学位论文：海底多维综合数据建模及可视化技术研究.pdf

海底多维综合数据建模及可视化技术研究海底多维综合数据建模及可视化技术研究摘要海底调查和科学研究工作是一项多学科、综合性的海洋调查研究活动。长期 的海洋调查研究积累了大量的多源、异构、多维、动态、海量的海底综合数据信 息，复杂的数据特点和应用需求为这些海底综合数据动态高效的集成、管理、共 享、应用以及显示提出了新的挑战。随着“数字地球”、“数字海洋”的发展，“数字海底”理论和技术正日趋成熟，并且进行着广泛的应用，利用先进的空间 信息技术对海底多维综合数据进行管理和共享已经成为近几年的趋势。论文分析 了目前“数字海底”发展过程中存在的问题，并且针对其中亟待解决的技术 海底多维综合数据建模技术和可视化技术进行了研究，并将研究结果进行了应用 和实践。论文首先对海底调查和研究的工作流程和数据特点进行了详细的分析，设计 了海底调查研究概念模式图，直观地描述了海底调查研究工作复杂的数据流程、内容以及特点。然后采用面向对象的建模方法，运用UML建模语言，从基本特 征要素模型、海洋调查基础数据模型和海洋地学研究数据模型几个方面对海底多 维综合数据进行了分析和建模，简洁、直观地对复杂的海底调查研究活动以及数 据对象的结构和相互关系进行了表达，为海底多维综合数据的集成管理和表达提 供了标准的模板和指导。基于海底多维数据模型对渤海工程地质数据库以及应用系统进行了设计和 建设，以渤海海域工程地质钻孔、地质、地球物理勘查信息为主，在整个渤海范 围内按空间坐标将海底地形、地貌、底质属性、海底以下浅部地层结构以及海上 工程建设资料等所有数据组织起来，提供动态查询、空间分析、专业分析以及网 络发布等功能，实现海洋工程地质数据快速高效的存储、共享、应用和显示。针对海底综合信息三维可视化表达的不足，论文详细分析了地学三维空间构 模方法的发展现状，基于海底多维空间信息的应用需求和特点，提出了“剖面-钻孔”海底空间数据构模方法，并对该方法的建模流程、数据模型、剖切算法以 及三棱柱体元剖分算法进行了详细的阐述。同时，为了更好地对海底综合信息进 行分析，详细表现其内部构造特征，论文对海底可视化交互技术进行了研究，讨 论了空间坐标变换、三维跟踪球算法以及二维屏幕坐标向三维空间坐标的映射等 iii海底多维综合数据建模及可视化技术研究技术以及实现方法，为海底多维综合信息在真三维环境下的全面、直观表达和交 互分析提供理论和技术基础。最后，论文基于“剖面-钻孔”海底空间构模方法和可视化交互技术，使用 渤海工程地质钻孔资料和剖面资料，采用VC+编程平台和Open GL图形库，设 计开发了海底三维可视化原型系统，并且运用组件技术对系统功能模块进行封装 和调用，在实现海底空间对象构造特征的可视化表达的同时，还提供了丰富的交 互工具以使用户对海底空间对象进行操作和分析，从而获取对海底空间现象、构 造特征和分布规律更全面、直观的认识。在研究过程中，论文主要在以下儿个方面取得了技术突破：（1）海底多维综合数据建模技术海底综合调查研究活动专业性强，工作流程和数据特点复杂，多源、异构、多维、动态的特点对海底综合数据的集成管理、共享和应用提出了挑战。目前，海底多维综合数据模型的研究工作还没有系统深入地展开，没有一个很好的方式 来简单直观地表达海底调查研究工作的数据流程、内容以及特点。论文通过对海 底调查研究工作流程和数据特点进行分析和研究，对海底综合数据对象进行了综 合和抽象,提出了反映海底调查研究复杂工作数据流的概念模式图。在此基础上,论文运用面向对象的建模方法和UML建模语言，针对海底多维综合数据的特点，研究并设计了海底多维综合数据模型。该模型能够详细、全面、直观地描述海底 综合数据对象的分类、相互关系以及数据类型和结构。该模型采用标准的建模语 言，并且独立于数据库管理系统和操作系统平台，不仅有利于用户与开发人员之 间的沟通和交流，而且系统开发人员可以很容易的根据该模型进行数据库建设和 系统开发。因此，该模型可以为“数字海底”数据库以及应用系统的设计和开发 提供模板和指导。（2）海底综合数据的真三维可视化表达和交互分析技术目前的地学三维空间构模方法主要集中在利用钻孔数据对地质体进行重构，如果将这些方法应用在钻孔数据稀少的海底空间构模中，其准确性和表达力显然 达不到要求。论文针对海洋地学调查研究的应用需求和特点，提出了“剖面-钻 孔”海底对象空间构模方法，将海底地质剖面资料和钻孔资料相结合，利用剖面 数据的区域覆盖性和有限钻孔数据的准确性，采用剖面地层采样点作为空间构模 海底多维综合数据建模及可视化技术研究的主体数据，采用钻孔地层界面点作为空间构模的控制点数据，构建反映海底区 域地质构造特征和分布规律的空间模型。同时论文又研究了三维环境下可视化交 互分析技术，提出了一套实现海底多维综合数据的可视化表达和交互分析的技术 方案。关键词：数字海底；面向对象；数据建模；三维可视化；剖面-钻孔海底多维综合数据建模及可视化技术研究Research on the Key Techno Iogy of Mode I i zat i on andVi suaI i zat i on of Mu 11 i-d imens i onaI Seabed DataAbstractTh e scien tific in vestigatio n an d research o n seabed is a mul ti-discipl in ary an d in tegrative marin e activity.Durin g th e l o n g-term marin e survey an d research,pro digio us amo un ts o f co mpl ex seabed data o n marin e geo l o gy an d geo ph ysics(MG&G)featured as mul ti-so urce,mul ti-discipl in ary,h etero gen eo us in structure an d tempo ral are accumul ated.Co mpl icated ch aracteristics an d appl icatio n deman ds pro po se a n ew ch al l en ge fo r dyn amic an d effective in tegratio n,man agemen t,sh are,util izatio n an d displ ay o f th ese seabed data.With th e devel o pmen t o f“Digital Earth an d Digital Marin e”,th e th eo ry an d tech n o l o gy o f Digital Seabed,are beco min g mo re an d mo re advan ced an d o btain in g a w ide use.An d it h as beco me a tren d to util ize th e spatial in fo rmatio n tech n o l o gy in th e man agemen t an d sh are o f th e mul ti-discipl in ary an d in tegrative seabed data.By an al yzin g th e pro bl ems existed in th e devel o pmen t o f Digital Seabed”,th is paper do es research o n th e key tech n o l o gy o f mo del izatio n an d visual izatio n o f mul ti-discipl in ary seabed data an d make appl icatio n o f th e tech n o l o gy in practice.With detail ed an al ysis o f th e w o rkfl o w an d ch aracteristics o f marin e geo-scien tific in vestigatio n an d research,th is paper pro po ses co n ceptual ch arts,w h ich can describe th e co mpl ex in fo rmatio n fl o w,co n ten ts an d ch aracteristics o f MG&G data in a simpl e an d direct w ay.An d th en a data mo del o f mul ti-discipl in ary an d in tegrative seabed data is design ed usin g o bject-o rien ted mo del in g meth o d an d UML mo del in g l an guage.Th e mo del in cl udes th ree parts:basic feature data mo del,marin e survey data mo del an d marin e geo-scien tific data mo del.Th e data mo del can cl earl y demo n strate th e cl assificatio n,rel atio n sh ip an d structure o f th e co mpl ex MG&G data o bjects an d pro vide stan dard templ ate an d guidan ce fo r th e man agemen t an d appl icatio n o f th e mul ti-dimen sio n al seabed data.Based o n th e data mo del,Bo h ai Sea en gin eerin g geo l o gy database an d rel ative appl icatio n system are design ed an d devel o ped.Th e database man ages al l th e 海底多维综合数据建模及可视化技术研究in fo rmatio n abo ut bath ymetry,geo mo rph o l o gy,sedimen t,sub-bo tto m pro fil e an d marin e en gin eerin g co n structio n s acco rdin g to th e co o rdin ate w ith in th e Bo h ai Sea.Th e appl icatio n system can pro vide po w erful fun ctio n s such as dyn amic query,spatial an al ysis,pro fessio n al an al ysis,w eb bro adcast an d so o n,w h ich can real ize rapid an d effective sto rage,sh are,appl icatio n an d displ ay o f marin e en gin eerin g geo l o gy in fo rmatio n.Fo r th e deficien cy in 3D visual izatio n o f in tegrative seabed in fo n n atio n,th is paper do research o n th e tech n o l o gy o f existin g 3D spatial mo del an d pro po ses a pro fil e-bo reh o l e,spatial co n structio n meth o d based o n th e appl icatio n deman ds an d ch aracteristics o f marin e geo-scien ce.Mo del in g pro cess,spatial data mo del,cut arith metic an d tri-prism arith metic are discussed in detail.I n o rder to make better an al ysis fo r th e mul ti-dimen sio n al an d in tegrative MG&G data,th e key tech n o l o gy o f in teractive visual izatio n is studied,in cl udin g th e spatial tran sfo rmatio n,3D trackbal l arith metic an d mappin g fro m 2D screen to 3D space.Th e research can pro vide th e basis in th eo ry an d tech n o l o gy fbr al l-aro un d an d direct visual izatio n an d in teractive an al ysis o f MG&G spatial o bjects.At l ast,based o n th e pro fil e bo reh o l e,spatial co n structio n meth o d an d in teractive tech n o l o gy pro po sed by th e paper,a 3D Seabed Visual izatio n pro to type system is design ed an d devel o ped usin g VC+an d Open GL w ith data fro m th e Bo h ai Sea en gin eerin g bo reh o l e an d pro fil e.Th e system takes advan tage o f co mpo n en t tech n o l o gy to en capsul ate an d make repeat use o f fun ctio n mo dul es.I t can n o t o n l y real ize th e visual izatio n o f seabed spatial o bjects,but al so pro vide in teractive to o l s to make users o perate an d an al yze th e 3D o bjects co n ven ien tl y an d directl y to get better un derstan din g o f th e spatial ph en o men a,in tern al structure an d distributin g tren ds o f seabed spatial o bjects.Durin g th e research,th is paper makes tech n o l o gical in n o vatio n in th e fo l l o w in g aspects:(1)Mo del in g tech n o l o gy o f mul ti-dimen sio n al an d in tegrative seabed data.Marin e geo-scien tific in vestigatio n an d research is very co mpl ex an d th e in fo rmatio n acquired is mul ti-so urce,h etero gen eo us in structure,mul ti-dimen sio n al n海底多维综合数据建模及可视化技术研究an d dyn amic.Th us makes it very difficul t to un derstan d th e co n ten ts an d rel atio n sh ips betw een MG&G data o bjects an d brin g in co n ven ien ce to th e man agemen t,sh are an d appl icatio n o f th e data.By an al yzin g th e in vestigatio n an d research seabed,th is paper makes syn th esis an d abstract fo r th e data an d pro po se a co n ceptual mo del,based o n w h ich a data mo del fo r th e mul ti-dimen sio n al an d in tegrative seabed data is design ed in an o bject-o rien ted w ay.Th e data mo del can cl earl y demo n strate th e cl assificatio n,rel atio n sh ip an d structure o f th e co mpl ex MG&G data o bjects.I t can pro vide a bridge betw een uses an d system design ers o r devel o pers,an d database system can be easil y devel o ped based o n th e data mo del.So,th is mo del can be regarded as a stan dard templ ate an d guidan ce fo r th e design an d devel o pmen t o f“Digital Seabed,database an d system(2)3D visual izatio n an d in teractive an al ysis o f marin e geo-scien tific data.Th e existin g 3D spatial co n structio n meth o ds are main l y fo cused o n th e reco n structio n o f geo l o gical o bject o n l y based o n th e bo reh o l e data.I f th o se meth o ds are used in th e reco n structio n o f seabed spatial o bjects w h ere th ere are very few bo reh o l es,th e veracity an d demo n stratio n capacity can n o t meet th e deman ds o f marin e geo-scien tific research.So th is paper pro po ses a“pro fil e-bo reh o l e 3D spatial co n structio n meth o d acco rdin g to th e marin e geo-scien tific appl icatio n deman ds an d ch aracteristics.Takin g advan tage o f regio n al pro fil e data an d discrete bo reh o l e data,th e seabed spatial o bjects can be reco n structed to demo n strate th e strata structure an d distributin g tren d usin g pro fil e sampl in g data as primary mo del in g po in ts an d bo reh o l e data as co n tro l po in ts.Furth ermo re,w ith an al yzin g th e in teractive tech n o l o gy in 3D en viro n men t,a tech n o l o gy fo r visual izatio n an d in teractive an al ysis o f th e mul ti-dimen sio n al an d in tegrative data is pro po sed.Key w o rds：Digital Seabed;Object-Or i en ted;data mo de l in g;3Dv i suaI i zat i o n;pro f iI e-bo reh o I eil l海底多维综合数据建模及可视化技术研究目 录1绪论.11.1“数字地球”概念的提出与发展.11.2“数字海底”的发展现状.21.2.1“数字海底”的概念.21.2.2“数字海底”数据库的建设.41.2.3 空间信息技术在海洋地学分析中的应用.71.3 选题依据.101.4 地学三维可视化技术的研究现状.121.5 主要研究内容.161.6 技术路线.181.7 组织结构.181.8 小结.192海底调查研究工作方法及特点.202.1海底调查与研究现状.202.1.1全球海底调查研究现状.202.1.2我国海底调查研究.212.2海底调查研究方法.232.3海底调查研究概念模式.262.4 海底数据内容及特点.312.4.1海底调查研究数据内容.312.4.2海底调查研究数据的特点.332.5小结.363海底多维综合数据的建模方法.373.1面向对象方法简介.373.1.1系统建模的目的.373.1.2传统的建模方法.373.1.3面向对象的建模方法.383.1.4面向对象的特征.403.2 UML建模语言.413.3海底数据建模步骤.423.4海底多维综合数据模型.433.5小结.524渤海工程地质数据库系统的设计与开发.534.1背景.534.1.1海洋工程地质调查和评价工作的发展.534.1.2海洋工程地质数据库系统在“数字油田”建设中的缺乏.554.2渤海油田工程地质工作需求分析.564.2.1系统建设的意义.56IV海底多维综合数据建模及可视化技术研究4.2.2 数据内容.584.2.3 系统的功能需求.614.2.4 系统的性能要求.614.2.5 用户分类及权限.624.3渤海工程地质数据库的设计和建设.644.3.1总体设计.644.3.2 详细设计.674.3.3 空间数据的组织结构.714.4系统设计和开发.734.4.1系统体系结构.734.4.2系统的功能设计.754.5小结.775海底信息的三维可视化技术.785.1 海底多维信息的可视化现状.785.2地学三维空间构模技术.815.2.1 基于面模型的构模.825.2.2 基于体模型的构模.845.2.3 基于混合模型的构模.885.3基于体元的海底多维信息的可视化表达.895.3.1 剖面-钻孔”空间构模方法.895.3.2空间数据模型.975.3.3剖切算法.985.3.4三棱柱体元的剖分.995.4可视化交互分析技术.1015.4.1空间坐标变换.1025.4.2鼠标仿真三维跟踪球.1065.4.3二维屏幕到三维空间的映射.1095.5 小结.1106海底三维可视化原型系统的实现.1116.1 Open GL 简述.1116.1.1 简介.1116.1.2 功能.1116.1.3 Open GL基本工作流程.1136.1.4 Open GL函数库和运行机制.1136.1.5 Open GL三维变换.1146.1.6 VC+环境下使用Open GL进行应用程序开发.1186.2海底三维可视化原型系统设计与开发.1196.2.1设计原则.1196.2.2 组件库结构.1206.2.3 功能.1216.3 小结.1237总结与展望.124v海底多维综合数据建模及可视化技术研究7.1 总结.1247.2研究展望.126致谢.128参考文献.129VI海底多维综合数据建模及可视化技术研究1绪论1.1“数字地球”概念的提出与发展1998年1月31美国副总统戈尔在洛杉矶加里福尼亚科学中心举行的开放 地理信息系统协会(Open GI S Co n so rtium,OGC)年会上，发表了题为：“数字 地球：21世纪理解我们行星的方式”的报告，首次对“数字地球”概念进行了 详细的阐述(ALGo re,1998)。“数字地球”是指一个以地理坐标(经纬网)为依据的、具有多分辨率的、海量数据的和多维显示的虚拟系统，它对真实地 球及其相关现象进行统一的数字化重现和认识，运用数字化手段来处理整个地 球的自然和社会活动诸方面的问题。长期以来，针对不同的地理位置、不同的学科领域以及不同的应用层面，人类对于赖以生存的地球已经做过很多研究，并积累了丰富的资料，但这些资 料却被长期搁置，没有充分利用起来。这主要是由于以前没有一种有效的手段 或技术方法，把这些资料转变为人们容易理解的信息，不能将这些不同来源、不同类型和不同分辨率的资源、环境、乃至社会经济的海量数据进行整合，也 未能将局部与整体乃至全球的数据进行综合分析。现在，“数字地球”概念给我 们提出了一个全新的思路，它把有关地球每一点所有信息，根据地球的地理坐 标加以整合，然后构成一个全球的信息模型，这样我们就可以快速、实时、完 整、形象地了解地球上各种宏观的和微观的情况，便于人类最大限度的实现信 息资源的共享和合理使用，为人类认识、改造和保护地球提供一种先进的手段。由此可见，在人类共同面临资源缺乏、环境污染、人口爆炸与灾害频发等挑战 以及全球经济一体化发展趋势的今天，构建人类共同的数字地球，存储人类赖 以生存的地球的昨天、今天和明天的重要信息，以保证“地球村”的可持续发 展，对推动全球信息化的进程，改变将来人类的生活、工作乃至思维方式都将 起到不可估量的作用。正因为如此，数字地球的概念一经提出，很快就引起了各国政府、大学、研究机构以及I T界的广泛关注，许多国家已经开始探讨并着手实施“数字地球”战略。同时，“数字地球”的相关理论和技术得到了突飞猛进的发展，并在实践 中不断地获得补充和完善。随着信息技术的高速发展及其广泛应用，“数字地球”已经成为继“信息高速公路”之后又一全球性的科技发展战略目标。2004年1 1海底多维综合数据建模及可视化技术研究月，在英国自然杂志发表的一篇题为“Mappin g Oppo rtun ities”的文章（Gew in,2004）,文章的作者认为：地球空间信息科学（Geo-spatial I n fo rmatin Scien ce,简称Geo matics）与生物科学和纳米技术三者是当今世界上最重要的、发展最 快的三个领域。在我国，“数字地球”研究和实施同样得到了政界和科技界的高度重视。1998 年6月，江泽民总书记在接见两院院士时就明确提出了数字地球的战略意义。国家科技部徐冠华部长连续发表了三篇关于数字地球的文章（徐冠华，1999a；徐冠华，1999b；徐冠华等，1999）,不仅反映了我国政府对数字地球的高度重 视，同时也提出了在我国实行数字地球计划的可能性，部署了下一步建立数字 地球的行动措施。从宏观上讲，“数字地球”计划与我国的“国家信息化”或“国 民经济信息化”的战略目标是一致的，“数字地球”计划是中国二十一世纪信息 产业发展的切入点，是我国实施可持续发展战略的技术保障，是关系到国家和 国防的安危以及经济和科技发展战略的重大问题。近几年，中国科技界对“数 字地球”的反应也非常强烈。中国科学院遥感应用研究所、国家遥感应用工程 技术研究中心、中国科学院地理研究所、北京大学、国家基础地理信息中心和 中国测绘科学研究院等有关部门和单位都相继开展了国内和国际数字地球研讨 会，对“数字地球”的基础理论（承继成等，2000；陈述彭，2000）、“数字地 球”的建设思路（赵永平等，1999；陈述彭，1999；李德仁，1999；李闯和吴 少岩，1999；承继成等，1999；金祥文，2000）以及“数字地球”建设中的关 键技术问题（陈述彭等，1999；龚健雅，1999；马荣华等，2001；刘占平等，1999；李德仁等，2001；李军和费川云，2000；陈爱军等，2002）进行了深入 的研究，从理论、技术以及应用等儿个方面不断地进行补充和完善。目前，“数 字地球”在我国已经发展成为一个全新的学科领域。1.2“数字海底”的发展现状1.2.1“数字海底”的概念作为“数字地球”的一个组成部分，“数字海底”的建设和发展也逐渐受到 广泛的关注。海洋是地球上最大的水体地理单元，约占地球表面积的71%,海 底蕴臧着极为丰富的资源。随着全球资源需求量的日益增加和陆地资源的日益 短缺，海洋资源的开发逐渐引起了各国的重视。全球资源开发的战略重点已经 2海底多维综合数据建模及可视化技术研究从陆地转向海洋，海洋已经成为21世纪能源探索和开发的重要场所，合理的开 发和利用海洋资源对于世界各国的可持续发展有着重要的意义。由于海洋特殊 的地理环境，人们无法直接对海底地质现象和特征进行认识和分析，往往需要 进行大量的多学科的综合的海洋调查活动来获取海底信息，这些海底数据包括 间接探测数据（如地球物理数据、遥感等）和直接采样数据（如底质取样、钻 探取样等）。科研人员通过对这些多学科综合数据进行综合对比、分析和评价，来获取对海底地质现象和构造特征的认知。近些年来，随着海洋开发投入力度 的加大和先进的仪器设备及技术方法在海洋调查和海底勘测中的应用，获取的 海底信息数据量日益庞大，数据涉及专业广，结构繁杂，具有时空多维特征，这给海底数据的高效、动态管理和应用提出了新的需求。因此，需要将空间信 息技术与海洋科学相结合，研究并发展“数字海底”理论和技术，将不同来源、不同标准、不同专业和不同格式的海底多维综合数据进行统一管理和应用，来 提高这些海底资料的利用率，更好的为海洋科学研究以及海洋资源开发工作服 务。“数字海底”是空间信息学、海洋地质学和海洋地球物理学等学科相结合 的产物。“数字海底”主要应用先进的空间信息技术对海底表面及海底以下一定 深度的各类地质现象（底质性质、地层分布、地质灾害类型等）和地球物理场（重力场、磁力场等）等信息进行集成管理和应用，能够描述、存储、分析以 及显示来自海底的多源、多分辨率、多尺度、多结构的海量数据，可以大范围、快速、实时反映海水中的悬浮泥沙、浅海礁石、海底地形地貌特征、海底地质 构造和岩性特征等相关信息，实现海洋信息的资源共享及信息服务的社会化，为海洋资源开发、海域勘界、海洋功能区划以及海域的综合整治和管理等方面 提供定性、定位、定量的科学辅助决策信息，更好的为海洋科学研究以及海洋 资源开发工作服务。随着先进的空间信息技术和海洋地质、海洋地球物理等海 洋学科的融合，“数字海底”相关的理论和技术日趋成熟和完善，并且已经开始 进行广泛地应用，大大促进了海底科学研究的发展，逐渐发挥其巨大的经济效 益和社会效益。总之，综合运用“数字海底”理论和技术来设计和建设“数字 海底”系列数据库，并在此基础上进行专业应用系统的研究与开发，从而实现 海底资源环境管理、保护和开发的信息化与自动化，已经成为必然趋势。3海底多维综合数据建模及可视化技术研究1.2.2“数字海底”数据库的建设随着科学技术的发展及其在海洋领域的应用，海底信息采集技术取得了非 常大的进展，人们可以通过多种探测方式（多道地震据，多波束，侧扫声纳，浅地层剖面、底质取样、钻探取样、海底照相、海底录像等）来获取丰富的海 底综合资料，并且通过对这些资料的综合分析和研究来认识海底的现象和特征。目前，海洋地学调查和研究数据正在以一个非常快的速度增长，如何对这些不 同来源、不同标准、不同专业和不同格式的海底综合数据进行高效、动态的管 理和应用，一直是相关领域研究人员所关注的问题。随着计算机存储技术和空间信息技术的发展，各国都针对各自不同的应用 需求进行“数字海底”数据库系统的研究和建设工作，各种类型的海底数据库（基础数据库、中间数据库、成果数据库以及空间数据库、元数据库等）纷纷 建立起来。Kun te（1995）在1995年对当时全球7500个数据库进行了调查和研 究，发现其中大约110个数据库（1.5%）与海洋地质数据有关，进而经过分析 指出数据库技术在海洋地质领域的应用将对海洋地学数据的管理、应用和共享 具有重要的意义。近儿年，随着空间信息技术、计算机技术、存储技术和网络技术的发展及 其在海洋地学领域的广泛应用，“数字海底”数据库系统的开发和建设工作越来 越成熟和完善。目前许多大型数据库系统已经被广泛地使用，为广大海洋科研 和工作人员以及政府部门提供快捷方便的数据服务，发挥出巨大的社会效益和 经济效益，大大推动了海洋科学的发展。美国国家地理数据中心（Natio n al Geo graph ical Data Cen ter,NGDC）的世界海洋地质和地球物理数据库（Th e Wo rl d Data Cen ter fo r Marin e Geo l o gy&Geo ph ysics,h ttp:/w w w.n gdc.n o aa.go v/mgg/mggd.h tml）从多种渠道（学术调查、国际合作项 目、矿产资源评价、国防以及环境研究等）收集并管理了来自全球海域有关海 底调查和研究的各种类型的信息，包括地球物理实测数据（如重力、磁力、水 深、浅地层剖面、侧扫、地震等）以及处理生成的网格化数据和地质采样（钻 孔、底质采样和岩石采样）的描述和分析数据，为全球海洋科学研究和工作人 员提供数据共享和应用服务（图1.1）。美国国家冰雪数据中心（Natio n al Sn o w an d I ce Data Cen ter,NSTDC）对有关冰雪的数字和模拟信息进行收集和管理，为极4海底多维综合数据建模及可视化技术研究地研究人员和公众提供服务(h ttp:/n sidc.o rg/data/in dex.h tml)。英国斯科特极地 研究所的极地与冰川数据库(SPRI LI B,h ttp:/w w w.spri.cam.ac.uk/reso urces/spril ib/)是由剑桥大学的斯科特极地研究所 和剑桥的世界冰川数据中心联合创建的，该数据库囊括了与南极、北极以及冰 雪相关的所有学科的文章和报道，当前的数