海洋地理信息系統原理與實踐（簡體書）

《地球觀測與導航技術叢書：海洋地理信息系統原理與實踐》分三大部分，以海洋信息的表達與模型、海洋時空數據處理與分析、海洋信息應用與網絡服務為主線展開論述。首先從信息論角度對海洋系統進行數字化理解、從數字化角度對海洋觀測與數據分析進行時空理解、從時空理解角度對海洋現實系統進行信息模型構建，重點是論述海洋地理信息系統的信息模型；其次從海洋地理信息系統的場分析、特徵分析、綜合分析和智能分析等層次論述海洋數據分析和應用研究，重點是海洋地理信息的方法論；最後針對海洋客觀世界及社會客觀需求角度，論述海洋信息網絡遠程服務中數據、信息和知識的語義描述方法，以及網絡信息服務發現、抽取、自動生成、集成可視等方法，並介紹具體實現的網絡信息服務系統和實際應用案例。《地球觀測與導航技術叢書：海洋地理信息系統原理與實踐》可供海洋、漁業、大氣、地理、信息、測繪、遙感和地理信息系統等資源與環境相關學科科技人員、教師和研究生等閱讀參考。

《海洋地理信息系統原理與實踐》系統全面介紹了海洋地理信息系統原理與實踐相關知識，《海洋地理信息系統原理與實踐》可供海洋、漁業、大氣、地理、信息、測繪、遙感和地理信息系統等資源與環境相關學科科技人員、教師和研究生等閱讀參考。

《地球觀測與導航技術叢書》出版說明前言第1章 緒論1．1 海洋系統與海洋科學1．1．1 海洋系統信息學分析1．1．2 海洋科學空間信息學分析1．2 海洋觀測與海洋數據分析1．2．1 海洋觀測與監測1．2．2 數值模擬與同化1．2．3 海洋數據及其不確定性1．2．4 海洋數據分析及其空間信息關係1．3 地理信息科學與海洋地理信息系統1．3．1 海洋製圖與數據管理1．3．2 海洋地理信息技術與系統1．3．3 海洋地理信息服務1．4 海洋地理信息系統的研究內容1．4．1 海洋數據預處理1．4．2 海洋時空表達1．4．3 海洋數據分析1．4．4 海洋模型集成1．4．5 海洋信息可視化1．4．6 海洋信息服務第2章 海洋地理信息模型2．1 海洋場與海洋現象2．1．1 海洋場和海洋現象2．1．2 海洋現象的數字理解2．2 面向海洋要素場的場模型2．2．1 海洋場的GIS表達2．2．2 海洋場的格網模型2．3 面向海洋測量和海洋現象的特徵對象模型2．3．1 海洋測量和特徵表達2．3．2 海洋現象和特徵表達2．3．3 海洋特徵對象模型2．4 面向海洋過程的時空過程模型2．4．1 海洋時空過程的語義表達2．4．2海洋時空過程的對象化2．4．3海洋時空過程數據模型邏輯結構2．4．4海洋時空過程數據模型存儲結構第3章 海洋地理信息分析3．1 要素場時空變化分析3．1．1 總體格局分析3．1．2 統計特徵空間化分析3．1．3 等值線空間特徵分析3．1．4 場時間序列主成分分析3．2 海洋場微分分析3．2．1 梯度與高度場3．2．2 海面高度空間分析3．2．3 海面高度時間分析3．2．4 地轉流特徵分析3．3 海洋鋒提取3．3．1 基於梯度的檢測方法3．3．2 基於統計的檢測方法3．4 海洋渦漩神經網絡提取3．4．1 人丁神經網絡基本原理3．4．2 SST場渦旋檢測3．4．3 渦旋檢測實驗3．5 潮溝系統分析3．5．1 蓋州灘潮溝發育與貝類生境區3．5．2 黃河三角洲潮溝發育體系第4章 海洋地理信息時空綜合分析4．1 東海區漁場時空模式分析4．1．1 水溫場時空分析4．1．2 漁業資源空間分佈4．1．3 漁場資源的時空變化分析4．1．4 漁場資源時空遷移分析4．2 西北太平洋柔魚資源時空分佈分析4．2．1 柔魚漁場時空分佈與特徵演變4．2．2 柔魚資源的時間變化特徵4．2．3 柔魚漁場作業重心位置分析4．2．4 柔魚生物學特徵的時空分異4．3 海洋魚類資源結構性分析4．3．1 中上層魚類資源的時空分異分析4．3．2 中上層魚類資源的空間異質性4．3．3 底層及近底層魚類資源空間異質性4．3．4 採樣方案及其驗證4．4 漁場與環境空間關係探索性分析4．4．1 漁場與環境的空間分析4．4．2 柔魚漁場與海洋鋒的空間關係4．4．3 柔魚漁場與環境的空間模式研究第5章 海洋地理信息智能分析5．1 時空關聯與推理5．1．1 統計相關與空間相關5．1．2 環境與漁場關聯規則挖掘模型5．1．3 基於粗集理論的地學對象表達5．2 柵格化時空關聯與推理5．2．1 傳統關聯算法5．2．2 粗集方法提取5．2．3 傳統方法與粗集方法比較5．2．4 規則驗證與規則應用5．3 漁場案例推理與預報5．3．1 中心漁場表達與案例庫5．3．2 案例相似性計算5．3．3 案例推理模型5．3．4 中心漁場預報實例研究第6章 海洋信息語義服務集成6．1 海洋地理信息服務集成6．1．1 服務集成與語義異質性6．1．2 開放地理信息服務框架6．1．3 海洋信息網格框架體系6．1．4 海洋知識本體庫概念模型6．1．5 海洋信息網格運行機制6．2 海洋地理信息服務的語義描述6．2．1 海洋知識庫的本體建模6．2．2 海洋地理信息服務語義標注6．2．3 語義信息存儲6．3 語義支持的地理信息服務發現6．3．1 服務檢索模式6．3．2 語義匹配度計算6．3．3 服務發現及組合方法6．4 海洋地理信息服務集成6．4．1 數據的語義組織6．4．2 基於語義的數據獲取與集成6．4．3 海岸利用數據集成應用實驗第7章 海洋信息語義網格與Argo應用7．1 Argo數據組織7．1．1 數據表現與格式7．1．2 浮標對象化方法7．1．3 數據結構邏輯設計7．2 海洋地理信息網格原型7．2．1 基於網格的體系架構7．2．2 基於網格的功能構成7．2．3 基於網格的功能模塊7．3 Argo數據分析示例7．3．1 讀取過程質量控制7．3．2 基於EMD的系統誤差訂正7．3．3 西北太平洋溫鹽結構探索性分析參考文獻

格網模型與矢量形式相比，缺點在于精確性。雖然格網原則上是可以無限細分的，但是在實際中幾乎不可能做到，通常采用的方法是在能夠保證一定精度的情況下，確定格網大小。另外，格網存儲開銷增大，特別當空間分辨率增大時，這個問題就更加突出。
1.地球表面格網化
這里提供兩種解決方案：一種是等角的全球經緯度格網系統；另一種是等面積的全球經緯度格網系統。第一種方案是標準情況使用的數據模型，適用于基礎數據集和數據倉庫，有時也可用于海洋現象數據集；另外一種是針對特殊應用需要而提出的，主要是針對高緯度地區和對格網的面積、形狀要求特別高的使用情況而制訂的。一般情況下，以第一種方案為主，第二種方案作為重要補充。需要說明的是，這兩種方案都以數據的存儲和基本處理為目的，在進行后期制圖的時候，仍然可以采用其他合適的投影方案，例如采用我國陸地地圖經常使用的高斯－克呂格投影等，采用適合大陸地形的艾爾伯投影等，這種制圖形式的投影形式之間可以相互轉換，以利于視覺感受的形式輸出。
（1）等角格網化方案
以全球經緯度網構建全球的格網系統，每個格網的大小根據具體問題而定。優勢在于簡單直觀，屬于一種等角投影變換，即經線和緯線之間永遠是垂直的。子午線長短不發生變化，赤道長度也不變，但除赤道外的緯線長度變化很大，尤其高緯度地區非常劇烈，使格網的面積和形狀等變化非常大。這種投影形式在衛星遙感領域經常使用，而在陸地應用較少涉及，這與研究區域大小和要求不變形的要求有關。海洋研究經常面對海盆尺度甚至全球尺度的海洋現象，因此，使用這種投影形式更加符合實際需要。即使是研究中、低緯度的較小海域，使用這種投影方式仍然是不錯的選擇。
通常采用將地球子午線按等距離分為2048份，每一段的長度為9.78km，同理將地球赤道和緯線等分成4096份，忽略地球的橢球效應，則經線和緯線形成的格網是很多邊長“相等”的小格子，以經度和緯度作為格網系統的坐標系。以下簡稱為9km格網系統。
（2）等面積格網化方案
上述投影方法在解決大尺度問題以及中、低緯度問題時比較常用，但在高緯度地區變形實在是太大了，完全失去了直觀和易于使用的原則。在對格網面積和形狀的視覺要求也非常嚴格的時候，中、低緯度海域也不盡如人意，在這兩種特殊情況下，可以使用第二種投影方案，即等面積的全球格網系統。
這種格網化方案的重點在于形成具有基本排列規律的矩形格網體系，并且兼顧到以后數據處理和存儲能力的結合：一方面注意潛在的空間海洋數據的應用；另一方面在常用的最小空間分辨率上進行了設定，大約在8～10km為最佳。這里只著重討論它的格網構建方式。