海图制图的概念及研究内容

针对当前在作为海洋测绘学分支学科的海图制图研究中存在的概念内涵过窄、研究内容表述不够完整等问题,采用分析、归纳、比较的研究方法,论证了海图制图学科与海洋测绘学科的从属关系;阐明了海图制图概念的科学内涵,即研究海图及其编制、出版、更新和应用等的理论、技术和方法;明确了海图制图研究的主要内容,具体包括海图发展史、海图分类、海图内容、海图编制、海图出版、海图更新、海图应用和海图标准化等方面,并较为系统、全面地对研究内容的各个方面进行了论述。可为海图制图学科的研究和发展提供重要理论参考。     

多元数字海图应用关键技术研究

按照海上部队作战的需要和武器装备的特点引入数字海图技术,完成各类海图数据源的集成,形成由 CDC 海图数据、军用陆图数据、IHO S-57 国际标准数据、遥感影像数据、美军 DNC 数据、商用的 MapInfo 数据等组成的,海陆空统一的数字海图调用与显示平台,实现不同数据源的管理、存储、查询等方式的一致性。 把数字海图国际标准与国内电子海图的技术实践相结合,首次实现了自主知识版权的同一平台上多元海图数据的同时调显。 按照完备性、简单性、规范性的原则,对解析数据采用面向对象的数据组织方法,首次实现了美军 DNC 数据与 IHO S-57 模型的融合。 按照 SIMS 技术体系,首次建立了与数字海图相关的空间数据通用调显引擎,实现了多元海图数据的集成。 以四叉树索引模型为基础,建立了高效的 SENC 体系,实现了海量空间数据的管理与调度,达到了全球数据调显的实用化。 对平台内含所有数据(矢量、栅格)采用加密技术,通过数据、平台、硬件的三级绑定,使得数据的版权得到了充分的保护,并达到了军用数据的保密要求。 为我军研制与海图相关的各类舰载、机载、指挥导航等应用系统打下坚实的基础,为融合外版的电子海图提供了技术保障平台。     

基于转换模式的多源数字海图融合研究

数据融合是实现多源数字地图共享利用的途径之一,从制图要素空间位置融合、地理实体分类分级编码融合、数字地图空间数据模型融合等三个方面对基于转换模式的多源数字海图融合理论和方法做出分析与探讨。     

基于海图数据库的纸质海图生产系统

为了提高目前的纸质海图生产效率,采用一种新的制图理念,制作纸质海图符号库,对ARCINFO进行二次开发,对海图数据库数据进行处理,从而实现纸质海图生产与数字海图生产同步,减少重复劳动,缩短成图周期,避免了数字海图数据与纸质海图不一致问题,提高了工作效率。     

海域管理中的宗海图编绘

文章介绍宗海图的要素和内容,按照资料收集、数据整理、宗海图设计、宗海图编绘、成图检查校核和宗海图印制的顺序阐述宗海图的编绘流程;针对目前宗海图编绘中存在的细节问题,提出统一图例、完善底图要素、放大或分幅编绘复杂用海宗海图和绘图前开展海域使用权属核查的建议,以期提高宗海图编绘的规范化和标准化水平。     

数字海图三维可视化应用技术研究

结合目前数字海图的三维可视化应用需求,对不同类型的数字海图从数据获取、处理、三维表达、可视化管理和应用等方面进行了分析。主要介绍了栅格海图的可视化显示,shp矢量海图图层的自动加载和三维符号化显示,基于海图控件的S-57的SENC海图的动态、多要素海图信息影像化三维表达和管理等方面的内容,为海洋测绘成果应用、测绘信息保障提供新的技术手段和应用平台。     

多源异构海量海洋数据综合管理平台构建研究

为满足海洋应用对数据管理的需求, 针对海洋数据的特点, 采用分层的思想提出了一个海洋数据综合管理平台的体系结构, 并对海洋数据的共享, 构建海洋元数据和海洋数据安全性管理等关键问题分别给出解决方案。通过一个基于B/S 的多源异构海量海洋数据综合管理平台的实现表明本文的方法是可行且有效的。     

基于ArcGIS的海图立体修测技术

海图修测是海洋测绘的重要任务,实际生产中尚未建立采集、编辑、入库一体化的立体影像海图修测技术。分析了立体测图技术的现状和发展趋势,以及海图修测技术特点和需求,提出了基于Arc GIS的立体影像海图修测技术方案,论述了功能模块组成和软件嵌入方法,给出了软件研制的技术要求。该技术方案能够实现海图修测的立体采集、直接入库的应用要求,拓展海图修测数据源,提高作业效率,为海洋测绘航空摄影测量体系建设提供参考。     

适应多源海图数据转换的规则库设计与实现

目前海图制图资料呈现多来源、多标准多格式且与海图标准数据互不兼容的特点,为解决海图制图过程中各类资料的使用问题,主要从转换规则库结构、规则设计、规则验证三方面进行研究,设计实现了扩展性强、灵活度高的规则库,能够支持各种类型海图矢量资料向海图标准数据转换.经过实践验证,规则库已支持5种海图矢量资料,各类矢量资料转换率达9...     

基于无向图Floyd加速模型的海图抽选方法研究

为解决传统海图抽选存在的主观性高和抽选效率低的问题,尝试将图论中的Floyd算法应用到海图抽选问题中,通过在无向图多路径数据结构中对Floyd算法进行加速改进,提出了一种基于无向图Floyd加速模型的海图抽选方法。该方法通过对网络图及算法进行优化,实现了抽选海图航路覆盖范围的最大化和抽选海图数量的最小化,并将时间复杂度降至O(1/2(n)(n-1)~2);通过利用基于等价点数组的最短路径集算法,实现了同等海图数量前提下的不同海图选取方案。最后通过实验验证了上述模型在海图选取中的可行性和优越性。     

Morphological analysis and recognition of scanned raster nautical chart

In current practice in the development of hydrographic information systems, the automatic acquisition of spatial data has been considered to be very difficult. One of the key problems is recognition and correct separation of a feature from a complex graphic background. For these problems, this article presents a new concept of graph subsets to describe graph structures and composition rules of symbols in nautical charts. Based on this concept, morphological methods and operations in graph theory are unified into a coherent mathematical framework specially designed for analysis and recognition of binary chart images. In particular, an experimental system composed of feature extraction, symbol recognition, geometric reasoning, and intelligent control is developed for automatic digitization of nautical charts.     

X-波段船用雷达观测海洋动力环境要素仿真研究

为了评估X-波段船载雷达观测海浪和海流参数的能力.基于随机海浪理论和雷达几何成像原理模拟了不同调制影响的X-波段船用雷达图像序列,介绍了估算海浪参数和海流参数的算法,对影响雷达观测海流和海浪有关因素进行了分析.同时在雷达图像中加入了随机高斯白噪声,并通过数值方法验证了雷达图像的信噪比开方和有效波高之间的线性关系.数值模拟结果说明X-波段船用雷达能够有效地估算海浪和海流参数,且带有不同噪声水平的雷达系统应具有不同的定标系数.     

SMAP卫星海表盐度产品精度评定与全球海表盐度特征分析

海表盐度是研究海洋变化及其气候效应重要的物理量。本文将2018年SMAP卫星的月均、日均海表盐度产品分别与Argo月均网格化产品、实时散点盐度数据进行比较,评定其精度,并分析全球海表盐度分布特征。结果表明：SMAP卫星月均产品RMSE为0.17,BIAS为0.11,STD为0.17,R为0.98,t检验呈显著相关;SMAP卫星日均产品RMSE为0.28,BIAS为0.23,STD为0.26,R为0.81,相较月均产品,精度较低。SMAP卫星月均产品偏差在中纬度海域较小,在高纬度海域较大;SMAP卫星日均产品偏差在太平洋海域为-0.6~0.6,在地中海海域超过1.0。全球海表盐度在25.0~40.0之间,沿纬度方向呈带状分布,其中大西洋海表盐度普遍高于太平洋和印度洋。     

基于矢量瓦片技术的Web电子海图优化方法

传统的基于栅格瓦片技术生产的Web电子海图虽解决了跨浏览器显示的问题,但其显示速度、渲染效果及交互能力仍无法满足现在用户的需求。为了实现Web电子海图的大规模应用,针对栅格瓦片技术支持的下电子海图中存在的缺陷,提出基于开源地图服器Geoserver与地图可视化JS库Leaflet的矢量瓦片技术优化方案,包括海图数据预处理、矢量切片的制作、矢量瓦片数据多样式显示及矢量瓦片数据要素查询等,通过在实验室海洋信息展示平台中的验证与测试,实现了矢量电子海图数据在Web页面上的多样式灵活显示及交互功能,证实了优化方案的可行性及高效性,整体提升了Web海图服务的效率。     

基于完整目录数据的全球海啸时空分异研究

海啸是自然灾害中对人类生命财产安全有严重威胁的灾难之一。随着全球气候变化和全球化贸易日益增强,越来越多的人口和经济暴露于海啸灾害。历史海啸灾害的时空分异分析可以帮助我们认识海啸灾害的演变规律,为灾害预警、灾害防控等提供有益参考。本文通过提取具有完整性和同质性的数据（爬高高度（RH））进行全球海啸的时空分异规律研究,结果表明:（1）对于0.1 m≤RH<0.5 m、0.5 m≤RH<1 m、1 m≤RH<5 m、5 m≤RH<10 m、10 m≤RH<20 m和20 m≤RH的间隔,海啸目录分别自1963年、1940年、1950年、1946年、1922年和1885年以来可以被认为是完整的;（2）全球海啸发生有一定的增加趋势,大约每年会多观测到7次波浪爬高事件。在0.1 m≤RH<5 m区间内,海啸发生呈现一定的周期性。当RH大于5 m时,表现出明显的增加趋势;（3）西北太平洋区域、南太平洋区域、东南太平洋区域、印度洋区域海啸发生有一定的增加趋势,而在北美区域则呈减少趋势,东北大西洋区域无显著变化;（4）除北美区域外,其他区域的海啸发生遵循一定的自组织临界行为,相比来说,东北大西洋区域更容易发生小的海啸事件,而西北太平洋区域和印度洋区域更容易发生各种强度的海啸事件。     

基于神经网络的全球三维温盐场重构技术研究

文章利用果蝇优化广义回归神经网络算法FOAGRNN (fruit fly optimization algorithm, FOA; generalized regression neural network, GRNN)对SODA (simple ocean data assimilation)再分析数据进行训练, 构建海表温度、盐度、海面高度与次表层温盐场之间的投影关系模型, 并在全球范围使用SODA和卫星遥感数据评估了模型的应用性能。首先, 利用独立的2016年SODA海表数据作为模型输入进行理想重构试验, 结果显示全球重构温、盐平均均方根误差(MRMSE)分别为0.36℃和0.08‰, 与世界海洋图集WOA13资料相比减小约50%和60%。然后, 利用卫星观测的海表信息作为模型输入进行实际应用试验, 并与Argo观测剖面进行比较评估。试验结果表明, 重构模型能有效表征海水温、盐特征, 其中重构温、盐MRMSE分别为0.79℃和0.16‰, 相比WOA气候态减小27%和11%。误差的垂向分布显示, 重构温度RMSE从海表向下迅速增大, 至100m达到峰值1.35℃, 而后又迅速回落,至250m处为0.81℃, 跃层往下不断减小; 重构盐度RMSE基本随深度增大而减小, 误差峰值位于25m附近, 约为0.25‰。此外, Argo浮标跟踪分析和区域水团统计结果也表明模型能够较好地刻画海洋三维温盐场的内部结构特征。     

基于SMAP卫星雷达资料的海冰密集度反演技术研究

SMAP是美国于2015年初发射的一颗卫星,搭载了L波段的雷达。它采用圆锥扫描方式,具有固定的入射角、较大的幅宽和千米级的分辨率,在海冰监测方面具有独特的优势。本文利用SMAP卫星雷达资料分别与德国Bremen大学海冰密集度产品和美国国家冰雪数据中心（NSIDC）海冰密集度产品建立3.125 km和25 km匹配数据集,分析了L波段雷达后向散射系数、极化比和归一化极化差与海冰密集度之间相关性,建立基于人工神经网络的海冰密集度反演算法。为了验证SMAP卫星雷达资料反演海冰密集度的精度,本文选择德国Bremen大学和美国冰雪数据中心发布的海冰密集度产品分别与SMAP海冰密集度产品进行对比分析,SMAP海冰密集度与Bremen海冰密集度的偏差为0.07、均方根误差为0.14;与NSIDC海冰密集度的偏差为0.04、均方根误差为0.18,这表明SMAP海冰密集度产品与现有业务化海冰密集度产品具有很好的一致性。     

Classification of inorganic natural fine-grained soils in Korea based on modified plasticity chart

Classification of fine-grained soils is typically conducted using plasticity charts. The typically used plasticity chart proposed by Casagrande was questioned by Polidori proposing different classification criterion in separating clayey and silty soils. Using natural clayey and silty soils sampled from four different coastal sites in Korea, applicability of both Casagrande’s and Polidori’s plasticity charts was evaluated. Classification results of Korean natural soils based on the Casagrande’s and Polidori’s plasticity charts did not match well with those based on the soils’ behavior reported in the previous publication. The disagreement in classification of Korean natural fine-grained soils may result from disregard of considerable silt fraction effect on plastic and liquid limits for Polidori’s chart. Consequently, revised proposal of Polidori’s plasticity chart was tentatively made for further classification of fine-grained soils suitable for Korean natural soils by accounting the effect of silt fraction on soil classification.     

台风天气条件下地基微波辐射计反演产品精度分析

利用中国气象局上海台风研究所台风试验获取的4个典型台风个例数据,对地基微波辐射计反演的温度、水汽密度廓线与同址GPS探空资料得到的廓线进行对比分析,发现二者的温度、水汽密度相关系数分别为0.988、0.928。微波辐射计的探测精度在不同高度上有很大差异,整体来说,在高层温度探测精度较优于低层,而在低层水汽密度探测精度较优于高层。进一步研究表明,探测水汽密度精度与降水强度存在显著的正相关,而与风速及相对台风位置没有明显的关系。经计算,21组水汽密度廓线均方根误差与对应时段降雨强度的相关系数为0.912。本研究定量化地展示了微波辐射计在台风天气条件下对温度的探测精度相对比较高,且对水汽密度的观测质量有一定的可靠性和可用性,这一研究为今后将微波辐射计用于观测台风、锋面等强对流天气系统的大气温度湿度结构提供可靠性依据。     

基于海图数据的水下岸坡插值精度分析对比研究

数字高程模型是研究水下岸坡冲淤变化的一种重要手段。不同的插值方法和像元大小都会对数字高程模型的精度产生影响,从而导致冲淤分析结果的变化。本研究使用了六种常用的插值方法 (ANUDEM、反距离函数法、克里金法、自然邻域法、样条函数法、不规则三角网转栅格法)对莱州湾和烟台港不同年份和尺度的水深数据进行了插值,计算了均方根预测误差、源数据残差均方根误差、残差均值、残差最大值和残差最小值等精度计算指标。结果表明ANUDEM和自然邻域法的均方根预测误差和源数据残差均方根误差均小于1 m。ANUDEM和自然邻域法对不同尺度的水下岸坡数据插值有着较好的适用性。