第一章 绪言
1.1 研究背景及意义
1.1.1 研究背景
渔业是关系我国农业经济和民生的重要问题，海水养殖作为渔业的核心部分， 近年来规模和技术不断提高。目前，海南省的海水养殖产量 80%以上来自于池塘和工厂化等路基养殖以及港湾网箱等近岸养殖，但部分养殖由于缺乏规划，过分追求养殖产量等原因，导致养殖区域环境污染，特别在港湾区域，由于水体交换 能力较弱，高密度养殖已造成养殖区域的水体富营养化，降低养殖效益和成活率。
2018年4月13日，中共中央总书记、国家主席、中央军委主席习近平在庆
祝海南建省办经济特区30周年大会上发表重要讲话强调，“我国是海洋大国， 党中央作出了建设海洋强国的重大部署。党的十九大报告也再次强调，坚持陆海统筹，加快建设海洋强国。目前，海南省正积极探索及加快推动海洋渔业产业发展，以渔业转型和渔民转业为方向、以养殖业和体闲渔业为重点，将海洋渔业作为千亿级产业打造场。深水网箱养殖正面临着巨大的机遇与挑战，同时深水网箱养殖是新兴的现代渔业模式，是高投入、高风险、高回报的产业，因此科学、合理的养殖选址变得更为关键。
1.1.2 研究意义
深水网箱是响应政府相关政策的重要举措，作为新型渔业养殖模与传统网箱相比，具有污染小，容量大，养殖环境接近自然状态等特点。近年来，随科学水平的不断提升，深水网箱进入高速发展期,养殖区域选址是深水网箱养殖过程的前置条件，科学、合理的选址对深水网箱养殖产业可持续发展具有重要意义。ARCGIS技术是具有对地理表层空间数据的采集、管理、分析、显示功能的高新信息技术，基于ARCGIS在养殖选址上的应用能够使选址更加科学、合理、可持续。
满足养殖条件。高投入、高风险、高效益是深水网箱养殖的特点，高收益、安全、可持续是最终目标，利用ARCGIS能够对养殖选址区域水质、地质、水深、水流等满足深水网箱养殖因素进行筛选、分析、处理显示。
践行环保理念。深水网箱养殖规模能适合区域的环境承载力，规模过大导致水体污染，环境恶化；规模过小效益过低。ARCGI能够将养殖区域面积、网箱周长合理布置网箱数量，避免超出区域环境承载力给环境造成压力，同时避免违规用海事宜的发生。
增产能提效益。高效益的深水网箱养殖与网箱材料、管理、养殖密度等因素密切相关，利用ARCGIS对各区位因素进行合理科学选择，对关键要素进行科学分析，从而实现高产能高效益的效果。
1.2 深水网箱概述
1.2.1 深水网箱养殖
深水网箱养殖：指投放在15m水深以上开放式海域，具有抗风浪强、容量大、集新材料，计算机等为一体的高新技术。
特点：具有高收益、高投入、高风险、规模化、高集约化程度、养殖环境接近鱼类原生状态等特点。
类型：圆形深水网箱（HDPE）、抗风浪金属网箱、钢制平台式网箱。
1.2.2 深水网箱养殖适宜条件
深水网箱养殖作为一项新型渔业养殖模式，对选址区域的政策、本底条件等提出了具体的要求，本底条件例如水动力、水质、底质、及其他因素等。
1、限制性因素。深水网箱养殖选址区域应符合功能区划、滩涂规划、红线规划等相关法律法规管控要求。
2、水动力。适宜的流速促进鱼类生长，提高鱼类、带走饵料和排泄物，净化水体环境；流速过快，导致养殖成本增加，损害养殖设备。适宜的流速在0.8m/s-1.1m/s,不同网箱类型、养殖鱼类类型对水流不同的要求。
3、底质。海底条件不同对沉积物的吸附与释放能力不同，沙底释放污染能力较强，泥底较弱。平缓的地形、沙底有利于锚泊的固定。
4、水深。深水网箱养殖设置在15米水深以上的开放式海域，最低潮时水深不适宜过低，避免网衣触底破损风险和利于排泄物、饵料的排放。水深过大增加锚泊压力。
5、水质、生态。水质条件、生态条件应达到适宜条件。水质条件应符合相关国家标准和养殖标准。浮游动物、植物适宜能让鱼类获取到天然饵料。
6、其他条件。风暴潮是影响养殖的重要因素，养殖选址区域应尽量选择在避风条件较好的区域。设施齐全、交通便捷的条件能够较少养殖成本，增加效益。避免用海面积内网箱密度过大造成水体交换能力减弱，水体污染。
1.3 ArcGIS概述
1.3.1 ArcGIS
ArcGIS：ARCGIS 是一项以计算机为平台，具有对空间数据采集、管理、分析、显示等功能的集多种学科于一身的信息技术手段。ArcGIS 主要由三个板块构成： 1、GIS基础平台：以计算机硬软件为平台，将地球表层空间数据采集、存储、分析等等功能提取出来，融合成为多功能的基础信息软件平台。
2、应用开发平台：以软件开发平台，将某一领域内存在关联性的通用功能结合起来，融合成为 GIS应用开发平台。
3、针对用户某些方面需求，运用系统指针开发的软件。
1.3.2 ArcGIS在海洋领域的运用
ArcGIS是集多门学科于一体的综合性信息技术，可运用范围广泛，尤其在海洋领域。
海域使用管理方面：GIS强大的数据存储、管理功能将海域使用空间数据、属性数据存储到数据库中，便于海域管理部门实时了解海域使用动态；制定海洋功能区划，便于海域管理部门及时做出海域政策的调整，使海域管理更加科学化、规范化。
渔业资源管理：利用 GIS将渔业资源的种类、数量、渔船数量、型号进行存储、管理，便于掌握渔业资源现状，为宏观决策服务。
养殖选址、鱼类栖息地规划：养殖选址是养殖过程中的前置条件，科学合理的选址能促进养殖产业高效、安全、可续性发展；根据鱼类适宜生存的条件因素，筛选出最佳的区域，对划定鱼类栖息地具有重要意义。
第二章ArcGIS在深水网箱养殖项目选址中的应用
2.1 研究区域概况
三亚位于海南岛的南部，其陆域狭长，总面积1919平方千米，东西最宽达
91.6千米，南北长约 51千米。三亚市海域面积3221.43平方千米，境内海岸线长263.29公里，有大小港湾19个，独流入海河流10条，最大河流是宁远河。丰富的水域资源和优越的气候条件为三亚市发展水产养殖业提供优厚条件。三亚市管辖海域共划分农渔业区6个，其中海岸基本功能区2个，近海基本功能区4个。农渔业区海岸基本功能区2个，包括：崖州湾渔业基础设施区，崖州湾养殖区。农渔业区近海基本功能区共划分农渔业区4个，包括海棠湾增殖区1个,三亚湾、南山养殖区等养殖区2个，海南岛近海捕捞区1个。
三亚市海域作为海南省乃至全国重要的热带海洋地区，建设建设网箱养殖拥有无可比拟的优势，是发展抗风浪网箱的重要平台，同时也是现代渔业科技创新的前沿阵地。
2.2 数据准备
2.2.1 限制性因素
相关法律法规、政策、相关规划管控是深水网箱养殖选址的限制性因素，为此我们收集了三亚市海洋功能区划数据、三亚市养殖滩涂养殖规划数据、生态红线的等等。
2.2.2 自然因素
此次收集了三亚市崖洲湾、三亚湾、海棠湾调查数据，包括水动力、底质、水质等。
2.2.3 社会区位条件因素
三亚市的气候属热带海洋性季风气候，冬季温暖干燥，雨量较少；夏季高温多雨，5月～10月为雨季，降水量约占全年的 90%，11月至翌年4月为旱季， 降水量较少，年平均降水量为1252mm，气候湿润。三亚以 E、NE 和 ENE 风向为最多。影响三亚市天气主要为热带气旋，统计1949年～2014年共 66年间
为 70个，平均每年约有1个，登陆三亚的台风11个、强热带风暴或热带风暴7个，热带低压3个。5月、10月登陆次数最多，7月和 8月为其次，1月～4月和 12月没有热带气旋登陆。引用莺歌海海洋站 2001～2005 年观测资料，海南岛南部海区表层年平均水温 27.4℃，年平均海水盐度 32.9‰。
2.3 数据分析与处理
2.3.1 限制性因素分析
三亚市共划分 33 个功能区，其中深水网箱符合管控要求的农渔业区由 6 个， 包括南山养殖区、海南岛近海捕捞区、海棠湾增殖区、崖洲湾养殖区、崖洲湾基础设施区、三亚湾养殖区，分布于崖洲湾、三亚湾、海棠湾及海南岛近海区域。考虑到南山养殖区、海南岛近海捕捞区、海棠湾增殖区缺少数据本底调查数据因此不做分析。
打开 Arcmap 软件，添加海洋功能区划矢量数据（.shp），添加后打开数据的属性列表，选择符合要求的农渔业区图层，导出数据。由于未获取养殖滩涂矢量数据，因此此步骤用了 ArcGIS 配准功能，在叠加三亚市养殖功能区局数据， 筛选出即符合农渔业区又符合养殖区管控要求的区域数据，见图 9、图 10。
图 9 筛选出农渔业和养殖区的成果图 图 10 经过配准后的养殖滩涂规划图
2.3.2 自然因素分析
打开 Arcmap 软件，在筛选出农渔业和养殖区的成果数据上叠加已调查的水动力、潮位、水质、沉积物等等。根据调查结果显示，崖洲湾养殖区离岸较远处流向为西偏北、东偏南，近岸表现为平行，最大流速介于 0.69-1.25m/s，水深10-20m，底质主要为沙质泥，水质各参数符合二级海水标准。三亚湾养殖区潮流流向较为发散，涨潮西北向流、落潮东南向，流速平均 0.5 左右，水深 20-30m， 水质符合该功能区对水质的要求，底质为粉砂。
图 11 海流调查站位图 图 12 水动力调查站位图
2.3.3 社会区位条件因素分析
崖洲湾拥有南山港，崖洲中心渔港资源，崖洲湾养殖区最远处离崖洲中心渔港约 12 公里，距离南山港 13 公里，所处位置开阔；三亚湾附近拥有肖旗港、三亚港、西岛码头等港口码头资源，离三亚市主城区较近，东侧距离西岛旅游景区 1 公里，北侧距离天涯海角景区 3.6 公里左右，尤其西侧西瑁洲岛阻挡了东南浪， 减小了波浪对养殖区的影响，社会区位因素较为优越。
2.3.4 分析评价
综合限制性因素、自然因素及社会区位条件因素分析，三亚湾养殖区符合政策、法律法规管控要求，流速 0.5m/s 左右，水质符和所在功能区划要求的水质要求，底质为沙底，地势平摊有利用锚泊投放，港口、码头资源丰富，避风条件较为理想，离主城区较近，因此较为合适开展深水网箱养殖产业。崖洲湾养殖区限制性因素、自然因素与三亚湾养殖区相近，但避风条件不理想，受台风影响较大。
第三章 展望
本文通过筛选出影响深水网箱养殖选址的自然、社会、限制性等方面的因素， 利用 ArcGIS技术对各因素进行具体分析，最后以三亚农渔业区养殖为具体案例， 综合各方面因素对网箱选址进行评价，使得养殖选址更加科学、合理规范。要使网箱养殖实现高效益化的目标，网箱选址还需要考虑更多的因素，采用更加合适的方法进行深入的分析研究，才能使深水网箱选址研究更加有意义。
