海洋矿产资源论文

综 论重点登载资源科学理论、重大资源环境问题和资源科学方法论等方面的综合性论文。土地资源包括土地资源要素分析、土地资源分类、土地资源评价、土地利用、土地生产力、土壤质量、区域土地资源开发与保护等。水资源包括水资源调查与评价、水分循环与水量平衡、区域水资源供需分析和水资源调配、水环境容量、水资源保护与水资源管理、资源开发利用的水文学效应等。生物资源包括动物、植物、微生物资源及其种类、数量、质量、地理分布以及生物资源的合理开发、利用、保护和管理等。重点是森林资源、草地资源和药用动、植物资源。能源与矿产资源包括能源与矿产资源评价、能源结构、能源规划、能源与矿产资源供需分析、能源与矿产资源的综合利用与管理等。海洋资源包括海洋生物、海洋矿产、海冰资源的评价、开发、利用和管理，以及海洋环境保护和海能资源利用等。气候资源重点是自然物质转化为资源产品的气候要素分析，气候资源评价和气候变化对物质资源生产过程和产品的影响，以及资源开发利用的小气候效应等。旅游资源包括旅游资源分类、旅游资源评价、旅游资源调查、旅游资源容量、旅游资源区划与规划等。社会资源主要是人力资源、科技资源与教育资源。资源经济包括资源价值与成本核算、资源利用效率评价、资源配置、资源安全等方面的理论与方法，以及资源开发利用中的经济学问题。资源管理主要刊载讨论资源政策、产权制度和资源立法等方面的文章。资源信息包括资源信息获取、存储、处理和开发应用等方面的理论性文章和介绍方法与技术的文章，重点是遥感和GIS技术及数学模型方法在资源科学研究中的运用。资源再生利用包括资源再生利用原理、实验及其相关技术与方法等。资源工程技术主要是重大资源工程的构思、设计以及资源开发利用的新技术与方法等。专 栏登载编辑部特约专稿，通常由5篇左右主题一致的一组文章组成，每期只安排1个专栏，系统报道省部级以上项目的研究成果，全国性或国际学术会议的部分优秀论文，或者是围绕某一个科学问题展开的专题学术讨论。综述围绕学术界关注的热点问题介绍国内外资源科学领域的研究进展。评论主要是针对出版的专著和报、刊登载的文章，以及重大资源工程立项等有关问题发表作者独立的见解和意见，特别鼓励不同学术观点争鸣。简报（简讯）快速报道有创新性的阶段性成果，以及有关的重要学术活动、科技新闻、学术会议通知、本刊文告和书讯等。

邵长高　梁建　陈宏文　曾文娟（广州海洋地质调查局 广州 510760）第一作者简介：邵长高（1983—），男，硕士，主要研究方向：3S技术在资源调查和生态环境动态监测、数字海洋中的应用和开发。E-mail:zkyscg@ 。摘要　传统矿产储量计算模型基于欧式测量，应用于小比例尺海洋矿产储量计算时存在精度差的问题，论文通过对WGS1984投影、墨卡托投影、兰勃托投影以及阿尔伯斯投影等特性的研究，提出将矿产实体进行切片处理，计算切片间矿物实体的体积累加和的方法，实现了海洋小比例尺地图投影下储量的精确量测及体积计算，系统地论述了在不规则地球椭球体下如何实现海洋矿产储量计算，为我国海洋资源探测和军事战略方面提供基础服务。关键词　海洋量测　地理信息系统　地图投影　储量计算1　前言近年来资源勘探已经覆盖大部分陆地区域。越来越多的国家把目光投向海洋。海洋作为一个巨大的能源和资源宝库在国民经济、军事战略等的重要性也日益显现。各个国家竞相制定海洋科技开发规划、战略计划，优先发展海洋新技术[1]。海洋研究成为一个热点，技术的革新也日新月异。由于海洋是一个大面积的区域，其与陆地的资源勘探技术存在较大区别，尤其在大范围海洋区域的矿产储量计算方面区别甚大。地球是一个不规则的椭球体，采用传统基于平面的欧式测量方法进行小比例尺海洋地图测量时，由于地图投影等方面的原因将会导致变形，严重影响储量计算的精确度[2]。包括欧洲石油勘探组织在内的国内外机构为了消除这种影响建立了一系列的投影转换公式。这些投影转换应用到二维投影当中一定程度上提高了地图量算的精确度。但是对于地球变形引起三维储量计算方面的误差目前并未提供行之有效的方法。本文在前人研究的基础上通过引入基于投影转换的方法，通过对WGS1984投影、墨卡托投影、兰勃托投影以及阿尔伯斯投影等特性的研究，提出将矿产实体进行切片处理，计算切片间矿物实体的体积累加和的方法，实现了海洋小比例尺地图投影下储量的精确量测及体积计算，系统地论述了在不规则地球椭球体下如何实现海洋矿产储量计算，为我国海洋资源探测和军事战略方面提供基础服务。2　海洋投影概述我国的海洋基本比例尺地形图中，海区小于1:50万的地形图多用等角正轴圆柱投影，又叫墨卡托投影（Mercator）[1]。现在我国企事业单位科研人员用的海图大部分为墨卡托投影。但是在海洋小比例尺下计算矿物储量时必须消除墨卡托投影引起的地图变形误差。论文引入了阿尔伯斯投影，利用其在投影变换中面积不变的特性计算储量来消除误差。在矿物深度方向上，切片间距离值取深度值的差值。3　技术路线海洋大面积矿产实体，跨度大，地图投影变形明显，形状不规则，因此大大增加了计算储量的难度。论文引入切片技术把矿产实体切成实体面，利用切片间实体的累加和计算实体面之间体积的总和即得矿产实体储量。示意图（图1）如下：图1 矿物实体切片F1 The slice of the mineral reserve图1中海洋矿物实体被分割为n个切面，切面间体积和相加即为整个实体的体积。当n趋向于无穷大时则与实际体积越接近。n的值取决于实测数据的精度，也就是经纬度和深度的值的精度。1　数据预处理1　数据来源1）多波速水深数据：多波束数据经常应用于湖泊盆地等的体积运算。多波束水深其工作原理是通过声波发射与接收换能器阵进行声波广角度定向发射、接收，通过各种传感器（卫星定位系统、运动传感器、电罗经、声速剖面仪等）对各个波束测点的空间位置归算，从而获取在与航向垂直的条带式高密度水深数据[6]2）地震剖面数据：海洋矿产储量数据主要来自海洋地震剖面断层数据。地震勘探方法是在地面上布置一条条的测线，沿各条测线进行地震施工采集地震信息，然后经过电子计算机处理就得出一张张地震剖面图。经过地质解释的地震剖面图就像从地面向下切了一刀，在二维空间（长度和深度方向）上显示了地下的地质构造情况（图2）[7]。海洋地震剖面中可以根据断层的层位读取炮点号，并结合导航数据读取矿产储层的坐标数据。图2 二维地震剖面示意图F1 Two dimensional seismic 2　数据入库从多波束或者地震剖面中提取出的位置数据，数据整理按照如下数据库格式入库：表1 矿物储量数据结构　T1 The data sheet of the mineral reserve表中数据的经度、纬度需存储经投影转换处理后变成的阿尔伯斯投影数据。2　切面面积计算1 切面绘制运用sql语言搜索深度相同的多边形的边界值，绘制切面。方法为：1）用sql语言搜索出数据库数据中深度值相同的数据。2）取所有数据中一个特定数据（a1,b1），此数据需要位于所有坐标值（ax,bx）之间。3）从（a1,b1）的0度角开始逆时针计算两者之间距离值L=sqrt[（b2-b1）2+（a2-a1）2]。同时计算角度差。如果过角度差相等则取L值较大的点。4）把所有3）中取出数据连接成多边形即为此切面。2　切面计算为了保持面积计算结果不受地球椭球体影响需要将墨卡托投影转换为阿尔伯斯投影。墨卡托投影转阿尔伯斯投影在ArcEngine下方法如下[4]:Dim pPoint As esriGIPointSet pPoint=New PointpPPutCoords mx,mySet pPSpatialReference=pSpRef2pPProject pSpRef1‘此处先实现由墨卡托投影到WGS1984投影中lon=pPXlat=pPYSet pPCS=pSpRFCreateProjectedCoordinateSystem（esriSRProjCS_NAD1983USA_Albers）Set pSpRef2=pPCSpPProject pSpRef2‘实现由WGS1984投影到阿尔伯斯投影的转换lon=pPX‘lon即为在阿尔伯斯投影中的经度值lat=pPY‘lat即为阿尔伯斯投影中的纬度值[4’ArcEngine是目前地理信息系统处理方面比较流行的二次开发工具。墨卡托投影转化为阿尔伯斯投影时，每一个坐标点均要做转换，通常是采用W GS1984投影作为中间转换投影。先将墨卡托投影转化到WGS1984投影，然后将转化来的WGS1984投影转化成阿尔伯斯投影。阿尔伯斯投影最大的特点是投影前后面积保持不变，本文采用质心量算法进行面积计算，具体步骤是先寻找多边形的质心，然后由质心到各多边形顶点引直线，最后把每个多边形的面积相加即得结果。计算步骤如图3[4]。方法为[4]:1）首先遍历数据库，读取数据库中高程相等数据的坐标值组成平面多边形。找出多边形质心。2）连接多边形每个点与质心。3）计算每个小多边形的面积然后相加。S=s1+s2+s3………。其中S表示多边形面积，s1、s2、s3等表示小三角形面积[4]。设L为边长，L两端点坐标值为（a1,b1），（a2,b2）。如图4所示：则：L=sqrt[（b2-b1）2＋（a2-a1）2]每个小三角形面积计算源代码为[4]:s=（L1+L2+L3）/2S=sqrt[s＊（s-L1））＊（s-L2）＊（s-L3）]图3 多边形的面积量算[4]F3 Area measurement of the polygon图4 每个小三角形面积计算F4 The calculation of every triangle此处S值即为切面面积。切面面积的计算结果考虑了地球椭球体引起的误差更接近实际值。3　切面间体积计算将矿物实体分割切片后其中每个切面间体积v的计算模拟梯形计算模式，S上为上切面面积，S下为下切面面积，h为切面间高度差。如图5所示：图5 单个切面实体F5 Single slice object则切面间体积v＝（S上＋S下）h/2。图1和5中当切面数n趋向于无穷大时，切面1和切面2之间的面积差值越小，相应的两个多边形的形状也就最接近，h值也就最小。此时可以得到误差较为小的切面体积计算结果。4　矿物储量计算将矿产实体分割成n个切面后，每个小切面的体积的累加和即为整个矿产实体的储量。切面数n的值越大所切割的体积个数越多，则切面值越接近实际值。体积值V即是每个小切面间体积v的累加和。南海地质研究2010式中：V即为整个矿物储量。它累加了所有的切面间实体的体积之和，切面间实体的个数取决于n的大小。当n趋向于无穷大时最接近实际值。4　结语本文介绍了基于投影转换的海洋小比例尺矿产储量的计算方法，同时提供了基于Ar-cEngine的投影转换方法。矿产储量的计算模式不同于传统的计算模式，关键在于考虑到了小比例尺下由于地球椭球体变形引起的误差。所以论文引入了投影变换的方法，从一定程度上降低了地球的不规则性引起的误差。但是此方法只适应于固体矿产的储量计算，对于石油、水合物等的储量计算只能做体积计算的一个参数。参考文献[1]单宝强，毛永强GIS中的坐标系定义与转换[J]黑龙江国土资源，2005,11,38～39[2]欧洲石油勘探组Coordinate Conversions and Transformation including Formulas[M]国际石油技术软件开放公司，2008[3]苏国辉，戴勤奋，魏合龙海洋地质数据库数据的存储结构[J]海洋地质动态，2003,19（6）:5～7[4]邵长高，谭建军等海洋小比例尺地图精确测量及计算方法[J]地理与地理信息科学，2009,25（2）:42～45[5]-shtml[6][7] of Precise Measurem ent and Calculation of Small Scale Mineral Reserve CalculationShao Changgao,Liang Jian,Chen Hongwen,Zeng Wenjuan（Guangzhou Marine Geological Survey,Guangzhou,510760）Abstract:To the small-scale map in ocean mine reserve field,the traditional measurement method computes the reserve with a relatively coarse In order to improve that,a new method has been provided in this study,which uses Arc Engine technology to finish the conversion between different projections and measure the earth's area as well as other information And then cut the mine reserve object into several pieces,so we can calculate the volume of the reserve by summing every The different projections,such as WGS1984,Mercator,and Albers,also have been discussed,which can provide a good service for the military strategy and exploration of ocean Key words:Ocean measurements,GIS,Map projection,Reserve Calculation

“如果你能够看到鱼翅是怎样做成的，鲨鱼的鱼鳍是如何被割下的，以及每年有七千多万条鲨鱼，最终是为了鱼翅汤而送命，你还会购买它吗？有将近三分之一的鲨鱼物种都濒临灭绝，但是，我们可以拯救它们。请记住，没有买卖，就没有杀害！”一则公益广告的话语，让多少人幡然醒悟！而钓鱼岛事件，又让多少人意识到中国的海洋权益！人类的生命来自海洋，人类的文化起源于海洋，海洋是地球上最大的“宝库”。海洋的浩瀚壮观、变幻多端、自由傲放、奥秘无穷，都使得人类视海洋为力量与智慧的象征与载体。中华民族是人类海洋文化的主要缔造者之一。中华民族祖祖辈辈所居住的大地，东南两面临海，海岸线漫长，这样的地理环境，孕育了祖国悠久的海洋文化。海洋中存在丰富的自然资源，是人类文明的发源地，人们越来越认识到海洋是人类生存的第二空间，是实现可持续发展的重要领域。我国是一个濒海大国：第一，我国濒临的海洋从北到南依次为渤海、黄海、东海、南海，渤海是深入我国大陆的内海；其他三个是我国在太平洋中的边缘海；第二，我国海疆北起鸭绿江，南至曾母暗沙，东起钓鱼岛群岛，西至北仑河口；第三，我国拥有约8万千米的大陆海岸线和4万千米的岛屿海岸线；第四，我国面积在500平方米以上的岛屿有6900多个；第五，我国拥有面积约300万平方千米的管辖海域，约占全国陆地面积1/3，其中领海面积约38万平方千米。海洋是我们国家的另一条生命补给线。我国海洋资源虽然丰富，但开发利用的程度很低，人类面临着人口问题，粮食问题，环境问题等等。人类赖以生存的陆地空间已不堪重负。地球上生物资源的80%分布在海洋里，海洋给人类提供食物能力是陆地的1000倍。在海洋生态不受破坏的情况下每年可向人类提供30亿吨水产品。因此，海洋的开发利用潜力巨大，前景广阔。向海洋进军，让海洋资源服务于人类，对我国经济的发展具有重要意义。海洋是生命的摇篮，海水不仅是宝贵的水资源，而且蕴藏着丰富的化学资源。海洋里的生物可以食用、药用、（本身是药物，或者可由生物体提炼出药物）、科研用途、娱乐用途（饲养、观赏）、农用（饵料）、生物能等等；海洋里的物理资源或能源资源有：发电（波浪发电、潮汐发电、温（盐）差发电等等）；海洋的化学资源有：海水淡化成淡水、海水中直接提取痕量元素（金、铀、氘、溴、碘、镁、钾……）、海水中直接提取化合物（食盐、芒硝、石膏、重水、卤水等等）；海洋的地质（矿物）资源：锰核、石油、天然气、矿砂、底砂等；海水可直接利用的例子有：利用冰山提取淡水、海水冷却核电厂发电机组及其他机械、海水脱硫、冲洗、稀释等等；海洋的空间资源有：运输、航行、休闲娱乐等。海水可以通过其热能和机械能等给我们电能，从海水中还可提取出像汽油、柴油那样的燃料——铀和重水。铀在海水中的储量十分可观，达45亿吨左右，相当于陆地总贮量的4500倍，按燃烧发生的热量计算，至少可供全世界使用1万年！中国拥有丰富的海洋资源。油气资源沉积盆地约70万平方公里，石油资源量估计为240亿吨左右，天然气资源量估计为14万亿立方米，还有大量的天然气水合物资源，即最有希望在本世纪成为油气替代能源的“可燃冰”。首先，我要号召大家保护海洋生态环境。我们从大海中索取的实在是太多了，海洋为我们提供了各种食物，提供船舶航行的条件，给我们呈现美丽的风景，但是人类在利用海洋的同时并没有悉心呵护海洋，她现在面临着海水污染等各种问题，所以我们的当务之急是遏制海洋生态环境不断恶化的趋势，让海洋生态环境有一个明显改观，这需要所有人共同的努力，及早树立起保护海洋的意识。海洋能有效地缓解中国的能源问题，减少进口量和对外国能源的依赖，海洋是内陆的有效屏障，即便要发生战争也不容易烧到内陆上，海洋是谋求海外发展的重要通道，能有效地帮助经济的发展。海洋既是人类生存的基本空间，也是国际政治斗争的重要舞台，儿海洋政治斗争的中心，是海洋权益。全球愈演愈烈的海权之争，背后都是巨大的海洋权益。我国有许多事件关于海洋权益，其原因不外于：历史原因，周边国家对资源的觊觎，与我国长期以来对海洋权益的漠视也是现阶段与周边国家海洋权益争端白热化的原因。中国作为一个海洋大国，海域面积广阔，所辖岛屿众多，维护海洋权益注定是一个长期任务。面对目前的一些分歧和争端，面对未来可能出现的摩擦和冲突，我们需要在政治、经济、外交、军事等各个领域共同发力，从官方到民间齐心合力，通过制度化的手段和各方面的压力，使地区风险始终处于管控之中。只有采取更多实质性的手段，给挑衅者划出红线，才能让他们清醒起来，不敢随便造次。一个强大的中国，需要以鲜明的主张和坚决的行动，强力捍卫自己的主权和利益，让那些心存侥幸的国家规规矩矩。中国走和平发展道路，但不可能以牺牲自己的领土主权和核心利益为代价。我们不轻言动武，但也从不惧怕讹诈。随着综合国力大幅提升，我们还在积累越来越多的资源和手段，去始终把握住未来局势发展的主动权。争夺海洋权益，其中不外乎是为了海洋利益，这些利益主要包括：保卫国家主权与领土完整，防御敌对国家从海上的打击和入侵；保卫支持我国经济可持续发展海洋资源的安全，维护海洋权益；维护我对外贸易海上航运通道、石油航线以及重大海外利益的安全。此外，还有打击海上恐怖主义、海盗、走私和跨国犯罪等问题，营造和平、良好的地区海上安全秩序；改善海洋环境，维护我国可持续发展和生存空间的质量；等等。总之，海洋对一个国家的各个方面都有着非常巨大，不可能形容的重要性，维护中国，海洋权益势在必行！