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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MaXplorer188

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