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數字南海(精) 版權信息
- ISBN:9787030727749
- 條形碼:9787030727749 ; 978-7-03-072774-9
- 裝幀:一般膠版紙
- 冊數:暫無
- 重量:暫無
- 所屬分類:>
數字南海(精) 內容簡介
本書是對南海綜合研究、區域海洋研究的一部專著,用數字地球科學、地理信息系統技術,將研究成果利用計算機表現出來,可實現可視化及做各種運算、演示。全書分7章。第1章~第3章,主要是數字南海(精)的GIS軟件系統與硬件設備系統的設計研制。以國內外收集的200余幅圖件和水深地形數據為基礎,制作南海海底地形模型和南海地形數據庫。第4章~第7章是對南海海洋環境、海洋資源的專門研究,包括海底地質、海底地貌、海洋沉積、海洋水文、氣象、南海島礁和海底石油天然氣資源等。 本書可供區域海洋規劃、海洋海島資源開發利用、國防、外交等相關行業人員及高校相關專業師生閱讀。 審圖號:GS(2019)1279號
數字南海(精) 目錄
前言
第1章 數字南海軟件系統 1
1.1 數字南海系統概論 1
1.1.1 數字南海是數字地球系統 1
1.1.2 數字南海系統的設計要求 4
1.1.3 數字南海開發工作方法與步驟 6
1.1.4 數字南海系統開發的技術指標 6
1.1.5 使用的開發工具軟件系統 11
1.2 數字南海系統軟件架構及功能 12
1.2.1 局域網客戶/服務器體系結構 12
1.2.2 支撐軟硬件系統 14
1.3 數字南海系統的空間數據庫 21
1.3.1 對象-關系模型空間數據庫建庫系統 21
1.3.2 數據庫詳細設計 26
1.3.3 空間 數據庫軟件系統 38
1.4 數字南海的三維客戶端查詢系統 45
1.4.1 客戶端的用戶界面 46
1.4.2 客戶端的主要功能 50
1.5 數字南海中的數字地球技術 66
1.5.1 虛擬橢球體的數學基礎 66
1.5.2 橢球體的導航 70
第2章 數字南海實驗平臺設計 85
2.1 虛擬現實技術 85
2.1.1 虛擬現實概論 85
2.1.2 投影系統中的三維立體影像技術 87
2.1.3 CRT、LCD、DLP投影技術 89
2.2 數字南海實驗室軟硬件平臺設計 92
2.2.1 數字南海工作實驗室建設 92
2.2.2 數字南海虛擬現實實驗室建設 94
2.3 構建虛擬現實仿真系統關鍵硬件設備 98
2.3.1 圖形發生器 98
2.3.2 多通道柱面投影系統 99
2.3.3 BARCO投影系統 101
2.3.4 美國科視投影系統 105
2.4 構建虛擬現實仿真系統主要軟件平臺 106
2.4.1 三維視景實時仿真軟件(Multigen/vega) 106
2.4.2 實時場景管理驅動軟件(VEGA Prime) 109
2.4.3 GIS軟件平臺 111
2.5 結語 113
第3章 南海海底地形 115
3.1 數字南海地形 數據 115
3.1.1 數據內容 115
3.1.2 數據處理及建庫流程 123
3.1.3 數字地形三維模型建立 124
3.2 南海大陸架 125
3.2.1 北部大陸架 125
3.2.2 南部大陸架 128
3.2.3 東部大陸架 128
3.2.4 西部大陸架 128
3.3 南海大陸坡 128
3.3.1 海底高原 130
3.3.2 海山和海丘 131
3.3.3 海槽和海溝 131
3.3.4 海底峽谷 133
3.3.5 海底扇 134
3.4 南海中央海盆 134
3.4.1 南海深海平原 134
3.4.2 中央海盆 135
3.4.3 西北次海盆 135
3.4.4 西南次海盆 136
3.5 珊瑚環礁群島 137
3.5.1 東沙群島 137
3.5.2 西沙群島 138
3.5.3 中沙群島 141
3.5.4 南沙群島 142
3.6 南海的海峽 143
3.6.1 瓊州海峽 144
3.6.2 巴拉巴克海峽 144
3.6.3 馬六甲海峽 144
3.6.4 呂宋海峽 146
3.6.5 巽他海峽 147
3.6.6 民都洛海峽 147
3.6.7 卡里馬塔海峽 148
第4章 南海地質 149
4.1 南海大地構造特征 149
4.1.1 南海構造單元劃分 149
4.1.2 南海斷裂構造 154
4.1.3 南海主要的斷裂帶 155
4.1.4 南海地質構造演化 157
4.2 南海地層 160
4.2.1 南海海域地層 160
4.2.2 南海陸區地層 165
4.2.3 南海巖漿活動 171
4.2.4 南海第四紀火山噴發活動 174
4.2.5 南海地震活動 175
4.3 南海海底沉積 178
4.3.1 沉積物粒度特征及分布 178
4.3.2 沉積物分類和分布特征 182
4.4 南海礦產資源 185
4.4.1 南海砂礦資源 185
4.4.2 南海鐵錳結核與結殼礦產 187
第5章 南海的氣象與水文 189
5.1 風 189
5.2 降水 192
5.2.1 南海北部的降水 192
5.2.2 南海西部的降水 194
5.2.3 南海東部的降水 194
5.2.4 南海中部的降水 195
5.3 熱帶氣旋(含臺風) 196
5.3.1 熱帶氣旋 196
5.3.2 臺風 198
5.4 氣溫 199
5.5 波浪 201
5.5.1 南海海浪的時空分布 201
5.5.2 海南島及周邊海域波浪要素分布 203
5.5.3 西沙群島及周邊海域波浪要素分布 205
5.5.4 南沙群島海域波浪要素分布 206
5.5.5 南海中部海域波浪要素分布 206
5.6 潮汐、風暴潮、潮流與余流 207
5.6.1 潮汐 207
5.6.2 風暴潮 210
5.6.3 潮流與余流 211
5.7 南海環流 212
5.8 海水溫度 215
5.8.1 海水溫度的分布與變化 215
5.8.2 南海的溫度躍層 218
5.8.3 南沙、中沙群島溫度分布特征 218
5.8.4 西沙群島附近海域的水溫分布 220
5.9 鹽度和密度 222
5.9.1 鹽度 222
5.9.2 密度 225
第6章 南海的島礁 228
6.1 南海諸島概況 228
6.2 南海主要島礁特征 231
6.2.1 東沙群島的島礁 231
6.2.2 中沙群島的島礁 234
6.2.3 西沙群島的島礁 239
6.2.4 南沙群島的島礁 254
第7章 南海海洋石油天然氣資源 295
7.1 南海油氣資源概況 295
7.2 南海油氣資源勘查歷史 295
7.2.1 南海北部油氣資源勘查歷史 295
7.2.2 南海南部陸架油氣勘查歷史 297
7.3南海新生代沉積盆地發育的構造背景及盆地分類 299
7.3.1 南海新生代沉積盆地發育的構造背景 299
7.3.2 南海新生代沉積盆地類型 301
7.4南海油氣資源分布和評價 302
7.4.1 南海油氣資源分布特點 302
7.4.2 南海油氣資源評價 304
7.5南海典型含油氣盆地 306
7.5.1 南海北部盆地 306
7.5.2 南海南部盆地 319
參考文獻 337
數字南海(精) 節選
第1章 數字南海軟件系統 1.1數字南海系統概論 數字南海系統是采用數字地球信息化技術,將整個南海及其周邊國家和地區的地形、水深、海底地質、地貌結構與地層組成等三維信息、資源礦產分布信息、海洋水文、波浪潮汐海流時空變化信息,以及歷史、政治、經濟等信息,以數字化的三維空間數據庫形式進行數據組織與存儲,用虛擬現實的可視化技術通過計算機綜合地表現出來,可進行相應的空間數據計算與分析研究,以此獲得復雜的南海問題的技術解決方案,為我國政府、外交部門進行南海的管理與南海的研究、決策提供技術保障。 數字南海系統將整個南海數字化,并進入政府決策部門及專門科研機構的實驗室,供政府決策人員和南海問題專家進行科學的分析研究決策。系統可以適時提供靜態和動態的立體地理景觀、衛星遙感影像、虛擬現實仿真圖像、數字地圖等數字化產品,還可以通過計算機網絡直接為社會提供聯機信息服務,為我國南海問題的研究、南海的開發管理、南海主權的維護等發揮積極的作用。 1.1.1數字南海是數字地球系統 1. 數字地球 數字地球是美國前副總統戈爾于1998年1月在加利福尼亞科學中心開幕典禮上發表的題為《數字地球——新世紀對人類星球的認識》演說時,提出的一個與GIS、網絡和虛擬現實等高新技術密切相關的概念。 數字地球可以理解為對真實地球各種現象的數字化表達和認識。其核心思想是用數字化的手段來處理整個地球的自然和社會等諸方面的問題,以便更合理地利用資源,并使普通使用者能夠通過簡單的方式獲得他想了解的地球的有關信息。其特點是存儲海量地理空間數據,在計算機上實現多分辨率的數字三維地球描述,即“虛擬地球”(virtual globe)。 嚴格地講,數字地球是以計算機技術、多媒體技術和大規模存儲技術為基礎,以寬帶網絡為紐帶,運用海量地理空間信息對地球進行多分辨率、多尺度、多時空和多種類的數字化三維建模,并利用它作為工具來支持和改善人類各種生產和生活質量。 (1)數字地球系統的組成 要在計算機系統上實現數字地球不是一件簡單的事,它需要諸多學科,特別是信息科學技術的支撐。這其中主要包括:信息高速公路和計算機寬帶高速網絡技術、高分辨率衛星影像、空間信息技術與空間數據基礎設施、大容量數據存儲及元數據、科學計算,以及可視化和虛擬現實技術。 1)信息高速公路和計算機寬帶高速網絡技術:一個數字地球所需要的數據已不能通過單一的數據庫來存儲,而需要由成千上萬的不同組織來維護。這意味著參與數字地球的服務器將需要由高速網絡來連接。為此,美國前總統克林頓早在1993年2月就提出實施美國國家信息基礎設施,通俗形象地稱為信息高速公路,它主要由計算機服務器、網絡和計算機終端組成。 2)高分辨率衛星影像:這里的分辨率指衛星遙感影像的空間分辨率、光譜分辨率和時間分辨率?臻g分辨率指影像上所能看到的地面*小目標尺寸,用像元在地面的大小來表示。從遙感形成之初的80m,提高到30m、10m,乃至1m,軍用甚至可達到10cm。光譜分辨率指成像的波段范圍,波段范圍越窄,波段越多,光譜分辨率就越高,現在的技術可以達到5~6nm量級,400多個波段。細分光譜可以提高自動區分和識別目標性質及組成成分的能力。時間分辨率指衛星重訪周期的長短,目前一般對地觀測衛星為15~25天的重訪周期。通過發射合理分布的衛星星座,可以3~5天觀測地球一次。 3)空間信息技術與空間數據基礎設施:空間信息是指與地理分布有關的信息,經統計,世界上的事物有80%與空間分布有關,空間信息用于地球研究即為地理信息系統。國家空間數據基礎設施主要包括空間數據協調管理與分發體系和機構,空間數據交換網站、空間數據交換標準及數字地球空間數據框架。我國在21世紀初開始抓緊建立基于 1∶50000和1∶10000比例尺的空間信息基礎設施。美國、歐洲、俄羅斯和亞太地區各國也都紛紛抓緊空間數據基礎設施的建設。 4)大容量數據存儲及元數據:數字地球將需要存儲巨大數量的信息。例如,美國國家航空航天局的行星地球計劃每天產生 1TB(1012byte)的遙感影像數據。一方面, 1m分辨率遙感影像如果覆蓋江蘇省區域,大約就有1TB的數據,而江蘇省面積僅是全國面積的1%多一點。所以要建立起中國的數字地球,僅僅是遙感影像數據就很大。這還只是一個時刻的數據量,多時相的動態數據其容量就更大了。所以需要大容量的數據存儲設備和技術。另一方面,為了在海量數據中迅速找到需要的數據,元數據(metadata)庫的建設是非常必要的。元數據是關于數據的數據,通過它可以了解有關數據的名稱、位置和屬性等信息,從而大大地減少用戶尋找所需數據的時間。 5)科學計算:地球是一個復雜的巨系統,地球上發生的許多事件、變化和過程又十分復雜,其時間和空間跨度變化大小不一,差別很大,只有利用超級計算機才有能力來模擬一些不能觀測到的現象。利用數據挖掘(data mining)技術,才能夠更好地認識和分析所觀測到的海量數據,從中找出規律和知識。科學計算能夠突破實驗和理論科學的限制,建模和模擬可以更加深入地探索所搜集到的有關于我們星球的數據。 6)可視化和虛擬現實技術:可視化是實現數字地球與人交互的工具,而數字地球的另一個顯著的技術特點是虛擬現實技術。在數字地球中用戶戴上顯示頭盔,就可以看見地球從太空中出現,使用開窗放大功能放大地球的數字圖像;隨著分辨率的不斷提高,可以看見陸地,然后是鄉村、城市,*后是私人住房、商店、樹木和其他天然、人造景觀。 虛擬現實技術為人類觀察自然、了解世界提供了身臨其境的感覺。*近,WebGL等三維新技術也日益普及。虛擬現實技術在攝影測量中已得到應用,近幾年的數字攝影測量已經能夠在計算機上建立可供量測的數字虛擬環境。當然,當前的技術是對單一物體拍攝照片,產生視差,構造立體模型。進一步的發展是對整個地球進行無縫拼接,由三維數據通過人造視差的方法,構造虛擬立體。 (2)數字地球系統的技術 數字地球的核心是地理空間信息科學,地理空間信息科學的技術體系中*基礎的技術核心,是“3S”技術及其集成。“3S”是全球定位系統(GPS)、地理信息系統(GIS)和遙感(RS)的統稱。沒有“3S”技術的發展,現實變化中的地球是不可能以數字的方式進入計算機系統的。 1)空間定位技術: GPS是一種現代定位方法。用GPS同時測定三維坐標的方法將測繪定位技術從陸地和近海擴展到整個海洋和外層空間,從靜態擴展到動態,從單點定位擴展到局部差分與廣域差分,從事后處理擴展到實時(準實時)定位與導航,絕對精度和相對精度擴展到米級、厘米級乃至亞毫米級,從而大大拓寬它的應用范圍。現在,人們可以使用 GPS手機,個人的活動就可以融入數字地球中去。 2)航空航天遙感技術:當代遙感的發展主要表現在它的多傳感器、高分辨率和多時相特征。遙感的高分辨率特點體現在空間分辨率、光譜分辨率和溫度分辨率3個方面,空間分辨率表現為長線陣CCD成像掃描儀可以達到1~2m的空間分辨單元,光譜分辨率表現為能全面覆蓋大氣窗口的所有部分,如光學遙感包含可見光、近紅外和短波紅外區域,熱紅外遙感的波長為8~14mm,微波遙感波長范圍為1mm~100cm,且成像光譜儀的光譜細分可以達到5~ 6nm的水平。此外,熱紅外輻射計的溫度分辨率可從0.5K提高到0.3K乃至0.1K。 遙感的多時相特征體現在小衛星群計劃的推行,可以用多顆小衛星,實現每 2~3天對地表重復一次采樣,獲得高分辨率成像光譜儀數據,多波段、多極化方式的雷達衛星,將能解決陰雨多霧情況下的全天候和全天時對地觀測,通過衛星遙感與機載、車載遙感技術的有機結合,是實現多時相遙感數據獲取的有力保證。 3)地理信息系統技術:隨著“數字地球”這一概念的提出和人們對它認識的不斷加深,從二維向多維動態以及網絡方向發展是地理信息系統發展的主要方向,也是地理信息系統理論發展和諸多領域,如資源、環境和城市等的迫切需要。在技術發展方面,目前是發展WebGIS應用,可以實現遠程尋找所需要的各種地理空間數據,而且可以進行各種地理空間分析。另一個發展方向是數據挖掘,從空間數據庫中自動發現知識,用來支持遙感解譯自動化和 GIS空間分析的智能化。 4)“3S”集成技術:“3S”集成是指將上述三種對地觀測技術有機地集成在一起。這里所說的集成,是英文Integration的中譯文,是指一種有機的結合,即在線的連接、實時的處理和系統的整體性。“3S”集成包括空基“3S”集成與地基“3S”集成。前者用空-地定位模式實現直接對地觀測,主要目的是在無地面控制點(或有少量地面控制點)的情況下,實現航空航天遙感信息的直接對地定位、偵察、制導和測量等;后者是車載、艦載定位導航和對地面目標的定位、跟蹤和測量等實時作業。 2. 國內外的數字地球系統 (1)Google Earth谷歌地球(Google Earth)是Google公司開發的一款虛擬地球軟件,2005年 6月正式推出。它把衛星影像、航空相片和地理空間數據布置在一個地球的三維模型上。Google將*基本版本的Google Earth當作免費的軟件,可以自由下載且不限時間地使用。 Google Earth的衛星影像并非單一數據來源,而是衛星影像與航拍的數據整合。其衛星影像部分來自美國數字地球(Digital Globe)公司(QuickBird商業衛星)與美國EarthSat公司(陸地衛星Landsat-7衛星居多),航拍部分的來源有英國BlueSky公司(航拍、GIS/GPS相關業務)。此外還有美國 IKONOS及法國SPOT5衛星影像。其中 SPOT5可以提供解析度為2.5m的影像,IKONOS可提供1m左右的影像,而QuickBird能夠提供*高為0.61m的高精度影像,是當時全球商用的*高水平。 (2)美國航空航天局World Wind 美國航空航天局World Wind(直譯為“世界風”),是美國航空航天局發布的一個開放源代碼的地理科普軟件,由美國航空航天局研究中心開發。它是一個可視化地球儀,將NASA、USGS,以及其他WMS(web map service)服務商提供的圖像通過一個三維的地球模型展現,近期還包含了火星和月球的展現。 和谷歌地球軟件一樣,用戶可在所觀察的行星上隨意地旋轉、放大、縮小,同時可以看到地名和行政區劃。軟件還包含了一個軟件包,能夠瀏覽地圖及其他由因特網上的OpenGIS Web Mapping Service提供的圖像。 1.1.2數字南海系統的設計要求 1. 數字南海系統的定位與目標 數字地球系統常常按規模分為4個級別:全球級(global)、區域級(regional)、國家*(national)、局部級(local)。數字南海系統覆蓋的區域經度范圍為:104°~122°E;緯度范圍為:0°~26°N;因此,數字南海系統的定位屬于國家*(national)數字地球系統。其目標是將數字南海建成具有國際先進水平的數字地球系統工程。 2. 數字南海系統的用戶 數字南海系統的建設主要服務于南海管理部門、決策部門、研究人員和社會公眾四類用戶。 3. 數字南海系統研究區域的范圍 數字南海系統的研究區域經度范圍為104°~122°E、緯度范圍為0°~26°N,包括了南海整個海洋區域以及周邊相關的國家與地區的部分陸地。 4. 數字南海系統包含的空間數據的類型 數字南海系統數據庫中將包含的數據類型有:DLG數據、DRG數據、DEM數據、 DOM數據、地名數據、多媒體(視頻、音頻、圖像、動畫 )數據等。 數字中國要求空間數據采用1∶100萬、1∶25萬、1∶5萬
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