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eEarthSolutions

MODAS海洋数据可视化软件
基于遥感图像和DEM数据库的连续无缝隙覆盖全球三维数字海洋地图


中国代理: 北京波拉萨特科技有限公司
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目录:

  • 概述
  • 关于MODAS数据的属性
  • 可视化DEM数据库(VisaulDEMdb)基本功能
  • 从MODAS中提取目标域数据子集
  • 立方体中的MODAS数据四维可视化
  • 垂直剖面的MODAS数据三维可视化
  • 水平剖面的MODAS同深层数据二维可视化
  • MODAS同深层数据三维可视化
  • 四维MODAS与三维海床综合可视化
  • 鼠标随动四维插值填图
  • 承接客户化数据格式项目
  • 关于 NetCDF 格式文件
  • 关于 海洋数据三维可视化应用软件


  • 概述

         在全球任何海域实施搜索, 救援和打捞海难沉船或失事飞机, 掌握工作区域的海洋环境非常重要. 例如: 在海水不同深度的洋流方向和速度, 海水中声速, 海洋深度, 海床地貌等等. 目前可用的数据资源有:

    • MODAS数据集, 提供覆盖全球海域环境数据
    • 水平4km分辨率DEM数据集(ETOPO2), 提供了覆盖全球地表和海床的海拔高度数据

        使用软件将MODAS数据插值并填图在具有DEM数据的遥感三维可视化海域图上可产生海洋环境数据和海洋深度, 海床地貌溶合一体的可视化效果并大幅度提高数据的可用和可读性.

        为此InforShell 整合了下述数据库和软件构成了eEarthSolutions 软件包, 以此提供 海洋气象&环境插值计算与填图三维平台 .

    • eEarth 三维地理地图浏览器;
    • 气象&环境数据插值计算与填图功能库, 动态插入eEarth(DLL)
    • 三维可视化海拔高度水平分辨率4kmDEM(ETOPO2)数据库;
    关于 MODAS 数据的属性

         在MODAS 数据集文件中每一个数据节点拥有多类数据. 其中包括海水的:
    • 温度
    • 盐度
    • 密度
    • 声速
    • 海流(u分量)
    • 海流(v分量)
    • 海面高度
         同时, MODAS的每一个数据节点拥有三个坐标属性. 它们分别是 经度, 纬度和深度. 其中经纬度间距是均匀的(1/12度)而深度间距是非均匀的. 例如共51层的数据节点深度间距分布为: ( 0, 5, 10, ... 900, 1000, 1100, ... 8000, 8500, 9000 ); 即, MODAS的三维数据节点分布是一稀疏矩阵.

         在MODAS中, 每一经/纬度点的最大数据深度属性值与该点海水深度相关. 但MODAS的深度属性值与DEM中的海床海拔高度值有很大差距. 例如在经纬度(E146,N13) 至(E147,N12)的区域为海沟, 其DEM的深度约为9000m但MODAS在该域的温度有效数据最大深度属性值仅为2000m.

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    可视化DEM数据库(VisaulDEMdb)基本功能

    • 按县, 市地名或经纬度跳转到目标区域;
    • 无缝隙漫游浏览遥感地图二维图像和三维海床地貌, 互动获取任一像素点对应的海拔高度及经纬度数据;

    • 调用三维图或指定海拔高度区域, 动态分析地表/海床海拔高度地型;
    • 为平台嵌入用户的数据, 连接GPS, 测算两点间距离, 多点间面积, 等等.


    图示 1. 钓鱼岛西南方 大陆架海床三维图 (水平4km分辨率DEM - ETOPO2)

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    从MODAS中提取目标域数据子集

    为支持用户从MODAS中指定提取隶属于目标域的某类数据子集, InforShell 在电子表格应用软件中嵌入了相关于MODAS数据的特定功能. 用户通过对话板可指定被提取数据的: , 深度经纬度属性.

    用户可在51层深度列表中指定:

    • 唯一目标深度层
    • 某一段深度的上/下边界层
    • 多个目标深度层
    • 深度层全集

    用户可在经纬度属性中输入:

    • 目标域的 西/北角和东/南角经纬度来约定提取数据的水平面边界
    • 用户也可通过经纬度控制获得一垂直剖面中的MODAS数据, 例如当目标域的经度相等而纬度不同时, 即可指定一沿纬度的垂直剖面目标域
    结合用户给出的类, 深度和经纬度属性

    从MODAS文件中指定提取的数据将被填写在电子表格中.

  • 如果用户给出的是唯一深度层数据提取条件, 在表格中得到是 "同深层" 的某类数据. 将该同深层数据存为文件可进一步导入到eEarthSolutions的浏览器eEarth实现水平剖面的二维MODAS数据插值并填图在DEM数据的可视化海域图上.
  • 如果用户给出的是多深度层数据提取条件, 在表格中得到是海水立方体中的三维分布某类数据. 对该数据可在电子表格中做四维可视化分析.

  • 图示 2: 指定MODAS被提取数据对话板

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    立方体中的MODAS数据四维可视化

        为直观掌握船舰当前工作区中海水立方体的环境特征, 用户可对MODAS数据子集做四维可视化处理. 为驱动电子表格软件生成四维可视化图, 用户需首先给出的是多深度层数据提取条件, 以便在表格中得到是海水立方体中三维分布的某类数据. 进一步应为数据宣称XYZ坐标属性. 例如设: 经度为X坐标轴, 纬度为Y坐标轴, 深度为Z坐标轴. 最后调用三维图功能. 在被生成的可视化图中: 红色表达最浅层, 蓝色表达当前数据子集最深层. 数据球直径表达目标数值的大小趋势. 软件提供人机互动功能支持用户:
    • 为从不同角度观察四维可视化图: 用户在三维视窗中按左键可鼠标随动自由流畅的做三维图旋转, 翻滚, 推拉操作控制.
    • 为掌握图中某一元素的经/纬和深度属性: 用户在三维视窗中按右键可鼠标随动选定一数据球, 在表格视窗中将自动追溯突显对应的源数据项.
    • 为掌握表格中某一源数据项在图中的特征: 用户在表格视窗中按右键可鼠标随动选定一数据项, 在三维视窗中将自动追溯突显对应的目标数据球.

    声速 四维可视化效果示例: 选定目标数据域为: 经纬度(E124,N33) 至(E126,N30), 深度为全选(浅海区)


    图示 3: 在目标海水立方体中声速四维图效果

    盐度 四维可视化效果示例: 目标域为: 经纬度(E146,N13) 至(E147,N12); 深度段为0至400m


    图示 4: 在目标海水立方体中盐度四维图效果

    温度 四维可视化效果示例: 目标域为: 经纬度(E146,N13) 至(E147,N12); 深度段为0至400m


    图示 5: 在目标海水立方体中温度四维图效果

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    垂直剖面的MODAS数据三维可视化

        为直观掌握海水中某一垂直剖面的环境特征, 用户可对MODAS数据子集做三维可视化处理. 为驱动电子表格软件生成三维可视化图, 用户需首先给出沿经度(或纬度)的剖面坐标和多深度层数据提取条件, 以便在表格中得到是海水垂直剖面二维分布的某类数据. 进一步应为数据宣称XY坐标属性. 例如设: 经度(或纬度)为X坐标轴, 深度为Y坐标轴. 最后调用二维图功能. 在被生成的可视化图中: 数据球直径表达目标数值的大小趋势. 软件提供人机互动功能支持用户:
    • 为掌握图中某一元素的经/纬和深度属性: 用户在二维视窗中按右键可鼠标随动选定一数据球, 在表格视窗中将自动追溯突显对应的源数据项.

    盐度 三维可视化效果示例: 选定目标数据域为: 经纬度(E146,N15) 至(E146,N5), 深度段为0至400米


    图示 3: 在目标海水垂直剖面中盐度三维图效果

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    水平剖面的MODAS同深层数据二维可视化

    如果用户给出的是唯一深度层数据提取条件, 在表格中得到是 "同深层" 的某类数据. 将该同深层数据存为文件可进一步导入到eEarthSolutions的浏览器eEarth实现二维MODAS数据插值并填图在DEM数据的可视化海域图上.

    由于MODAS数据的水平分辨率与DEM水平分辨率为4千米(km)不相互匹配, 因此eEarth需对MODAS数据按像素水平分辨率精度做细密, 平滑递变插值计算. 插值结果将被映射填图到DEM的二维图面的每一像素点并以彩色渲染显示. 用户在二维视窗中使用鼠标随动可读出任一像素点的MODAS插值数据, 经纬度和海拔高度.

    插值计算对垂直海拔高度的控制: 程序按每一个像素拥有的海拔高度决定是否求算插值和填图.

    声速 数据插值填图效果示例:


    图示 6: 中国东南海域 - 深度50米声速插值填图效果 (水平4km分辨率DEM - ETOPO2)

    海流 数据插值填图效果示例:


    图示 7: 中国东南海域 - 深度500米海流插值填图效果 (水平4km分辨率DEM - ETOPO2)

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    MODAS同深层数据三维可视化

    如果用户给出的是唯一深度层数据提取条件, 在表格中得到是 "同深层" 的某类数据. 将该同深层数据存为文件可进一步导入到eEarthSolutions的浏览器eEarth实现MODAS数据插值并填图在DEM数据的三维可视化海床图上.

    由于MODAS数据的水平分辨率与DEM水平分辨率为4千米(km)不相互匹配, 因此eEarth需对MODAS数据按像素水平分辨率精度做细密, 平滑递变插值计算. 插值结果将被映射填图到DEM的三维海床图面的每一像素点并以彩色网点显示. 用户在三维视窗中使用鼠标随动可读出任一像素点的MODAS插值数据, 经纬度和海拔高度.

    插值计算对垂直海拔高度的控制: 程序按每一个像素拥有的海拔高度决定是否求算插值和填图.

    同深层数据插值填图三维段景效果示例:


    图示 8: 中国东海海域: 同深层(深100米)声速插值填图三维段景效果 (水平4km分辨率DEM - ETOPO2)

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    四维MODAS与三维海床综合可视化

    如果用户给出的是多深度层数据提取条件, 在表格中得到是 "多深度层" 的某类数据. 将该多深度层数据存为文件可进一步导入到eEarthSolutions的浏览器eEarth实现四维MODAS数据插值并填图在DEM数据的三维可视化海床图上.

    为兼顾用户观察目标区域的三维海床地貌并同时掌握MODAS数据在该立方水域的分布趋势, InforShell创建一 "稀疏塔林"的四维可视化模式. 程序支持用户可调控插值位置密度. 图中, 每一个图元素的直径和彩色表达数值由小至大的趋势并提供彩色尺条解释.

    多深度层数据插值填图稀疏塔林式四维效果示例:


    图示 9: 中国东海海域: 多深度层(深0,-5000米)声速插值填图四维段景效果 (水平4km分辨率DEM - ETOPO2)

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    鼠标随动四维插值填图

    本方法支持用户在三维可视化海床图上用鼠标来动态仿真船舰运行所在的经纬度点并随动获取该点的MODAS多层数据四维状态可视图.

    以分析MODAS声速多层数据为例. 在用户调用动态插入功能库的[标量数据鼠标随动插值分析]后,用户可按鼠标右键在三维海床图面平稳滑动。在鼠标光标位置的MODAS声速多层数据四维中心塔将随动显示。同时在中心塔的前后左右将有四个伴随显示的四维声速塔作为周围环境变化趋势参考点.

    多深度层数据鼠标随动四维插值填图效果示例:


    图示 10: 中国东海海域: 多深度层(深0,-5000米)声速鼠标随动四维插值填图段景效果 (水平4km分辨率DEM - ETOPO2)

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    承接客户化数据格式项目

    海洋环境&气象数据有多种不同的数据格式. 如用户需在三维海床DEM环境基础上实现自有海洋环境&气象数据插值填图的可视化综合信息系统, InforShell在eEarthSolutions技术基础上可为用户构建客户化系统. 其中基于ETOPO2数据集的可视化DEM数据库(VisaulDEMdb)可以连续无缝隙覆盖区域为:

    • 全球海域
    • 全国海域
    • 省际海域
    具体细节请与 support@inforshell.com 联系.

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