海洋划界技术的发展与实践

张建辉

（1．国家海洋信息中心，天津300171）

随着1982年《联合国海洋法公约》的生效以及世界各国对海洋资源争夺的日益激烈，海域划界问题业已成为当今时代的一种国家行为，其涉及的问题很多，包括政治、外交和技术等各个方面[1]。当前，我国海洋划界任务也十分繁重，在黄海、东海和南海都存在着复杂的海洋划界问题。因此，我们应当在加强《联合国海洋法公约》与国际海洋划界案分析研究的同时，也需重视加强对海洋划界技术的研究。

1 海洋划界的法律依据

《联合国海洋法公约》是国家间开展海洋划界工作最重要、最基本的法律依据。根据《公约》规定，海洋划界主要包括单边海洋外部界线和多边海洋外部界线划定。单边海洋外部界线划定包括领海、专属经济区和大陆架界3种，多边海洋界线划定则包括有关国家海岸相邻和相向2种情形的划定。此外，海洋划界的法律依据还包括划界相关国家依据《公约》精神和各国实际情况制定的用于指导本国海洋划界实践的国内法律法规。

2 海洋划界的特点

海洋划界不同于陆地边界的勘定，有其自身的特点[2]：①海洋具有流动性，没有山脉、河流等有形的地理标志可作参考，实地重复测量存在困难；②海洋划界既涉及海面、海床和底土等空间划分，又涉及其中的海洋资源划分；③海洋划界的结果无法像陆地勘界一样实地设立边界界标，划界结果只能是将边界位置绘制在一定比例尺的纸质或电子海图上；④海洋划界所用技术方法涉及诸多学科，问题比较复杂。

3 海洋划界技术的发展

海洋划界技术早在20世纪30年代就开始研究,并随着海洋划界研究的深入和科技的进步而不断改进完善，相继经历了手工图纸划界、计算机辅助划界、计算机地球椭球面划界3个阶段。而当前地图代数理论的发展为开展高精度海洋划界技术研究提供了条件，海洋划界技术进入新阶段。从海洋划界技术的发展和实践来看，最核心的就是解决基于领海基线缓冲区推算和等比例线（包括中间线/等距离线）界线生成问题。

3.1 手工图纸划界技术

海洋划界技术早在20世纪30年代就开始研究。当时主要依靠制图人员利用直尺、卡尺、圆规等工具，手工在纸质海图上完成各种界线的概略位置，其主要方法有用于划定单边海洋界线的弧线包络法[3]、平行线法[4]以及用于划定多边海洋界线的等距离法[5]。这种手工划界的作业方式一直延续到20世纪60、70年代。手工划界技术受制图人员技术熟练程度、量测工具精度、海图图纸精度等多种因素影响，存在技术粗糙，精度低、划界速度慢的问题。

3.2 计算机辅助划界技术

从20世纪70、80年代以来，更多国内外学者开始采用计算机技术开展海洋划界技术的研究，取得了很大进步，但这一时期划界技术是在地图投影面进行。1987年，加拿大学者Carrera G最早提出了“两点法”和“三点法”（见图1）[6]。自此之后，国内外关于海洋划界技术的研究主要针对Carrera G的“两点法/三点法”和弧线包络法进行改进。

“两点法/三点法”存在的问题是划界计算只利用选定的有限个数的基点数据，且在判断大地线交叉线段时需大量的人机交互[7]，不适合各种单边海洋划界。对于单边海洋划界，主要运用弧线包络法的改进算法。对此，美国Christensen提出了一种由手工描绘海域水线演变而成的新方法——水涯线法（见图2），并在WL&MT软件中实现工具化。此外，自1987年起，美国MRJ依托Arc/Info系统，利用等距离方位投影下的缓冲区概念，开发了生成大地线的各种单边海洋界线以及中间线/等距离线软件。

与国外情况类似，我国早期的海洋划界作业也是以手工方式在图纸上实施的。计算机辅助下的海洋划界技术研究开始在国内起步。我国学者赖宝珍、费立凡最早介绍了一种基于“弹性圆”的等距线计算机生成方法及实现程序[8]。海洋划界研究人员元哲起则基于几何学分析了等比例界线生成原理，利用迭代逼近法实现了不同岸线类型的等比例界线生成功能[9]。

3.3 计算机地球椭球面划界技术

早在1951年国际法院关于英挪渔业案的判决中，就已描述了一种地球椭球面上的划界技术——平行线追踪法，即先用大地线连接基点得到直线基线，再推求与该直线基线平行的大地线。Murphy等对该方法进行了完善，通过插值方法减小计算误差以满足要求。但该方法依旧没有解决在几何学中椭球面无法定义一条与大地线平行的大地线的问题。1997年，美国Ball提出将投影平面上的基点圆弧交点和基线切线计算扩展到椭球面上进行，并用于美国联邦矿产管理局提交的外大陆架报告[10]。加拿大CARIS LOTS划界软件以实现地球参考椭球体上的弧线包络法计算为核心功能，被称为“具备精确的大地线缓冲区生成能力”[11],能够处理海洋划界中复杂的大地线计算[12]。对此，2001年，澳大利亚Leahy等提出一种推求正常基线下单边海洋界线的新方法。该方法的特点是沿基线“滚动球”取得基线的“平行线”，并在MarZone软件中实现（见图3）[13]。

同一时期，国内相关单位和学者也开展了基于地球椭球体的海洋划界技术的研究和应用。国家海洋局开发的基于GIS的海洋划界系统，将所有与精度有关的计算都归化到大地椭球面上，以保证所求的关键结果与所采用的海图数学基础正确。该系统在国际划界谈判中得到了实际应用，取得了良好的效果[14]。彭认灿等人引用和发展了Carrera G的“两点法/三点法”，并用于开发“九五”国家重大科技专项中的海域划界智能可视系统[15]。其后，又基于Christensen水涯线法思想，提出了椭球面距离等比例水线法海洋划界模型[16]。

3.4 地图代数法海洋划界技术

20世纪80年代后期，美国学者Tomlin最早提出地图代数概念。同时，国内学者胡鹏教授也提出利用地图代数来进行地理信息图形符号的可视化和空间分析，并取得一系列重要成果[17]。

基于地图代数理论的海洋划界技术是以等距线或等比线例线结合一定宽度的缓冲区线技术为基础，是地球椭球面上测地变换和Voronoi图生成的典型问题。该技术不仅适合单边划界、双边划界以及多边划界的情形，而且适合复杂地理状况下的划界问题，解决了矢量划界技术存在概念不严密、算法复杂、数据结构不统一及缺乏误差讨论和分析等问题。图4为地图代数方法求得的200海里线示意图。

4 结 语

海洋划界技术作为解决海域归属争端的大区域地理空间划分问题，关键是改进划界算法，提高划界精度，使划界结果最终体现《公约》关于公平的这一最高原则。从国内外看，海洋划界技术是不断演进的。因此，应当在重视海洋划界法律、政治问题研究的同时，进一步加强多学科、跨领域联合，积极采用计算机、地理信息、地图代数等先进技术和方法，开展海洋划界技术的研究和应用。

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[2]赵建虎.海洋测绘[M].武汉:武汉大学出版社,2008

[3]国家海洋局国际合作司，海洋勘测专项领导小组办公室.联合国海洋法公约（1982年）技术的问题手册[Z].1993

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[6]Carrera G. A Method for the Delimitation of an Equidistant Boundary between Coastal States on the Surface of a Geodetic Ellipsoid[J].International Hydrographic Review, 1987，44(1)：147-159

[7]Christensen A H J. A Fully Automated Sea Boundary Delineator.Washington[C]. FIG XXII International Congress,2002

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[15]彭认灿,许坚，沈文周.椭球面上实施海域精确划界的几个关键问题[J].测绘学院学报,2001,18(3):210-212

[16]彭认灿,董箭,陈轶,等.高精度距离等比例线法海洋划界模型研究[J].海洋测绘,2009,29(4):14-18

[17]胡鹏,游涟,胡海.地图代数概论[M].北京:测绘出版社,2008