流场的gis分析与时空数据模型分析

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1、摘要地理信息系统(GeographicInformationsystem，以下简称GIs)技术飞速发展，在许多应用领域已进入实用阶段。但由于海洋结构复杂，动态多变，水体要素之间的相关性大、边界模糊，结构特征不直观等原因，使得GIs在海洋中的应用存在特殊的困难。本文试图以对流场的GIs分析应用为突破口，开展海洋的GIs应用研究。显然，其首要问题是流场的eIs表达问题。为此，在讨论了GIs及其在海洋中的应用情况后，总结了物理海洋学家从海流数据中分析的主要信息类型；归纳了物理海洋学中流场常用的四种表示方式，即断面平均流速矢量表示、定点时间序列、流径表示和大面流场的矢量表示。针对海流的上述表示方

2、式，分别给出了相应的GIS表达。然后，在此基础上对黑潮和中尺度涡这两种海流现象进行了GIs分析应用实验，所得结果充分说明了利用新表达方式对流场结构进行GIs分析是可行的。以上作为本论文创新性工作的第一部分，主要的是将海洋现象的信息表达方式进行改造，使之适于现有GIs平台的处理。本文的另一部分创新工作是突破现有GIs框架建立适于海洋的新系统，其中的技术关键就是时空数掘模型，因此PartII的核心工作便在于此。这部分的主要工作是基于潮位等值线，建立了一种潮汐潮流时空数据模型。首先给出了潮汐潮流过程的十个基本语义，然后定义了描述动态变化的参量，并进一步给出了计算方法。在考虑到海洋现象的边界模糊

3、特性后，发展了模糊处理方法。最后，将所发展的方法应用于南海的潮波系统的时空分析中，分别研究了潮波的传播、旋转、分裂等性质，特别是利用该方法实现了对新的无潮点的寻找，初步实验了所发展时空数据模型的有效性。在上述技术研究的基础上，论文考虑将相关技术集成，进一步提出了海洋动态信息系统的建设设想。本文的核心内容围绕流场GIs分析与时空数据模型研究这个主题，属于多学科的交叉研究范畴，其创新性工作具体体现在：(1)提出了一种物理海洋学中流场常用的四种表示方式所对应的GIS表达，将其信息表达方式进行改造，使之适于现有GIs平台的处理。(2)提出了黑潮主流断面资料的一种GIs分析方法。将GIs的分析能力

4、有机的与主流断面资料结合起来，提供了一种新的主流断面资料分析手段。(3)改变传统矢量场u、v分量分析方法，提出利用r、e分量表示涡旋场的方法。可在GIs单要素图层上实现特征的定义与提取。实验表明，新表达方式比用更适合分析流场的旋转结构。(4)基于潮位等值线，提出一种潮汐潮流时空数据模型。该文针对潮汐潮流这种更加具体的海洋动态过程，通过分析，建立了描述其动态变化的基本语义，进一步给出了描述这些变化的参量及相应的计算方法，并针对海洋现象边界模糊的特点引入了模糊分析技术，从而完成了时空数据模型的建立。(5)论文最后提出了一套海洋动态信息系统的建设方案，指出了所研究模型系统化实现的发展方向。关键

5、词：GIs，流场，潮位等值线，潮汐潮流，时空模型llAbstractWithrapiddevelopmentofGIStechniques，GlStechniqueshavecomeintoappliedperiodinthe丘eldofnaturalscienceandotllerapplicationfields．Forthereasonsofcomplexmarinestmcturewithmuchdyllamicchanging，closerelationship锄ongf缸torsinbodyofwater，fuzzvborderline，aIldstmcturecharact

6、erarcindirectlyperceivedthroughthesense，whichisespeciallydi氆cultf研applyingGIStothe蜀eldofoceanscience．TakemarinecurrentGISanalysisasakey，mispapertriestodevelopGISapplicationstudyinoceanographVfield．ItisevidentthatmefirstprdblemthatneedstobesolvedisGISexpressionofmarinecurrentfield．Therefore，mostly

7、infomationtypesofmarinecurremdatathatmanyphvsicaloceanographyscientistsarcusingarecollected．Firstly，fourmodesofmarinecurrentusedcustomarilytoexpressaresummedupinphyslcaIoce姐ographyneld：sectionvectorexprcssionofaveragen