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海洋信息化 | GIS在水文数据中的应用

行业资讯 2018-03-28 16:03

  上一届国际水文日的主题是“水文测量-管理的海洋和水道的关键”。但大家知之甚少的是,地理信息系统和地理空间技术更是水文测量的核心,任何水文数据没有空间参照或定位都是不完整的。同样,没有卫星和航空影像,海洋和遥远的水域都将没有办法被绘制或记录。


  大多数国家已经成功地对内陆水体进行了测量和记录。然而,海洋受到的关注一直比较少——全球迄今为止只有12%的海洋被测绘。考虑到海洋构成食品,药品,运输和基础设施的资源基础,海洋绘图是非常重要的。现在一些水文测量活动和产品,如Esri的OceanBasemap,正在全球范围内进行宣传水文数据的价值,促进数据共享。同时,相关的竞赛和研究项目投入也在吸引更多的专业人士加入到海洋的研究和测绘中来。


  水文地理学的定义是——测量和研究水体和其相邻陆地的科学,包括河流系统,海岸线,海港和海洋。水文地理进一步研究了海洋开发和气候变化对沿海,河口,码头,海堤和海上结构的影响。


  水文测量收集四种数据:


  1.水体或海水的深度;


  2.边缘高度和水底地形结构;


  3.潮汐水位/潮汐基准;


  4.位置与方向。


  水文地理学和地理信息系统


  HYDROGRAPHYANDGIS


  水文地理数据用具有水文属性的地表水特征的数字矢量地理空间数据集(点,线,多边形)表示。与许多其他领域一样,地理信息系统和地理空间技术是水文测量,调查,验证,处理,分析和分享的支柱。随着GIS扩展出对象-关系数据库,它可以存储地理数据,进行数据提取,验证和分析,生成数字化海图、地图和权威数据集,从而帮助降低运营成本和时间。

GIS在水文数据生命周期中的调用

  近年来,收集和处理水文数据正在向以数据为中心发展,因此电子海图快速取代了传统航海图。水文数据集,特别是海洋数据集,是非常庞大的;数据的收集方法和来源也各不相同。而GIS强大的组合/层叠,存储,分析,可视化和分享大型数据集能力正好可以解决这些问题,GIS还可以协助创建专题图层/海图,并生成特定的模型。随着地理信息技术的应用在全球广泛传播,唯一接受的空间数据存储格式成为地理数据库。GIS支持创建可拓展水文地理数据库,像国家水文数据集(NHD)和海洋SDI。GIS通过数据属性,可以生成不同情景下的专题信息。自定义海图、潮汐海流表、还有像海啸洪水图这样的专题图都很受欢迎。


  GIS在水文数据生命周期中的调用


  地理空间在水文测量中的应用


  HowGeospatialisusedineverystageoftheHydrographylife-cycle


  地理空间技术对数据收集和验证至关重要。虽然GIS已经是数据存储和可视化的全能平台。近年来,云GIS和大数据GIS的广泛应用也有助于预测建模中的空间分析。


  GIS作为水文地理学中的工具-制图,数字制图,桌面绘图,众包水文数据/VGI(自发性地理信息);数据验证,水文地理数据库的创建,航海图,大地测量和潮汐信息,潮汐带建模,TIM(海啸淹没图),水文模型和分析。


  空间技术在水文地理学中的应用-遥感/卫星图像,航空影像,LiDAR,卫星定位/GNSS技术,GPS,UAV/无人机,具有集成GPS和INS(惯性导航系统)的AUV(水下机器人),运动传感器,声纳,地面雷达(HF雷达/微波雷达),测深(卫星,LiDAR,众包)等。


  利益相关者


  海事/海军机构(Geointelligence),沿海监测机构,水文数据管理和海事SDI组织,工程公司和顾问(离岸隧道,桥梁,港口,电信网络),石油和天然气公司,海洋能源公司(风,地热,潮汐),深海采矿公司,商业航运/航海图表机构,现场急救员(海上事故调查,石油/有毒物质泄漏,飞机残骸发现),洪水/潮汐浪潮/海啸监测机构,自然资源管理参与者,水路运输机构,深海取证研究人员和探险家,土地规划员和导航员。


  GIS在水文地理学的发展


  TheFutureofGISinHydrography


  GIS技术在以下方面具有巨大的发挥空间:


  更大的测深覆盖范围


  LiDAR测量图像和卫星图像处理


  北极地区无冰的区域的测绘-配合GNSS接收器使LiDAR数据中的几何数据质量达到最好


  水文数据众包-创建更广泛和详细的地理数据库


  在开源生态系统中,以GIS作为基础进行软件开发


  现有制图程序的功能拓展


  更加强大的GIS软件来存储海洋测量和建模产生的大型数据集


  提高AUV测量效率


  各种场景专题图的生产


  集成INS的技术开发


  水文地理-多种学科的融合:测绘,制图,大地测量学,地球科学,地理学,软件开发,数据管理,地图创建和分析,遥感,测深,无人机……




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