数字海洋--解决方案2003

1北京东方道迩“数字海洋”解决方案2011年2月2目录1、“数字海洋”基本介绍...................................31.1数据立体实时和持续采集............................................................................................41.2信息网格集成................................................................................................................41.3知识综合应用................................................................................................................52、“数字海洋”的建设....................................53、东方道迩“数字海洋”解决方案..........................63.1机载激光雷达应用于海洋测绘....................................................................................63.1.1机载激光雷达在海岸带测绘应用..........................................................................63.1.2机载激光雷达在海岛（礁）测绘应用................................................................113.2东方道迩拥有代理权卫星..........................................................................................123.3IMAGEEARTH产品.........................................................................................................143.4“数字海洋”中遥感卫星数据的应用.......................................................................143.4.1影像基础地图方向..............................................................................................153.4.2高频率监测方向..................................................................................................153.4.3环境分析方向......................................................................................................193.4.4测图方向.............................................................................................................203.4.5识别方向.............................................................................................................203.5三维GIS平台SKYLINE.................................................................................................213.6“数字海洋”三维可视化系统建设..........................................................................2331、“数字海洋”基本介绍数字海洋在世界上还没有一个明确的概念，发达国家如美国、日本等从信息技术应用的角度出发，提出了海洋综合观测系统的概念，即数字海洋就是立体化、网络化、持续性的全面观测海洋，并海量获取数据。美国国家海洋大气局资助的“SeaGrant”项目对数字海洋的描述是：数字海洋计划通过海量的数字信息与模型，将海洋装进“芯片”，从而能够将海洋化学、海洋生物、海洋物理等要素数据转变成人类利用海洋、保护海洋的最有效工具。我国许多专家、学者、有关部门在呼吁数字海洋建设的同时也对数字海洋进行了各自的描述，比较集中的表达是：数字海洋是随着数字地球战略的提出应运而生的，是一项庞大复杂的系统工程，是由海量、多分辨率、多时相、多类型空间对海洋观测数据和海洋监测数据及其分析算法和模型构建而成的虚拟海洋世界。通过对当前现实海洋景观和过程的直接表达，以及对未来现实海洋场景的预测、预现，数字海洋将促进人类对海洋开发利用的方式更趋合理，保障海洋的可持续发展。数字海洋是空间地理技术、信息技术、网格技术及信息化环境发展到一定阶段的产物，是一个国家经济、科技等综合实力的体现。以信息化概念来解释时，数字海洋涵盖了三个层次：数据立体实时和持续采集、信息网格集成、知识综合应用。41.1数据立体实时和持续采集应用高科技手段全面、深入地观测和了解海洋的变化过程，是指在一定的时空内对海洋进行立体观测（海面之上、海面、海底）。空间观测是利用各类遥感新技术，如高分辨率高光谱卫星图像技术、雷达卫星技术、小卫星技术、植被卫星技术、水色卫星技术等，对海面及海面下一定深度范围内的海洋特性进行全面地观测。海面观测是由岸基海洋观测站、高频地波雷达、各型浮标等组成的海面观测网，对海洋动力、大气、环境、突发事件等实行全天候观测。海底观测是由海底工作平台、海底数据和动力特殊光缆、水下滑翔器、海底机器人等智能终端组成的海底观测网，对海洋深处动力、生物、化学、地球物理要素数据进行精确而持续的采集。现代网络技术和能源技术使得以上立体观测的三个内容能够长时间持续地进行，具备了对海洋地球物理、化学、生物、动力变化过程不间断的观测能力，为人类最终驾驭海洋奠定了基础。1.2信息网格集成把浩瀚大海中的各种要素，包括历史的、动态的数据集中存储、分析和研究，是处理海洋经济发展、环境保护、灾害预防等活动中的各类问题的最有效工具。数字海洋充分利用高科技与现代信息技术手段，将分布式的立体观测终端、分布式的数据库体系、分布式的各级终端计算，通过网格技术协同数据采集、集成5信息处理、统一运行计算，使网络上的所有资源合力工作，从而完成传统方式无法完成的海洋活动中的各种复杂计算，建立功能强大的各种应用与决策模型，实现对海洋的深入精确认识。数字海洋实现这一目标的核心是日益成熟的网格计算、数据同化与融合、分布式数据库等技术。1.3知识综合应用数字海洋的突出作用在于它所产生的先进、丰富、实用的海洋知识。因此，完整的数字海洋体系必须在海量信息集成平台上，搭建公共性强、综合性广、功能齐全的基础海洋信息服务平台与产品开发和综合应用平台，并按照资源合理开发利用的原则，实现一次采集、一次集成、统一开发、各家共用的理想目标。这个信息服务平台既是用户根据各自的业务所需，获取相关海洋信息与知识的窗口，又是用户进行信息交换、共享、开展知识二次开发的平台。2、“数字海洋”的建设早在数字地球理念提出之前，我国已经把信息化建设放在首要位置。邓小平同志在1984年就提出了“开发信息资源、服务四化建设”的战略构思。2006年5月8日，中国未来15年信息化发展战略《2006—2020年国家信息化发展战略》正式出台。自1980年代中国开始走信息化建设道路以来，信息化建设已上升到了国6家发展战略的高度，这对海洋信息化建设无疑具有权威性和指导性作用。在这个背景下，数字海洋作为海洋信息化发展战略的基础项目，是实现海洋信息化的必由之路。数字海洋把遥感技术、传感技术、机器人技术、地理信息系统和网络技术与可持续发展等海洋需求联系在一起,把原始的海量数据变成可理解的信息，为海洋信息化提供一个战略基础框架。数字海洋的实质是信息化的海洋，它是充分利用信息、实现海洋信息化的有效手段。3、东方道迩“数字海洋”解决方案东方道迩公司在“数字海洋”方面无论从海洋数据的采集、海洋资源的动态监测以及海洋信息化系统的集成都具有全套的流程化的解决方案。能满足客户在“数字海洋”的建设中各个环节的需求并提供强有力的技术支持。3.1机载激光雷达应用于海洋测绘机载激光雷达系统（LightDetectionAndRanging，简称LiDAR）是一种新型的综合应用激光测距仪、IMU、GPS的快速测量系统，可以直接联测地面物体各个点的三维坐标。系统还集成高分辨率数码相机，用于同时获取目标影像。3.1.1机载激光雷达在海岸带测绘应用海岸带测绘内容包含：海岸演变、海岸类型、海岸地面沉降；7高潮线、低潮线、潮上带和潮间带面积、潮间带类型；植被覆盖面积、类型和植被指数；滨海沼泽湿地面积、类型和性状变化；港口类型、港口区功能；航道位置、长度、宽度和深度；景点类型、分布，旅游度假区海滩分布填海造地面积、用途；旅游区、面积、环境状况和冲淤动态变化；现有保护区类型和级别。（1）海岸线保护工程海岸带地形复杂，很多区域无法进行控制点的量测，用传统的航摄方法很难实施，机载LiDAR采用无控制点监测技术，解决了这一难题。（2）海岸线侵蚀监测通过机载LiDAR可以快速动态的完成海岸线侵蚀变化的监测。8（3）海岸线变化利用不同时期的LiDAR数据可以直观的观察到同一区域的海岸线变化情况。（4）海滩地面沉降通过两期LiDAR数据对比可以看出海岸带、海滩沉降的趋势和数量。9（5）海岸线提取由于水和陆地表面的纹理不同，水和陆地的边界能很容易地被提取出来。右图可以看出水表面粗糙，但沙表面平滑。（6）海岸线带变化监测10（7）滩涂类型调查泥质、砂质和岩滩，具有不同的反射强度和地形特征，应用LiDAR技术更有利于滩涂分类。（8）灾害预防与监测通过LiDAR数据分析出重点预防区域；灾后数据，用于灾情监测；灾前、灾后数据相结合用于灾情评估。（9）灾情分析通过LiDAR数据可快速、准确地发现建筑的和地形的变化细节。11（10）LiDAR在海岸带测绘中的优势航飞采集:大比例尺图件只需在岸边布少量基站点，中小比例尺地图可实现无控作业，外业工作量小，特别适用于海岸带大面积测图；激光主动式探测，能在薄雾天气或夜间作业，可根据潮汐情况，灵活选择航测时间；数据生产:数据直接带有三维坐标，内业处理流程简单，生产效率高；点云可以基于回波和强度分离提取多层次信息，应用范围广；DEM生产速度快、精度高。3.1.2机载激光雷达在海岛（礁）测绘应用海岛的位置、类型、面积和海岸类型、海岸地面沉降；高潮线、低潮线、潮上带和潮间带面积、潮间带类型；植被覆盖面积、类型和植被指数；旅游区景点类型、分布，旅游度假区海滩分布、面积、环境状况和冲淤动态变化。12机载激光雷达在海岛（礁）测绘中的优势：可远距离作业。常用的航摄飞机，一个架次可连续飞行1000公里以上，基本满足我国近海岛航测的需要；受气候影响较小，可以在能见度不佳的情况下作业；不依赖自然光，可根据潮汐变化情况，灵活选择航摄时间；在无基站点的情况下，可达到很高的精度，减少了外业工作量。3.2东方道迩拥有代理权卫星东方道迩公司具有快速有效的海洋遥感影像获取渠道，公司目前拥有代理