付德強 成芳 胡迺成

摘 要：依托我部水下環(huán)境測量系統(tǒng)，提出數(shù)字化試驗海區(qū)建設(shè)構(gòu)想。包括建設(shè)內(nèi)容、建設(shè)方案等內(nèi)容。這對于提高試驗效率和決策水平具有重大意義。

關(guān)鍵詞：海洋環(huán)境；數(shù)字化試驗海區(qū)；水下環(huán)境測量系統(tǒng)

1 數(shù)字化試驗海區(qū)建設(shè)內(nèi)容

1.1 數(shù)字化試驗海區(qū)的基本概念

所謂數(shù)字化試驗海區(qū)，就是指信息化的試驗海域，它包括了試驗海區(qū)大部分要素的數(shù)字化、智能化、可視化的全過程，是依托各種測量設(shè)備，利用地理信息系統(tǒng)（GIS）、衛(wèi)星遙感（RS）、全球定位系統(tǒng)（GPS）等技術(shù)與現(xiàn)代海洋技術(shù)相結(jié)合，把大量的、多分辨率的、動態(tài)的各類海洋信息資源進行整合、集成、分析處理、利用和有效管理，組合形成一個大系統(tǒng)，快速、完整、便捷地為決策者提供全面、多層次的試驗海區(qū)海洋環(huán)境信息，為試驗的組織實施和結(jié)果評定提供強有力的技術(shù)支撐。

1.2 數(shù)字化試驗海區(qū)的建設(shè)內(nèi)容

數(shù)字化試驗海區(qū)的建設(shè)是一個復(fù)雜的系統(tǒng)工程，從我部試驗任務(wù)對海洋環(huán)境的需求考慮，主要建設(shè)內(nèi)容包括數(shù)字化試驗海域海洋環(huán)境信息基礎(chǔ)平臺、數(shù)字化試驗海域原型系統(tǒng)兩大部分。

1.2.1 海洋環(huán)境信息基礎(chǔ)平臺

1.2.1.1 數(shù)字化試驗海域標準規(guī)范的確立

海洋空間信息的來源多種多樣，要把這些數(shù)據(jù)資料按統(tǒng)一的參考坐標系統(tǒng)、統(tǒng)一的結(jié)構(gòu)組織到數(shù)據(jù)庫中，應(yīng)制定數(shù)據(jù)標準化處理、數(shù)據(jù)庫建設(shè)、數(shù)據(jù)交換、產(chǎn)品制作等系列規(guī)程和規(guī)范，以確保有效地開發(fā)與利用信息資源和信息技術(shù)。

1.2.1.2 試驗海區(qū)海洋環(huán)境信息的獲取

實現(xiàn)數(shù)字化試驗海域的基礎(chǔ)和關(guān)鍵是數(shù)據(jù)。海洋數(shù)據(jù)反映了海洋基本特征和動態(tài)變化，是海洋自然特征的數(shù)字化表現(xiàn)形式。隨著數(shù)據(jù)獲取方法手段的更新，數(shù)據(jù)獲取的時效性大大提高，數(shù)據(jù)更新周期已由過去的按年、多年，逐步發(fā)展為按日、時，甚至按分鐘計量。海洋數(shù)據(jù)的快速獲取和更新，將使海洋觀測數(shù)據(jù)形成海量積累，并逐步實現(xiàn)海洋的數(shù)字化，同時也為海洋的數(shù)字化表達及利用數(shù)字化和虛擬現(xiàn)實的手段還原海洋的真實情境創(chuàng)造了條件，這對靶場更客觀地認識了解海洋現(xiàn)象，探究發(fā)現(xiàn)海洋規(guī)律等具有重要的意義。

1.2.1.3 海洋環(huán)境信息數(shù)據(jù)倉庫的建設(shè)

數(shù)據(jù)倉庫系統(tǒng)是數(shù)字化試驗海域信息基礎(chǔ)平臺的核心，通過數(shù)據(jù)倉庫系統(tǒng)的建設(shè)和運行，實現(xiàn)海洋環(huán)境數(shù)據(jù)的統(tǒng)一高效管理，把分散的、多源的、海量的、內(nèi)容多樣的、標準不一的各類海洋數(shù)據(jù)進行處理，為數(shù)字化試驗海域原型系統(tǒng)提供多源、多尺度的數(shù)據(jù)支撐。

數(shù)據(jù)倉庫由海洋水文、海底底質(zhì)、海洋基礎(chǔ)地理數(shù)據(jù)庫等幾大類數(shù)據(jù)。具備數(shù)據(jù)查詢檢索、統(tǒng)計分析、數(shù)據(jù)抽取及更新等功能。

1.2.2 數(shù)字化試驗海域原型系統(tǒng)

數(shù)字化試驗海域原型系統(tǒng)是指在對大量海洋基礎(chǔ)數(shù)據(jù)和產(chǎn)品進行整合的基礎(chǔ)上，形成的一個信息集成與可視化顯示基礎(chǔ)平臺。它集成了海洋環(huán)境信息基礎(chǔ)平臺的各種數(shù)據(jù)和海洋計算模式，并基于三維球體模型，利用三維可視化、動態(tài)仿真等技術(shù)，對這些海洋環(huán)境信息進行空間分析和動態(tài)、直觀的可視化表達，并可以實現(xiàn)多類信息的綜合查詢。根據(jù)我部試驗任務(wù)的特點，此原型系統(tǒng)包括基礎(chǔ)信息模塊和海洋環(huán)境模塊等三大模塊。

1.2.2.1 基礎(chǔ)信息模塊

可以實現(xiàn)試驗海域海底地形的三維可視化表達與定位查詢。從不同角度對幾大試驗海區(qū)的海底地形地貌進行海洋基礎(chǔ)信息的全方位展示。

1.2.2.2 海洋環(huán)境模塊

利用統(tǒng)計、再分析、預(yù)報等多種類型數(shù)據(jù)，以單點查詢、過程曲線、顏色梯度填充、三維虛擬仿真等多種形式動態(tài)表達溫度、鹽度、密度、聲速、流速流向、波浪等水文要素。

2 數(shù)字化試驗海區(qū)建設(shè)方案

2.1 制定相關(guān)的標準規(guī)范

依據(jù)數(shù)字化試驗海域建設(shè)的總體要求和頂層設(shè)計，開展數(shù)字化試驗海域標準的總體設(shè)計，確定標準化目標、標準體系框架，編制數(shù)字化試驗海域標準化工作指南。分析現(xiàn)有與數(shù)字化試驗海域相關(guān)的行業(yè)標準、國家標準，研究確定擬采用的國際標準和國外相關(guān)標準，指定基礎(chǔ)性、關(guān)鍵性標準。

2.2 建立數(shù)字化試驗海域海洋信息獲取與更新體系

信息獲取與更新體系是數(shù)字化試驗海域建設(shè)的重要基礎(chǔ)和保持生命力的重要保障。目前，依托我部的水下環(huán)境測量系統(tǒng)（包括溫鹽深剖面儀、多普勒流速剖面儀、GPS羅經(jīng)、側(cè)掃聲納、單波束測深儀、風(fēng)速風(fēng)向儀、測波雷達等）已初步形成由海底到海面的海洋立體監(jiān)測數(shù)據(jù)獲取體系，形成了分布密度合理、監(jiān)測要素齊全的數(shù)據(jù)采集體系，為實現(xiàn)海洋數(shù)據(jù)獲取與更新的實時化、自動化提供了技術(shù)支撐。

事實上，海量的海洋信息是數(shù)字化試驗海域建設(shè)的重要基礎(chǔ)。目前靶場已投入部分資金購置了水下環(huán)境測量系統(tǒng)這套海洋環(huán)境調(diào)查設(shè)備，并結(jié)合試驗任務(wù)和錨訓(xùn)進行不同時間和不同地點對進行了觀測。但這些有限的數(shù)據(jù)量遠遠不能滿足數(shù)字化試驗海域建設(shè)低于海洋信息的大范圍、高精度、時空連續(xù)的全面要求。后續(xù)應(yīng)在全面收集、利用各類海洋調(diào)查資料的基礎(chǔ)上，加大對海洋環(huán)境調(diào)查的投入力度，充分利用我部的水下環(huán)境測量系統(tǒng)進行海洋環(huán)境調(diào)查，為建立海洋數(shù)據(jù)倉庫系統(tǒng)提供強有力的數(shù)據(jù)支撐。

2.3 研究數(shù)字化試驗海域建設(shè)的關(guān)鍵技術(shù)

2.3.1 海洋信息處理技術(shù)

由于海洋是流動的水體，并且邊界模糊，導(dǎo)致獲取的海洋數(shù)據(jù)的誤差和用來描述海洋自然要素屬性或海洋物理性質(zhì)的數(shù)據(jù)的復(fù)雜性。因此，有必要開展有關(guān)海洋數(shù)據(jù)的資料處理與質(zhì)量控制技術(shù)、海洋特征的信息提取技術(shù)以及海洋重構(gòu)與預(yù)測技術(shù)等。針對我部水下環(huán)境測量系統(tǒng)的設(shè)備組成，主要研究溫鹽深剖面儀、多普勒流速剖面儀、GPS羅經(jīng)、側(cè)掃聲納、單波束測深儀、風(fēng)速風(fēng)向儀、測波雷達的的信息處理技術(shù)。

2.3.2 海洋數(shù)據(jù)組織與管理技術(shù)

隨著測量數(shù)據(jù)的爆炸性的增長和不斷積累，在海量的數(shù)據(jù)面前，反而更不容易發(fā)現(xiàn)有用的信息和知識。為此，有必要充分利用信息技術(shù)的最新研究成果，對海洋數(shù)據(jù)的組織管理等進行深入的研究。

2.3.3 海洋信息可視化與虛擬現(xiàn)實技術(shù)

可視化技術(shù)涉及計算機圖形學(xué)、圖像處理、計算機視覺、計算機輔助設(shè)計等多個領(lǐng)域，是研究數(shù)據(jù)表示、數(shù)據(jù)處理、決策分析等一系列問題的綜合技術(shù)。利用此項技術(shù)，可以使海洋自然屬性與要素的表達更逼真，更有利于揭示隱藏在大量數(shù)據(jù)和信息背后的海洋現(xiàn)象和變化規(guī)律。

3 結(jié)束語

數(shù)字化試驗海域建設(shè)是一項長期的具有戰(zhàn)略性和前瞻性的系統(tǒng)工程，是當前乃至今后一段時期靶場信息化領(lǐng)域的重要工作。在今后工作中，要在吸收和借鑒國內(nèi)外相關(guān)領(lǐng)域工作經(jīng)驗的基礎(chǔ)上，結(jié)合靶場試驗任務(wù)實際，盡快建立數(shù)字化試驗海域基礎(chǔ)平臺，建立健全海洋信息更新能力和機制保障，建立權(quán)威的海洋信息基礎(chǔ)平臺，搭建逼真的原型系統(tǒng)，探索符合靶場實際的海洋信息化建設(shè)模式，使之在為試驗組織實施和結(jié)果評定等方面發(fā)揮越來越重要的作用。

參考文獻

[1]Walk J D，楊景飛.海洋的作用于海洋科學(xué)面臨的挑戰(zhàn)[J].海洋信息，1996（5）：32-34.

[2]李國慶，等.信息是海洋綜合管理的基礎(chǔ)[J].中國海洋綜合管理研究，1998.

[3]白福義，羅曉玲.淺談數(shù)字海洋技術(shù)支撐體系[J].氣象水文海洋儀器，2008，3（1）： 7-11.

[4]何廣順，李四海.構(gòu)建“數(shù)字海洋”空間信息數(shù)據(jù)庫[J].海洋信息，2003（1）：1-4.

作者簡介：付德強（1970-），男，本科，91439部隊第460所工程師，遼寧喀左人，主要研究方向為水中兵器試驗鑒定。