海洋地理信息系统ppt课件.ppt

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1、我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物主要参考文献：o1 薛存金薛存金,苏奋振苏奋振,杜云艳杜云艳. 海洋地理信息系统集成技术分析海洋地理信息系统集成技术分析J. 海洋学报海洋学报(中文版中文版), 2008,(04) ： 56-61 .o2苏奋振苏奋振; 周成虎周成虎; 杨晓梅等杨晓梅等.海洋地理信息系统理论基础及其关键技术研究海洋地理信息系统理论基础及其关键技术研究J. 海洋学报海洋学报(中文版中文版), 2004,(06) ： 22-28 .o3 周海燕周海燕,苏奋振苏奋振,艾廷华等艾廷华等

2、. 海洋地理信息系统研究进展海洋地理信息系统研究进展J. 测绘信息与测绘信息与工程工程, 2005,(03) ：25-27 .o4 吴克勤吴克勤. 海洋地理信息系统海洋地理信息系统J. 海洋信息海洋信息, 2000,(03) ：1-2 .o5 张犁张犁. GIS系统集成的理论与实践系统集成的理论与实践J. 地理学报地理学报, 1996,(04) ： 306-314 .o6杨晓梅杨晓梅 ,杜云艳杜云艳 ,苏奋振苏奋振 等等.GIS与卫星遥感在中国海岸带应用中的技与卫星遥感在中国海岸带应用中的技术系统建设术系统建设J 1高技术通讯高技术通讯,2003(增刊增刊):591 .o7 石金榜石金榜. 对

3、海洋地理信息系统进一步发展的几点建议对海洋地理信息系统进一步发展的几点建议A. 2001年测绘年测绘学组学术研讨会论文集学组学术研讨会论文集C, 2001:130-131 .o8 刘宝银刘宝银,张杰张杰. 海洋科学的前沿海洋科学的前沿“数字海洋数字海洋”J. 地球信息科学地球信息科学, 2000,(01):8-11 . 我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物背景及其前沿 正当人们提出正当人们提出21世纪将是信息时代世纪将是信息时代,亦是海洋亦是海洋 世纪的时候世纪的时候,“数字地球数字地球”展现了

4、它非同小可的前景。展现了它非同小可的前景。 为此为此, 1999年年5月月14日日,由国家科技部主持召开了由国家科技部主持召开了我国开展我国开展“数字地球数字地球”工作的专家研讨会。对会议工作的专家研讨会。对会议 的中心议题和专家的高见的中心议题和专家的高见,笔者颇受鼓舞和启发。无笔者颇受鼓舞和启发。无 疑疑,我国将来的我国将来的“数字海洋数字海洋”当为当为“数字中国数字中国”主要主要组成部分之一。组成部分之一。 随着随着“数字海洋数字海洋”战略的提出战略的提出, 地理信息系统地理信息系统 ( GIS) 作为对蕴涵空间作为对蕴涵空间位置信息的数据进行采集、存储、管理、分发、分析、显示和应用的通

5、用技术位置信息的数据进行采集、存储、管理、分发、分析、显示和应用的通用技术以及处理时空问题的有力工具以及处理时空问题的有力工具,愈来愈被海洋领域的专家所关注愈来愈被海洋领域的专家所关注.海洋信息系统海洋信息系统研究理论和技术得以发展。研究理论和技术得以发展。 我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物地理信息系统的定义地理信息系统地理信息系统： 是由计算机硬件、软件和不同的方法组成的系统，该系统设是由计算机硬件、软件和不同的方法组成的系统，该系统设计来支持空间数据的采集、管理、处理、分析、建模和显示，

6、以计来支持空间数据的采集、管理、处理、分析、建模和显示，以便解决复杂的规划和管理问题。便解决复杂的规划和管理问题。 美国联邦数字地图协调委员会（美国联邦数字地图协调委员会（FICCDCFICCDC）我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物海洋地理信息系统(MGIS)的定义 地理信息系统地理信息系统(GIS)是海岸带资源和环境综合管是海岸带资源和环境综合管理的强有力的技术手段。但它应用于海洋必须在数据结理的强有力的技术手段。但它应用于海洋必须在数据结构、系统组成、软件功能等方面进行一系列改造，使之构、

7、系统组成、软件功能等方面进行一系列改造，使之适应海洋的特点。经改造而适用于海洋的适应海洋的特点。经改造而适用于海洋的GIS，被称，被称之为海洋地理信息系统之为海洋地理信息系统(MGIS)或海岸带地理信息系或海岸带地理信息系统统(CGIS)。我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物海洋地理信息系统的定位我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物海洋地理信息系统的发展历程 2) 国外应用系统商业化软件的发展国外

8、应用系统商业化软件的发展o1987年年 ,MRJ公公 司将司将 Arc/ Info应用于海洋数据分析应用应用于海洋数据分析应用 ,其后用其后用 Arc/ Info , Erdas等软件包定制了多种二次开发方案等软件包定制了多种二次开发方案 。o1993年推出了年推出了Marine Data Sampler(一个全球海洋影像和数据集的一个全球海洋影像和数据集的 CD2 ROM),其应其应用软件基于用软件基于 ArcView开发。开发。 o1991年年 , ESRI Arc/ Info用户大会首次出现了关于海洋用户大会首次出现了关于海洋 GIS的文章日本农林水产、环境的文章日本农林水产、环境模模

9、拟实验室拟实验室(ESL)专门成立了海洋专门成立了海洋 GIS研究组研究组 ,开发了一套海开发了一套海 洋渔业洋渔业 GIS Marine Explorer ,其制图功能主要面向海洋领域其制图功能主要面向海洋领域 问题进行优化。问题进行优化。o英国综合运用英国综合运用 DBMS和和 GIS开发了渔业生开发了渔业生 产动态管理系统产动态管理系统 FISHCAM2000(简称简称 FC),该该系统由船载系统由船载 模块和管理模块二部分组成。模块和管理模块二部分组成。 目前利用商业化目前利用商业化 GIS软件研软件研 究开发海洋应用系统已涉及到海洋领域各方面究开发海洋应用系统已涉及到海洋领域各方面

10、我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物海洋地理信息系统的发展历程1)国外海洋国外海洋 GIS的研究进展的研究进展o20世纪世纪 60年代早期美国国家海洋测量局年代早期美国国家海洋测量局 进行的航海自动化制图进行的航海自动化制图o90年代后年代后 ,海洋数据和信息极为海洋数据和信息极为 丰富丰富 ,造成了造成了“数据和信息爆炸数据和信息爆炸”5。美国海洋学家。美国海洋学家 Manley 与动态图形软件专家与动态图形软件专家 Tallet合作合作 ,发表了关于海洋发表了关于海洋 GIS的第的第 一篇文

11、章一篇文章 ,不仅深入讨不仅深入讨论了论了 GIS的数据管理和显示功能的数据管理和显示功能 ,而而 且还卓有远见地讨论物理海洋数据和化学海洋数据的真且还卓有远见地讨论物理海洋数据和化学海洋数据的真三维建模和可视化。三维建模和可视化。o 1992年，美国全球变化计划在年，美国全球变化计划在 美国国家基金的支持下美国国家基金的支持下 ,设立设立 RIDGE计划计划 , Li R和和 Saxena系统地阐述系统地阐述 了了 GIS在陆地和海洋应用中的重要差别在陆地和海洋应用中的重要差别 。o1995年年 Marine Geodesy杂志出版了海洋杂志出版了海洋 GIS研究的专辑。研究的专辑。o199

12、6 年年 FAO 出版了一本渔业技术论文集出版了一本渔业技术论文集 ,指出了海洋渔业指出了海洋渔业GIS数据库必须考虑数据库必须考虑 3D 环境、环境、 时空变化、时空变化、 模糊环境、模糊环境、 统计变量制图等方法。统计变量制图等方法。o1999 年年 Taylor and Francis 出版了出版了 Marineand Coastal Geographical Information System一书一书 ,内容包括海洋数据的表达、内容包括海洋数据的表达、 分析与可视化等。分析与可视化等。我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实

13、我的猜测没有错：表里边有一个活的生物海洋地理信息系统的发展历程 3) 国内海洋国内海洋GIS的研究进展。的研究进展。o二十世纪二十世纪90年代初年代初,陈述彭院士就极力倡导海岸与海洋陈述彭院士就极力倡导海岸与海洋GIS的研究与开发的研究与开发,并提出了并提出了“以海岸链为基以海岸链为基线的全球数据库线的全球数据库”的构想的构想 。o自自80年代中期以来，资源与环境信息系统国家重点实验室就开展年代中期以来，资源与环境信息系统国家重点实验室就开展GIS和遥感支持下的黄河三角洲的和遥感支持下的黄河三角洲的可持续发展研究可持续发展研究o90年代中年代中,又开展了海岸带空间应用系统预研究。又开展了海岸带

14、空间应用系统预研究。o国家海洋信息中心以我国多年积累的海洋数据资料国家海洋信息中心以我国多年积累的海洋数据资料,建立了中国海洋信息基础网建立了中国海洋信息基础网,对大量海洋数据进行对大量海洋数据进行管理和分发。管理和分发。o“九五九五”期间期间,国家国家863计划海洋领域海洋监测主题设立了计划海洋领域海洋监测主题设立了“海洋渔业遥感信息服务系统技术和示范海洋渔业遥感信息服务系统技术和示范试验试验”专题。中国科学院地理研究所开发了具有海洋渔业应用特色的桌面专题。中国科学院地理研究所开发了具有海洋渔业应用特色的桌面GIS,并进行了一系列的研并进行了一系列的研究。邵全琴、周成虎等提出了海洋渔业数据建

15、模的扩展究。邵全琴、周成虎等提出了海洋渔业数据建模的扩展E2R方法方法,邵全琴完成了博士论文邵全琴完成了博士论文“海洋海洋GIS时空数据表达研究时空数据表达研究”,并带领地理研究所海洋工作组出版了专著并带领地理研究所海洋工作组出版了专著海洋渔业地理信息系统研究与应海洋渔业地理信息系统研究与应用用 。我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物海洋地理信息系统的特点 MGIS 与与 GIS比有以下三个特点：比有以下三个特点：o1 具有多维数据处理能力具有多维数据处理能力 o2具有多种数据源数据的集成能力和

16、数据同化能力具有多种数据源数据的集成能力和数据同化能力o3具有模型化、智能化和多功能性等特征具有模型化、智能化和多功能性等特征我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物海洋地理信息系统的特点 1）具有三维深度或高度甚至四维时间空间数据处具有三维深度或高度甚至四维时间空间数据处理能力理能力 。o因为海洋不同于陆地海表面上任意一个因为海洋不同于陆地海表面上任意一个 “点点 ”，如观测站或任一流动物体，如观测站或任一流动物体,如船只如船只 、污染物等污染物等 的方位除包含和量之外的方位除包含和量之外 ,还应

17、包含一个深度量还应包含一个深度量若此若此“点点 ”在海底则是高在海底则是高度量度量 。 海面上一个海面上一个 “面面 ”如海上养殖场、海上油如海上养殖场、海上油 田等田等 方位的表达也是如此方位的表达也是如此 。o此外，如海面油膜此外，如海面油膜 、赤潮或其他污染物等某一时间在处、赤潮或其他污染物等某一时间在处,过段时间后随海水运动到达过段时间后随海水运动到达 处处 ,这类海上流动物体方位的表达除上述三个量外这类海上流动物体方位的表达除上述三个量外 ,还包含一个时变量还包含一个时变量 海岸线随时间海岸线随时间的动态变化过程亦如此的动态变化过程亦如此o目前商用目前商用 软件均是按二维的空间拓扑结

18、构开发的软件均是按二维的空间拓扑结构开发的 ,不能有效地显示和分析海上物体三不能有效地显示和分析海上物体三维或四维特性维或四维特性 。 我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物海洋地理信息系统的特点2）具有多种数据源数据的集成能力和数据同化能力。）具有多种数据源数据的集成能力和数据同化能力。o沿海台站沿海台站 、浮标、浮标 、船舶、海洋遥感技术等既是原始数据源、船舶、海洋遥感技术等既是原始数据源,也是数据更新源。特也是数据更新源。特别是海洋遥感信息源别是海洋遥感信息源,它可提供大范围的、同步的、连续

19、它可提供大范围的、同步的、连续 的实时数据的实时数据 ,甚至可提供甚至可提供其他观测手段不能提供的恶劣海况条件下的数据其他观测手段不能提供的恶劣海况条件下的数据 ,成为海洋地理信息系统的支撑数成为海洋地理信息系统的支撑数据源据源 ；o因此因此 ,具有较强的遥感信息输人和处理能力由于数据源的多样化具有较强的遥感信息输人和处理能力由于数据源的多样化 ,不同来源数据标不同来源数据标准、精度、分辨率等都不统一。为了保证输出产品质量、精度和空间尺度的一致准、精度、分辨率等都不统一。为了保证输出产品质量、精度和空间尺度的一致 ,具有较强的数据同化能力。具有较强的数据同化能力。我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐

20、怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物海洋地理信息系统的特点3)具有模型智能化和多功能性等特征具有模型智能化和多功能性等特征o海岸带自然属性的多样性和复杂性，综合管理目表（社会、经济、海岸带自然属性的多样性和复杂性，综合管理目表（社会、经济、环境、资源等）的多重性，均要求环境、资源等）的多重性，均要求GGIS具有比常规更强具有比常规更强的智能化程度和多功能性的智能化程度和多功能性;o在策略计划制订、多目标优选决策、开发项目方案优化以及管理在策略计划制订、多目标优选决策、开发项目方案优化以及管理效果预测等方面，必然要应用分析，评

21、价、预测、决策等多种模效果预测等方面，必然要应用分析，评价、预测、决策等多种模型。型。我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物海洋地理信息系统的需求及定义o(1)数据融合数据融合 将各种海洋现场测量数据将各种海洋现场测量数据 和遥感数据融合为统一和遥感数据融合为统一标准的数据集标准的数据集 ,如从大如从大 数据集中获取在一定空间范围数据集中获取在一定空间范围内具有统一投影内具有统一投影 或高程基准的、具有一定数据质量的或高程基准的、具有一定数据质量的同期或准同期或准 同期的分析数据同期的分析数据;

22、我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物海洋地理信息系统的需求及定义(2)插值插值 对数据的质量进行评估对数据的质量进行评估 ,对缺失的数据进行插补对缺失的数据进行插补;这里的插值是特指三维空间这里的插值是特指三维空间 插值和时空四维插值插值和时空四维插值; 我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物海洋地理信息系统的需求及定义o(3) 场运算场运算 ,空间域的基本运算和操作、等值线和要素空间域的基本运算和

23、操作、等值线和要素场剖面线图等的自动绘制场剖面线图等的自动绘制; 频率域频率域 的的 EOF变换、傅里叶变换、小变换、傅里叶变换、小 波分析等波分析等; 专业运专业运 算的温度锋、涡旋、水团的提取与划分等算的温度锋、涡旋、水团的提取与划分等; 我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物海洋地理信息系统的需求及定义o(4) 多维显示与分析需求多维显示与分析需求 ,包括断面可视化、多维时包括断面可视化、多维时 -空要素的多元表达和动态显示、结空要素的多元表达和动态显示、结 果的多元表达和输果的多元表达和输

24、出等出等. 我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物海洋地理信息系统的需求及定义MGIS提取特征流程图我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物海洋地理信息系统的基本功能 多功能性是海洋地理信息系统的一大特点多功能性是海洋地理信息系统的一大特点,加深对海洋加深对海洋地理信息系统基本功能的认识地理信息系统基本功能的认识;有益于海洋地理信息系有益于海洋地理信息系统的深度开发及其技术发展。统的深度开发及其技术发展

25、。 海洋地理信息系统的基本功能有：海洋地理信息系统的基本功能有：o数据管理功能数据管理功能o决策管理功能决策管理功能o分析评价功能分析评价功能o模拟预测功能模拟预测功能我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物海洋地理信息系统的基本功能o数据管理功能数据管理功能o主要是指有关海洋空间数据和非空间数据的搜集、存储、检索、显示查询和编辑主要是指有关海洋空间数据和非空间数据的搜集、存储、检索、显示查询和编辑等功能。就某种意义而言等功能。就某种意义而言 ,任何任何“管理管理”都是信息流的一种交流形式都是信息流

26、的一种交流形式,特别是海岸特别是海岸带综合管理带综合管理,是多渠道是多渠道 、多层次、多形式信息流定向（单向）或双向或多向交流形、多层次、多形式信息流定向（单向）或双向或多向交流形式。式。MGIS开发了海洋数据管理系统和通信络开发了海洋数据管理系统和通信络 ,MGIS可为海岸带综合管理信息交可为海岸带综合管理信息交流提供便利创造条件流提供便利创造条件,从而提高海岸带综合管理的效率从而提高海岸带综合管理的效率,提高海洋数据（空间的和非提高海洋数据（空间的和非空间）的自身的利用价值空间）的自身的利用价值 。我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉

27、快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物海洋地理信息系统的基本功能o决策管理功能决策管理功能o当前当前 ,沿海地区出现经济多元化发展趋势沿海地区出现经济多元化发展趋势 ,管理方式也从单一的经济目标管理向社管理方式也从单一的经济目标管理向社会、资源、环境、文化等多目标管理模式转变会、资源、环境、文化等多目标管理模式转变 。MGIS通过一般决策模型通过一般决策模型 、多目、多目标决策模型、模糊决策模型等不同的决策模型标决策模型、模糊决策模型等不同的决策模型,为海岸带综合管理分析自然和社会为海岸带综合管理分析自然和社会各种因素提供多目标辅助决策支持各种因素提供多目标辅助决策支持 ,以减少决策的盲

28、目性和片面性以减少决策的盲目性和片面性,同时同时,也为海岸也为海岸带管理实现标准化、可视化、计算机化的统一管理提供了技术手段带管理实现标准化、可视化、计算机化的统一管理提供了技术手段 ,从而达到信息从而达到信息资源共享、提高管理效率、节约管理经费的目的。资源共享、提高管理效率、节约管理经费的目的。我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物海洋地理信息系统的基本功能o分析评价功能分析评价功能o建立不同的分析模型和辅助决策支持系统建立不同的分析模型和辅助决策支持系统,可对各种开发项目可对各种开发项目,如港

29、口建设、围海造如港口建设、围海造地、海上油气开采、海水增养殖等地、海上油气开采、海水增养殖等,进行综合评价分析进行综合评价分析,提供多种可行方案提供多种可行方案,供管理供管理部门决策参考。在发生突发事件部门决策参考。在发生突发事件 ,如发生海面大范围溢油、赤潮和风暴潮一类的自如发生海面大范围溢油、赤潮和风暴潮一类的自然灾害时然灾害时,管理部门利用管理部门利用MGIS进行分析评价进行分析评价,作出快速应急响应作出快速应急响应,可减少损失。可减少损失。我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物海洋地理信息

30、系统的基本功能o模拟预测功能模拟预测功能oMGIS的模拟预测功能主要有两方面作用。首先的模拟预测功能主要有两方面作用。首先,根据海岸带资源及开发根据海岸带资源及开发现状、地区海洋经济发展趋势的潜力等各种综合因素现状、地区海洋经济发展趋势的潜力等各种综合因素,运用不同的预测模运用不同的预测模型型,模拟显示海岸带地区发展前景模拟显示海岸带地区发展前景,为中长期规划和宏观调控提供参考依据。为中长期规划和宏观调控提供参考依据。其次其次,在发生海难或海面溢油事故时在发生海难或海面溢油事故时,向预测模型输人事故海区现场的风速向预测模型输人事故海区现场的风速风向、流速流向等海况数据风向、流速流向等海况数据,

31、模拟事故的发生和发展过程模拟事故的发生和发展过程,以便采取有效的以便采取有效的救助打捞或防范措施。救助打捞或防范措施。我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物海洋地理信息系统的框架及其关键o以下结合我们构建的以下结合我们构建的 MGIS 通用平台通用平台,论述论述MGIS不同于传统不同于传统GI 的框架及其关键问题的框架及其关键问题.总体来说总体来说,MGIS基础平台处理分析海洋数据基础平台处理分析海洋数据的流程如图所示的流程如图所示,包括数据输入和提取、数据操作、融合和分析、包括数据输入和提取、数

32、据操作、融合和分析、海洋特征提取、操作和分析、结果输出海洋特征提取、操作和分析、结果输出,其中每一部分又可细分为其中每一部分又可细分为如图右侧的对应部分如图右侧的对应部分.利用系统进行海洋数据处理分析时工作流程利用系统进行海洋数据处理分析时工作流程并非固定如此并非固定如此 ,可以跳跃进行可以跳跃进行,同时也可不断反馈回溯同时也可不断反馈回溯.我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物海洋地理信息系统的框架及其关键MGIS基础平台功能构成我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽

33、的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物海洋地理信息系统的框架及其关键o数据输入、提取和操作数据输入、提取和操作o(1)海洋数据类别和种类多海洋数据类别和种类多,格式繁杂格式繁杂,必须定义统一的输入标准必须定义统一的输入标准,并提供格式转换工并提供格式转换工 具具,对数据对数据库内数据结构作出严密定义库内数据结构作出严密定义,从而为系统的操作提供便利从而为系统的操作提供便利. o(2)相对于陆地相对于陆地 GIS平台平台 ,应特别注意时间动态的问题应特别注意时间动态的问题.在数据的提取和显示时都在数据的提取和显示时都 必须对时间必须对时间进行限定进行限定,所有的提

34、取均是对一定空范围的限定所有的提取均是对一定空范围的限定. o(3)尽管海洋数据量在急剧地增长尽管海洋数据量在急剧地增长,但对一定的时空进行限定时但对一定的时空进行限定时,数据却往往极为稀少数据却往往极为稀少,这凸现出这凸现出插值在插值在 MGIS 中的重要性中的重要性. o(4)正因为数据相对稀少正因为数据相对稀少,数据的珍贵性得到重视数据的珍贵性得到重视 ,为此对为此对MGIS必须强调数据质量评估的重要必须强调数据质量评估的重要性性. o (5)相对于陆地应用的相对于陆地应用的 GIS,对对MGIS必须重视高程基准的统一必须重视高程基准的统一.投影变换的重要性可以相对投影变换的重要性可以相

35、对下降下降,一般用经纬网作为统一坐标体系一般用经纬网作为统一坐标体系. o(6)陆地上有地物或边界可对位置作标示或参照陆地上有地物或边界可对位置作标示或参照 ,而对而对 MGIS只能用经纬网来标示其位置只能用经纬网来标示其位置,故故在显示时需要调入经纬背景或标尺在显示时需要调入经纬背景或标尺. 我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物海洋地理信息系统的框架及其关键o时空插值时空插值 o相对于陆地相对于陆地 ,在时在时 -空限定下突出的问题是海洋数据太稀少空限定下突出的问题是海洋数据太稀少 ,特别在次

36、表层以下特别在次表层以下.为为此要提供丰富的插值选择此要提供丰富的插值选择 ,同时要求发展不同于陆地的同时要求发展不同于陆地的 GIS插值功能插值功能 ,最为直接的最为直接的是发展三维插是发展三维插 值值 ,另外除了利用三维空间临近点进行插值外另外除了利用三维空间临近点进行插值外 ,还要发展利用时间临还要发展利用时间临近或时近或时 -空临近进行插空临近进行插 值值.考虑到海洋在大尺度上有年周期的变化考虑到海洋在大尺度上有年周期的变化 ,因此可以利用因此可以利用背景知识或历史平均趋势进行智能背景知识或历史平均趋势进行智能 空间插值空间插值 ,利用时间序列和空间分布进行时利用时间序列和空间分布进行

37、时 -空空插值插值. 另一方面另一方面 ,相对于陆地相对于陆地 GIS处理的数据处理的数据 ,对海洋数据需要进行线型插值对海洋数据需要进行线型插值 ,即即对一条线上的对一条线上的 系列点及其要素系列点及其要素 ,要在这些点的连线缓冲区内进行等值线绘制要在这些点的连线缓冲区内进行等值线绘制.其插其插值方法可选择两点、三点、值方法可选择两点、三点、 多点多点 ,一次、两次、多次一次、两次、多次. 我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物海洋地理信息系统的框架及其关键o模式集成模式集成 oGIS在将地图与

38、计算模型相连或链接其他平台的程序方面功能强大在将地图与计算模型相连或链接其他平台的程序方面功能强大 ,在陆在陆地应用较为丰富地应用较为丰富 ,比如陆地过程模型比如陆地过程模型:地下水污染模型、气象模型、水土地下水污染模型、气象模型、水土流失方程、表面水文模型等流失方程、表面水文模型等.针对针对 MGIS,对其模型集成要考虑如下要点对其模型集成要考虑如下要点: o(1)在在 GIS理论和技术中对海洋还缺乏研究和理解的情况下理论和技术中对海洋还缺乏研究和理解的情况下 ,最为直接的最为直接的集成将传统的数值模集成将传统的数值模 型与型与GIS进行松散的集成进行松散的集成;利用利用GIS可视化输入模型

39、可视化输入模型的初始场和边界数据的初始场和边界数据 ,由由 GIS实时可视化输出模型运算结果实时可视化输出模型运算结果 ,并按时间动并按时间动态显示态显示 ,其中参数和数据在其中参数和数据在 GIS与模型中的传递与模型中的传递 采用文件的方式采用文件的方式; o(2)利用利用 GIS生成模型所需网格及初始场生成模型所需网格及初始场;o(3)将一系列模型利用将一系列模型利用 GIS联系为一个科学逻辑过程联系为一个科学逻辑过程; o(4)对动力系统边界问题的处理对动力系统边界问题的处理 ,即即 MGIS提供栅格系统处理边界的算法提供栅格系统处理边界的算法或方式或方式. 我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和

40、恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物海洋地理信息系统的框架及其关键o测量数据时空探索性分析测量数据时空探索性分析 o海上实测数据中常见数据种类有台站数据、船舶报数据、断面测量数海上实测数据中常见数据种类有台站数据、船舶报数据、断面测量数据、据、ADCP测量数据和浮标数据测量数据和浮标数据(包括包括 ARGO)等等.MGIS针对各种数针对各种数据定制其功能据定制其功能 ,其中与陆地其中与陆地 GIS不同的数据分不同的数据分 析功能析功能 ,除前面所述除前面所述外外 ,还包括还包括: o(1)区域数据统计和过程曲线绘制区域数据

41、统计和过程曲线绘制 ,包括动态过程曲线包括动态过程曲线 ,即空间上设定即空间上设定时间段和时间间隔静态或动态地显示要素值的过程曲线时间段和时间间隔静态或动态地显示要素值的过程曲线 ,也可将各区也可将各区域过程曲线静态或动态显示在同一弹出窗域过程曲线静态或动态显示在同一弹出窗 口上口上;利用过程线的无级缩利用过程线的无级缩放分析不同时间尺度的规律放分析不同时间尺度的规律;缩放过程中设定数据的选取方式缩放过程中设定数据的选取方式 ,包括中包括中数平均数或极值等数平均数或极值等; o(2)对多区域或多点位对多区域或多点位 ,按要素项按要素项(单项或多项单项或多项)动态显示动态显示 ,比如柱状图比如柱

42、状图动态动态 ,即在各空间即在各空间 位置上显示要素值的柱状图位置上显示要素值的柱状图 ,高度随时间变化高度随时间变化 ,时时间间隔和起止时间可选间间隔和起止时间可选;除按空间位置显示除按空间位置显示 外外 ,可选择它们显示在同可选择它们显示在同一弹出窗口上一弹出窗口上 ,处于同一水平线上处于同一水平线上 ,以便比较以便比较; 我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物海洋地理信息系统的框架及其关键o测量数据时空探索性分析测量数据时空探索性分析o(3)对有纵深的测量对有纵深的测量 ,比如断面数据比如断

43、面数据 ,除上面所述外还具备可视化选定空间点除上面所述外还具备可视化选定空间点 ,自动自动绘制其要素图及其密度和声学特征曲线绘制其要素图及其密度和声学特征曲线 ,并同步显示曲线的拐点、驻点和相互间距并同步显示曲线的拐点、驻点和相互间距离离(如衡量跃层如衡量跃层 厚度厚度)及要素值与距离的比值及要素值与距离的比值(用于衡量要素变化率用于衡量要素变化率 ,如跃层强度如跃层强度)等特征等特征;选定测线后则自动选定测线后则自动 绘制等值线绘制等值线;选定多条测线重建三维测点选定多条测线重建三维测点 ,任意三维面切任意三维面切割割 ,自动插值生成其要素数据和图表自动插值生成其要素数据和图表; o(4)矢

44、量分析矢量分析 ,对于如对于如 ADCP ,ARGO等数据等数据 ,除以上数据分析外除以上数据分析外 ,可对矢量场进可对矢量场进行插值和行插值和 绘制、方向概率统计、矢量场时间序列动态显示、单点矢量的时间轴显绘制、方向概率统计、矢量场时间序列动态显示、单点矢量的时间轴显示等示等. 我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物海洋地理信息系统的框架及其关键o场基本分析场基本分析 o正如上述正如上述 ,MGIS是以栅格数据或可转换为栅格的数据为主要处理对象的可视化工是以栅格数据或可转换为栅格的数据为主要处理

45、对象的可视化工具或容器具或容器 ,为此需要凸现栅格处理和分析算法及其可视化表达为此需要凸现栅格处理和分析算法及其可视化表达 ,现从简单到复杂分现从简单到复杂分列如下列如下: o(1)基本算子基本算子 ,主要是对栅格中的单元算术运算、布尔运算、关系运算、位运算、主要是对栅格中的单元算术运算、布尔运算、关系运算、位运算、集合运算、逻辑运算、累积运算和赋值运算等集合运算、逻辑运算、累积运算和赋值运算等; o(2)局部运算局部运算 ,对多个要素层运算对多个要素层运算 ,输出值只取决于输入栅格的同一位置单元值输出值只取决于输入栅格的同一位置单元值; o(3)焦点运算焦点运算 ,对一个要素层进行运算对一个

46、要素层进行运算 ,当前位置输出值取决于周围单元值当前位置输出值取决于周围单元值; o(4)区域运算区域运算 ,对多个要素层对多个要素层 ,按不同时空区域对栅格单元进行统计计算按不同时空区域对栅格单元进行统计计算; o(5)全局运算全局运算 ,对整个要素场全局单元进行统计和操作对整个要素场全局单元进行统计和操作; o(6)梯度计算梯度计算 ,包括五类方式包括五类方式 ,即四临域梯度计算、八临域梯度计算、按特定方向即四临域梯度计算、八临域梯度计算、按特定方向组合的梯度计算、时间序列梯度计算、概率梯度计算组合的梯度计算、时间序列梯度计算、概率梯度计算;用于对场进行划分用于对场进行划分,如水团、如水团

47、、锋区等的分析锋区等的分析; o(7)分类处理分类处理 ,从要素值类的距离进行场划分从要素值类的距离进行场划分 ,主要有主要有(非非)监督分类、直方图分类、监督分类、直方图分类、聚类、聚类、 粗集分类、智能分类、梯度边界、人机交互边界统计依据等粗集分类、智能分类、梯度边界、人机交互边界统计依据等; o(8)空间分析空间分析 ,主要是空间自相关分析、相关分析、回归方程及检验主要是空间自相关分析、相关分析、回归方程及检验;多元分析及检多元分析及检验验;结结 o构分析构分析 ,如变异函数分析及其理论模型拟合如变异函数分析及其理论模型拟合;多尺度分析或多分辨率逼近多尺度分析或多分辨率逼近;频率域方频率

48、域方法中强调法中强调 小波分析和多尺度分析小波分析和多尺度分析. 我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物海洋地理信息系统的框架及其关键o海洋平面场几何特征分析海洋平面场几何特征分析 o 这里的特征提取涉及三方面的难点这里的特征提取涉及三方面的难点:o首先是弱边界的问题首先是弱边界的问题,海洋场是连续场海洋场是连续场,不同性质的水边界是一个模不同性质的水边界是一个模糊的过渡区糊的过渡区;o其次是边界的属性变化其次是边界的属性变化,即在同一条边界的不同处即在同一条边界的不同处,其判定的指标值其判定的指

49、标值是不一样的是不一样的,换言之换言之,特征值相同不意味着处于同一边界上特征值相同不意味着处于同一边界上;o最后是噪声和数据缺失的问题最后是噪声和数据缺失的问题,由此在特征提取的过程中要对多种由此在特征提取的过程中要对多种情况进行判定情况进行判定.我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物海洋地理信息系统的框架及其关键o三维场分析三维场分析 o首先完成实测数据的时空展布首先完成实测数据的时空展布,从而选取研究区域及其数据对象从而选取研究区域及其数据对象.实测点的属性实测点的属性,包括时空位置、施测者、

50、要素值包括时空位置、施测者、要素值 ( 大小和方向大小和方向) 等等,以可定义的色标和符号显示以可定义的色标和符号显示.o对数据的读入和选取提供多种方式对数据的读入和选取提供多种方式,对数字或可视化设定研究区对数字或可视化设定研究区,三维坐标上显示经纬度和深度三维坐标上显示经纬度和深度,并显示海底和岸线并显示海底和岸线;在研究区内在研究区内显示调查点和铅垂线以及测线显示调查点和铅垂线以及测线 ( 测线上标示时间和机构名称测线上标示时间和机构名称) ,对测点上要素值按色标显示对测点上要素值按色标显示.o三维坐标上显示经纬度和深度三维坐标上显示经纬度和深度.对数据构建用于插值的网格对数据构建用于插