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內容簡介

高分辨率海底地形地貌學是海洋地質和海洋測繪的一個前沿分支，為瞭解地球外部形狀、海底構造運動、海底演化提供瞭直接依據。近20 年來，以高精度多波束測深、側掃聲呐和淺地層剖麵等為主要技術手段的高分辨率海底地形地貌探測得到快速發展，是國際海洋地學研究的前沿和方嚮之一，促進瞭傳統海底地貌學嚮高分辨率和定量化方嚮的發展，在大陸架劃界、海底資源調查、海洋工程建設和海洋軍事應用等方麵得到瞭廣泛應用。
　　本套書按照學科的特點，對海底地形地貌探測技術、處理技術、成圖技術和科學應用研究等內容進行瞭詳細論述。為便於廣大讀者瞭解如何獲取並基於地形地貌數據進行科學應用研究，突齣瞭理論研究、技術開發和科學應用三者相結閤的特點。全套包括兩冊，本書為可視計算與科學應用分冊，係統論述瞭成圖技術和科學應用研究等方麵的內容。

目錄

目錄
序言
前言
第一篇 海底自動成圖技術與可視計算
第1章 海底數字地麵模型建立方法與應用 3
1.1 常用的海底DTM的構建方法 3
1.1.1 距離反比加權內插法 3
1.1.2 樣條函數內插法 4
1.1.3 Kriging內插法 6
1.2 多源數據融閤的DTM構建方法 8
1.2.1 基本技術流程 8
1.2.2 關鍵技術步驟 9
1.3 基於DTM的可視計算 11
1.3.1 基於DTM的定量運算 11
1.3.2 基丁DTM的可視交互計算 15
1.4 基於DTM的海底地形特徵識彆方法 17
1.4.1 實驗數據及預處理 18
1.4.2 最優方嚮剖麵法白動識彆沙波脊綫與榖綫 20
1.4.3 實驗與分析 24
參考文獻 28
第2章 海底地形地貌圖件繪製技術與方法 30
2.1 多波束海底填色圖構建方法 30
2.1.1 跟蹤DTM邊界綫 31
2.1.2 非封閉等值綫端點順序插入DTM邊界 33
2.1.3 非封閉等值綫建立拓撲關係 34
2.1.4 基於DTM邊界跟蹤封閉多邊形並建立嵌套關係 34
2.1.5 按嵌套順序實現等值綫填色 36
2.2 多波束水深圖構建方法 38
2.2.1 水深圖構建的基本流程 39
2.2.2 DTM 的構建與模型分塊 39
2.2.3 基於DTM 提取特徵點 40
2.2.4 提取原始多波束水深點 41
2.3 海底地貌圖構建方法 43
2.3.1 自動拓撲查錯 43
2.3.2 結點網絡建立 44
2.3.3 自動封閉跟蹤 45
2.3.4 自動嵌套排序 46
2.3.5 人機交互填色 47
2.4 海底地形三維圖構建方法 47
2.4.1 海底地形的數據組織及調度 48
2.4.2 海底地形的實時渲染加速技術 53
參考文獻 57
第3章 基於圖形學的大陸架劃界技術與方法 60
3.1 大陸架劃界基本概念 60
3.1.1 《公約》中的相關定義 61
3.1.2 《海洋法公約》第76 條 63
3.1.3 沿海國在確定大陸架外部界限時應遵循程序 64
3.1.4 相關技術與方法 64
3.2 基於圖形學的大陸架劃界方法 65
3.2.1 劃界技術流程 67
3.2.2 劃界技術方法 67
3.2.3 劃界實例分析 70
3.3 大陸坡腳點自動識彆方法 72
3.3.1 大陸坡腳點的定義及確定原則 73
3.3.2 確定的基本原則 73
3.3.3 大陸坡腳點的自動識彆 74
3.3.4 應用實例分析 80
3.4 東海大陸架劃界的關鍵界限識彆研究 80
3.4.1 資料與方法 81
3.4.2 衝繩海槽地形基本特徵 81
3.4.3 衝繩海槽地形地貌界限的確定 82
3.4.4 影響地形地貌界限分布的若乾因素 89
參考文獻 90
第4章 海底自動成圖係統MBMap的基本功能 94
4.1 成圖係統的基本構架 94
4.1.1 基於圖層結構的海底自動成圖係統 94
4.1.2 成圖係統的圖形對象分類 96
4.1.3 成圖係統的界麵與主菜單設計 98
4.1.4 成圖係統的主要功能 99
4.2 坐標係統與投影變換 102
4.2.1 海底地形地貌測量中常用的坐標係統 102
4.2.2 海底地形地貌測量中常見的投影變換 106
4.2.3 測點的位置歸算 109
4.3 成圖係統底層圖形庫設計 113
4.3.1 成圖係統的基本符號庫 113
4.3.2 海底製圖的注記方法 119
4.3.3 多分辨率海岸綫庫 122
4.4 常用數據交換格式 125
4.4.1 MapInfo 的交換文件結構 125
4.4.2 MapGIS 的交換文件結構 129
4.4.3 AutoCAD 的交換文件結構 131
4.4.4 ArcInfo 交換數據格式 133
4.4.5 PostScript 文件結構 134
4.5 基於成圖係統MBMap 構建的典型成果圖 136
參考文獻 140
第二篇 海底地形地貌探測技術應用
第5章 海底地貌學研究應用 145
5.1 東海陸架海底沙脊地貌學研究 145
5.1.1 沙脊走嚮統計 148
5.1.2 沙脊走嚮分區 149
5.1.3 多期次疊加的沙脊 150
5.1.4 沙脊成因探討 151
5.1.5 東海陸架沙脊演化 153
5.1.6 五點認識 156
5.2 南海北部陸坡天然氣水閤物地貌識彆標誌研究 156
5.2.1 研究區概況 156
5.2.2 淺錶層聲學響應與成因機製 158
5.2.3 水閤物區單道地震地層響應 160
5.2.4 天然氣水閤物沉積地層年代 161
5.3 南海馬尼拉海溝構造地貌學研究 163
5.3.1 研究區域背景 164
5.3.2 構造地貌特徵分析 165
5.3.3 構造地貌發育規律討論 168
5.3.4 五點認識 170
5.4 西南印度洋中脊構造地貌學研究 170
5.4.1 區域地質背景 171
5.4.2 地形地貌分析 172
5.4.3 洋脊構造與岩漿過程分析 179
5.5 海底地理實體命名應用研究 182
5.5.1 國際海底地形命名現狀 182
5.5.2 國際海底地形命名規則和支撐技術 183
5.5.3 我國在國際海底地形命名領域的研究進展 185
參考文獻 189
第6章 聲學海底底質分類 198
6.1 海底底質分類技術的發展現狀 199
6.1.1 迴波強度數據處理研究 200
6.1.2 特徵提取和特徵選擇研究 201
6.1.3 分類方法研究 201
6.2 海底底質性質與聲學分類原理 201
6.2.1 海底沉積物物理性質 202
6.2.2 海底沉積物地聲性質 205
6.2.3 海底錶麵粗糙度 205
6.2.4 海底底質聲學分類原理 207
6.3 海底聲學迴波數據處理 221
6.3.1 海底迴波強度數據解譯 221
6.3.2 多波束迴波強度的數據處理 228
6.4 海底底質分類特徵提取 241
6.4.1 時序迴波信號特徵提取 241
6.4.2 聲呐圖像特徵提取 242
6.4.3 平均反嚮散射強度隨入射角變化麯綫特徵提取 245
6.5 海底底質分類方法 247
6.5.1 基於SOFM網絡底質分類 248
6.5.2 基於K均值算法底質分類 251
6.5.3 支持嚮量機（SVM）底質分類 252
6.5.4 基於遺傳算法的小波神經網絡的底質分類 254
參考文獻 257
第7章 海底目標自動檢測與識彆 265
7.1 基於側掃聲呐目標檢測的研究現狀 265
7.2 主動輪廓模型與水平集方法 269
7.2.1 主動輪廓模型及其發展 269
7.2.2 變分法和梯度下降法 272
7.2.3 麯綫演化理論 274
7.2.4 水平集方法 274
7.3 RSF 主動輪廓模型與去噪方法 278
7.3.1 RSF 主動輪廓模型 278
7.3.2 非局部均值去噪方法 279
7.4 基於非局部均值降斑和邊緣約束RSF模型的分割方法 280
7.4.1 基於K 均值聚類的粗分割 281
7.4.2 基於邊緣約束RSF 模型的精細分割 282
7.4.3 輪廓演化的收斂條件 284
7.5 應用實例分析 284
7.5.1 實驗數據集 285
7.5.2 實驗結果與評價 285
7.5.3 三種方法的實驗結果對比 291
7.6 目標檢測軟件界麵與使用說明 295
參考文獻 296
第8章 國際海底礦産資源評價中的應用 301
8.1 多金屬結核 303
8.1.1 研究概況 303
8.1.2 多金屬結核基本分布規律 305
8.1.3 多金屬結核基本成因機理 309
8.1.4 多金屬結核評價方法 310
8.2 鈷結殼 313
8.2.1 研究概況 313
8.2.2 鈷結殼基本分布規律 314
8.2.3 鈷結殼基本成因機理 323
8.2.4 鈷結殼評價方法 324
8.3 多金屬硫化物 329
8.3.1 研究概況 329
8.3.2 多金屬硫化物分布特徵 330
8.3.3 多金屬硫化物成礦作用 332
8.3.4 多金屬硫化物評價方法 338
參考文獻 341
後記與展望—中國海洋科學調查與研究正由近海走嚮全球 350
名詞及索引 353
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