海洋地理信息系统研究进展
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万方数据
其进行科学的评估。ＭＧＩＳ还可以用来探讨人类对渔业 的影响，比如渔业捕捞与努力量分析．渔业管理者对哪 里捕捞强度大，捕获量是多少，捕获量与努力量关系 等【１ｑ。国内外许多政府部门和科研机构都曾对ＭＧＩＳ在 海洋渔业领域的应用进行了研究和实践。例如，西班牙 初步完成的渔业信息系统（ＴＵＮＡＦＩＳ），主要借助于卫星 通过交通船提供信息服务．用以获取鱼群活动信息和 环境变化信息，开发和改善渔业策略，提高渔业的产 量，该系统已被证实预测结果与实际调查结果基本一 致，能够较好地完成其预定的目标旧。
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能力。例如海洋地理信息系统ＭａＸｐｌｏｒｅ，它以过程处理 为核心．提升了海洋地理信息系统对时空信息处理的能
馨『。蓝 呈熏一里圃一一 图１ ＭＧＩＳ学科组成及功能 Ｆｉｇ．１ ＣＯｍｐＯｓｉｔｉＯｎ ａｎｄ ｆｕｎｃｔｉＯｎｓ ｏｆ ＭＧＩＳ
１ ＭＧＩＳ的发展背景 １．１海洋数据特点
力，充分利用多维信息可视化和组件化技术。开发了三 层体系结构的大吞吐量开放式地理信息系统，改变了传 统ＧＩＳ主要以静态方式完成对地理空间“状态”的描述、 操作和分析功能【５］。ＭＧＩＳ是对传统ＧＩＳ的发展和应用 于海洋研究的适宜性修正，使ＭＧＩＳ成为现代海洋研究 的重要科技手段和应用平台。
Ｆｉｇ．２
图２ ＭＧｌＳ支持下的全国海洋信息网络服务结构图 Ｗｅｂ ｓｅｎ，ｉｃｅ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ｏｆ Ｏｃｅａｎ ｉｎｆＯｒｍａｔｉｏｎ ｂａｓｅｄ Ｏｎ ＭＧＩＳ ｉｎ Ｃｈｉｎａ
２．２ ＭＧＩＳ在海洋研究中的应用 ＭＧＩＳ最初只是简单地应用在海洋环境管理上Ⅱ堋，但
随着ＭＧＩＳ基础的奠定和技术的不断发展。它的应用越 来越广泛，成为海洋科学研究的重要手段之一。 ２．２．１海洋资源勘查、开发与利用
度、盐度、密度等物理性质和化学性状有所不同，但是整 体来说海洋具有单一均质性。海洋数据涵盖的研究要素
三维立体可视图形，可以得到体积图形和切片图等立体 直观的表达方式，并实现对空间分布的地物属性信息的
相对较少．对数据较全面获取和主要要素的提取提供了 很好的条件。这也是海洋数据的优势之一，可以利用获
可视化。ＭＧＩＳ是发展中的新兴学科，是适应海洋科学 发展和海洋数据特点的信息系统，可以作为海洋产业建
与动态图形软件专家Ｔａｌｌｅｔ合作发表的．文章深入讨论 了ＧＩＳ的数据管理和显示功能．同时前瞻性地讨论了物
获取有难度，时间和经费耗费高．所使用的仪器不尽相 同，而在原始数据的处理过程中没有采用统一的质量控
理和化学海洋数据的真三维建模和可视化同。随后，陈 述彭院士率先在国内提倡海岸与海洋ＧＩＳ的研究与开
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《 综述文章（ＲｅＶｉｅｗｓ）
—－麓麓誊鍪羞翻霞盔鲞蠢鲞羞簋－豳豳誊囊豳豳雷盘翻ｌＩｉ簟蹶瓣；嚣链螽嚣鼙黪糍熬劈藿翳糍臻籀糍罄黪糍２辚囊麴攀。糍。糍蕤辍 臻《暮藿缝耩曩蠹壤萋｜薹ｉｉｌ羹罄ｌｌｌ｜蘩冀羹蓦藿彗藿囊糕舞鹾鹱群囊黎囊羹｛蓦羹蓦鎏
海洋地理信息系统研究进展
王芳１，朱跃华２
１．南京大学，海岸与海岛开发教育部重点实验室，南京２１００９３ ２．南京大学城市规划设计研究院．南京２１００９３
感资料，建设海洋遥感数据库，生产海洋遥感信息产
品：承担地理信息系统的研究开发项目，为海洋管理服
ｅＶｌ豢 ｅＷ
国墨墨蕾盈墨国
务，建立全国海岛基础地理信息系统、提供海洋基础地 理信息服务产品等。ＭＧＩＳ提供的服务包括：为信息中 心信息传输提供技术保障。为履行行政管理职能提供技 术支撑，为信息更新与发布的业务化运行提供平台，为 各级海洋主管部门、科研机构和社会公众提供海洋信息 共享服务等。ＭＧＩＳ支持下的全国海洋信息网络服务结 构【１习如图２所示。
取数据对海洋进行较全面的研究。 （２）海洋数据具有动态性和海量性。由于地球的形
状和大气环流的影响，不同气候带和气压带的海洋以风 海流、密度流、上升流和下降流等洋流运动进行物质和 能量交换，所以海洋的均一性是建立在海洋动态过程的
设和其他海事活动的辅助决策工具。 ＭＧＩＳ具有强大的数据库存储功能和可供Ｗｅｂ调
用的能力。海洋研究的最终目的是海洋经济的可持续发 展和保持良好的海洋生态环境，这就需要全球的海洋研 究相关机构之间互通有无，增加有效海洋数据的利用
基础上的。由此可见，海洋数据虽然获取要素相对较少， 但是变化较快，是动态过程．而且在动态监测过程中所
率。海洋数据的获取无论是经费消耗还是所需人力、物 力资源均很高．凭借单个部门或国家对全海域进行研究
ＭＧＩＳ的研究和应用，最早可以追溯到２０世纪６０
表现出来，是海洋研究发展的必然趋势。 （４）随着海洋经济时代的到来，对海洋矿产的勘
年代早期美国国家海洋测量局进行的航海自动化制 图嘲。关于ＭＧＩＳ的第一篇文章，是美国海洋学家Ｍａｎｌｅｙ
探、环境的监测、生物资源的研究等经济活动和科研活 动增加，扩大了海洋数据的来源．同时由于海洋数据的
产生的海量数据的质量控制、存储、调用和应用是待解 决的问题之一。
是不可能的，同时由于《联合国海洋法公约》的制定和颁 布，各沿海国拥有２００海里的专属经济区，在专属经济
（３）海洋数据是多维数据。海洋数据包括海底地形 地貌、水体物理和化学性质、海洋生态环境、气一水结合
区内享有矿产勘探和科研等权利，为联合各国进行海洋 研究提供了契机，ＭＧＩＳ则对研究提供了可行的技术基
ＭＧＩＳ是海洋学、遥感、数学、计算机科学、信息科学 等多学科的综合科学。可以对获取的原始海洋数据进行 系统整理和统一标准。例如，对分布不规则和精度较粗 的原始数据进行插值等数学处理：由于海洋数据是多维
（１）海洋数据研究要素相对陆地要少得多。海洋不 同于陆地构成物质的多样性，虽然不同地方海水的温
的，研究剖面图、平面图有其局限性，有时不能直观或准 确地揭示研究要素的海域特征和规律，应用ＭＧＩＳ，开发
制体系，使海洋数据出现不同的采样密度、数据标准、数 据精度、总体分辨率较低并且具有不同的数据格式等问
发，并提出了“以海岸链为基线的全球数据库”的构想嘲。 ＭＧＩＳ在国内外随即得到了迅速发展。由对ＭＧＩＳ的基
题，为数据的综合和利用增加了困难。
１．２ ＭＧｌＳ在海洋研究中的先进性
海洋地理信息系统充分考虑到了海洋数据的动态
ＤＯｃｕｍｅｎｔ ＣＯｄｅ：Ａ
Ａｒｔ沁Ｉｅ ｌＤ：１０００—７８５７（２００７）２３—００６９—０５
０引、动力资源等人类发展所需重要资 源，它是全球生命支持系统的一个基本组成部分和实 现可持续发展的宝贵财富，２１世纪是人类开发利用海 洋的新世纪【ｌ】。海洋及其资源和环境是人类共同的财 富，需善加利用和保护。在２０世纪后半叶得到迅速发 展的海洋科学，其在地球系统中的关键位置已日益为 人们所承认，在人类可持续发展中的重要地位也日益 为人们所认识。其中，海洋地理信息系统（Ｍａｒｉｎｅ Ｇｅｏ— ｇｍｐｈｉｃ Ｉｎｆｏ瑚ａｔｉｏｎ Ｓｖｓｔｅｍ，ＭＧＩＳ）的应用与发展是海洋
【摘要】２１世纪是人类开发利用海洋的新世纪，海洋地理信息系统（ＭＧｌＳ）是海洋科学研究的重要工具。可以为海洋数据的收集、存储、
显示、发布和应用提供技术支持。ＭＧｌＳ应用在海洋资源开发利用、海洋环境监测、海洋管理和海洋信息网上发布查询等方面，大大提高
了海洋数据的使用率和人们的工作效率，是“数字海洋”建设重要的组成部分。
性．顾及到完整地表达和分析海洋动态现象的特征与变
化规律，使之具备对海洋动态过程的管理、处理和分析
灞
万方数据
础建设、科学讨论到实际应用，使它具有了较完整的数 学模型系统、空间分析功能、海洋专业模型、数据库存储 交换系统和制图功能等，并运用到海洋特征现象和洋中 脊等的科学研究工作【９－１ ２】和渔业生产管理系统、海洋管 理、海洋环境监测、污染扩散、海洋油气资源预测、矿产
面等研究对象，是三维甚至是四维的数据。尤其是处于 海、陆、气交接带的海岸带。对人类的生存和发展意义非 常重要。是环境异常敏感脆弱的复合生态系统带，也是 当前海洋研究的热点区域。通过收集数据并进行处理，
础，已有成果表明ＭＧＩＳ在海洋科学研究中大有前途。
２ ＭＧｌＳ研究概况 ２．１ ＭＧＩＳ的发展过程
对多维数据进行处理并将研究对象以立体、直观的形式
科学的有机组成部分和高科技应用于海洋研究的重要 进展，是“数字地球”之“数字海洋”建设必不可少的组 成部分。
海洋地理信息系统是以海底、水体、海表面、大气 及海岸带人类活动为研究对象，通过开发利用地理信 息系统的空间海洋数据处理、ＧＩＳ和制图系统集成、三 维数据结构、海洋数据模拟和动态显示等功能，为各种 来源的数据提供协调坐标、存储和集成信息等工具，其 在海洋科学上的使用可大大提高海洋数据的使用率和 工作效率，并改善海洋数据的管理方式【刎。海洋地理信 息系统学科组成及功能如图１。
【关键词】海洋地理信息系统；海洋数据；数字海洋
【中圈分类号】Ｐ７３，ＴＰ３１９
【文献标识码】Ａ
【文章编号】１０００—７８５７（２００７）２３一００６９一０５
ＤｅＶｅｌｏｐｍｅｎｔ ｉｎ Ｍａｒｉｎｅ Ｇｅｏｇｒａｐｈｙ Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ Ｓｙｓｔｅｍ
ＷＡＮＧ Ｆａｎｇ １，ＺＨＵ Ｙｕｅｈｕａ２
ＭＧＩＳ在渔业生物资源中的开发利用比较早，并且 在海洋渔业领域所起到的重要作用日益受到重视。 ＭＧＩＳ在数据库、可视化和制图、空问渔业管理、渔业海 洋学和生态系统等方面的应用。使ＭＧＩＳ技术在海洋渔 业领域具有重要的作用和意义。通过ＭＧＩＳ对各种渔业 资源的种类、数量、分布，渔业水域的划分，以及养殖区 的分布，渔船状况等因子的数据采集、处理、存储、分 析，可以全面地、直观地掌握渔业资源的管理现状，提 高工作效率。研究鱼类的分布对于建立鱼类种群的迁 移模型和管理海洋渔业资源非常重要，ＭＧＩＳ可用于检 测环境分布模式及其变化．标识不同的地理种群并描 述其主要分布，也可用于提高采样方案的科学性、选择 最佳捕捞地、划定海洋保护区等。水产养殖点的选取对 于水产养殖的成功与否非常关键。ＭＧＩＳ可在养殖前对
其进行科学的评估。ＭＧＩＳ还可以用来探讨人类对渔业 的影响，比如渔业捕捞与努力量分析．渔业管理者对哪 里捕捞强度大，捕获量是多少，捕获量与努力量关系 等【１ｑ。国内外许多政府部门和科研机构都曾对ＭＧＩＳ在 海洋渔业领域的应用进行了研究和实践。例如，西班牙 初步完成的渔业信息系统（ＴＵＮＡＦＩＳ），主要借助于卫星 通过交通船提供信息服务．用以获取鱼群活动信息和 环境变化信息，开发和改善渔业策略，提高渔业的产 量，该系统已被证实预测结果与实际调查结果基本一 致，能够较好地完成其预定的目标旧。
Ｒ盥
。｜＿
能力。例如海洋地理信息系统ＭａＸｐｌｏｒｅ，它以过程处理 为核心．提升了海洋地理信息系统对时空信息处理的能
馨『。蓝 呈熏一里圃一一 图１ ＭＧＩＳ学科组成及功能 Ｆｉｇ．１ ＣＯｍｐＯｓｉｔｉＯｎ ａｎｄ ｆｕｎｃｔｉＯｎｓ ｏｆ ＭＧＩＳ
１ ＭＧＩＳ的发展背景 １．１海洋数据特点
力，充分利用多维信息可视化和组件化技术。开发了三 层体系结构的大吞吐量开放式地理信息系统，改变了传 统ＧＩＳ主要以静态方式完成对地理空间“状态”的描述、 操作和分析功能【５］。ＭＧＩＳ是对传统ＧＩＳ的发展和应用 于海洋研究的适宜性修正，使ＭＧＩＳ成为现代海洋研究 的重要科技手段和应用平台。
Ｆｉｇ．２
图２ ＭＧｌＳ支持下的全国海洋信息网络服务结构图 Ｗｅｂ ｓｅｎ，ｉｃｅ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ｏｆ Ｏｃｅａｎ ｉｎｆＯｒｍａｔｉｏｎ ｂａｓｅｄ Ｏｎ ＭＧＩＳ ｉｎ Ｃｈｉｎａ
２．２ ＭＧＩＳ在海洋研究中的应用 ＭＧＩＳ最初只是简单地应用在海洋环境管理上Ⅱ堋，但
随着ＭＧＩＳ基础的奠定和技术的不断发展。它的应用越 来越广泛，成为海洋科学研究的重要手段之一。 ２．２．１海洋资源勘查、开发与利用
度、盐度、密度等物理性质和化学性状有所不同，但是整 体来说海洋具有单一均质性。海洋数据涵盖的研究要素
三维立体可视图形，可以得到体积图形和切片图等立体 直观的表达方式，并实现对空间分布的地物属性信息的
相对较少．对数据较全面获取和主要要素的提取提供了 很好的条件。这也是海洋数据的优势之一，可以利用获
可视化。ＭＧＩＳ是发展中的新兴学科，是适应海洋科学 发展和海洋数据特点的信息系统，可以作为海洋产业建
与动态图形软件专家Ｔａｌｌｅｔ合作发表的．文章深入讨论 了ＧＩＳ的数据管理和显示功能．同时前瞻性地讨论了物
获取有难度，时间和经费耗费高．所使用的仪器不尽相 同，而在原始数据的处理过程中没有采用统一的质量控
理和化学海洋数据的真三维建模和可视化同。随后，陈 述彭院士率先在国内提倡海岸与海洋ＧＩＳ的研究与开
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《 综述文章（ＲｅＶｉｅｗｓ）
—－麓麓誊鍪羞翻霞盔鲞蠢鲞羞簋－豳豳誊囊豳豳雷盘翻ｌＩｉ簟蹶瓣；嚣链螽嚣鼙黪糍熬劈藿翳糍臻籀糍罄黪糍２辚囊麴攀。糍。糍蕤辍 臻《暮藿缝耩曩蠹壤萋｜薹ｉｉｌ羹罄ｌｌｌ｜蘩冀羹蓦藿彗藿囊糕舞鹾鹱群囊黎囊羹｛蓦羹蓦鎏
海洋地理信息系统研究进展
王芳１，朱跃华２
１．南京大学，海岸与海岛开发教育部重点实验室，南京２１００９３ ２．南京大学城市规划设计研究院．南京２１００９３
感资料，建设海洋遥感数据库，生产海洋遥感信息产
品：承担地理信息系统的研究开发项目，为海洋管理服
ｅＶｌ豢 ｅＷ
国墨墨蕾盈墨国
务，建立全国海岛基础地理信息系统、提供海洋基础地 理信息服务产品等。ＭＧＩＳ提供的服务包括：为信息中 心信息传输提供技术保障。为履行行政管理职能提供技 术支撑，为信息更新与发布的业务化运行提供平台，为 各级海洋主管部门、科研机构和社会公众提供海洋信息 共享服务等。ＭＧＩＳ支持下的全国海洋信息网络服务结 构【１习如图２所示。
取数据对海洋进行较全面的研究。 （２）海洋数据具有动态性和海量性。由于地球的形
状和大气环流的影响，不同气候带和气压带的海洋以风 海流、密度流、上升流和下降流等洋流运动进行物质和 能量交换，所以海洋的均一性是建立在海洋动态过程的
设和其他海事活动的辅助决策工具。 ＭＧＩＳ具有强大的数据库存储功能和可供Ｗｅｂ调
用的能力。海洋研究的最终目的是海洋经济的可持续发 展和保持良好的海洋生态环境，这就需要全球的海洋研 究相关机构之间互通有无，增加有效海洋数据的利用
基础上的。由此可见，海洋数据虽然获取要素相对较少， 但是变化较快，是动态过程．而且在动态监测过程中所
率。海洋数据的获取无论是经费消耗还是所需人力、物 力资源均很高．凭借单个部门或国家对全海域进行研究
ＭＧＩＳ的研究和应用，最早可以追溯到２０世纪６０
表现出来，是海洋研究发展的必然趋势。 （４）随着海洋经济时代的到来，对海洋矿产的勘
年代早期美国国家海洋测量局进行的航海自动化制 图嘲。关于ＭＧＩＳ的第一篇文章，是美国海洋学家Ｍａｎｌｅｙ
探、环境的监测、生物资源的研究等经济活动和科研活 动增加，扩大了海洋数据的来源．同时由于海洋数据的
产生的海量数据的质量控制、存储、调用和应用是待解 决的问题之一。
是不可能的，同时由于《联合国海洋法公约》的制定和颁 布，各沿海国拥有２００海里的专属经济区，在专属经济
（３）海洋数据是多维数据。海洋数据包括海底地形 地貌、水体物理和化学性质、海洋生态环境、气一水结合
区内享有矿产勘探和科研等权利，为联合各国进行海洋 研究提供了契机，ＭＧＩＳ则对研究提供了可行的技术基
ＭＧＩＳ是海洋学、遥感、数学、计算机科学、信息科学 等多学科的综合科学。可以对获取的原始海洋数据进行 系统整理和统一标准。例如，对分布不规则和精度较粗 的原始数据进行插值等数学处理：由于海洋数据是多维
（１）海洋数据研究要素相对陆地要少得多。海洋不 同于陆地构成物质的多样性，虽然不同地方海水的温
的，研究剖面图、平面图有其局限性，有时不能直观或准 确地揭示研究要素的海域特征和规律，应用ＭＧＩＳ，开发
制体系，使海洋数据出现不同的采样密度、数据标准、数 据精度、总体分辨率较低并且具有不同的数据格式等问
发，并提出了“以海岸链为基线的全球数据库”的构想嘲。 ＭＧＩＳ在国内外随即得到了迅速发展。由对ＭＧＩＳ的基
题，为数据的综合和利用增加了困难。
１．２ ＭＧｌＳ在海洋研究中的先进性
海洋地理信息系统充分考虑到了海洋数据的动态
ＤＯｃｕｍｅｎｔ ＣＯｄｅ：Ａ
Ａｒｔ沁Ｉｅ ｌＤ：１０００—７８５７（２００７）２３—００６９—０５
０引、动力资源等人类发展所需重要资 源，它是全球生命支持系统的一个基本组成部分和实 现可持续发展的宝贵财富，２１世纪是人类开发利用海 洋的新世纪【ｌ】。海洋及其资源和环境是人类共同的财 富，需善加利用和保护。在２０世纪后半叶得到迅速发 展的海洋科学，其在地球系统中的关键位置已日益为 人们所承认，在人类可持续发展中的重要地位也日益 为人们所认识。其中，海洋地理信息系统（Ｍａｒｉｎｅ Ｇｅｏ— ｇｍｐｈｉｃ Ｉｎｆｏ瑚ａｔｉｏｎ Ｓｖｓｔｅｍ，ＭＧＩＳ）的应用与发展是海洋
【摘要】２１世纪是人类开发利用海洋的新世纪，海洋地理信息系统（ＭＧｌＳ）是海洋科学研究的重要工具。可以为海洋数据的收集、存储、
显示、发布和应用提供技术支持。ＭＧｌＳ应用在海洋资源开发利用、海洋环境监测、海洋管理和海洋信息网上发布查询等方面，大大提高
了海洋数据的使用率和人们的工作效率，是“数字海洋”建设重要的组成部分。
性．顾及到完整地表达和分析海洋动态现象的特征与变
化规律，使之具备对海洋动态过程的管理、处理和分析
灞
万方数据
础建设、科学讨论到实际应用，使它具有了较完整的数 学模型系统、空间分析功能、海洋专业模型、数据库存储 交换系统和制图功能等，并运用到海洋特征现象和洋中 脊等的科学研究工作【９－１ ２】和渔业生产管理系统、海洋管 理、海洋环境监测、污染扩散、海洋油气资源预测、矿产
面等研究对象，是三维甚至是四维的数据。尤其是处于 海、陆、气交接带的海岸带。对人类的生存和发展意义非 常重要。是环境异常敏感脆弱的复合生态系统带，也是 当前海洋研究的热点区域。通过收集数据并进行处理，
础，已有成果表明ＭＧＩＳ在海洋科学研究中大有前途。
２ ＭＧｌＳ研究概况 ２．１ ＭＧＩＳ的发展过程
对多维数据进行处理并将研究对象以立体、直观的形式
科学的有机组成部分和高科技应用于海洋研究的重要 进展，是“数字地球”之“数字海洋”建设必不可少的组 成部分。
海洋地理信息系统是以海底、水体、海表面、大气 及海岸带人类活动为研究对象，通过开发利用地理信 息系统的空间海洋数据处理、ＧＩＳ和制图系统集成、三 维数据结构、海洋数据模拟和动态显示等功能，为各种 来源的数据提供协调坐标、存储和集成信息等工具，其 在海洋科学上的使用可大大提高海洋数据的使用率和 工作效率，并改善海洋数据的管理方式【刎。海洋地理信 息系统学科组成及功能如图１。
【关键词】海洋地理信息系统；海洋数据；数字海洋
【中圈分类号】Ｐ７３，ＴＰ３１９
【文献标识码】Ａ
【文章编号】１０００—７８５７（２００７）２３一００６９一０５
ＤｅＶｅｌｏｐｍｅｎｔ ｉｎ Ｍａｒｉｎｅ Ｇｅｏｇｒａｐｈｙ Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ Ｓｙｓｔｅｍ
ＷＡＮＧ Ｆａｎｇ １，ＺＨＵ Ｙｕｅｈｕａ２
ＭＧＩＳ在渔业生物资源中的开发利用比较早，并且 在海洋渔业领域所起到的重要作用日益受到重视。 ＭＧＩＳ在数据库、可视化和制图、空问渔业管理、渔业海 洋学和生态系统等方面的应用。使ＭＧＩＳ技术在海洋渔 业领域具有重要的作用和意义。通过ＭＧＩＳ对各种渔业 资源的种类、数量、分布，渔业水域的划分，以及养殖区 的分布，渔船状况等因子的数据采集、处理、存储、分 析，可以全面地、直观地掌握渔业资源的管理现状，提 高工作效率。研究鱼类的分布对于建立鱼类种群的迁 移模型和管理海洋渔业资源非常重要，ＭＧＩＳ可用于检 测环境分布模式及其变化．标识不同的地理种群并描 述其主要分布，也可用于提高采样方案的科学性、选择 最佳捕捞地、划定海洋保护区等。水产养殖点的选取对 于水产养殖的成功与否非常关键。ＭＧＩＳ可在养殖前对
