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内容简介

高分辨率海底地形地貌学是海洋地质和海洋测绘的一个前沿分支，为了解地球外部形状、海底构造运动、海底演化提供了直接依据。近20 年来，以高精度多波束测深、侧扫声呐和浅地层剖面等为主要技术手段的高分辨率海底地形地貌探测得到快速发展，是国际海洋地学研究的前沿和方向之一，促进了传统海底地貌学向高分辨率和定量化方向的发展，在大陆架划界、海底资源调查、海洋工程建设和海洋军事应用等方面得到了广泛应用。
　　本套书按照学科的特点，对海底地形地貌探测技术、处理技术、成图技术和科学应用研究等内容进行了详细论述。为便于广大读者了解如何获取并基于地形地貌数据进行科学应用研究，突出了理论研究、技术开发和科学应用三者相结合的特点。全套包括两册，本书为可视计算与科学应用分册，系统论述了成图技术和科学应用研究等方面的内容。

目录

目录
序言
前言
第一篇 海底自动成图技术与可视计算
第1章 海底数字地面模型建立方法与应用 3
1.1 常用的海底DTM的构建方法 3
1.1.1 距离反比加权内插法 3
1.1.2 样条函数内插法 4
1.1.3 Kriging内插法 6
1.2 多源数据融合的DTM构建方法 8
1.2.1 基本技术流程 8
1.2.2 关键技术步骤 9
1.3 基于DTM的可视计算 11
1.3.1 基于DTM的定量运算 11
1.3.2 基丁DTM的可视交互计算 15
1.4 基于DTM的海底地形特征识别方法 17
1.4.1 实验数据及预处理 18
1.4.2 最优方向剖面法白动识别沙波脊线与谷线 20
1.4.3 实验与分析 24
参考文献 28
第2章 海底地形地貌图件绘制技术与方法 30
2.1 多波束海底填色图构建方法 30
2.1.1 跟踪DTM边界线 31
2.1.2 非封闭等值线端点顺序插入DTM边界 33
2.1.3 非封闭等值线建立拓扑关系 34
2.1.4 基于DTM边界跟踪封闭多边形并建立嵌套关系 34
2.1.5 按嵌套顺序实现等值线填色 36
2.2 多波束水深图构建方法 38
2.2.1 水深图构建的基本流程 39
2.2.2 DTM 的构建与模型分块 39
2.2.3 基于DTM 提取特征点 40
2.2.4 提取原始多波束水深点 41
2.3 海底地貌图构建方法 43
2.3.1 自动拓扑查错 43
2.3.2 结点网络建立 44
2.3.3 自动封闭跟踪 45
2.3.4 自动嵌套排序 46
2.3.5 人机交互填色 47
2.4 海底地形三维图构建方法 47
2.4.1 海底地形的数据组织及调度 48
2.4.2 海底地形的实时渲染加速技术 53
参考文献 57
第3章 基于图形学的大陆架划界技术与方法 60
3.1 大陆架划界基本概念 60
3.1.1 《公约》中的相关定义 61
3.1.2 《海洋法公约》第76 条 63
3.1.3 沿海国在确定大陆架外部界限时应遵循程序 64
3.1.4 相关技术与方法 64
3.2 基于图形学的大陆架划界方法 65
3.2.1 划界技术流程 67
3.2.2 划界技术方法 67
3.2.3 划界实例分析 70
3.3 大陆坡脚点自动识别方法 72
3.3.1 大陆坡脚点的定义及确定原则 73
3.3.2 确定的基本原则 73
3.3.3 大陆坡脚点的自动识别 74
3.3.4 应用实例分析 80
3.4 东海大陆架划界的关键界限识别研究 80
3.4.1 资料与方法 81
3.4.2 冲绳海槽地形基本特征 81
3.4.3 冲绳海槽地形地貌界限的确定 82
3.4.4 影响地形地貌界限分布的若干因素 89
参考文献 90
第4章 海底自动成图系统MBMap的基本功能 94
4.1 成图系统的基本构架 94
4.1.1 基于图层结构的海底自动成图系统 94
4.1.2 成图系统的图形对象分类 96
4.1.3 成图系统的界面与主菜单设计 98
4.1.4 成图系统的主要功能 99
4.2 坐标系统与投影变换 102
4.2.1 海底地形地貌测量中常用的坐标系统 102
4.2.2 海底地形地貌测量中常见的投影变换 106
4.2.3 测点的位置归算 109
4.3 成图系统底层图形库设计 113
4.3.1 成图系统的基本符号库 113
4.3.2 海底制图的注记方法 119
4.3.3 多分辨率海岸线库 122
4.4 常用数据交换格式 125
4.4.1 MapInfo 的交换文件结构 125
4.4.2 MapGIS 的交换文件结构 129
4.4.3 AutoCAD 的交换文件结构 131
4.4.4 ArcInfo 交换数据格式 133
4.4.5 PostScript 文件结构 134
4.5 基于成图系统MBMap 构建的典型成果图 136
参考文献 140
第二篇 海底地形地貌探测技术应用
第5章 海底地貌学研究应用 145
5.1 东海陆架海底沙脊地貌学研究 145
5.1.1 沙脊走向统计 148
5.1.2 沙脊走向分区 149
5.1.3 多期次叠加的沙脊 150
5.1.4 沙脊成因探讨 151
5.1.5 东海陆架沙脊演化 153
5.1.6 五点认识 156
5.2 南海北部陆坡天然气水合物地貌识别标志研究 156
5.2.1 研究区概况 156
5.2.2 浅表层声学响应与成因机制 158
5.2.3 水合物区单道地震地层响应 160
5.2.4 天然气水合物沉积地层年代 161
5.3 南海马尼拉海沟构造地貌学研究 163
5.3.1 研究区域背景 164
5.3.2 构造地貌特征分析 165
5.3.3 构造地貌发育规律讨论 168
5.3.4 五点认识 170
5.4 西南印度洋中脊构造地貌学研究 170
5.4.1 区域地质背景 171
5.4.2 地形地貌分析 172
5.4.3 洋脊构造与岩浆过程分析 179
5.5 海底地理实体命名应用研究 182
5.5.1 国际海底地形命名现状 182
5.5.2 国际海底地形命名规则和支撑技术 183
5.5.3 我国在国际海底地形命名领域的研究进展 185
参考文献 189
第6章 声学海底底质分类 198
6.1 海底底质分类技术的发展现状 199
6.1.1 回波强度数据处理研究 200
6.1.2 特征提取和特征选择研究 201
6.1.3 分类方法研究 201
6.2 海底底质性质与声学分类原理 201
6.2.1 海底沉积物物理性质 202
6.2.2 海底沉积物地声性质 205
6.2.3 海底表面粗糙度 205
6.2.4 海底底质声学分类原理 207
6.3 海底声学回波数据处理 221
6.3.1 海底回波强度数据解译 221
6.3.2 多波束回波强度的数据处理 228
6.4 海底底质分类特征提取 241
6.4.1 时序回波信号特征提取 241
6.4.2 声呐图像特征提取 242
6.4.3 平均反向散射强度随入射角变化曲线特征提取 245
6.5 海底底质分类方法 247
6.5.1 基于SOFM网络底质分类 248
6.5.2 基于K均值算法底质分类 251
6.5.3 支持向量机（SVM）底质分类 252
6.5.4 基于遗传算法的小波神经网络的底质分类 254
参考文献 257
第7章 海底目标自动检测与识别 265
7.1 基于侧扫声呐目标检测的研究现状 265
7.2 主动轮廓模型与水平集方法 269
7.2.1 主动轮廓模型及其发展 269
7.2.2 变分法和梯度下降法 272
7.2.3 曲线演化理论 274
7.2.4 水平集方法 274
7.3 RSF 主动轮廓模型与去噪方法 278
7.3.1 RSF 主动轮廓模型 278
7.3.2 非局部均值去噪方法 279
7.4 基于非局部均值降斑和边缘约束RSF模型的分割方法 280
7.4.1 基于K 均值聚类的粗分割 281
7.4.2 基于边缘约束RSF 模型的精细分割 282
7.4.3 轮廓演化的收敛条件 284
7.5 应用实例分析 284
7.5.1 实验数据集 285
7.5.2 实验结果与评价 285
7.5.3 三种方法的实验结果对比 291
7.6 目标检测软件界面与使用说明 295
参考文献 296
第8章 国际海底矿产资源评价中的应用 301
8.1 多金属结核 303
8.1.1 研究概况 303
8.1.2 多金属结核基本分布规律 305
8.1.3 多金属结核基本成因机理 309
8.1.4 多金属结核评价方法 310
8.2 钴结壳 313
8.2.1 研究概况 313
8.2.2 钴结壳基本分布规律 314
8.2.3 钴结壳基本成因机理 323
8.2.4 钴结壳评价方法 324
8.3 多金属硫化物 329
8.3.1 研究概况 329
8.3.2 多金属硫化物分布特征 330
8.3.3 多金属硫化物成矿作用 332
8.3.4 多金属硫化物评价方法 338
参考文献 341
后记与展望—中国海洋科学调查与研究正由近海走向全球 350
名词及索引 353
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