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第一篇 海底自动成图技术与可视计算3

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 基于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 最优方向剖面法自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145

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 钻结壳313

8.2.1 研究概况313

8.2.2 钻结壳基本分布规律314

8.2.3 钻结壳基本成因机理323

8.2.4 钻结壳评价方法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