海洋地理信息系统：原理、技术与应用PDF电子书下载

第1章　绪论 1

1.1 发展历程 1

1.1.1 探索阶段（20世纪60年代初至90年代初） 1

上篇　基础篇 1

1.1.2　GIS与海洋应用冲突阶段（20世纪90年代中后期） 2

1.1.3　海洋GIS产生阶段（20世纪末21世纪初） 4

1.2 MGIS研究主要内容 5

1.2.1 数据获取、结构及共享 5

1.2.2　分析理论与技术 7

1.3　小结 11

1.2.3　人文与教育 11

参考文献 12

第2章　时空过程与MGIS定位 15

2.1 时空过程 15

2.1.1 GIS与时间 15

2.1.2 时空过程 16

2.1.3　MGIS的时空框架 17

2.1.4　MGIS中的时空功能 17

2.1.5　MGIS解决的问题 20

2.2.1　海洋GIS的定位 21

2.2 海洋GIS定位与框架 21

2.2.2　海洋GIS的功能需求 22

2.2.3　整体功能框架定义 23

参考文献 28

第3章　海洋现象特征化及其栅格化 29

3.1 特征提取概况 29

3.1.1 海洋结构特征识别 29

3.1.2 多尺度提取 30

3.1.3 国外研究状况 31

3.1.4 国内研究状况 32

3.2.1　尺度内涵 33

3.2 海洋几何形态特征及其时空尺度 33

3.2.2 空间分辨率 34

3.3 海洋现象栅格多尺度描述 35

3.3.1 多尺度描述 35

3.3.2 多尺度特征与特征信息提取 37

3.4 海洋锋的基本概念 39

3.4.1　海洋锋的定义 39

3.4.2　海洋锋的分类 39

3.4.3　海洋锋的强度与特性 40

3.5.1 海洋锋的多尺度描述 41

3.5 海洋锋与空间尺度 41

3.5.2　海洋锋的多尺度分析 44

3.5.3　海洋锋在遥感要素场中的表现 45

参考文献 46

第4章　海洋时空数据模型 49

4.1 海洋数据类型及特点 49

4.1.1　数据类型 49

4.1.2 海洋数据特点 50

4.2　时空数据模型概述 51

4.3.1　基于特征的时空过程数据模型 53

4.3 海洋时空数据模型 53

4.3.2　基于场的时空格网模型 54

4.4 时空数据模型在海流现象表达中的应用 62

4.4.1 海流概述 62

4.4.2　海流的欧拉方式表达 63

4.4.3　海流的拉格朗日方式表达 66

4.5　本章小结 69

参考文献 70

第5章　海洋GIS分析方法 71

5.1 海洋场基本几何量算 71

5.1.1 距离量算 71

5.1.2　面积量算 72

5.1.3　几何中心平均 73

5.1.4 空间方位和空间拓扑 73

5.1.5 变形问题和形状变换 74

5.2 海洋场基本栅格运算 74

5.2.1　栅格系统基本运算 74

5.2.2　栅格系统函数 76

5.2.3　空间结构分析 76

5.2.4　场相关分析 78

5.3 海洋场梯度与涡度计算 79

5.3.1　梯度算法（微分离散算法） 79

5.3.2　涡度算法及场论的应用 80

5.3.3　海洋场梯度运算实例 81

5.4　插值与拟合 84

5.4.1　插值方法 84

5.4.2 时空过程插值实例——以点过程插值为例 89

5.5 等值线的生成和追踪 90

5.5.1 利用网格生成等值线 90

5.5.2 利用不规则三角网生成等值线 91

5.5.3　海洋虚拟测线法 93

5.6 数据融合与配准 95

5.6.1 数据融合的定义与定位 95

5.6.2　数据融合相关问题 96

5.7 海洋时空过程可视化 97

5.7.1 时空数据的可视化方法分类 97

5.7.2　MaXplorer中过程可视化 98

参考文献 100

第6章　集成环境与模式集成 101

6.1　集成研究进展 101

6.2　集成目标 102

6.3　海洋模式集成方法 103

6.4　集成的体系结构 104

6.4.2　嵌入结构 105

6.4.1　对称结构 105

6.4.3　动态链接结构 106

6.4.4　构件方式 106

6.5 集成需求分析 107

6.5.1　需求任务分析 107

6.5.2　工作基础分析 107

6.5.3　接口需求分析 108

6.6 集成工作内容与流程 108

6.6.1　工作内容 108

6.6.2　技术流程 109

参考文献 110

6.6.3　质量控制与规范 110

中篇　技术篇 113

第7章　海洋GIS需求分析 113

7.1　系统概述 113

7.2　系统目标 113

7.3 现有系统调查 114

7.3.1　现有系统调查准备 114

7.3.2　现行系统与系统需求调查 114

7.4 系统的需求分析 123

7.4.2　数据功能需求 124

7.4.1　功能需求 124

7.4.3　显示需求 125

7.4.4　基本算法需求 125

7.4.5　专业算法 126

7.4.6　多维功能需求 127

7.4.7　模式集成需求 127

第8章　数据存储模型设计 128

8.1 数据源与试验数据库 128

8.1.1　数据源 128

8.1.2　试验数据库的组织 129

8.2 文件存储模型设计 131

8.1.3　数据存储模型 131

8.2.1　边界数据文件目录 132

8.2.2　遥感影像数据文件目录 134

8.2.3　海洋要素场数据文件目录 135

8.2.4　地形数据文件目录 135

8.2.5　点过程数据文件目录 135

8.2.6　等值线数据文件目录 137

8.3 复合文档存储模型设计 138

8.3.1　MP_Hybrid的基本逻辑结构 138

8.3.2　MP_Hybrid的基本逻辑结构设计说明 139

8.4　海洋数据库模型设计 140

8.5.2　接口详细设计 142

8.5 海洋数据文件操作接口模块设计 142

8.5.1　接口逻辑结构 142

第9章　数据模型与数据结构设计 143

9.1 主要对象模型 143

9.1.1　数据管理、访问、处理与分析对象 143

9.1.2　海洋数据表达对象 144

9.2　对象关系 145

9.2.1　MaXplorer数据管理、访问与处理分析对象结构 145

9.2.2　MaXplorer海洋数据多维动态表达对象结构 145

9.3.1　数据管理对象 146

9.3 主要对象数据结构描述 146

9.3.2　时空数据管理与数据处理数据结构 148

9.3.3　数据处理与数据分析对象数据结构 157

9.3.4　几何类（Geometry）数据结构 157

9.3.5　可视化控件数据结构 162

9.3.6 图层对象数据结构 165

9.3.7 常用的构造数据类型 169

10.2 MaXplorer数据管理系统界面设计 172

10.2.1　树状视图 172

10.1　MaXplorer组件界面设计 172

第10章　用户界面设计 172

10.2.2　浏览面板 173

10.2.3　工具条 175

10.2.4　菜单 176

10.3 MaXplorer桌面系统界面设计 177

10.3.1　菜单栏 178

10.3.2　工具栏 179

10.3.3　功能模块转换及图层管理区 180

10.3.4　状态栏 180

10.4.1 总体 182

10.4.2　菜单 182

10.4 MaXplorer制图系统界面设计 182

10.4.3 工具条 183

10.4.4　视图 185

10.4.5 图层管理 185

第11章　MGIS的主要技术特点 186

11.1 数据管理 186

11.1.1　主要功能 186

11.1.2 实现方法 187

11.2.1　对象关系模型 188

11.2 桌面处理MaXplorer 188

11.2.2　主要技术特点 190

11.3 查询 196

11.3.1　空间查询 196

11.3.2　SQL查询 196

11.4 三维分析 197

11.4.1 三维可视化数据组织 197

11.4.2　三维虚拟环境中的查询 198

11.4.3 三维虚拟环境和矢量的叠加 199

11.5　单点时间序列过程曲线分析 200

11.6.1 海洋要素断面分布图 201

11.6 纵深测量数据分析 201

11.6.2　垂直剖面的生成 203

11.6.3　水平剖面的实现 203

11.7 模型集成与三维动态可视化 203

11.7.1　矢量场动态 204

11.7.2　动态三维 205

第12章　遥感监测模块的集成 206

12.1 概述 206

12.1.4 赤潮遥感监测模块 207

12.2　集成总体结构 207

12.1.5 多源海洋遥感信息融合与同化模块 207

12.1.3　水面船只、水下目标、水下地形（岛礁）信息提取 207

12.1.2　海雾监测模块 207

12.1.1 巨浪监测模块 207

12.3 赤潮监测模块 208

12.3.1　总体功能 208

12.3.2　集成模式 208

12.3.3　集成过程 208

12.3.4　数据处理流程 211

12.3.5　数据输入模块 211

12.3.6　数据处理模块 211

12.4.1　总体功能 213

12.4 水下地形反演模块 213

12.3.7　数据输出模块 213

12.3.8　其他说明 213

12.4.2　集成模式 214

12.4.3　集成过程 214

12.4.4　数据处理流程 215

12.4.5　数据输入模块 216

12.4.6　数据处理模块 216

12.4.7　数据输出模块 216

12.4.8　其他说明 216

12.5.2　集成模式 217

12.5 水上舰船监测模块 217

12.5.1　总体功能 217

12.5.3　集成过程 218

12.5.4　数据处理流程 218

12.5.5　数据输入模块 218

12.5.6　数据处理模块 218

12.5.7　数据输出模块 219

12.5.8　其他说明 219

12.6.3　集成过程 220

12.6.2　集成模式 220

12.6.1　总体功能 220

12.6 海雾监测模块 220

12.6.4　数据输入模块 221

12.6.5　数据输出模块 221

12.6.6　其他说明 222

12.7 巨浪模块 222

12.7.1 总体功能 222

12.7.2　集成模式 222

12.7.3　集成过程 222

12.7.6　其他说明 223

12.7.5　数据输出模块 223

12.7.4　数据输入模块 223

12.8 多源海洋遥感信息融合与同化模块 224

12.8.1　总体功能 224

12.8.2　集成模式 224

12.8.3　集成过程 224

12.8.4　数据处理流程 224

12.8.5　数据输入模块 226

12.8.6　数据输出模块 226

12.8.7　其他说明 227

13.1.1 结构元素 229

13.1 形态学梯度 229

第13章　海洋锋形态特征提取 229

下篇　应用篇 229

13.1.2　形态学梯度基本理论 230

13.2 结构元素最佳尺度确定 232

13.2.1　形态学梯度的性质与结构元素尺寸之间的关系 232

13.2.2　最佳结构元素尺寸的自适应确定 233

13.3 形态学最佳尺度提取试验 235

13.3.1　试验数据 235

13.3.2　试验结果 235

13.3.3　与典型梯度算子的对比分析 237

13.3.4　试验结论 239

13.4　小波的基本理论 239

13.4.1　小波的基本概念 239

13.4.2　小波变换的基本性质 241

13.4.3 多分辨率分析（MRA） 242

13.5 小波最佳尺度的确定 243

13.5.1 小波函数的选择 243

13.5.2　尺度与特征边缘的关系 244

13.5.3　最佳尺度确定的自适应算法 246

13.6.2　试验结果 249

13.6.1　试验数据 249

13.6　小波提取试验结果与结论 249

13.6.3　典型边缘提取算子的比较 252

13.6.4　试验结论 253

参考文献 254

第14章　时空过程提取分析实例 255

14.1 线过程数据模型与实例 255

14.1.1 引言 255

14.1.2 特征内涵与面向对象技术 256

14.1.3 线过程时空数据模型 257

14.1.4 实例研究-海洋锋时空分析 260

14.1.5 结论 261

14.2 可视化分析实例 262

14.2.1 点过程实例 262

14.2.2　线过程实例 264

14.2.3　面过程实例 271

参考文献 274

第15章　涡旋提取与相似性计算 275

15.1 涡旋提取概况 275

15.1.1 背景 275

15.1.2　海洋涡旋特征信息提取方法分析 275

15.2.1 引言 276

15.2 基于虚拟力场提取算法 276

15.2.2 空间结构提取 277

15.3 涡旋提取实例 282

15.3.1 实例研究 282

15.3.2　显著度对比研究 283

15.3.3　结语 284

15.4 涡旋案例推理提取方法 284

15.4.1　基于案例推理的海洋涡旋提取系统框架 284

15.4.2 海洋涡旋案例的表达和组织 284

15.4.4　海洋涡旋案例空间相似性 285

15.4.3 海洋涡旋历史案例库建立 285

15.5　涡旋案例推理提取实例 288

参考文献 290

第16章　数字辽东湾——数据建设 292

16.1 数据平台需求分析 292

16.1.1 数据需求分析 292

16.1.2　主要数据类型 293

16.1.3 实现的技术能力 293

16.2 数据库建设 294

16.2.1　源数据描述 294

16.2.2 数据处理及质量控制 297

16.2.3　数据平台框架 299

16.3 数据库管理系统开发 300

16.3.1 系统结构设计 300

16.3.2　功能模块设计 300

16.3.3　用户界面设计 300

16.4 数据网上共享平台建设 303

16.4.1　WebGIS的特点 303

16.4.2　体系结构和信息传递机制 304

16.4.3　辽东湾海岸带海洋共享平台系统结构设计 305

16.5　本章小结 310

17.1.1 环境容量测算 311

17.1 辽东湾海域环境容量测算的模型研究 311

第17章　数字辽东湾——动力模型与决策支持系统 311

17.1.2　辽东湾海域浅水动力及生态数值模型 312

17.1.3　辽东湾环境容量及污染源最大强度估算方法 318

17.1.4　GIS支持下的辽东湾海域环境容量测算方法 320

17.1.5 环境容量控制区划分及模型初始条件设定 323

17.2 辽东湾环境容量决策系统设计与开发 325

17.2.1 系统集成建设 325

17.2.2　决策支持系统功能设计 327

17.3　环境容量应用结果分析 330

17.4　本章小结 333

参考文献 333