發(fā)布時間：2023-04-03 09:51:11
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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(jīng)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(chǎn)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(jīng)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(jīng)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(chǎn)、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(jīng)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(xiàn)場觀測、物理模型實驗和數(shù)學模擬研究相結合的方法來進行。由于現(xiàn)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(shù)據(jù)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(shù)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(shù)學模型；波浪數(shù)學模型；液流相互作用模型；近海海域污染物遷移轉化數(shù)學模型。
在水流數(shù)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(shù)學模型，這樣才能夠較好地重現(xiàn)實際海域的三維潮流特征。在較小范圍的水域，水流數(shù)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(shù)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(shù)學模型。
在波浪數(shù)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(shù)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(shù)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(shù)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(lián)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(shù)值模擬。
在近海海域污染物遷移轉化數(shù)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(shù)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(shù)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(xiàn)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(jù)；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(shù)學模擬無疑是一種十分有效的手段，但不論是何種數(shù)學模型，其模型中所需的必要參數(shù)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(shù)據(jù)是無法從數(shù)學模型本身來取得的，有些可以通過現(xiàn)場觀測來得到，但其中一些最基本的卷數(shù)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(xiàn)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(shù)。
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(chǎn)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(xiàn)的臺風數(shù)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(chǎn)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(xiàn)象，結冰嚴重的年份則出現(xiàn)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(shù)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(jīng)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(shù)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(lián)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(jīng)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(xiàn)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(wǎng)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(jīng)濟發(fā)展為背景，進行重點研究，建立數(shù)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(shù)字信息系統(tǒng)，將海岸和近海工程與網(wǎng)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(shù)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(xiàn)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(xiàn)已在建造或設計海上生產(chǎn)、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(xiàn)能容納10萬人的海上人造城市。我國澳門和日本已經(jīng)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(jīng)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(shù)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(jīng)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(chǎn)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(chǎn)實踐活動協(xié)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(jīng)濟學及與環(huán)境關系的綜合分析與協(xié)調。
隨著沿海大、中型城市經(jīng)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。
海洋生物活性物質獲取用海
從國內幾家從事海洋生物醫(yī)藥研究的科研院所了解到，所涉及的海洋生物醫(yī)藥產(chǎn)業(yè)幾乎都以養(yǎng)殖、捕撈作為產(chǎn)品原料來源，而且原料多數(shù)為常見、成本低廉的海洋生物及衍生物。例如，中科院海洋所以蝦、蟹殼為原料提取殼聚糖，制成海洋生物保健品，主要用來提高機體免疫力；提取水母毒素用以研究水母蜇傷；從海帶、紅藻、綠藻、褐藻中提取藻類多糖用來治療慢性腎衰；從卡拉膠藻中提取卡拉膠，主要功效是抗腫瘤。而單獨申請某一片海域作為原料供給的案例很少，從調研情況來看，只了解到中科院南海海洋研究所為提取海馬體內生物活性物質和養(yǎng)殖螺旋藻而申請海域。
由于海洋生物醫(yī)藥產(chǎn)業(yè)的原料來源幾乎都取自海水養(yǎng)殖和捕撈，備擇性相對較大，對用海要求也就相對較低。從某種意義上說，能夠進行海水養(yǎng)殖和捕撈的海域也就都能夠滿足相關海洋生物醫(yī)藥的原料供給。海洋環(huán)境因素對海洋生物醫(yī)藥產(chǎn)業(yè)影響主要是水體中重金屬的含量對生物資源的影響。海洋水體中重金屬含量超標，會影響海洋生物個體生長，從而影響到體內生物活性物質的生成。例如，卡拉膠藻的生長會受重金屬影響，但可以在富含氮和磷的水環(huán)境中生長，和魚類、貝類混養(yǎng)會吸收水體中的氮、磷元素，防止水體富營養(yǎng)化，而且釋放能夠殺死致病弧菌的物質。但通過一定的化學方法可以將重金屬從活性物質中分離，從而得到含量較純的活性物質。
海洋生物醫(yī)藥產(chǎn)業(yè)用海應參考海水養(yǎng)殖、捕撈用海的管理政策，保證該海域的海洋環(huán)境質量，要禁止圍填海等嚴重影響海洋生態(tài)環(huán)境的開發(fā)活動，濱海城鎮(zhèn)的生活污水、垃圾處理和工業(yè)廢水處理設施建設，污水排放口位置要嚴格論證，保持海洋生物物種豐富，生態(tài)結構穩(wěn)定。
此外，也要加強養(yǎng)殖用海自身廢水排放的監(jiān)督、控制和管理。某些海洋生物活性物質在提取、合成和制備過程中會對附近海域環(huán)境造成一定程度的影響。例如，從蝦、蟹殼中提取甲殼素，其生產(chǎn)過程中會產(chǎn)生污染物排入海洋。
針對此類情況，應該要求這種生產(chǎn)過程嚴格執(zhí)行相應的污水排放標準，達標排放，做到對海域環(huán)境影響最小。在開發(fā)和利用海洋生物資源時，要充分考慮海洋環(huán)境的承載能力，堅持海洋生物資源可持續(xù)利用的理念。海洋生物活性物質大多含量甚微，如果大規(guī)模提取、純化進行商品化生產(chǎn)，有可能破壞海洋生物資源的生態(tài)平衡，以至于對環(huán)境造成不可逆的惡性影響。
罕見基因種質資源獲取用海
某些海洋生物活性物質的提取和研發(fā)要應用一些特定海洋生物的基因資源和特殊活性物質，而這些海洋生物只生存在某一特定環(huán)境下的海域，這些海域往往是海洋自然保護區(qū)或特殊海洋環(huán)境類型的海域。對于這種用海，除了應考慮保證周邊海域海洋環(huán)境質量，還應該考慮與省級海洋功能區(qū)劃的結合，將該海域設定為海洋保護區(qū)或保留區(qū)，海洋保護區(qū)需嚴格執(zhí)行保護區(qū)的相關管理規(guī)定，嚴格執(zhí)行Ⅰ類海水水質標準。
有計劃地對重要經(jīng)濟魚蝦越冬、產(chǎn)卵場投放人工魚礁，嚴格控制陸源污染物超標向近海水域排放，對重要魚蝦產(chǎn)卵場的水質要嚴格檢測，保護魚蝦類的正常繁殖生長，保護該海域的特殊基因種質資源。
海洋生物醫(yī)藥產(chǎn)業(yè)用海應全面規(guī)劃、合理布局
海洋經(jīng)濟總產(chǎn)值低，海洋經(jīng)濟水平低下建國以來，廣西的海洋經(jīng)濟總產(chǎn)值一直偏低，落后于其他大多數(shù)沿海省份。盡管我區(qū)海洋經(jīng)濟近年來出現(xiàn)了較快的發(fā)展勢頭和速度，但是必須清醒地看到，我區(qū)海洋經(jīng)濟尚處在起步階段，我區(qū)海洋經(jīng)濟總量和產(chǎn)業(yè)規(guī)模還很弱小。2010年廣西區(qū)海洋經(jīng)濟生產(chǎn)總值為570億元，遠遠落后于廣東省海洋經(jīng)濟的生產(chǎn)總值8291億元；廣西區(qū)海洋生產(chǎn)總值僅占廣西區(qū)國民生產(chǎn)總值的6%，也遠落后于廣東省的18.2%?？傮w而言廣西海洋經(jīng)濟仍處于低度發(fā)展，經(jīng)濟總產(chǎn)值較低，海洋經(jīng)濟水平低下。從經(jīng)濟發(fā)展模式上來看，廣西沿海地區(qū)海洋經(jīng)濟仍處于粗放型開發(fā)階段，海洋經(jīng)濟產(chǎn)業(yè)結構比例仍不合理，海洋產(chǎn)業(yè)門類仍不太齊全而且仍以低技術傳統(tǒng)海洋產(chǎn)業(yè)為主，傳統(tǒng)的海洋漁業(yè)占據(jù)了海洋經(jīng)濟總值超過一半的比重，海洋科技附加值偏低。因而，廣西沿海地區(qū)要轉變海洋經(jīng)濟增長方式，力推海洋經(jīng)濟結構戰(zhàn)略性調整，走一條可持續(xù)發(fā)展的海洋航路。
2廣西海洋經(jīng)濟發(fā)展方向
要真正促進廣西沿海地區(qū)經(jīng)濟社會和諧快速發(fā)展，充分利用我區(qū)的海洋資源優(yōu)勢，發(fā)展好海洋經(jīng)濟及其依托海洋資源優(yōu)勢的臨港產(chǎn)業(yè)至關重要。不僅如此，我區(qū)海洋經(jīng)濟的發(fā)展對擴大我區(qū)的對外開放和促進整個廣西的經(jīng)濟發(fā)展也可以起到很強的支撐和引領作用。
2.1加強港口基建，服務海洋經(jīng)濟發(fā)展
充分整合利用我區(qū)各港口資源,加強港口泊位建設,疏浚深水航道,拓展港口作業(yè)區(qū)。加快建設和完善港口保安、視頻、通訊、雷達、船舶識別系統(tǒng)和基站,加快電子口岸海運物流平臺向三個沿海港口的移植工作。完善港區(qū)鐵路輸運系統(tǒng),完善從貨物裝船、離岸、航行、進港到裝運送達物主的一條龍物流體系,加快把沿海三大港口建成功能齊全、分類明確、吞吐量大、班期航線多、集疏運快捷大中小泊位相匹配的現(xiàn)代化大港,發(fā)揮港口對海洋經(jīng)濟的引領作用。
2.2加強環(huán)境監(jiān)測,重視海洋環(huán)境保護
強化重要海洋生態(tài)功能區(qū)保護與生態(tài)修復，做好海洋污染防治工作，嚴格控制近海環(huán)境污染，開展局部受污海域治理。加強海洋環(huán)境監(jiān)測能力建設，建立健全海洋環(huán)境監(jiān)測體系，積極開展海洋環(huán)境監(jiān)測能力的標準化建設，加強對各種海洋開發(fā)活動的環(huán)境跟蹤監(jiān)測。加強對海洋產(chǎn)業(yè)規(guī)劃一票否決機制建設。
2.3實施人才戰(zhàn)略,堅持科技興海戰(zhàn)略
在浙江現(xiàn)有海洋經(jīng)濟人才隊伍中，能支撐現(xiàn)代海洋服務業(yè)的專業(yè)人才、帶動戰(zhàn)略性海洋新興產(chǎn)業(yè)的創(chuàng)新人才、提升傳統(tǒng)海洋經(jīng)濟的高端人才、推動外向型海洋經(jīng)濟發(fā)展的國際化人才十分緊缺，很多企業(yè)難以招聘到需要的人才。以舟山德勤集團為例，迫切需要海洋領域的法律顧問、金融人才、投資人才等新型人才，但在舟山本地網(wǎng)站、報紙上發(fā)出招聘消息后，基本無人應聘。
二、浙江海洋經(jīng)濟人才的需求預測
到2015年，舟山的海洋生產(chǎn)總值將達到1000億元。按照《浙江海洋經(jīng)濟發(fā)展試點工作方案》，到2015年，浙江省將實現(xiàn)海洋生產(chǎn)總值7000億元?？梢钥闯?，到2015年，舟山的海洋生產(chǎn)總值將是浙江省海洋生產(chǎn)總值的1/7，也即全省海洋生產(chǎn)總值將是舟山海洋生產(chǎn)總值的7倍。相應地，我們可以分別對2015年和2020年舟山海洋經(jīng)濟各重點產(chǎn)業(yè)人才的需求乘以7預測2015年和2020年浙江省各相關海洋產(chǎn)業(yè)的人才需求。
三、浙江海洋經(jīng)濟人才發(fā)展的主要任務
為有效推進浙江海洋經(jīng)濟發(fā)展示范區(qū)建設，浙江省制定并實施了《浙江海洋經(jīng)濟發(fā)展“822”行動計劃》，明確提出重點扶持發(fā)展8大現(xiàn)代海洋產(chǎn)業(yè)———海洋工程裝備與高端船舶制造業(yè)、港航物流服務業(yè)、臨港先進制造業(yè)、濱海旅游業(yè)、海水淡化與綜合利用業(yè)、海洋醫(yī)藥與生物制品業(yè)、海洋清潔能源產(chǎn)業(yè)與現(xiàn)代海洋漁業(yè)。8大現(xiàn)代海洋產(chǎn)業(yè)是浙江海洋經(jīng)濟發(fā)展的基石，基于它們對人才的需求狀況，提出浙江海洋經(jīng)濟人才發(fā)展的主要任務:
(一)充實海洋工程裝備與高端船舶制造業(yè)人才隊伍
重點充實鉆井平臺、鉆井船、海上浮式生產(chǎn)儲卸油裝置(FPSO)、LNG船、深水作業(yè)工程船、海洋石油平臺輔助船、遠洋捕撈船、大型化散貨船、集裝箱船、化學品船等海洋工程裝備和特種工程船舶及運動船艇等的研發(fā)、制造與維護的專業(yè)人才，以及深海運載和通用技術、深水探查作業(yè)等關鍵技術研發(fā)人才。
(二)充實港航物流服務業(yè)人才隊伍
重點充實能夠支撐大宗商品交易平臺、海陸聯(lián)動集疏運體系、金融和信息支撐系統(tǒng)“三位一體”港航物流服務體系建設的人才，加大力度培養(yǎng)能夠推進大宗商品交易、現(xiàn)代航運金融服務、航運信息服務發(fā)展以及增強港航物流服務業(yè)綜合競爭力的專業(yè)人才。
(三)充實臨港先進制造業(yè)人才隊伍
具體地說，就是要充實以下人才:能夠支持發(fā)展綠色石化及化工新材料、延伸產(chǎn)業(yè)鏈、提高產(chǎn)品附加值的人才;能夠推進臨港重大成臺套、智能化裝備及關鍵零部件產(chǎn)業(yè)發(fā)展的人才;能夠推進寧波、杭州、臺州臨港汽車及零部件產(chǎn)業(yè)加快發(fā)展的人才;能夠加快新能源汽車研制，形成特色、品牌優(yōu)勢的人才，以及能夠提升發(fā)展船舶配套產(chǎn)品制造產(chǎn)業(yè)的人才。
(四)充實濱海旅游業(yè)人才隊伍
重點充實能夠推進郵輪旅游、游艇旅游、人造海灘、高端度假島等四大高端門類，以及慢生活休閑體驗、濱海運動休閑、養(yǎng)生養(yǎng)老休閑度假、旅游營地休閑、海釣休閑、人造碧海金沙、旅游演藝、低空旅游、游輪巡游、海洋主題公園休閑等十大產(chǎn)品發(fā)展的人才。
(五)充實海水淡化與綜合利用業(yè)人才隊伍
重點充實能夠圍繞海水淡化、海水直接利用、海水資源利用、海水利用集成研發(fā)、海水利用共性技術，積極開展關鍵材料、產(chǎn)業(yè)化成套技術與裝備自主研發(fā)的專業(yè)人才，突破核心技術國產(chǎn)化，形成健全的產(chǎn)業(yè)化技術支撐體系。
(六)充實海洋醫(yī)藥與生物制品業(yè)人才隊伍
重點充實能夠創(chuàng)新海洋醫(yī)藥發(fā)展路徑，加快從原料藥向專利藥轉型升級，提升海洋生物醫(yī)藥產(chǎn)業(yè)現(xiàn)代化水平的人才;充實能夠聚力開發(fā)一批具有資源特色的海洋藥物，形成海洋藥物新興產(chǎn)業(yè)的人才，以及能夠利用現(xiàn)代生物技術，開發(fā)新型海洋生物制品的人才。
(七)充實海洋清潔能源產(chǎn)業(yè)人才隊伍
重點充實海洋清潔能源研究開發(fā)、技術裝備與示范工程建設的人才，積極推動海上風能、海洋能、海洋清潔能源裝備制造、海洋清潔能源綜合利用等領域的人才開發(fā)，集聚一批海洋清潔能源開發(fā)科研團隊。
(八)充實現(xiàn)代海洋漁業(yè)人才隊伍
具體地說，就是要重點充實:能夠拓展遠洋漁業(yè)和遠洋漁場，建設現(xiàn)代遠洋漁業(yè)基地的人才;能夠發(fā)展高效生態(tài)海水養(yǎng)殖，加快漁港漁村建設改造，發(fā)展多元化、精品化休閑漁業(yè)的人才;能夠建設水產(chǎn)品精深加工區(qū)，加強水產(chǎn)品冷鏈物流一體化的人才。
四、促進浙江海洋經(jīng)濟人才發(fā)展的對策思考
(一)積極推動立體多樣化的海洋人才教育
縱觀海洋經(jīng)濟發(fā)達的國家和地區(qū)，無不重視立體多樣化的海洋經(jīng)濟人才培養(yǎng)模式。以美國為例，現(xiàn)已形成涵蓋普及教育與高等教育相結合的多層次、多樣化海洋經(jīng)濟人才培養(yǎng)模式:在普及教育方面，以全國性卓越海洋科學教育網(wǎng)為主，每年面向國民推出系列海洋為主題的教育活動;在高等教育方面，高等院校積極健全海洋學科與專業(yè)，深化海洋經(jīng)濟人才培養(yǎng)與海洋科技項目研究。借鑒美國的海洋經(jīng)濟人才培養(yǎng)模式，浙江也應建立立體多樣化的海洋經(jīng)濟人才培養(yǎng)模式:推進中小學基礎海洋科技通識教育;開展海洋知識普及宣傳，舉辦海洋主題科普活動，鼓勵海洋科技人才從事海洋科普，提高全民海洋意識;鼓勵更多有能力的高等院校設置海洋學科和專業(yè)，建立健全海洋課程體系，促進海洋經(jīng)濟教學與實踐需求對接;建設海洋經(jīng)濟知識繼續(xù)教育培訓體系，制定海洋行業(yè)繼續(xù)教育規(guī)劃和實施辦法;鼓勵海洋經(jīng)濟相關專業(yè)畢業(yè)生到一線地區(qū)和艱苦崗位實習與工作;為富有創(chuàng)新精神、具備發(fā)展?jié)摿Φ那嗄旰Ｑ蠼?jīng)濟人才提供獨立負責項目、承擔重要課題、參與國際交流合作的機會，加快青年海洋經(jīng)濟人才成長。
(二)積極推動產(chǎn)學研合作培養(yǎng)創(chuàng)新型人才
日本、美國等世界海洋經(jīng)濟強國都非常重視產(chǎn)學研合作培養(yǎng)創(chuàng)新型人才。在這些國家的海洋經(jīng)濟創(chuàng)新體系中，除政府外，大學、科研機構、產(chǎn)業(yè)企業(yè)都是重要的組成主體，共同承擔著創(chuàng)新型人才培養(yǎng)的責任，而且它們之間經(jīng)常跨越組織邊界進行深入合作，一起培養(yǎng)高層次、緊缺的創(chuàng)新型人才。因此，為推進海洋經(jīng)濟創(chuàng)新型人才培養(yǎng)，浙江應進一步完善產(chǎn)學研合作的政策環(huán)境;鼓勵涉海企業(yè)與高等院校、科研院所對接，建立各類科技創(chuàng)新平臺;制定高等院校、科研院所、企業(yè)高層次人才雙向交流任職制度，推行產(chǎn)學研聯(lián)合培養(yǎng)研究生的“雙導師”制;對重大海洋科技項目明確產(chǎn)學研合作要求，推行共同實施、管理項目，實行“人才+項目”的模式，在實踐中培養(yǎng)和集聚海洋科技人才。
(三)積極加強高層次海洋經(jīng)濟人才的引進
山東省是國內積極引進高層次海洋經(jīng)濟人才的先行區(qū)，其主要特點是加強政策引導，強力布局領軍人才團隊，為此實施了《泰山學者藍色產(chǎn)業(yè)領軍人才團隊支撐計劃》(簡稱《計劃》)。該《計劃》以企業(yè)為主體，通過給予每個團隊500萬－800萬元經(jīng)費資助，重點支持企業(yè)創(chuàng)新類領軍人才團隊與科技創(chuàng)業(yè)類領軍人才團隊的引進。④對于浙江而言，在利用教育資源充分培養(yǎng)海洋經(jīng)濟人才的基礎上，也要大力引進海洋經(jīng)濟人才特別是高層次的海洋經(jīng)濟人才，具體地說:建立健全海洋經(jīng)濟人才需求目錄，制定實施海洋人才特別是領軍人才團隊引進實施方案;對引進人才及團隊在住房、津貼、子女入學、配偶就業(yè)等方面予以適當照顧，給予課題申請、研發(fā)支持和政府獎勵方面的特殊政策;參照山東省的做法，加大財政經(jīng)費投入力度，積極引進領軍人才團隊、鼓勵領軍人才團隊在浙江創(chuàng)業(yè)創(chuàng)新;實行“海外工程師”制度，鼓勵和支持各地引進外籍工程技術專家。
(四)積極引導鼓勵海洋經(jīng)濟人才創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)
美國十分重視、鼓勵海洋經(jīng)濟人才創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)。例如，美國優(yōu)化金融政策，通過發(fā)展風險投資、創(chuàng)業(yè)基金、信貸擔保，為海洋經(jīng)濟人才創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)提供金融支持。又如，美國設立海洋科技園為海洋經(jīng)濟人才創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)提供孵化平臺。［7］美國的經(jīng)驗對浙江具有較好的借鑒意義。對于浙江而言，要加大財稅優(yōu)惠力度，設立海洋產(chǎn)業(yè)投資基金，鼓勵風險投資、創(chuàng)業(yè)投資、民營企業(yè)、金融機構參與海洋創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項目;建設一批海洋創(chuàng)業(yè)孵化平臺，完善中介服務體系，為海洋人才提供優(yōu)質創(chuàng)業(yè)服務;改進海洋經(jīng)濟人才的考核評價模式，強化創(chuàng)新和應用導向，把獲取創(chuàng)新成果、獲取自主知識產(chǎn)權作為項目立項和驗收、資助和獎勵的重要標準。此外，還要進一步促進技術要素參與收益分配。
(五)建立健全海洋經(jīng)濟人才工作投入機制
福建省積極建立健全海洋經(jīng)濟人才工作投入機制，確保海洋經(jīng)濟人才能引進、留住、并用好。如泉州市出臺《泉州市高端海洋人才引進培養(yǎng)暫行規(guī)定》，確保資金投入用于補助海洋核心人才、海洋骨干人才、平臺建設、海洋課題研究、創(chuàng)業(yè)創(chuàng)新、海洋高技能人才培訓等。對于浙江而言，要落實人才投資優(yōu)先保證的財政政策，各涉海地區(qū)、部門要增加對海洋人才開發(fā)的投入力度;在涉海重大工程項目、重大科技攻關項目和重大基礎理論研究課題中，明確一定比例的人力資本投入，并作為項目驗收(結題)的重要依據(jù);重視欠發(fā)達地區(qū)及海島等艱苦邊遠地區(qū)海洋人才培養(yǎng)，在人才投入中適當傾斜;鼓勵企事業(yè)單位設立涉海人才發(fā)展專項基金，促進社會化多元投入機制的形成。
(六)積極完善海洋經(jīng)濟人才發(fā)展服務體系
1.1建模原理
為實現(xiàn)多源異構遙感影像數(shù)據(jù)的統(tǒng)一管理，需要建立統(tǒng)一的數(shù)據(jù)模型。在邏輯結構上將遙感影像數(shù)據(jù)劃分為描述性元數(shù)據(jù)信息和數(shù)據(jù)實體，在業(yè)務流程上將數(shù)據(jù)建模分為元數(shù)據(jù)建模和數(shù)據(jù)建模。
1.2元數(shù)據(jù)建模
遙感影像通常格式特定、數(shù)據(jù)量大，而元數(shù)據(jù)是對影像獲取信息、質量信息、空間特征等的概括抽取，通常為文本格式、數(shù)據(jù)量小，具有信息豐富、讀取方便等優(yōu)點[11-12]。本文根據(jù)元數(shù)據(jù)描述對象的特點和數(shù)據(jù)管理要求，構建了海洋遙感影像元數(shù)據(jù)的統(tǒng)一模型，如圖1所示。其中，數(shù)據(jù)要素級信息由元數(shù)據(jù)解析讀取獲得；數(shù)據(jù)集級信息可批量手工錄入，便于按照專項、區(qū)塊、調查單位及時間等對各專項數(shù)據(jù)進行管理；數(shù)據(jù)庫級信息在數(shù)據(jù)入庫時由系統(tǒng)自動掃描數(shù)據(jù)的存儲路徑、大小、狀態(tài)、權限等生成。
1.3數(shù)據(jù)建模
本文基于面向對象的思路方法，將多源異構的海洋遙感數(shù)據(jù)抽象表達為數(shù)據(jù)實體、元數(shù)據(jù)、空間特征和快視圖等基本組成部分及其對應關系。建立數(shù)據(jù)模型由E-R圖表示，如圖2所示。由于目前存檔的海洋遙感影像數(shù)據(jù)包含多種星源影像、航空影像和4D產(chǎn)品，且同源數(shù)據(jù)還包含不同級別、類型產(chǎn)品，因此，需要對每種產(chǎn)品類型數(shù)據(jù)分別構建數(shù)據(jù)模型，完成主數(shù)據(jù)標識確定、影像ID命名規(guī)則、數(shù)據(jù)對象和元數(shù)據(jù)識別規(guī)則等定義，流程如圖3所示。影像數(shù)據(jù)建模支持面向多種數(shù)據(jù)源的各種影像目錄模型的定義，具備對影像數(shù)據(jù)存儲方式、數(shù)據(jù)格式、坐標系統(tǒng)等參數(shù)的設置。
2多傳感器影像數(shù)據(jù)模型實體自動提取與匹配
2.1技術路線
為將構建的數(shù)據(jù)模型應用于實踐，本文提出多傳感器影像數(shù)據(jù)模型實體的自動提取與匹配技術，解決了如下幾個關鍵問題：①多源異構影像元數(shù)據(jù)自動識別與解析；②空間特征、快視圖及影像覆蓋范圍矢量自動提取與生成；③數(shù)據(jù)ID命名規(guī)則制定及數(shù)據(jù)模型實體間自動匹配。技術路線如圖4所示。
2.2元數(shù)據(jù)自動提取與輸出
根據(jù)構建的數(shù)據(jù)模型，本文建立了一套自動提取與輸出元數(shù)據(jù)信息表的技術流程，核心是從多源異構的元數(shù)據(jù)中提取出與元數(shù)據(jù)模型對應的字段信息，消除數(shù)據(jù)沖突，并利用元數(shù)據(jù)中關于空間特征的描述自動生成影像數(shù)據(jù)矢量覆蓋范圍。具體如下：1）元數(shù)據(jù)文件識別：依據(jù)建立的數(shù)據(jù)模型，對每類影像產(chǎn)品定義元數(shù)據(jù)文件格式。如ALOS影像產(chǎn)品定義“HDR-*.txt”為元數(shù)據(jù)格式。2）元數(shù)據(jù)格式解析及數(shù)據(jù)沖突消除：建立元數(shù)據(jù)提取配置文件，將多源元數(shù)據(jù)文件中的字段名稱對應至提取配置模板中，消除元數(shù)據(jù)命名沖突和語義沖突。命名沖突指相同字段（如影像左上角緯度）在不同元數(shù)據(jù)中有不同名稱（如ImageSceneLeftTopLatitude、SCENE_UL_CORNER_LAT等）或同一字段（如ProductType）在不同元數(shù)據(jù)中表示不同意思（產(chǎn)品類型或產(chǎn)品處理級別）。語義沖突指不同元數(shù)據(jù)對同一字段在描述方式、內容上的不同造成的語義不一致性，如投影帶號在不同元數(shù)據(jù)中表示為ZoneNumber和ZoneNo.兩種形式。本文數(shù)據(jù)沖突消除方法的實質是通過元數(shù)據(jù)配置文件將多源元數(shù)據(jù)字段名稱映射到元數(shù)據(jù)模型的全局名稱，通過提取配置模板和輸出模板兩步實現(xiàn)。3）元數(shù)據(jù)信息提?。簩⒃獢?shù)據(jù)文件內容全部讀入內存，用程序分步定位的方法提取元數(shù)據(jù)字段信息。以ALOS影像元數(shù)據(jù)“UTMZone="51N"……”為例，提取投影帶號信息需先定位至“UTMZone”字段，查找“=”后、符號“"”之間的字符串，即為帶號“51N”。又如，XML格式的RAPIDEYE元數(shù)據(jù)文件中，提取成像時間需定位至以“<eop:acquisitionDate>”開始、“</eop:acquisitionDate>”結束中間的字符串，即為成像時間。元數(shù)據(jù)信息提取將原始元數(shù)據(jù)字段對應至提取配置模板字段，生成中間元數(shù)據(jù)文件。4）元數(shù)據(jù)信息輸出：定義元數(shù)據(jù)輸出配置模板，將中間元數(shù)據(jù)文件字段對應至元數(shù)據(jù)模型中的字段。輸出配置模板按衛(wèi)星影像、航空影像、4D產(chǎn)品和動力衛(wèi)星數(shù)據(jù)等設置四類。輸出時還可對模板字段進行批量統(tǒng)一賦值。5）矢量范圍輸出：由元數(shù)據(jù)提取影像四角坐標值，調用ArcGIS腳本語言函數(shù)CreateFeaturesFromTextFile_samples()，將四角坐標文本文件、分隔符、輸出矢量文件和空間參考基準作為輸入?yún)?shù)，生成帶有空間參考信息的ShapeFile格式的影像范圍矢量。
2.3基于GDAL的快視圖自動提取
以往快視圖作用僅定位于數(shù)據(jù)瀏覽不同，本文提出的數(shù)據(jù)模型要求將快視圖匹配至影像空間特征，并錄入關系型數(shù)據(jù)庫實現(xiàn)集成管理。然而，影像產(chǎn)品數(shù)據(jù)集中提供的快視圖通常不包含空間坐標信息，因歷史原因各單位匯交數(shù)據(jù)中快視圖或已丟失或因重命名已不滿足數(shù)據(jù)模型識別要求，加之航空影像、4D產(chǎn)品通常不具備快視圖，快視圖自動提取面臨較多問題。因此，針對多源異構影像，本文基于GDAL（GeospatialDataAbstractionLibrary）對快視圖自動提取并匹配至空間特征，流程如圖5所示。GDAL是X/MIT許可協(xié)議下的開源地理柵格空間數(shù)據(jù)轉換庫，支持幾乎所有常見的遙感圖像文件格式的讀取、格式轉換和重采樣等基本操作。本文選用開放源代碼的GDAL庫作為多源影像的訪問引擎，為影像的訪問和基本處理提供統(tǒng)一接口。提取后的快視圖具有了和影像文件一致的空間坐標和數(shù)學基準。
2.4數(shù)據(jù)模型實體自動匹配
本文在分析各類影像產(chǎn)品數(shù)據(jù)建模的基礎上，提出基于規(guī)則的影像ID命名方法，通過指定影像惟一ID實現(xiàn)影像數(shù)據(jù)文件、快視圖、元數(shù)據(jù)和矢量范圍的自動匹配。具體如下：1）針對特定影像類型，根據(jù)數(shù)據(jù)模型定位至元數(shù)據(jù)文件，確定元數(shù)據(jù)存放目錄，將元數(shù)據(jù)上級文件夾記為ParentDirectory(1)。定位至元數(shù)據(jù)的好處在于：與元數(shù)據(jù)信息提取的過程相一致避免重復搜索；部分影像數(shù)據(jù)分波段存放（如中巴、TM等）或分塊存放（如WorldView），定位至影像文件很難形成與影像數(shù)據(jù)包一對一的關系。元數(shù)據(jù)文件通常與影像文件在同一目錄、名稱一致，并且元數(shù)據(jù)中通常有影像文件名信息。2）制定影像ID命名規(guī)則，標識惟一影像數(shù)據(jù)包。通常情況下，元數(shù)據(jù)文件名能夠標識惟一影像數(shù)據(jù)包時，采用元數(shù)據(jù)文件夾名命名；若不行，則需要考慮數(shù)據(jù)文件名、或上級（ParentDirectory（1））至上幾級文件夾名（ParentDirectory（N））的組合形式來命名影像ID。部分示例如表1所示。特征的相互匹配，為數(shù)據(jù)建庫和入庫管理奠定基礎。
3多傳感器海洋遙感影像集成與管理
根據(jù)數(shù)據(jù)模型和集成管理的要求，本文研發(fā)設計了多傳感器影像自動加工工具（以下簡稱“工具”）和海洋遙感影像管理信息系統(tǒng)（以下簡稱“系統(tǒng)”）?？紤]到數(shù)據(jù)安全和保密需要，工具設計為單機版，系統(tǒng)采用C/S架構。系統(tǒng)采用.NetFrameWork框架搭建平臺，利用ArcGISEngine組件做專業(yè)開發(fā)；服務器端部署Oracle11g數(shù)據(jù)庫和ArcSDE空間數(shù)據(jù)引擎，服務器端與客戶端通過內網(wǎng)連接。工具研發(fā)基于多傳感器遙感影像數(shù)據(jù)模型實體自動提取匹配技術，對不同影像元數(shù)據(jù)操作提供統(tǒng)一的配置交互界面（見圖6）。工具支持用戶根據(jù)影像類型和建模要求配置元數(shù)據(jù)提取和輸出模板，提供預定義的影像ID命名規(guī)則。模板與規(guī)則均以XML格式保存，支持用戶自定義修改，擴展性強。工具能夠從元數(shù)據(jù)和影像數(shù)據(jù)文件中批量生成元數(shù)據(jù)信息表、快視圖和空間特征一一對應的標準數(shù)據(jù)集，并通過影像ID與原始數(shù)據(jù)包自動匹配，與后端管理系統(tǒng)有效銜接。依據(jù)本文構建的多源異構影像數(shù)據(jù)模型，系統(tǒng)按照“元數(shù)據(jù)表+快視圖+空間特征數(shù)據(jù)文件”的方式，將數(shù)據(jù)存儲路徑記錄在二進制變長字段內，并將影像對應的元數(shù)據(jù)信息表、空間特征和快視圖信息存放于關系型數(shù)據(jù)庫表中，從而實現(xiàn)了海量數(shù)據(jù)的無縫管理。系統(tǒng)提供數(shù)據(jù)空間范圍、快視圖、數(shù)據(jù)包詳情的查詢?yōu)g覽、分析統(tǒng)計等功能，并支持用戶通過選擇元數(shù)據(jù)記錄、下載相應的遙感影像數(shù)據(jù)實體。如圖7所示。數(shù)據(jù)建模是整個系統(tǒng)的核心內容。系統(tǒng)將入庫配置環(huán)節(jié)設計為功能模塊，按照“元數(shù)據(jù)項管理—資料建?！獢?shù)據(jù)建?！幠抗芾怼钡牟襟E，向導式指引用戶完成數(shù)據(jù)建模和存儲規(guī)劃。其中，元數(shù)據(jù)項管理完成元數(shù)據(jù)項的定義；資料建模為元數(shù)據(jù)模型的定義；數(shù)據(jù)建模為每類資料構建數(shù)據(jù)模型；編目管理為數(shù)據(jù)入庫設計相應的數(shù)據(jù)節(jié)點。系統(tǒng)入庫需用戶提供影像數(shù)據(jù)實體文件存儲路徑，以及影像加工工具生成的標準元數(shù)據(jù)表、快視圖和矢量文件。入庫過程中，系統(tǒng)首先根據(jù)數(shù)據(jù)模型校驗是否能在指定路徑下正確識別遙感影像原始數(shù)據(jù)包。校驗完成后，系統(tǒng)根據(jù)主標識字段（即影像ID），自動匹配影像數(shù)據(jù)包、元數(shù)據(jù)表、快視圖和矢量范圍，并根據(jù)元數(shù)據(jù)模型判定輸入元數(shù)據(jù)表信息是否正確、齊全。在所有判定條件都滿足后，系統(tǒng)掃描并存儲每條數(shù)據(jù)文件的存儲路徑，并將元數(shù)據(jù)表、快視圖和矢量范圍入庫。系統(tǒng)支持用戶瀏覽查詢、編輯修改和數(shù)據(jù)下載等操作。用戶可按數(shù)據(jù)節(jié)點、數(shù)據(jù)查詢結果等方式瀏覽影像快視圖、矢量覆蓋范圍和元數(shù)據(jù)表，并可對元數(shù)據(jù)表編輯修改。數(shù)據(jù)查詢支持數(shù)據(jù)節(jié)點下自定義幾何形狀（線或多邊形）、跨數(shù)據(jù)節(jié)點綜合模糊查詢兩種查詢方案。數(shù)據(jù)下載通過元數(shù)據(jù)表、快視圖或矢量范圍等與數(shù)據(jù)文件的自動匹配，在記錄存儲路徑下定位相應數(shù)據(jù)文件并提供下載服務。
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運用IIS建立虛擬目錄和站點信息，運用Dream－weaver編輯網(wǎng)頁信息和進行網(wǎng)頁設計；數(shù)據(jù)庫運行環(huán)境是Access2007。（1）安裝IIS并進行相應的設置。在Win－dows2007系統(tǒng)中，打開Internet信息服務以及萬維網(wǎng)服務中的asp、asp．net服務。在IIS中，設置好網(wǎng)站的根目錄和虛擬目錄，啟用asp選項父路徑和“將錯誤發(fā)送到瀏覽器”，以方便調試。（2）利用Dreamweaver搭建本地站點，其目的是建立本地文件與Dreamweaver的聯(lián)系，以便通過Dre－amweaver來管理站點文件。由于需要連接數(shù)據(jù)庫，所以需要創(chuàng)建的是動態(tài)站點，利用站點窗口可以對本地的文件、文件夾進行創(chuàng)建、復制、移動和刪除等基本操作，也可以對站點進行重新規(guī)劃和布局。
2海洋觀測儀器管理系統(tǒng)的設計
2．1功能模塊劃分依據(jù)海洋觀測儀器管理系統(tǒng)的需求，將系統(tǒng)分為用戶信息、管理員信息、儀器類別、儀器詳細信息、儀器借用計劃以及儀器的維護5個對象。設計了5個數(shù)據(jù)實體來表示這5個對象，相關數(shù)據(jù)存儲在數(shù)據(jù)庫中。在確定了海洋觀測儀器管理系統(tǒng)的整體設計思路之后，還需要進一步形成相互關聯(lián)的各模塊。海洋觀測儀器管理系統(tǒng)主要包括前臺和后臺2個模塊：前臺模塊主要由用戶操作，后臺模塊由管理員操作，每個模塊都包含幾個子模塊（見圖1）。2．2數(shù)據(jù)庫結構設計（1）在使用MicrosoftAccess創(chuàng)建數(shù)據(jù)庫之前，須先確定數(shù)據(jù)庫存放路徑，然后確定文件名稱。（2）數(shù)據(jù)庫邏輯結構設計。根據(jù)系統(tǒng)總體設計分析可知，需要創(chuàng)建儀器類別、儀器詳細信息、借用計劃信息、儀器維護記錄信息、用戶信息和管理員信息等6個數(shù)據(jù)表。每個數(shù)據(jù)表都必須有主鍵，查詢、刪除操作很容易通過主鍵實現(xiàn)。需要注意的是，Adminpurview字段存儲的是管理員的管理權限信息，取值范圍是0、1、2、4、8。其中：0代表擁有所有權限；1代表維護儀器信息的權限；2代表維護用戶檔案的權限；4代表維護借用計劃的權限；8代表維護儀器類別的權限。使用這幾個值的原因是，它們代表的二進制數(shù)能夠方便與多種權限的組合及判斷。2．3海洋觀測儀器管理系統(tǒng)總體設計用戶可以在前臺操作進行頁面顯示，包括用戶登錄頁面、登錄驗證頁面、注銷登錄頁面、注冊申請頁面、接受注冊申請頁面、修改個人信息頁面、修改密碼頁面、儀器詳細信息查看頁面以及儀器維護頁面。管理員后臺管理模塊需要實現(xiàn)的功能比較多，可以分為主頁面、登錄／注銷、管理員管理、儀器信息管理、用戶檔案管理、儀器借用計劃信息管理、儀器維護信息管理等幾大部分。后臺主頁面也是一個框架，它由主框架頁、左側頁面和主頁面組成。為保證海洋觀測儀器管理系統(tǒng)的數(shù)據(jù)信息的安全性，需要進行登錄驗證，驗證通過后才可以進入系統(tǒng)，所以要有登錄、注銷模塊。對管理員的管理包括添加管理員、刪除管理員、更改管理員權限、修改管理員的基本信息等。儀器信息管理部分實現(xiàn)的功能包括儀器類別的添加、刪除和修改等。儀器詳細信息管理部分、用戶檔案管理頁面、儀器借用計劃管理頁面、儀器維護計劃頁面也均有添加、修改和刪除功能。
3海洋觀測儀器管理系統(tǒng)功能的實現(xiàn)
3．1管理員信息管理進入管理員登錄界面，管理員需要輸入用戶名和密碼，系統(tǒng)會自動將賬號、密碼同數(shù)據(jù)庫中的記錄對象進行依次比對，只有提交的用戶名和密碼與數(shù)據(jù)庫中同一條記錄中的用戶名和密碼完全相同時，才允許進入后臺管理員管理界面。進入管理員管理界面后可以進行操作員信息的添加、修改。進行操作時需要再次驗證其權限。系統(tǒng)的管理員擁有所有的管理權限，可以修改管理員和操作員的相關信息。3．2用戶信息管理用戶信息管理分為管理員管理部分和用戶操作部分。只有管理員能進入后臺管理部分，進行用戶的添加、用戶信息的修改和刪除操作。管理員還可以對已經(jīng)提交注冊申請的新用戶進行審批等操作。當管理員進入此模塊時，系統(tǒng)首先判斷當前登錄的管理員是否具有管理用戶信息的權限。為了保證系統(tǒng)中數(shù)據(jù)信息的安全性，只有超級管理員和擁有此模塊權限的管理員才能進行此模塊的操作。前臺由用戶操作管理的部分只可以修改當前用戶的信息。在進入前臺用戶主頁面后，單擊“新用戶注冊”按鈕，即可在新用戶注冊界面進行注冊。在提交注冊信息后，還需要由管理員審查、批準后才能成為注冊用戶。用戶登錄后只可以修改自己的登錄密碼或者基本信息。3．3儀器類別管理管理員登錄后臺管理系統(tǒng)后，可以進入儀器類別管理界面（見圖2）。海洋觀測儀器的類別主要分為實驗室觀測儀器和外海觀測儀器兩類。在選擇儀器類別后，系統(tǒng)會自動生成儀器類別ID，直接點擊“更新”就可以實現(xiàn)儀器類別的添加操作。進行修改和刪除儀器的類別時，在行數(shù)據(jù)對應的操作選項中選擇“修改”或“刪除”后，此儀器類別信息會出現(xiàn)在“添加／修改儀器類別”表格內，修改名稱后點擊“更新”按鈕，即可完成對數(shù)據(jù)庫內相關數(shù)據(jù)信息的修改操作。單擊“刪除”按鈕即可實現(xiàn)對應行信息的刪除。3．4儀器詳細信息管理儀器詳細信息管理分為后臺管理和前臺查詢兩部分。在后臺儀器詳細信息管理界面，分頁顯示了所有錄入過的儀器的詳細信息，如圖3所示。管理員可以添加儀器詳細信息（見圖4），也可以刪除、修改儀器的詳細信息。普通用戶登錄后只能查看相關信息，沒有修改權限。3．5儀器借用計劃管理在儀器借用計劃管理界面，分頁顯示了所有的儀器借用計劃（見圖5）。管理員登錄后可以維護借用計劃，進行借用計劃的審批、修改和刪除。普通用戶可以提交、查看借用計劃，借用計劃的添加如圖6所示。3．6儀器維護信息管理管理員登錄后可以進行儀器維護記錄的添加、修改以及刪除，而普通用戶登錄后只能進行查詢。3．7系統(tǒng)測試與系統(tǒng)設計完成后要進行系統(tǒng)測試，以便發(fā)現(xiàn)問題并進行改進，使用的過程中也可以修改和完善。測試后上傳到服務器并開通互聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)站，用戶可以通過域名訪問該網(wǎng)站。
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1.1國家戰(zhàn)略定位
模糊缺乏國家戰(zhàn)略層面的對海洋戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)的發(fā)展定位。在《“十二五”國家戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃》重點扶持發(fā)展的七大戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)中，只對包括海洋油氣開發(fā)裝備、海洋風能利用裝備、海水淡化和綜合利用等裝備在內的海洋工程裝備產(chǎn)業(yè)提出了具體的產(chǎn)業(yè)化配套政策，其他包括海洋生物技術、海洋新型能源僅有所提及，其產(chǎn)業(yè)開發(fā)重點和扶持導向不明確，特別是缺乏權威的產(chǎn)業(yè)發(fā)展評估和路線圖，也沒有明確的國家產(chǎn)業(yè)發(fā)展定位。盡管國家發(fā)展改革委、工信部、海洋局、能源局等國家職能部門，最近針對海洋工程裝備制造、海水淡化、海上風電等海洋戰(zhàn)略性產(chǎn)業(yè)發(fā)展相繼出臺了一些專項規(guī)劃和產(chǎn)業(yè)扶持意見，但與國家沿海區(qū)域發(fā)展和海洋經(jīng)濟發(fā)展試點戰(zhàn)略協(xié)調不足，且受到政策和資金成本的制約，地方政府貫徹落實的成效并不明顯，缺乏針對海洋戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)發(fā)展屬性的政策創(chuàng)新，未能構建海陸統(tǒng)籌的全局發(fā)展戰(zhàn)略框架和產(chǎn)業(yè)發(fā)展定位。
1.2政策措施協(xié)調不足
近年來，國家相繼啟動實施了沿海經(jīng)濟帶、藍色經(jīng)濟區(qū)及海洋經(jīng)濟創(chuàng)新發(fā)展區(qū)域示范等一系列涉海開發(fā)戰(zhàn)略，也通過國家財政專項資金及海域使用金等對海洋生物、海洋裝備制造、海水淡化等海洋戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)進行了重點扶持，但基本以國家財政資金和行業(yè)專項資金為主，國家專項綜合資金及地方配套資金不足，資金扶持力度和覆蓋面遠不能滿足海洋戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)培育和發(fā)展的需要，且政策創(chuàng)新力度明顯不足，陸海產(chǎn)業(yè)扶持政策之間缺乏協(xié)調。國家缺乏有針對性的產(chǎn)業(yè)培育引導政策，特別是針對涉?？萍汲晒D化和創(chuàng)新型中小企業(yè)培育的引導政策，涉海小微科技創(chuàng)新企業(yè)“死亡谷”問題突出?，F(xiàn)有的產(chǎn)業(yè)扶持政策多出自海洋職能部門，實施中缺乏部門協(xié)調，地方又以爭取國家政策支持為主，難以突破國家政策框架，政策效應難以充分發(fā)揮。
1.3行業(yè)低端競爭激烈
鑒于海洋戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)的發(fā)展?jié)摿?，沿海各地都出臺了發(fā)展定位趨同的產(chǎn)業(yè)規(guī)劃，在一定程度上助推了區(qū)域惡性競爭，形成海洋戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)培育遍地開花，但產(chǎn)業(yè)化發(fā)展嚴重滯后的局面。對于海洋裝備制造、海上風電等少數(shù)幾個已初步實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化發(fā)展的產(chǎn)業(yè)，各地普遍加大招商和投資力度，將有限的政策資金投入其中，并給予最大限度的土地、融資、稅收等優(yōu)惠，在短期內扭曲了其市場要素價格，降低了投資主體的投資風險和成本，引發(fā)了投資熱潮和地區(qū)間的重復建設，導致了國內部分低端船舶配套裝備、海洋工程裝備、海水淡化裝備及風電裝備制造能力短期內得到極大提升，但產(chǎn)業(yè)鏈高端裝備設計制造能力不足，出現(xiàn)產(chǎn)能結構性過剩，嚴重影響到國內海洋戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)的培育和健康發(fā)展。
1.4海洋技術創(chuàng)新薄弱
隨著我國海洋科技創(chuàng)新投入的不斷加大，我國在海水種苗繁育、海洋生物醫(yī)藥、海工裝備制造、海水綜合利用等諸多海洋戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)領域都取得了一定突破，但在一些關鍵技術環(huán)節(jié)和創(chuàng)新能力方面和西方發(fā)達國家還有很大差距，產(chǎn)業(yè)培育與發(fā)展受制于技術創(chuàng)新的局面仍未得到有效改善。關鍵核心技術和裝備依賴進口，相關產(chǎn)品成本過高、競爭力弱，制約了相關產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展。如在海水淡化裝備制造領域，海水膜組件、能量回收裝置和海水高壓泵等反滲透關鍵設備仍需進口，海水淡化工程關鍵設備國產(chǎn)化率不足50％。國內756項與海水淡化相關的專利中，具有自主知識產(chǎn)權的僅占15％［9］。關鍵核心技術未實現(xiàn)突破，再加上海洋科技創(chuàng)新機構的行政壁壘，科技成果轉化與專業(yè)配套能力不足，造成部分海洋戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)培育技術瓶頸比較突出。
2政策導向與路徑設計
2.1加強海洋戰(zhàn)略頂層設計，完善海洋產(chǎn)業(yè)政策
扶持體系盡快制定《全國海洋戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)中長期發(fā)展行動計劃》，統(tǒng)籌陸海戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)布局，合理布局沿海海洋戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)發(fā)展架構，減少地方政府的無序競爭。搭建國家海洋戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)區(qū)域協(xié)調框架和信息交流平臺，引導地方政府因地制宜地開展海洋戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)項目建設，形成區(qū)域優(yōu)勢互補、錯位發(fā)展的空間發(fā)展格局。制訂國家海洋重點產(chǎn)業(yè)投資目錄，優(yōu)先選擇具有重大產(chǎn)業(yè)開發(fā)潛力的產(chǎn)業(yè)進行重點支持。落實國家戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)發(fā)展相關優(yōu)惠政策，推動國家重大基礎設施建設和科技創(chuàng)新專項資金向海洋戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)發(fā)展傾斜。完善國家產(chǎn)業(yè)扶持政策，對重點企業(yè)，特別是中小型民營企業(yè)進行專項扶持，加快海洋戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)市場開拓進程。
2.2推進區(qū)域示范工程建設，創(chuàng)新海洋新興產(chǎn)業(yè)培育機制
實施重點產(chǎn)業(yè)領域示范工程建設，積極推進海洋戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)培育基地和產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟建設。制訂重點行業(yè)和重點地區(qū)戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)發(fā)展試點和示范工程建設方案，積極鼓勵和引導重點企業(yè)和科研機構聯(lián)合建立行業(yè)聯(lián)盟，打造3～5個國家海洋戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)培育基地。制定國家海洋戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)發(fā)展路線圖，建立面向創(chuàng)新型企業(yè)和市場化科研機構的政策扶持機制。整合與協(xié)調國家及地方海洋科技創(chuàng)新資金，建立科技創(chuàng)新市場化評價機制，減少行政干預和重復投入問題。
2.3實施海洋科技創(chuàng)新工程，推進企業(yè)科技創(chuàng)新平臺建設
實施國家海洋科技創(chuàng)新工程，建立國家海洋科技創(chuàng)新基金和重大海洋科技專項基金專家咨詢委員會，統(tǒng)籌國家海洋科技創(chuàng)新基金投入。依托青島國家海洋科學與技術重點實驗室，組建國家海洋科技創(chuàng)新聯(lián)盟和深遠?？萍佳邪l(fā)平臺，打造國際海洋科技論壇，強化重大技術和裝備領域的國際交流與合作。大力培育涉海企業(yè)的技術創(chuàng)新主體地位，推動產(chǎn)業(yè)技術創(chuàng)新戰(zhàn)略聯(lián)盟、技術創(chuàng)新服務平臺和創(chuàng)新型企業(yè)建設。鼓勵重點企業(yè)與科技機構聯(lián)合建立海洋工程技術中心，支持企業(yè)申報和承建省級、國家級重點實驗室，推進以企業(yè)為主體的產(chǎn)學研一體化進程。
2.4推動特色產(chǎn)業(yè)園區(qū)建設，加快海洋產(chǎn)業(yè)集聚發(fā)展進程
結合國家海洋經(jīng)濟創(chuàng)新發(fā)展試點工作，推進海洋特色產(chǎn)業(yè)園區(qū)建設，鼓勵和引導相關企業(yè)逐步向特定的產(chǎn)業(yè)園區(qū)轉移，同時調整各類產(chǎn)業(yè)園區(qū)的發(fā)展特色及核心定位，建設一批現(xiàn)代海洋特色產(chǎn)業(yè)園區(qū)，構建海洋戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)的培育和集聚平臺。鼓勵涉海大中型企業(yè)及各類優(yōu)勢涉海企業(yè)跨區(qū)域、跨行業(yè)、跨所有制兼并重組，培育一批以海洋新興產(chǎn)業(yè)為主體，具有國際競爭力的大型涉海企業(yè)集團，并通過其輻射帶動及配套需求，推動整個產(chǎn)業(yè)鏈的完善和配套中小型海洋戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)企業(yè)的集聚發(fā)展。
2.5創(chuàng)新海洋產(chǎn)業(yè)投資模式，建立和完善專業(yè)海洋產(chǎn)業(yè)服務體系統(tǒng)
籌協(xié)調國家財政扶持資金、社會資金、風險資本和金融資本，創(chuàng)新國家財政補貼和風險規(guī)避機制，推進國家“藍色投資基金”和公私合作經(jīng)營的“藍色投資銀行”發(fā)展，構建符合海洋戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)發(fā)展需求的市場投融資體系。鼓勵沿海地方政府圍繞海洋科技孵化和產(chǎn)業(yè)培育平臺建設，提升海洋戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)發(fā)展專業(yè)服務能力，利用大數(shù)據(jù)和電商服務網(wǎng)絡，構建面向小微型創(chuàng)新企業(yè)培育的專業(yè)化海洋中介服務網(wǎng)絡，逐步完善區(qū)域海洋戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)培育體系。
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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(jīng)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(chǎn)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(jīng)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(jīng)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(chǎn)、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(jīng)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(xiàn)場觀測、物理模型實驗和數(shù)學模擬研究相結合的方法來進行。由于現(xiàn)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(shù)據(jù)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(shù)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(shù)學模型；波浪數(shù)學模型；液流相互作用模型；近海海域污染物遷移轉化數(shù)學模型。
在水流數(shù)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(shù)學模型，這樣才能夠較好地重現(xiàn)實際海域的三維潮流特征。在較小范圍的水域，水流數(shù)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(shù)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(shù)學模型。
在波浪數(shù)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(shù)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(shù)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(shù)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(lián)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(shù)值模擬。
在近海海域污染物遷移轉化數(shù)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(shù)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(shù)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(xiàn)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(jù)；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(shù)學模擬無疑是一種十分有效的手段，但不論是何種數(shù)學模型，其模型中所需的必要參數(shù)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(shù)據(jù)是無法從數(shù)學模型本身來取得的，有些可以通過現(xiàn)場觀測來得到，但其中一些最基本的卷數(shù)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(xiàn)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(shù)。
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(chǎn)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(xiàn)的臺風數(shù)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(chǎn)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(xiàn)象，結冰嚴重的年份則出現(xiàn)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(shù)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(jīng)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(shù)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(lián)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(jīng)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(xiàn)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(wǎng)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(jīng)濟發(fā)展為背景，進行重點研究，建立數(shù)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(shù)字信息系統(tǒng)，將海岸和近海工程與網(wǎng)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(shù)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(xiàn)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(xiàn)已在建造或設計海上生產(chǎn)、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(xiàn)能容納10萬人的海上人造城市。我國澳門和日本已經(jīng)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(jīng)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(shù)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(jīng)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(chǎn)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(chǎn)實踐活動協(xié)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(jīng)濟學及與環(huán)境關系的綜合分析與協(xié)調。
隨著沿海大、中型城市經(jīng)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。
