智慧海洋理论、技术与应用PDF电子书下载

第1篇 理论篇 2

第1章 绪论 2

1.1 海洋信息化内涵和意义 2

1.1.1 海洋信息化的内涵 2

1.1.2 海洋信息化的任务 3

1.1.3 海洋信息化的意义 4

1.2 海洋信息化进程和发展 5

1.2.1 海洋信息化经历阶段 5

1.2.2 海洋信息化现状 6

1.2.3 海洋信息化的进展 7

1.3 数字海洋的产生与发展 11

1.3.1 从数字地球到数字海洋 11

1.3.2 海洋信息化与数字海洋 12

1.3.3 数字海洋的产生和作用 13

1.4 智慧海洋和透明海洋 16

1.4.1 从智慧地球到智慧海洋 16

1.4.2 智慧海洋建设的可行性 17

1.4.3 透明海洋的提出和意义 18

第2章 数字海洋理论和架构 20

2.1 数字海洋概念与内涵 20

2.1.1 数字海洋的概念 20

2.1.2 数字海洋的内涵 21

2.2 数字海洋理论和技术 22

2.2.1 数字海洋相关理论 22

2.2.2 数字海洋关键技术 38

2.3 数字海洋基础平台架构 40

2.3.1 数字海洋平台逻辑构成 40

2.3.2 数字海洋平台的运行模式 45

2.3.3 数字海洋平台性能优化策略 46

2.4 数字海洋硬件和软件体系 47

2.4.1 硬件体系 47

2.4.2 软件配置 51

2.4.3 网络环境 52

2.4.4 支撑环境建设 55

2.5 数字海洋数据平台 55

2.5.1 平台数据体系 55

2.5.2 平台数据库模型 57

2.5.3 平台数据库构建 58

2.5.4 数据保密处理 60

2.6 数字海洋基础服务平台 60

2.6.1 系统管理功能 61

2.6.2 信息服务功能 62

2.6.3 应用构建功能 65

2.7 数字海洋应用系统 66

2.7.1 数字海洋应用系统体系 66

2.7.2 数字海洋应用系统类型 67

2.7.3 数字海洋应用示范系统 69

2.8 数字海洋安全保障 75

2.8.1 数字海洋安全保障体系 75

2.8.2 数字海洋安全保障内容 76

第3章 智慧海洋理论和方法 78

3.1 从数字海洋到智慧海洋 78

3.1.1 从数字海洋到智慧海洋 78

3.1.2 智慧海洋的概念和内容 79

3.2 智慧海洋理论和方法 83

3.2.1 版本-增量数据模型 83

3.2.2 本体论 92

3.2.3 大数据及数据挖掘 94

3.2.4 人工智能 97

3.2.5 粒子流理论 99

3.3 智慧海洋体系框架 101

3.4 智慧海洋的建设 104

3.4.1 智慧海洋建设方案 104

3.4.2 建设中面临的问题 105

第4章 透明海洋发展和展望 107

4.1 透明海洋概念和内涵 107

4.1.1 透明海洋的概念 107

4.1.2 透明海洋的内涵 107

4.2 透明海洋特征和功能 108

4.2.1 透明海洋的特征 108

4.2.2 透明海洋的功能 109

4.3 透明海洋建设和展望 111

4.3.1 透明海洋建设目标 111

4.3.2 透明海洋的展望 111

第2篇 技术篇 114

第5章 智慧海洋信息基础 114

5.1 海洋数据类型和特点 114

5.1.1 海洋数据类型 114

5.1.2 海洋数据特点 115

5.2 智慧海洋数据模型 116

5.2.1 传统海洋时空数据模型 116

5.2.2 面向对象的海洋时空数据概念模型 118

5.2.3 面向对象的海洋时空数据逻辑模型 122

5.3 智慧海洋数据结构 134

5.3.1 语法规则 134

5.3.2 数据组织结构 135

5.3.3 事件表达 136

5.3.4 几何表达 137

5.3.5 属性表达 142

5.3.6 关系表达 143

第6章 智慧海洋数据获取 145

6.1 海洋数据获取手段和方法 145

6.1.1 海洋卫星遥感观测 145

6.1.2 海洋自动观测 148

6.2 海洋数据格式 150

6.2.1 通用数据格式 150

6.2.2 专用数据格式 150

第7章 海洋数据处理与集成 153

7.1 海洋数据处理的数学原理 153

7.1.1 数学形态学 153

7.1.2 傅里叶变换 154

7.1.3 小波变换 154

7.1.4 马尔科夫链模型 155

7.1.5 支持向量机 155

7.1.6 贝叶斯定理 156

7.2 海洋数据变换和重构 158

7.2.1 海洋数据尺度变换 158

7.2.2 海洋数据压缩 159

7.3 海洋数据融合与集成 165

7.3.1 海洋数据融合方法 165

7.3.2 海洋数据集成模式 167

7.3.3 海洋数据集成方法 169

7.3.4 基于本体的数据集成 171

7.4 智慧海洋制图综合 173

7.4.1 海图制图综合新内涵 173

7.4.2 广义空间信息综合 174

7.4.3 智能海图制图综合实现 175

第8章 智慧海洋时空分析 177

8.1 海洋时空分析概述 177

8.1.1 海洋时空特点 177

8.1.2 海洋时空分析内涵 177

8.1.3 海洋时空分析原理 178

8.1.4 海洋时空分析方法 179

8.2 海洋空间统计分析 180

8.2.1 海洋数据统计方法 180

8.2.2 海洋数据聚类分析 185

8.2.3 海洋数据判别分析 187

8.2.4 海洋数据PCA分析 188

8.2.5 海洋空间相关分析 190

8.3 海洋时空统计分析 191

8.3.1 海洋时空聚类分析 192

8.3.2 海洋EMD时空分析 193

8.3.3 海洋EOF时空分析 194

8.3.4 自回归时空统计分析 195

8.4 海洋时序分析 196

8.4.1 自适应时序分析 196

8.4.2 奇异谱分析 196

8.4.3 经验模式分解 197

8.4.4 小波时序分析 198

8.4.5 调和分析 198

8.5 海洋时空分析 199

8.5.1 时空插值分析 199

8.5.2 时空数据挖掘 201

8.5.3 时空关联挖掘 201

8.5.4 时空可视化 203

8.5.5 海洋时空分析前景 206

第9章 智慧海洋时空建模 207

9.1 智慧海洋建模方法 207

9.1.1 数学模型 207

9.1.2 信息决策模型 210

9.1.3 地学模型 212

9.1.4 行业模型 216

9.2 潮汐电站选址模型构建 224

9.2.1 建模限定条件 224

9.2.2 建模数据准备 225

9.2.3 适宜建坝海域分析模型构建 227

9.2.4 提取湾口区域模型的构建 230

9.2.5 适宜建坝堤岸分析模型构建 231

9.2.6 库容量分析模型的构建 233

9.2.7 最优坝址选取模型的构建 236

9.2.8 电站并网最优路径分析模型构建 240

9.2.9 道路网络分析模型的构建 241

9.2.10 潮汐电站综合效益分析模型构建 243

9.3 基于元胞自动机的海洋溢油模型构建 247

9.3.1 影响因子设定 247

9.3.2 溢油模型构建 249

9.3.3 溢油扩散模拟 251

9.4 海冰生成决策分析模型 253

9.4.1 模型制约因素 253

9.4.2 建模数据准备 254

9.4.3 水文因子模型构建 254

9.4.4 气象因子分析模型构建 256

9.4.5 海冰生成厚度模型构建 258

9.4.6 海冰厚度分级模型构建 260

9.4.7 救援最佳路径分析模型 261

9.4.8 站点加密模型构建 263

9.5 海洋溢油污染评估模型构建 265

9.5.1 污染评估指标体系 265

9.5.2 影响因子隶属度确定 267

9.5.3 基于权重的模糊综合评估 271

第10章 智慧海洋信息可视化 274

10.1 信息可视化方法 274

10.1.1 一维数据可视化 274

10.1.2 二维数据可视化 276

10.1.3 多变量数据可视化 278

10.2 地理空间信息可视化 280

10.2.1 网络地图 280

10.2.2 流量地图 280

10.2.3 等值区间地图 280

10.2.4 比较统计地图 281

10.3 海洋信息二维可视化 283

10.3.1 二维向量场可视化 283

10.3.2 二维张量场可视化 289

10.4 海洋三维信息可视化 290

10.4.1 三维可视化方法 290

10.4.2 三维可视化的流程 291

10.4.3 三维标量数据可视化 292

10.4.4 高维信息可视化方法 293

10.5 海洋信息动态可视化 294

10.5.1 时序可视化方法 294

10.5.2 动态视觉变量 298

10.5.3 海洋信息动态可视化 299

10.5.4 海洋航迹流粒子模型 301

第3篇 应用篇 306

第11章 海水养殖选址及综合利用系统 306

11.1 需求分析 306

11.2 总体设计 306

11.2.1 系统架构 306

11.2.2 数据准备 307

11.2.3 系统配置 308

11.3 系统实现 308

11.3.1 养殖区模型分析 308

11.3.2 地图操作功能 314

11.3.3 信息分析功能 315

第12章 海洋地理信息服务平台 322

12.1 需求分析 322

12.2 总体设计 323

12.2.1 系统架构设计 323

12.2.2 系统功能设计 324

12.2.3 数据库设计 324

12.2.4 开发环境设计 325

12.3 关键技术 326

12.4 系统实现 327

12.4.1 系统部署说明 327

12.4.2 系统信息模块 328

12.4.3 数据仓库模块 329

12.4.4 元数据服务模块 330

12.4.5 专题服务模块 331

12.4.6 地理服务模块 334

12.4.7 数据分析模块 335

12.4.8 数据可视化 338

第13章 海洋溢油信息管理与预警系统 340

13.1 需求分析 340

13.2 关键技术 341

13.2.1 溢油扩散模型构建 341

13.2.2 溢油评估模型构建 343

13.3 系统设计 345

13.3.1 系统设计目标 345

13.3.2 整体结构设计 345

13.3.3 系统安全性设计 347

13.3.4 功能模块设计 348

13.3.5 系统数据库设计 356

13.3.6 运行环境设计 357

13.4 系统实现 358

13.4.1 基本功能 358

13.4.2 信息检索模块 363

13.4.3 溢油分析模块 366

13.4.4 溢油评估模块 368

13.4.5 数据管理模块 369

第14章 绿潮信息监测与评估系统 370

14.1 需求分析 370

14.1.1 绿潮灾害及影响 370

14.1.2 软件系统需求分析 371

14.2 关键技术 371

14.2.1 海量数据二三维一体化存储 371

14.2.2 Socket通信技术 372

14.2.3 CSGL和图形渐变 372

14.2.4 流场的动态模拟 372

14.2.5 最佳打捞路线生成 373

14.2.6 DevExpress控件 373

14.3 系统设计 373

14.3.1 系统架构设计 373

14.3.2 数据库设计 374

14.3.3 系统功能设计 375

14.3.4 系统界面设计 377

14.3.5 系统开发环境 377

14.3.6 系统运行环境 378

14.4 系统实现 378

14.4.1 系统界面实现 378

14.4.2 系统功能实现 378

第15章 海岸带时空信息平台 395

15.1 需求分析 395

15.2 总体设计 396

15.2.1 总体架构 396

15.2.2 数据库设计 398

15.2.3 海岸带时空可视化设计 401

15.3 系统实现 403

15.3.1 时空数据组织与存储 403

15.3.2 时空数据管理与调度 406

15.3.3 局部细节等级时空数据加载 408

15.3.4 时空数据信息可视化 411

15.3.5 时空数据分析应用 416

第16章 基于粒子系统的海流三维可视化 419

16.1 流场可视化及粒子系统 419

16.1.1 流场可视化方法 419

16.1.2 基于粒子系统的流场可视化 420

16.2 三维可视化渲染 421

16.2.1 渲染引擎的分类 421

16.2.2 三维可视化软件 422

16.3 三维地形模型构建 424

16.3.1 OSG开发环境搭建 424

16.3.2 VPB编译 426

16.3.3 三维地形模型构建 428

16.4 海流三维可视化实现 429

16.4.1 系统框架设计 429

16.4.2 基于粒子流的实现 430

第17章 海洋信息发布平台 441

17.1 系统设计 441

17.1.1 系统架构设计 441

17.1.2 数据库设计 442

17.1.3 系统功能设计 443

17.1.4 系统环境设计 444

17.2 系统实现 444

17.2.1 系统界面实现 444

17.2.2 系统功能实现 445

第18章 海洋旅游信息服务系统 450

18.1 需求分析 450

18.1.1 旅客需求分析 450

18.1.2 旅游管理者需求 451

18.2 个性化推荐算法构建 452

18.2.1 旅游项目推荐算法 453

18.2.2 旅游线路推荐算法 458

18.3 系统设计 461

18.3.1 系统构架设计 461

18.3.2 系统功能设计 461

18.3.3 系统界面设计 463

18.3.4 数据库设计 464

18.3.5 系统环境设计 466

18.4 系统实现 467

参考文献 476