高分辨率海底地形地貌——可视计算与科学应用 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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吴自银 等 著

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• 海底地形地貌
• 高分辨率
• 可视计算
• 科学应用
• 海洋地理
• 地球科学
• GIS
• 数据可视化
• 地形分析
• 海洋资源

出版社： 科学出版社

ISBN：9787030529046

版次：1

商品编码：12286614

包装：精装

开本：16开

出版时间：2017-11-01

页数：376

字数：557000

正文语种：中文

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

《数字孪生与智能制造：基于工业互联网的深度融合》 本书导读 在当前全球制造业加速向数字化、网络化、智能化转型的浪潮中，工业互联网已成为驱动产业变革的核心引擎。本书《数字孪生与智能制造：基于工业互联网的深度融合》深入剖析了数字孪生（Digital Twin）技术如何与智能制造系统有机结合，并以工业互联网为纽带，构建起虚实一体的、高效能的现代制造新范式。 本书的编写旨在为工程技术人员、企业管理者以及相关领域的研究人员提供一套系统、前沿且具有实践指导意义的理论框架与技术路线图。我们聚焦于工业互联网背景下，如何通过高保真、动态更新的数字孪生模型，实现对物理实体、流程与系统的全生命周期管理、优化与预测。 第一部分：工业互联网与智能制造的理论基石 本书首先奠定了坚实的理论基础。第一章深入阐述了工业互联网的架构、核心技术栈（包括边缘计算、云计算、大数据分析和新一代信息通信技术）以及其在重塑传统制造业价值链中的战略地位。我们探讨了工业互联网如何打破信息孤岛，实现跨层级、跨地域的互联互通。 第二章聚焦于智能制造的核心理念与发展趋势。不同于传统的自动化或信息化，智能制造强调系统的自适应性、学习能力和柔性化生产。本章详细梳理了智能制造的五个主要阶段特征，并重点分析了数据驱动决策在现代工厂中的关键作用。 第三章是理解本书核心概念的枢纽——数字孪生的本质与演进。本书将数字孪生定义为物理实体在虚拟空间中的高精度、实时映射，并详细区分了描述型、诊断型、预测型和规范型（或称协同型）四种主要应用层次。我们强调，缺乏实时数据连接和反馈机制的虚拟模型，不能被视为真正的数字孪生体。 第二部分：数字孪生的建模、集成与运行机制 本部分着重于数字孪生从概念到实现的工程化挑战与解决方案。 第四章详细介绍了面向复杂工业系统的建模方法论。这包括：基于物理模型的建模（如有限元分析、多体动力学），基于数据的建模（如系统辨识、机器学习模型），以及混合建模的集成策略。重点探讨了如何建立跨尺度、多物理场的统一数据模型，以支撑孪生体的完整性。 第五章深入探讨了数据驱动的孪生体生命周期管理。工业互联网平台扮演着关键的数据采集、传输与融合枢纽角色。本章阐述了如何利用传感器技术、物联网（IoT）协议（如MQTT、OPC UA）实现海量工业数据的实时采集，并讨论了数据预处理、质量保障以及在云边端架构中进行分布式存储和计算的策略。 第六章关注数字孪生体的运行时行为与仿真技术。高质量的仿真能力是孪生体实现预测和优化功能的前提。本章覆盖了高性能计算（HPC）在复杂系统仿真中的应用，例如流体力学、结构力学、热力学等耦合问题的求解器选择，以及如何将实时数据注入仿真模型，确保虚拟环境与物理实体状态的一致性（Synchronization）。 第三部分：基于孪生的智能制造应用与优化 本部分将理论和技术落地到具体的智能制造场景中，展示数字孪生在提升生产效率、保障质量和优化运维方面的巨大潜力。 第七章聚焦于生产过程的优化与控制。通过构建生产线或车间的数字孪生模型，企业可以进行“假设情景分析”（What-if Scenarios）——在不影响实际生产的前提下，测试不同的调度策略、资源分配方案或工艺参数调整。本章提供了基于强化学习或先进控制理论的孪生体驱动的自适应调度算法案例。 第八章探讨了产品全生命周期管理（PLM）中的数字孪生应用，特别是面向售后服务和远程运维。本书详细阐述了“数字线程”（Digital Thread）的概念，即数据在产品设计、制造、使用和退役全过程中保持连续性和可追溯性的技术实现。这使得预测性维护（PdM）成为可能，通过分析孪生体中的磨损模型和运行状态，提前预警潜在故障。 第九章深入分析了质量管理中的“数字孪生影子”（Digital Twin Shadow）。在质量控制环节，孪生体可以捕获制造过程中的微小偏差，并将其与最终产品性能关联起来。本章介绍了如何利用高精度测量数据对模型进行校准，实现缺陷的根源分析和工艺的闭环改进。 第十章展望了人机协作与未来工厂的构建。在安全性和效率并重的未来工作环境中，数字孪生技术可用于模拟复杂人机交互场景，优化工作站布局和操作流程，提高操作人员的安全性和培训效率。本章还讨论了工业元宇宙在工厂可视化和远程协作中的初步应用。 总结与展望 本书认为，数字孪生与工业互联网的深度融合，标志着制造业正从信息化、自动化向知识化、自主化迈进。成功的应用并非简单地复制物理世界，而在于通过虚拟世界的迭代优化，反哺并重塑物理世界的运行逻辑。本书汇集了近年来该领域最核心的理论成果与工程实践经验，致力于成为推动我国制造业高质量发展的有力工具书。

评分☆☆☆☆☆

这本书的封面设计相当有吸引力，深邃的蓝色背景下，错落有致的地形线条勾勒出海底世界的神秘感。我一直对海洋深处的地貌充满了好奇，总觉得那里隐藏着未知的奥秘和壮丽的景观。想象一下，当我们通过高分辨率的视角去探寻那些平时难以触及的海底山脉、峡谷、火山，甚至沉船遗迹，会是怎样一种震撼的体验？书名中的“可视计算”和“科学应用”也引起了我的兴趣，这意味着它不仅仅是关于海底地形的描绘，更可能涉及到如何利用先进的技术手段，将这些复杂的数据转化为直观、易懂的视觉呈现，并最终服务于海洋科学的研究和探索。我期待书中能够展示一些前沿的可视化技术，例如如何渲染出逼真的海底场景，如何模拟洋流对地形的影响，以及这些可视化成果在实际的海洋资源勘探、环境保护、地质灾害预警等方面是如何发挥作用的。或许，书中还会涉及一些关于海底生物栖息地的分析，或者通过地形地貌来推测过去的地质活动，这些都让我觉得这本书的内容会非常丰富且具有前瞻性。

评分☆☆☆☆☆

读完这本书，我最大的感受是科技的力量在探索未知领域方面所能起到的巨大作用。书中将“高分辨率海底地形地貌”这个相对宏观和静态的概念，通过“可视计算”这一动态和交互的手段，赋予了它全新的生命力。我尤其被那些通过可视化技术呈现出的海底三维模型所震撼，它们不仅仅是简单的形状叠加，而是充满了细节，能够让我们清晰地看到每一个起伏、每一条沟壑的成因和演变。我能够想象，研究人员在利用这些模型进行分析时，能够获得比传统二维地图更丰富的信息。书中对于“科学应用”的阐述也让我大开眼界，从海洋地质学的研究，到海洋生物的栖息地分析，再到海底工程的规划，都离不开这些精细的地形数据和强大的可视化工具。这本书让我意识到，看似遥远而神秘的海底世界，正在通过科技的进步，变得越来越触手可及，它的科学价值和潜在的应用前景也远超我的想象。

评分☆☆☆☆☆

我是一名对地球科学充满热情的业余爱好者，平时喜欢阅读一些关于地理、地质和海洋的书籍。当我在书店看到《高分辨率海底地形地貌——可视计算与科学应用》这本书时，立刻被它所吸引。书名本身就给人一种专业而又引人入胜的感觉。我对于“高分辨率”这个词尤其在意，因为它意味着书中展示的海底地形信息将非常精细，能够让我们更深入地了解那些隐藏在海平面之下的复杂地貌特征。我很好奇作者是如何获取如此精细的数据的，是利用了哪些先进的探测技术，比如声纳、激光扫描还是卫星遥感？而且，“可视计算”这个概念也让我觉得这本书与众不同，它不只是枯燥的地图和数据，而是会将这些数据转化为生动的图像，甚至可能包括三维模型，让我们仿佛身临其境地置身于海底世界。我对书中的“科学应用”部分更是充满了期待，希望它能阐述这些精细的海底地形数据是如何被科学家们用来研究海洋动力学、寻找海底矿产资源、规划海底电缆铺设，甚至是模拟海啸的传播路径的。

评分☆☆☆☆☆

这本书的标题着实勾起了我的好奇心。当今社会，信息爆炸，我们每天都能接触到海量的数据，但如何将这些数据有效地呈现出来，并从中挖掘出有价值的信息，却是技术的核心所在。“高分辨率海底地形地貌”本身就是一个充满想象力的主题，想象一下那些深邃的海沟、陡峭的海底山脉，以及可能隐藏其中的火山活动区域，这些都是令人神往的。而“可视计算”则像是为这些神秘的海底世界披上了一层生动的色彩，它意味着我们可以通过图像、动画，甚至互动式模型来理解这些复杂的地貌。我猜想书中会涉及一些关于三维建模、渲染技术以及数据可视化的算法，这些都是我非常感兴趣的领域。更让我期待的是“科学应用”部分，它将这些技术和数据与实际的海洋科学研究联系起来，这让我相信这本书不仅仅是一本技术介绍，更是一本能够展示科技如何服务于人类认知海洋的实践指南，或许会涉及一些前沿的海洋探索项目和成果。

评分☆☆☆☆☆

作为一名对海洋技术发展一直保持关注的读者，这本书给我带来了很多启发。标题中的“高分辨率”暗示了数据采集技术的进步，而“可视计算”则指出了数据处理和展示方式的革新。我期待书中能够详细介绍如何通过各种传感器和探测技术，获取精细的海底地形数据，并且如何利用先进的算法对这些数据进行处理、融合和建模。更重要的是，“科学应用”部分，我希望能够看到一些具体的案例，展示这些高分辨率的地形数据和可视化成果，是如何被应用于解决实际的海洋科学问题的。比如，在深海资源勘探中，高分辨率的地形数据能否帮助我们更准确地定位潜在的矿藏？在海洋环境保护领域，这些数据又能否帮助我们更好地理解珊瑚礁、海山等特殊地貌对海洋生物的重要性，从而制定更有效的保护策略？这本书的出现，无疑为我们打开了一扇了解现代海洋科学研究的新窗口。