在于，步骤1.2.2中重要意义的点包括：分区边界与自然保护地边界交叉点，自然保护地及分区边界上海陆分界点，生态保护红线、行政边界与保护地及分区边界交叉点，海域边界的拐点，特别保护海岛方位指示点中的多种。
4.根据权利要求1所述的自然保护地海域边界勘界立标方法，其特征在于，步骤2还包括：步骤2.5，依据自然保护地相关的管控要求，结合实时通讯技术对于进入自然保护地的可疑船只发出警告。
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