海域定级指标数据处理方法与实证

田松，贾后磊，涂植凤

摘要：海域定级是海域评估理论体系的重要组成，对完善我国海域有偿使用制度、统筹海洋经济与海洋环境和谐发展意义重大。海域定级指标体系构建是海域定级工作的核心环节。文章从指标体系评价因子自身属性特性、数据获取及处理难易程度、评价单元赋值合理性角度出发，对海域定级指标体系构建涉及的指标数据进行分类，按类型梳理各类指标数据的处理及赋值方法，并以广州市为例，开展实证研究，以期为海域定级指标体系数据处理的规范化工作提供思路。

关键词：海域定级;指标体系;网格赋值

中图分类号：P74    文献标志码：A    文章编号：1005-9857（2020）07-0003-07

The Indicator System Data Processing Method of Sea Area Grading

TIAN Song，JIA Houlei，TU Zhifeng

（South China Sea Institute of Planning and Environmental Research，SOA，Guangzhou 510310，China）

Abstract：The sea area grading is an important component of the theoretical system of sea area evaluation，which is of great significance to the improvement of the system of paid use of sea area in China and the harmonious development of marine economy and marine environment.The establishment of the index system of sea area grading is the most important component.According to the attribute characteristics of evaluation factor，the complexity of data acquisition and processing，the rationality of evaluation unit assignment，this paper classified the methods of index data classification，processing and assignment in the work of sea area grading and took Guangzhou city as an example to carry out empirical research，hoping to provide ideas for the standardization of the data processing of the indicator system of sea area grading.

Key words：Sea area grading，Indicator system，Grid assignment

0 引言

海域分等定級是一项具有中国特色的海域管理基础性工作，是海域评估理论体系的重要组成部分[1-2]。《中华人民共和国海域使用管理法》确立了海域有偿使用制度，规定“单位和个人使用海域，应当按照国务院的规定缴纳海域使用金”。2007年，《财政部、国家海洋局关于加强海域使用金征收管理的通知》中指出“海域使用金统一按照用海类型、海域等别以及相应的海域使用金征收标准计算征收。”可见，海域等别是确定海域使用金的依据之一[1]。海域分等反映不同省（自治区、直辖市）间的海域使用综合价值差异，海域定级反映不同省（自治区、直辖市）内的海域使用综合价值差异[3]。在海域分等的基础上开展海域定级工作，可以充分体现宏观海域到局部海域的资源空间分异，为实现海域资源市场化配置，建立符合海域资源价值规律的有偿使用制度奠定基础。

目前，海域定级的研究主要集中在海域定级类型、定级体系、定级方法、定级信息系统等方面[1-9]，对于指标数据处理方法的研究不多。本文依据《海域定级技术指引（试行）》（以下简称《指引》），基于构建的广东省海域定级指标体系，重点介绍海域定级指标数据处理的思路及方法，并以广州市为例开展实证研究，以期为广东省海域定级工作提供技术依据。

1 海域定级指标体系的构建

1.1 海域定级指标体系类型

海域定级是沿海地区制定海域基准价的重要技术依据，其用海类型需和海域使用金征收标准中的用海类型保持一致[1]。最新颁布的《海域使用金征收标准》（2018）将用海方式划分为25类，其中，区分海域等别的用海方式有15类。《指引》针对该15类用海方式，构建了6类指标体系，各指标体系所包含的用海方式见表1。

由表1可知，A类指标体系包含完全改变了海域自然属性特征的用海方式，C类指标体系主要反映交通运输用海特征，D类指标体系主要反映渔业用海特征，E类指标体系主要反映旅游娱乐用海特征。

1.2 广东省海域定级指标体系构建

《指引》中规定海域定级指标体系分为定级因素和评价因子两层，每个定级因素可包括多个评价因子。每类指标体系的定级因素层相同，评价因子层组成应根据各地海域特征确定。

定级因素层包括海域自然条件、海域资源利用程度、海域区位条件和用海适宜条件4个方面，其中，海域自然条件反映满足不同用海的海域自然属性特征，海域资源利用程度反映海湾、海岸线等特殊海洋资源的使用及影响程度，海域区位条件反映由空间距离不同导致用海收益明显差异的地理性因素，用海适宜条件反映不同用海方式的用海适宜性条件。

基于《指引》中明确的因素层，结合广东省海域特征，针对15类用海方式，考虑指标代表性、数据时效性、数据可获得性等原则，经优化选取，构建广东省海域定级指标体系中的评价因子层。其中：海域自然条件因素包括海岸质量指数、海水质量指数等7项评价因子;海域资源利用程度因素包括占用海湾指数、占用岸线指数和岸线稀缺指数3项评价因子;海域区位条件因素包括城区距离指数、海洋保护区距离指数和海滨浴场距离指数3项评价因子;用海适宜条件因素包括交通条件发达指数、毗邻相同用地类型土地价格等13项评价因子，各评价因子的具体含义见表2。

2 海域定级指标数据处理方法

广东省海域定级搜集资料包括：行政区划、铁路站点、机场、港口、旅游区、盐田、海岸线、公路、人口、水深、海底底质、环境监测、海滨浴场、海洋保护区、海湾、基准地价、温度等，资料来源主要为官方公布数据、统计年鉴、地方提供资料和出版的书籍等。

针对广东省海域定级指标体系中的26项具体评价因子，综合考虑其自身属性特性、数据获取及处理难易程度、评价单元赋值合理性等因素，可将其抽象为点状地理实体、线状地理实体和面状地理实体3类。其中，点状评价因子包括城区距离指数、交通条件发达指数等;线状评价因子包括海岸质量指数、海滨浴场距离指数等;面状评价因子包括海水质量指数、水深指数等。不同类型评价因子的数据预处理及赋值方式不同。

2.1 评价因子数据预处理

2.1.1 点状评价因子

点状评价因子预处理方式基本一致：①利用GIS软件，叠加遥感影像，基于百度/高德等地图服务和相关搜集资料，定位、提取各地理实体点位置，形成GIS数据格式的点状评价因子矢量数据;②录入相关属性信息。

2.1.2 线状评价因子

除占用岸线指数和交通条件发达指数（道路）外，其余线状评价因子处理方式基本一致：①基于海岸线数据及搜集资料，利用GIS软件，建立海岸线数据与搜集资料的空间关联或属性关联;②为海岸线数据录入相关属性值，形成线状评价因子矢量数据。

2.1.3 面状评价因子

面状评价因子处理方式各不相同，总体思路为：基于搜集资料，利用GIS软件，通过空间插值、配准矢量化、建模等方式，制作面状评价因子矢量数据。

2.2 海域定级评价单元赋值方法

评价单元是指将县（市、区）管辖海域按照规定比例划分为同样大小的若干更小区域。一般采用标准网格法，将海域划分成若干正方形，网格尺寸根据实际情况设定，一般设定为1 km×1 km，2 km×2 km或5 km×5 km。

海域评价单元（网格）构建后，需基于海域定级指标体系，根据海域自然条件、海域资源利用程度、海域区位条件和用海适宜条件，对网格进行赋值。赋值方法为：计算网格质心到点、线、面状地理实体的距离，建立网格与地理实体的空间关联，依据《指引》评价因子参考分值，综合考虑距离衰减及地理实体资源禀赋、海域使用收益差异，确定网格分值。但因数据类型不同，三类评价因子的网格赋值方法也有所不同。

2.2.1 点状评价因子网格赋值

设点状地理实体由P={p1，p2，…，pz}表示，网格数据由G={g1，g2，…，gn}表示，gk∈G，则网格gk的赋值方式如下：Vk=val（pr）dis（ck，pr）q

（1）

dis（ck，pr）=min[dis（ck，P）]

（2）式中：Vk为网格gk的因子分值;ck为gk的质心;pr表示距离gk最近的点状地理实体;val（）为求取因子分值公式，val（pr）表示pr的因子分值，反映其资源禀赋差异及海域使用收益差异;dis（）为求取欧式距离公式;min（）为计算最小值公式;q为距离衰减系数;pr为距离网格质心ck最近的点状地理实体。

2.2.2 線状评价因子网格赋值

设线状地理实体由L={l1，l2，…，lz}表示，网格数据由G={g1，g2，…，gn}表示，gk∈G，则网格gk的赋值方式如下：Vk=ci=1val（li）×len（gk∩li）ci=1len（gk∩li），gk∩L≠

val（lr）dis（gk，lr）q， gk∩L=

dis（gk，lr）=min[dis（gk，L）]

（3）式中：Vk为网格gk的因子分值;∩表示空间求交;len（）为求取长度公式，len（gk∩li）表示被网格gk截断的线状地理实体li的长度;li∈L;c表示L中与gk相交的线状地理实体的数量;lr表示距离gk质心最近的线状地理实体;q为距离衰减系数。

式（3）表明，网格与线状评价因子相交时，综合考虑网格内线状评价因子的长度比例和因子分值，作为网格的因子分值;不相交时，将距离网格质心最近的线状评价因子的因子分值作为网格的因子分值，同时考虑距离衰减影响。

2.2.3 面状评价因子网格赋值

设面状地理实体由S={s1，s2，…，sz}表示，网格数据由G={g1，g2，…，gn}表示，gk∈G，则网格gk的赋值方式如下：Vk=ci=1val（si）×area（gk∩si）ci=1area（gk∩si），gk∩S≠

val（sr）dis（gk，sr）q， gk∩S=

dis（gk，sr）=min[dis（gk，S）]

（4）式中：Vk为网格gk的因子分值;area（）为求取面积公式，area（gk∩si）表示被网格gk截断的面状地理实体si的面积，si∈S;c表示S中与gk相交的面状地理实体的数量;sr表示距离gk质心最近的面状地理实体;q为距离衰减系数。

式（4）表明，网格与面状评价因子相交时，综合考虑网格内的评价因子的面积比例和因子分值，作为网格的因子分值;不相交时，将距离网格质心最近的面状评价因子的因子分值作为网格的因子分值，同时考虑距离衰减影响。

2.3 指标数据标准化

由于不同评价因子具有不同的单位和不同的变异程度，为了消除量纲影响和变量自身变异大小和数值大小的影响，需对指标数据进行标准化处理。根据数据类型不同，可选择不同的标准化处理方法，一般采用极值标准化方法，对于指标值处于多个不同数量级的指标，可采用极值对数标准化，对于无数量形式的评价因子，可采用赋值标准化，如海岸质量指数、海水质量指数、底质质量指数等指标，作用分值是通过赋值得到，赋值时按照0～1取值，具体详见《指引》。

3 海域定级指标数据处理方法的实证

为检验上述数据处理方法的可行性，以广州市为例，对获取的各评价因子的数据进行处理。

广州市是广东省省会，位于广东省中南部，珠江三角洲的北缘，接近珠江流域下游入海口。全市行政区划分为越秀、海珠等11 个区，其中黄埔、番禺、南沙和增城4个区拥有海岸线和海域，所辖海域面积约492 km2（包含海岛），大陆海岸线长度约为209.9 km，主要包括人工岸线、河口岸线和少部分生物岸线。广州市现有海岛14个，分布于黄埔区、番禺区和南沙区，其中，有居民海岛5个，分别为大吉沙、海鸥岛、小虎岛、沙仔岛和龙穴岛。

基于广州市海洋功能区划，确定广州市定级范围，定级单元采用标准网格法，网格尺寸为1 km×1 km，共664个定级评价单元。对获得的26个评价因子数据进行了处理和验证，限于篇幅，本文仅以城区距离指数、占用岸线指数、水深指数为例（点、线、面评价因子各1个），利用GIS软件，按本文2.1所述方法，对评价因子数据进行预处理，按2.2节赋值方法进行定级评价单元赋值，按2.3节方法对网格数据进行标准化处理。其中，城区距离指数和占用岸线指数采用赋值标准化，水深指数采用极值标准化。标准化处理后，利用Natural Breaks（Jenks）方法对网格进行分类，各分为6级，得到如图1结果。

根据式（1）和式（3）可知，点状评价因子和线状评价因子进行网格赋值时，考虑距离衰减因素，格网距离评价因子越远，分值越低。从图1（a）和图1（b）可以看出，网格分值随距离增加而逐渐递减的规律。水深指数的网格分值可以直接反映面状评价因子自身的特性。为反映水深数据近岸浅远岸深的变化，本文未对水深做取倒数处理。图1（c）反映了水深的变化规律。由上可知，本文所述方法可行有效。

4 结论

海域定级作为海域评估理论体系的重要组成部分，是一项具有中国特色的海域管理工作，是完善我国海域有偿使用制度、统筹海洋经济与海洋环境和谐发展的重要举措。海域定级是一项系统工程，包括资料搜集整理、指标体系构建、综合分值计算、级别划分、级别校核等环节，各个环节相互作用、相互影响。指标体系构建及网格赋值作为海域等级工作中至关重要的一个环节，其科学性、合理性和可操作性，直接影响评价结果的准确性和实用性。

本文从指标体系评价因子自身属性特性、数据处理难易程度、评价单元赋值合理性角度出发，将《指引》确定的26个评价因子分成三类（点、线、面），分别阐述了三类评价因子的数据预处理方式、评价单元赋值方法和数据标准化等内容，并以广州市为例，验证了指标数据处理方法的可行性，以期为海域定级指标数据处理的规范化工作提供思路。然而，海域定级研究涉及内容较多，诸多方面需要进一步研究討论，如指标权重确定、网格聚类分析、距离衰减对定级结果的影响分析等，将是下一步需要深入研究的重点内容。

参考文献

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基金项目：广东省促进经济高质量发展专项资金海洋经济发展项目（GDOE[2019]A46）.

作者简介：田松，工程师，博士研究生，研究方向为GIS算法研究

通信作者：贾后磊，教授级高工，硕士，研究方向为海洋资源开发与保护、海域综合管理