第三章 海洋数据的获取 柳 林 测绘科学与工程学院 1

第三章 海洋数据的获取 海洋地理信息系统 要求： 掌握海洋数据获取手段、方法； 掌握海洋数据格式与集成、质量评定。 2

第三章 海洋数据的获取 1 2 3 4 5 6 海洋几何形态特征及其时空尺度 海洋数据基准 海洋数据获取手段 海洋数据获取方法 海洋地理信息系统 1 海洋几何形态特征及其时空尺度 2 海洋数据基准 3 海洋数据获取手段 4 海洋数据获取方法 5 海洋数据格式与集成 6 海洋数据质量评定 3

第三章 海洋数据的获取 海洋地理信息系统 §3.1 海洋几何形态特征及其时空尺度 参照《海洋地理信息系统—原理、技术与应用》这本书 4

§3.1 海洋几何形态特征及其时空尺度 海洋地理信息系统 尺度内涵 海洋信息在空间上的分布和在时间上的延展都具有一定的尺度。同时，海洋信息所包含的空间数据和非空间属性数据都依赖于一定的时空尺度，在不同的尺度下描述信息所表达的信息密度不同。 从研究者的角度，尺度可以理解成在研究某一海洋现象时所采用的时空单位； 从过程的角度分析，尺度可以看成是某一过程或现象在空间和时间上所涉及的范围和发生的频率。 5

§3.1 海洋几何形态特征及其时空尺度 尺度内涵 从尺度的组成来看，尺度可以分成空间尺度、时间尺度和语义尺度。 空间尺度 海洋地理信息系统 尺度内涵 从尺度的组成来看，尺度可以分成空间尺度、时间尺度和语义尺度。 空间尺度 空间数据以其表达的空间范围大小和地理信息系统中各部分规模的大小分为不同的层次，即不同的尺度。 这种特征表明，根据数据内容表达的规律性、相关性及其自身规律，可由相同的数据源形成并再现不同尺度规律的数据，即派生具有内在一致性的多个尺度的数据集。 6

§3.1 海洋几何形态特征及其时空尺度 尺度内涵 空间尺度 海洋地理信息系统 尺度内涵 空间尺度 原始信息在其派生的具有内在一致性的多个尺度上的分布具有内在的连续性，大尺度上的信息是由各个子尺度信息的抽象概括，这是空间数据进行多尺度表达的基础。 7

§3.1 海洋几何形态特征及其时空尺度 尺度内涵 时间尺度 海洋地理信息系统 尺度内涵 时间尺度 时间尺度是指数据表示的时间周期及数据形成周期有不同的长短。从一定意义上分析，时间尺度与空间尺度有一定的联系，即较大空间尺度对应于较长的时间周期，较小的空间尺度对应于较短的时间周期。 比如全球范围内的厄尔尼诺现象时间可以持续半年至1年以上，中等尺度的海洋锋活动周期一般在几周至一两个月内，而小尺度的内波持续时间在几小时内。 正是由于特征和过程有一定的自然节律性，才导致空间数据具有多尺度特征。 8

§3.1 海洋几何形态特征及其时空尺度 尺度内涵 语义尺度 海洋地理信息系统 尺度内涵 语义尺度 语义尺度没有空间尺度和时间尺度直观、易于理解，它是描述海洋形态语义变化的强弱幅度以及属性内容的层次性的概念。 强弱幅度可以有单位时间内或者单位距离内属性特征值的变化幅度值来表示； 属性内容的层次性是属性描述中的类别和等级，是语义实体的包含关系。 9

§3.1 海洋几何形态特征及其时空尺度 尺度内涵 语义尺度 海洋地理信息系统 尺度内涵 语义尺度 语义尺度在一定意义上同时空尺度存在密切的联系。较大的时空尺度下所具有的语义尺度具有较高的抽象概括能力，而较低的语义尺度往往和较小的是空尺度相联系。 为了更好地理解语义尺度的层次性，以海洋现象为例说明语义尺度的含义。如下图所示。 10

§3.1海洋几何形态特征及其时空尺度 海洋地理信息系统 海洋现象4级语义尺度 11

§3.1 海洋几何形态特征及其时空尺度 空间分辨率 海洋地理信息系统 空间分辨率 从遥感要素场中，利用空间信息的多尺度表达特征来进行海洋信息的特征边缘提取，关键是海面形态在遥感影像中的多尺度表达。 遥感影像的多尺度表达主要依赖于遥感影像的空间分辨率。 12

§3.1 海洋几何形态特征及其时空尺度 空间分辨率 空间分辨率与现象空间尺度 空间分辨率与空间尺度存在着对应关系。 海洋地理信息系统 空间分辨率 空间分辨率与现象空间尺度 空间分辨率与空间尺度存在着对应关系。 所谓对应关系是指大的空间尺度海洋现象对应着大的空间分辨率，对海洋形态特征的综合与抽象的能力更强，更能反映出信息的总体趋势； 反之，在研究小尺度现象时往往采用小的空间分辨率，能够更为详细地描述信息的细节信息。空间分辨率选取的大小与研究区域和研究目标有着密切的关系。 13

§3.1 海洋几何形态特征及其时空尺度 空间分辨率 空间分辨率与现象空间尺度 海洋地理信息系统 空间分辨率 空间分辨率与现象空间尺度 例如，研究全球性的天气情况和海流运动，采用1km甚至十几千米的空间分辨率图像就能满足要求； 在研究一个区域河口的水色锋时，采用的空间分辨率就要相应地提高。 14

§3.1 海洋几何形态特征及其时空尺度 空间分辨率 空间分辨率与有效尺度 海洋地理信息系统 空间分辨率 空间分辨率与有效尺度 海洋现象的空间尺度与遥感影像的空间尺度在通常情况下，不是等于关系，而总是存在一定差异。 同一空间分辨率下的遥感影像所覆盖研究区域内的海洋现象的空间尺度是不同的，用同一空间尺度进行特征边缘提取，只能提取相对应的形态特征，对于大于空间尺度或小于空间尺度的现象特征，均不能达到理想的效果，这就是进行有效尺度或者最佳尺度的选择问题。 15

§3.1 海洋几何形态特征及其时空尺度 空间分辨率 空间分辨率与有效尺度 海洋地理信息系统 空间分辨率 空间分辨率与有效尺度 空间分辨率、有效尺度和海洋现象空间尺度的相互关系及在形态特征提取中的应用如下图所示。 16

§3.1海洋几何形态特征及其时空尺度 海洋地理信息系统 空间分辨率、有效尺度和海洋现象空间尺度之间的关系 17

§3.1 海洋几何形态特征及其时空尺度 空间分辨率 空间分辨率与海洋现象识别 海洋地理信息系统 空间分辨率 空间分辨率与海洋现象识别 几何形态尺寸大于空间分辨率的海洋现象并不一定都能够在影像上得到很好表示。 若海洋现象的几何形态尺寸正好等于空间分辨率的大小，但在扫描成像的过程中，该几何形态被扫描到两个相邻的像元中，这就出现了混合像元的问题。即使几何形态的尺寸大于空间分辨率，但在成像的过程中出现混合像元的问题，该几何形态在影像上也不能很好地表达。 18

§3.1 海洋几何形态特征及其时空尺度 空间分辨率 空间分辨率与海洋现象识别 海洋地理信息系统 空间分辨率 空间分辨率与海洋现象识别 但如果该海洋现象的几何特征明显，例如强水色锋等线性特征，即使其横断面尺寸小于空间分辨率的大小，但由于其在影像中明显的线状特征，在遥感影像中也能进行很好的表达。 上述两类问题对影像的多尺度表达具有重要的影响，要特别关注。 19

第三章 海洋数据的获取 海洋地理信息系统 §3.2 海洋数据基准 20

§3.2 海洋数据基准 海洋地理信息系统 海洋测绘基准 海洋测绘信息表达的基准是大地测量基准在海洋及其他水域的扩展, 是大地测量基准的重要组成部分, 分为空间位置信息的平面基准和垂直基准, 以及地球物理测量信息的重力基准和磁力基准, 上述各类基准共同构成现代海洋测绘建设的基础设施。 在高精度空间技术快速发展的背景下, 海洋测绘基准的建设、维持与精化日益成为重点攻关课题。 21

§3.2 海洋数据基准 水平基准 相对定位的坐标系，在一定的测量范围内与该地区的大地球体能较好吻合，但离定位点越远，坐标误差就越大。 海洋地理信息系统 水平基准 相对定位的坐标系，在一定的测量范围内与该地区的大地球体能较好吻合，但离定位点越远，坐标误差就越大。 随着科学技术的发展，相对定位难以满足全球高精度航行定位的需要和现代化战争对运载武器高精度定位的要求，应该进行绝对定位。 22

§3.2 海洋数据基准 海洋地理信息系统 水平基准 在绝对定位坐标系-地心坐标系下，总椭球体与某一局部的大地球体比较，不一定是最吻合的，但就地球总体而言，它的主要参数能最恰当的表达地球的形状和大小。 美国国防部于1975年12月确定以WGS-72（世界测地系）作为美军统一的全球通用坐标系统。一般，水平基准采用全球统一定位基准WGS-84世界大地坐标系。 23

§3.2 海洋数据基准 海洋地理信息系统 垂直基准 垂直基准作为海洋测绘基准的分支体系, 在现代海洋测绘基准建设中具有突出的地位, 与陆地垂直基准---高程基准相比, 具有更明显的特殊性以及概念和构建与维持方法的扩展性。 现代海洋测绘垂直基准体系整体架构的确定和发展, 对海道测量作业和海洋空间信息产品生产具有越来越重要的理论和现实意义。 下面就对垂直基准进行详细介绍。 24

§3.2 海洋数据基准 海洋垂直基准的分类 1.纯几何意义的垂直基准 海洋区域的垂直基准可概括为如下三类。 海洋地理信息系统 海洋垂直基准的分类 海洋区域的垂直基准可概括为如下三类。 1.纯几何意义的垂直基准 几何大地测量意义的地球椭球面基准, 是全球几何大地测量意义的地球椭球面基准, 是全球统一的高精度连续的垂直参考面, 是为海域任意空间点提供大地高信息的参考基准。 暴景阳. 海洋测绘垂直基准综论[J].海洋测绘, 2009，29(2):70-73. 25

§3.2 海洋数据基准 海洋垂直基准的分类 2.由动态物理海洋过程和效应决定的垂直基准 海洋地理信息系统 海洋垂直基准的分类 2.由动态物理海洋过程和效应决定的垂直基准 主要指有关的特征潮面。重要的特征潮面包括平均海面、平均高(低)潮面以及基于某种准则定义的最高(低)潮面。 这类基准面通常称为潮汐基准面, 是海道测量成果表达的应用垂直基准。常用的有平均海面、海图深度基准面、平均大潮高潮面。 26

§3.2 海洋数据基准 海洋垂直基准的分类 2.由动态物理海洋过程和效应决定的垂直基准 海洋地理信息系统 海洋垂直基准的分类 2.由动态物理海洋过程和效应决定的垂直基准 平均海面不论在大地测量学、海道测量学还是物理海洋学中都具有重要的意义, 是滤除了波浪和潮汐效应的似稳态海面, 是零频海面的实际近似, 特定地点的平均海面用于确定区域高程基准, 任意点的平均海面又是确定海图深度基准面和平均大潮高潮面的直接参考面。 平均海面相对于地球椭球面的起伏将海道测量应用的垂直基准面与大地坐标系联系起来, 是海洋测绘与现代大地测量技术相结合的纽带。 另：国家高程基准 1956年，选定青岛大港验潮站1950~1956年7年的平均海平面作为全国统一的高程基准面，该基准沿用了30年。 后来又建立了“1985国家高程基准”。 国家水准原点在该基准面上72.260m。1985黄海高程系与1956高程系的差值仅为2.9cm，这说明青岛附近的年平均海平面是非常稳定的。 27

§3.2 海洋数据基准 海洋垂直基准的分类 2.由动态物理海洋过程和效应决定的垂直基准 (1)平均海平面 平均海平面的定义与算法 海洋地理信息系统 海洋垂直基准的分类 2.由动态物理海洋过程和效应决定的垂直基准 (1)平均海平面 平均海平面的定义与算法 平均海平面亦称海平面，指某一海域一定时期内海水面 的平均位置。是大地测量测量中的高程起算面，由相应 期间逐时潮位观测资料获得，高度一般由当地验潮站零 点起算。 验潮站的水位记录装置有其自身的记录零点，记录零点 在水下的深度随地点的不同而异，随记录装置的设立而 定，这里统称为水尺零点，得到的最原始的水位观测值 即相对于该零点。 28

§3.2 海洋数据基准 平均海平面的定义与算法 假如水位观测是连续曲线y(t)，则T时间内的平均海平面可表示为： 海洋地理信息系统 平均海平面的定义与算法 假如水位观测是连续曲线y(t)，则T时间内的平均海平面可表示为： 式中的MSLT为平均海平面高度。 一般情况下验潮站的水位观测值取为时间间隔为1小时的观测序列，因此， 实际计算时常用的方法是直接对一定时间周期（同时也近似地认为潮汐周 期：如24h、 1个月、1年和多年等）的观测值直接取算数平均： h为水位观测值，n为观测个数，对一天的观测值取其值为24，1个月、1 年和多年均取实际观测个数，也可有短期平均海平面计算长期平均值，即 在日平均海平面的基础上计算月平均海平面、而月平均值求年均值及多个 年均值求多年平均值。这些平均海平面分别称为日、月、年和多年平均海 平面。 29

§3.2 海洋数据基准 海洋地理信息系统 平均海平面的定义与算法 平均海平面的计算对非潮汐成分的消除程度取决于所用水 位数据的观测时间长短。利用长时间的潮汐观测数据，采 用算数平均可以很好的消除非潮汐因素的影响，获得较高 精度的海平面高度。 《现代海洋测绘》上册 介绍了潮汐调和分析，在计算分潮调和常数的同时也可以得到平均海平面值。事实上，平均海平面作为潮汐振动的起算面，本身可以看成零频分潮，这样计算的平均海平面的意义是潮汐振动相对应的平衡面，其数值表示滤除潮汐成分的海平面高度。当观测时间足够长时，调和分析给出的结果和直接算术平均结果的偏差甚微，如用一年的潮汐观测数据，两种方法计算的结果非常一致。而直接算术平均实质上也是一种滤波算法。 30

§3.2 海洋数据基准 海洋地理信息系统 平均海平面的稳定性 由于所取观测时间长度不可能刚好为各分潮的整周期，因 此，平均海平面受剩余潮汐成分的影响，而且短期平均海 平面还包含着长周期分潮的贡献。 另外，非潮汐因素（主要由气象原因引起 ）在不同时间 长度内表现不同性质，在足够长时间内可视为噪声，而短 时间内具有一定的规律性，这使得不同时间长度的平均海 平面稳定性不同。 31

§3.2 海洋数据基准 海洋地理信息系统 平均海平面的稳定性 各年平均海平面的计算值可视为对理想的无扰动海平面的 等精度观测值，按直接平差原理得到的、作为理想无扰动 海平面估计值的、多个年平均海平面的、平均值及作为单 位权方差估值的各年平均海平面的精度指标： 而多年平均海平面的方差为： 32

§3.2 海洋数据基准 海洋地理信息系统 平均海平面的稳定性 可见，随年数n的增加，多年平均海平面具有较高的精度， 可视为理想的无扰动海平面，并可作为替他时间尺度平均 海平面变化的比较基准。 平均海平面的长期趋势性变化，特别是海平面上升近几十 年已引起大地测量学家和海洋学家的关注，成为多学科交 叉研究的课题之一。 33

§3.2 海洋数据基准 海洋垂直基准的分类 2.由动态物理海洋过程和效应决定的垂直基准 (2)海图深度基准面 海图深度基准面确定的基本原则 海洋地理信息系统 海洋垂直基准的分类 2.由动态物理海洋过程和效应决定的垂直基准 (2)海图深度基准面 海图深度基准面确定的基本原则 海洋水深测量的深度观测值经吃水、声速等项改正后，可方便地归算为相对于瞬时海平面的深度值。因为瞬时海平面具有明显的时间变化特性，以瞬时海平面为基准会给水深数据表示带来不确定性。为方便水深数据表示和管理，选用稳定的基准面是非常必要的。 34

§3.2 海洋数据基准 海图深度基准面确定的基本原则 长期平均海平面具有良好的稳定性，因此长期平均海平面本身即是理想的深度起算面。 海洋地理信息系统 海图深度基准面确定的基本原则 长期平均海平面具有良好的稳定性，因此长期平均海平面本身即是理想的深度起算面。 测量和绘制海图的目的主要为航海服务，因此海图深度基准面确定的原则是：既要考虑到舰船航行安全，又要照顾到航道利用率。 海图深度基准面基本可描述为：定义在当地稳定平均海平面之下，是的瞬时海平面可以但很少低于该面。在具体求定时，需考虑当地的潮差变化。深度基准面是相对于当地稳定（或长期）平均海平面定义的。 35

§3.2 海洋数据基准 海图深度基准面确定的基本原则 海洋地理信息系统 海图深度基准面确定的基本原则 为了使得确定的深度基准面满足于上述两条原则，深度基准面保证率的定义为：深度基准面保证率是在一定时间内，高于深度基准面的低潮次数与总次数之比的百分数。 我国航海图采用的深度基准面为理论最低潮面，其保证率为95%左右。 36

§3.2 海洋数据基准 海洋地理信息系统 理论深度基准面的计算 世界各沿海国家根据海区潮汐性质的不同采用不同的计算 模型，包括平均大潮低潮面、平均低潮面、平均低低潮面、 略最低低潮面、观测的最低潮面。 我国采用理论深度基准面，又称理论上可能最低潮面，其计算方法由弗拉基米尔斯基提出。基本计算原理是由M2 、S2、 N2 、K2、K1、O2、P1、Q1这8个分潮叠加计算相对于潮汐振动平均位置（长期平均海平面）可能出现的最低水位，并附加考虑浅海分潮M4 、MS4和M6及长周期分潮Sa和SSa的贡献。 《海洋测绘》上册 P103 关于 M2 、S2、 N2 、K2、K1、O2、P1、Q1分潮介绍 37

§3.2 海洋数据基准 理论深度基准面的计算 8个主要分潮叠加后相对于平均海平面的潮高可表示为： 海洋地理信息系统 理论深度基准面的计算 8个主要分潮叠加后相对于平均海平面的潮高可表示为： 将该潮高表示的最低潮位置作为深度基准面L值，即定义： 38

§3.2 海洋数据基准 海洋垂直基准的分类 3.由稳态的地球重力场决定的重力等位面基准和似稳态海洋 动力效应引起的基准偏差 海洋地理信息系统 海洋垂直基准的分类 3.由稳态的地球重力场决定的重力等位面基准和似稳态海洋 动力效应引起的基准偏差 反映地球重力场作用的垂直基准包括大地水准面和似大地水准面。其中, 该类基准又包含全球和局部基准体系, 全球大地水准面是和全球平均海面最为密合的地球重力等位面, 而据估算，全球意义的似大地水准面和大地水准面之间仅存在毫米以下量级的偏差。 因此, 在目前的应用需求下, 可视为海洋区域的大地水准面和似大地水准面重合。局部意义的大地水准面和似大地水准面是陆地局部高程基准参考面向海域的自然延展。 而平均海面相对于大地水准面的起伏, 即海面地形, 反映着稳态海流和/或海水温度、盐度分布差异的特征, 该差异体现为零频意义海面与等位意义理想海面的偏差, 联系于大地测量学和物理海洋学的相关理论。 暴景阳. 海洋测绘垂直基准综论[J].海洋测绘, 2009，29(2):70-73. 39

§3.2 海洋数据基准 海洋区域垂直基准在描述海洋空间信息中的作用 海洋地理信息系统 海洋区域垂直基准在描述海洋空间信息中的作用 海洋区域的三类垂直基准在描述海洋空间信息, 特别是 水深数据和各类高程数据中各自发挥着独特的作用, 而 且不同类垂直基准之间通过相应的模型和算法实现相互 转换。 作为潮汐基准面的应用性垂直基准在传统海洋测绘中 构成了相对完善的垂直基准体系, 这些基准均直接或间 接由验潮站水位序列计算获得。 40

§3.2 海洋数据基准 海洋区域垂直基准在描述海洋空间信息中的作用 海洋地理信息系统 海洋区域垂直基准在描述海洋空间信息中的作用 而在这类基准中又存在级别的差异, 其中平均海面是海洋潮汐作用的平均面, 构成了海图深度基准面和平均大潮高潮面的参考基面, 由平均海面起算的深度基准和平均大潮高潮面随平面位置的变化反映着海图深度基准面和平均大潮高潮面的曲面型几何结构,是海图深度和特定标志点高程信息表达的垂直参考面, 尽管这种连续形态的参考面尚未以实用化程度实现, 但由这些基准提供安全(保守)水深和保守高度的概念却是明晰的。 41

§3.2 海洋数据基准 海洋区域垂直基准在描述海洋空间信息中的作用 海洋地理信息系统 海洋区域垂直基准在描述海洋空间信息中的作用 以海图的深度基准面表示水深, 只需在一个或多个验潮站处获得相应的水位序列, 便可通过特定的内插方法确定水深测量期间测区任意点和任意时刻的水位值, 从而将由瞬时海面测定的水深值归算至海图深度基准参考面, 该方法和过程通常称为海道测量水位改正。 而验潮站的深度基准确定以及水位内插方法的技术实现统一为水位控制, 常规海道测量水位控制的本质是以深度基准面为参考面的瞬时水位场模型构建及时变高度数据归算过程。 42

§3.2 海洋数据基准 海洋区域垂直基准在描述海洋空间信息中的作用 海洋地理信息系统 海洋区域垂直基准在描述海洋空间信息中的作用 为了表示灯塔等导航标志的保守高度以及海上桥梁的净空高度, 其高度信息的起算面为所在地点的平均大潮高潮面。当以有关的测量技术测定了这些特征高程点到瞬时海面或国家高程基准的相对高度后, 通过以平均海面为参考的瞬时海面水位改正或当地的海面地形改正后, 借助平均大潮高潮面的数值计算实现其保守高度确定。依海岸线的定义,它是平均大潮高潮面与海岸的交线, 因此, 在这一层意义上, 平均大潮高潮面是海岸线定义的参考面。 在实践中, 海岸线通过痕迹线实测而得。 而实际痕迹线与平均大潮高潮线的定义差异已经引起研究者的关注, 并且是值得进一步澄清的问题。 43

§3.2 海洋数据基准 海洋区域垂直基准在描述海洋空间信息中的作用 海洋地理信息系统 海洋区域垂直基准在描述海洋空间信息中的作用 纯几何大地测量学含义的椭球面垂直基准在传统海道测量中几无作用, 这是由于传统海道测量, 特别是水深测量, 其实质是测定可航水层的厚度, 由海面测船的直接深度观测量经瞬时海面的水位控制容易获得所需的最终信息。 现代空间精密三维定位技术所能提供的瞬时海面大地高精确确定能力, 使得以测深精度获取海底大地高程成为可能, 若可实现海图深度基准面大地高模型的精确构建, 则方便实现图载水深的确定, 其优点是克服传统潮位改正中的测量载体升沉影响及验潮站和测量载体海面的波动效应及匹配误差, 在有利于提高水深测量和归算精度的同时提高工作效率, 因此, 这种模式已引起国际海道测量界的高度关注, 并向实用化程度推进。 44

§3.2 海洋数据基准 海洋区域垂直基准在描述海洋空间信息中的作用 海洋地理信息系统 海洋区域垂直基准在描述海洋空间信息中的作用 在传统技术及其信息产品表达方式和现代技术模式结合方面, 稳态物理场维持下的重力场等位面垂直基准和稳态海面地形以及二者结合统一而成的平均海面高模型可提供基准转换的基础信息, 从而促进海洋测绘信息产品的多样性发展。 45

第三章 海洋数据的获取 海洋地理信息系统 §3.3 海洋数据获取手段 46

§3.3 海洋数据获取手段 海洋地理信息系统 海洋数据获取 海洋观测实质上就是对发生在海洋中的各种过程以一定的时空间隔进行数据采样，以便获取对海洋原过程进行解析、统计或其它描述性研究的基础数据，是研究海洋、开发海洋、利用海洋的基础。 海洋观测技术包括海洋遥感遥测、自动观测和声探测技术，以卫星、飞机、船舶、潜器、浮标、平台及岸站为观测平台，实现了对海洋的立体观测和对海洋资源的快速探查。 下面具体讲一下海洋数据有哪些获取手段。 刘长东. 海洋多源数据获取及基于多源数据的海域管理信息系统[D]中国海洋大学, 2008 . 47

§3.3 海洋数据获取手段 海洋地理信息系统 海洋卫星遥感 1978年美国发射了世界上第一颗海洋卫星SEASAT-1，它标志着对海洋的观测已进入了空间遥感时代。卫星遥感广泛应用于海洋环境、海岸带、海面和海底地形、海洋重力场、海洋水色及渔场环境的调查和监测。它形成了从海洋状态波谱分析到海洋现象判读等一套完整的理论与方法。 目前常用的海洋卫星遥感仪器主要有雷达散射计、雷达高度计、合成孔径雷达、微波辐射计及可见光/红外辐射计海洋水色扫描仪等。 48

§3.3 海洋数据获取手段 海洋卫星遥感 雷达散射计 海洋地理信息系统 海洋卫星遥感 雷达散射计 雷达散射计是一种主动式斜视观测的微波装置。利用特定频率的雷达波脉冲照射到粗糙海面后产生的布喇格后向散射回波信号，可以反演出海面风速、风向和风应力以及海面波浪场。利用散射计测得的风浪场资料，为海况预报提供了丰富可靠的依据。积累的历史资料将为海岸和近海工程设计提供科学的设计标准。 49

§3.3 海洋数据获取手段 海洋卫星遥感 星载雷达高度计 海洋地理信息系统 海洋卫星遥感 星载雷达高度计 星载雷达高度计也是一种主动式微波传感器。测量脉冲经海面反射之后的往返时间可得出卫星的高度，用它可对大地水准面、海冰、潮汐、水深、海面风强度和有效波高、“厄尔尼诺”现象、海洋大中尺度环流等进行监测和预报。利用星载高度计测量出赤道太平洋海域海面高度的时间序列，可以分析出其大尺度波动传播和变化的特征，对“厄尔尼诺”现象的出现和发展进行预报；它能在整个大洋范围测出海面动力高度，是唯一的大洋环流监测手段。 50

§3.3 海洋数据获取手段 海洋卫星遥感 合成孔径雷达 海洋地理信息系统 海洋卫星遥感 合成孔径雷达 合成孔径雷达（Synthetic Aperture Radar，SAR）是一种高方位分辨率的相干成像雷达。它利用了相位和振幅信息，是一种准全息系统，可分为侧视、斜视、多普勒锐化和聚束测绘等工作方式。它利用合成天线技术获取良好的方位分辨率，利用脉冲压缩技术获得良好的距离分辨率。通过对SAR图像作快速傅里叶变换，可确定二维的海浪谱及海表面波的波长、波向和内波。根据SAR图像亮暗分布的差异，可以提取到海冰的冰岭、厚度、分布、水一冰边界、冰山高度等重要信息。 51

§3.3 海洋数据获取手段 海洋卫星遥感 合成孔径雷达 海洋地理信息系统 海洋卫星遥感 合成孔径雷达 利用SAR图像不仅可及时发现海洋中较大面积的石油污染，而且可以监测突发性污染事件。由于SAR图像上的亮暗分布与海底地形、地貌有一种直接相关性，在一定的风浪条件下，可以进行浅海水深河水下地形测绘，为专属经济区的勘查与划界提供科学依据。 52

§3.3 海洋数据获取手段 海洋卫星遥感 微波辐射计 海洋地理信息系统 海洋卫星遥感 微波辐射计 海面温度（Sea Surface Temperature，SST）是海洋学研究必测的最基本参数之一，水温是划分水团的主要依据之一，还被用于分析海洋锋和流系。水温是控制生物种群分布及其洄游和繁殖过程的基本量，因而在海洋渔场渔情分析预报中占有重要地位。 53

§3.3 海洋数据获取手段 海洋卫星遥感 微波辐射计 海洋地理信息系统 海洋卫星遥感 微波辐射计 微波辐射计是被动微波传感器，通过测量由海面发射的热辐射温度来遥感海面的温度。以美国NOAＡ－10，11，12卫星上的甚高分辨率辐射仪（AVHRR）为代表的传感器，可以精确地绘制出海面分辨率为1 KM、温度精度优于10C的海面温度图像。通过卫星遥感海面温度得出的全球大洋等温线分布，揭示了以前常规方法所没有发现的复杂现象，甚至纠正了以前所得出的不正确结论。 54

§3.3 海洋数据获取手段 海洋卫星遥感 可见光/红外辐射计海洋水色扫描仪 海洋地理信息系统 海洋卫星遥感 可见光/红外辐射计海洋水色扫描仪 可见光/近红外波段中的多光谱扫描仪（MSS，TM）和海岸带水色扫描仪（CZCS）均为被动式传感器。它能测量海洋水色、悬浮泥沙、水质等。 在海洋渔业方面，由于海洋浮游植物是有机物的初级生产者和能量的主要转换者。它的数量变化直接影响海洋中鱼虾等生物资源的数量变化。通常以叶绿素浓度（即水色）来表示浮游植物的含量。在中心波段0.443，0.52和0.55μｍ上可以遥感出海面叶绿素的浓度，并绘制出专题图。 55

§3.3 海洋数据获取手段 海洋卫星遥感 可见光/红外辐射计海洋水色扫描仪 海洋地理信息系统 海洋卫星遥感 可见光/红外辐射计海洋水色扫描仪 通过这些图，配合温度，可以预报、预测中心渔场和鱼汛，既能避免过度捕捞，保护资源，还可指导水产养殖业。水色遥感是唯一可穿透海水一定深度的卫星海洋遥感技术。赤潮主要由于海域中浮游生物大受繁殖所引起，赤潮发生时，在蓝绿波段（0.45μm）具有强烈吸收，在红色和近红外波段具有强烈散射。因此，水色卫星可用于赤潮监测。 56

§3.3 海洋数据获取手段 海洋卫星遥感 可见光/红外辐射计海洋水色扫描仪 海洋地理信息系统 海洋卫星遥感 可见光/红外辐射计海洋水色扫描仪 含有泥沙的水体随着泥沙含量的增加，光谱反射比也增加，光谱反射比的峰值逐渐由蓝波段向红端位移，水体本身的散射特性逐渐被泥沙的散射所覆盖，因此，利用多光谱信息和反射比可从水色资料中提取出悬移质浓度及其运移的信息。 在水色卫星遥感图像中，可以显示锋面、涡旋、海流、水团等大中尺度海洋现象，与其它卫星资料结合研究，可揭示许多海洋现象的动力机制和过程。 57

§3.3 海洋数据获取手段 海洋地理信息系统 海洋自动观测 微电子技术、计算机技术、传感器技术及卫星通讯和定位技术的发展，推动了资料浮标、漂流浮标和沿岸台站海洋观测技术的发展。 自沉浮式剖面探测浮标是一种海洋观测平台,首先应用在国际Argo计划，故又称之为Argo浮标。 专用于海洋次表层温、盐、深剖面测量。仪器布放后自行在大海中工作2a以上,直至电源耗尽。 58

§3.3 海洋数据获取手段 海洋地理信息系统 海洋自动观测 我国在2004年11月8日实验的Argo浮标潜入深度已达到1900m,历时两年的浮标研究工作,在下潜深度、上浮水面、剖面测量、数据处理、卫星传递数据等功能上已经达到国际Argo组织的要求。 59

§3.3 海洋数据获取手段 海洋地理信息系统 Argo浮标 60

§3.3 海洋数据获取手段 海洋自动观测 美国早在上个世纪80年代中期就发展了可同时监测海水、气象和水质参数的海洋生态环境监测锚系浮标； 海洋地理信息系统 海洋自动观测 美国早在上个世纪80年代中期就发展了可同时监测海水、气象和水质参数的海洋生态环境监测锚系浮标； 多参数表面漂流浮标用于大尺度的海洋环境观测、咫风预报、跟踪溢油和赤潮漂移、卫星遥感的地面真实检验、海洋环境预报和天气预报模式检验等； 美国的沿岸海洋检测网已经发展到第六代，以统一的数据采集和控制系统、多参数综合检测及卫星实时通讯为主特征； 61

§3.3 海洋数据获取手段 海洋地理信息系统 海洋自动观测 欧共体在尤里卡海洋计划中也发展了海洋遥测遥控系统，提高了对灾害性海洋环境的控制监测能力。海洋环境自动监测技术的发展提高了人类对海洋环境的监测、预测和预报能力，促进了海洋和沿海经济的发展。 62

§3.3 海洋数据获取手段 海洋自动观测 海洋台站自动观测 海洋台站是建立在沿海、岛屿、海上平台或其它海上建筑物上的海洋观测站的统称。 海洋地理信息系统 海洋自动观测 海洋台站自动观测 海洋台站是建立在沿海、岛屿、海上平台或其它海上建筑物上的海洋观测站的统称。 其主要任务是在人们经济活动最活跃、最集中的滨海区域进行水文气象要素的观测和资料处理，以便获取能反映出观测海区环境的基本特征和变化规律的基础资料，为沿岸和陆架水域的科学研究、环境预报、资源开发、工程建设、军事活动和环境保护提供可靠的依据。 康寿岭. 海洋台站自动观测系统[J],海洋技术, 1995, (03) . 63

§3.3 海洋数据获取手段 海洋自动观测 海洋台站自动观测 海洋地理信息系统 海洋自动观测 海洋台站自动观测 台站观测资料能较好的反映所辖海域内的环境状况和变化规律，具有一定代表性。台站观测还具有连续性、准确性、时效性的特点。连续性主要包含空间连续和时间连续两个方面。 空间连续是在水平方向的合理站点布设和垂直方向的空中、表层、次表层、海洋剖面的测量； 时间连续是指可获得海洋各种过程的长期不间断的观测数据，可利用这个无限样本序列来准确恢复我们所关心的连续过程变化。 64

§3.3 海洋数据获取手段 海洋自动观测 海洋台站自动观测 海洋地理信息系统 海洋自动观测 海洋台站自动观测 台站系统一方面将现场观测的数据采用快速、准确、可靠的通信手段实时传送到海洋预报等部门，以便及时掌握海洋环境特性和演变过程； 另一方面把现场观测到的数据作为历史资料永久保存起来。 65

§3.3 海洋数据获取手段 海洋自动观测 水下自航式海洋观测平台 海洋地理信息系统 海洋自动观测 水下自航式海洋观测平台 水下自航式海洋观测平台是上个世纪80年代末90年代初期在载人潜器和无人有缆遥控潜器(ROV)的技术基础上迅速发展起来的一种新型海洋观测平台。 主要用于无人、大范围、长时间水下环境监测，包括物理学参数、海洋地质学和地球物理学参数、海洋化学参数、海洋生物学参数及海洋工程方面的现场接近观测。 惠绍棠. 水下自航式海洋观测平台技术发展研究[J],海洋技术, 2001, (04) . 66

§3.3 海洋数据获取手段 海洋自动观测 水下自航式海洋观测平台 海洋地理信息系统 海洋自动观测 水下自航式海洋观测平台 其特点是:成本低、环境适应性强，可冲破人工潜水极限而进入现场进行接近观测，免除了ROV需要水面支援母船的累赘，减少作业经费；体积小，使用方便，水下便于布放回收；可根据水声信号遥控或预置程序控制，按要求进行相关项目观测;有自主动力，水下运行时间相对较长，有源噪声低，可进行隐蔽观测。 67

§3.3 海洋数据获取手段 海洋地理信息系统 海洋自动观测 浮标观测 海洋资料浮标是锚泊或漂浮在海洋上的一种无人值守自动观测平台，在海洋观测系统中起着重要作用。 海上各项活动都将从浮标所获得的数据中受益。随着海洋科学领域的研究和发展，从1990年开始了应用浮标、飞机和卫星遥感技术对海洋进行观测。 68

§3.3 海洋数据获取手段 海洋自动观测 浮标观测 由于仅用飞机观测和卫星的遥感，虽然调查的速度快、面积广，但只能获得其表面的资料； 海洋地理信息系统 海洋自动观测 浮标观测 由于仅用飞机观测和卫星的遥感，虽然调查的速度快、面积广，但只能获得其表面的资料； 而浮标可在海洋恶劣环境条件下连续长时间无人值守工作，只有结合浮标共同使用，才能全方位、深层次、全天候地反映海洋环境的全貌及变化。 69

§3.3 海洋数据获取手段 海洋自动观测 其他现场观测设施 海洋地理信息系统 海洋自动观测 其他现场观测设施 直接进行海洋现场观测的主要技术设施还包括:专门设计的海洋调查船、盐度(电导)-温度-深度仪(CTD)、声学多普勒流速剖面仪(ADCP)、地层剖面仪、旁侧声呐、潜水器、水下实验室、水下机器人、海底深钻等。 直接观测的资料既为实验研究和数学研究的模式提供可靠的借鉴，也可对实验和数学方法研究的结果予以验证。 70

§3.3 海洋数据获取手段 海洋自动观测 其他现场观测设施 海洋地理信息系统 海洋自动观测 其他现场观测设施 事实上，使用先进的调查船、测试仪器和技术设施所进行的直接观测，的确推动了海洋科学的发展，特别是20世纪60年代以来，几乎所有的重大进展都与此密切相关。 71

§3.3 海洋数据获取手段 海洋声探测 水声探测技术在海洋观测和水下目标探测中占有很重要的地位，是实现水下目标遥测的主要手段。 海洋地理信息系统 海洋声探测 水声探测技术在海洋观测和水下目标探测中占有很重要的地位，是实现水下目标遥测的主要手段。 目前，国际上比较成熟的海洋声探测技术海洋剖面测量技术、声成像技术、鱼群探测技术、声层析技术、声学多波束测深技术及声通讯技术。 合成孔径声呐是利用接收基阵在拖曳过程中对海洋中目标反射信号的时间采样，经延时补偿构成目标的空间图像，它以小孔径的基阵获得大孔径基阵才具有的分辨率。 朱光文. 发展海洋观测高技术[J]，海洋技术, 1997, (04) . 72

§3.3 海洋数据获取手段 海洋声探测 声相关海流剖面测量(ACCP)技术测得的海流剖面深度已经达到1200m，对底深度已达5000m。 海洋地理信息系统 海洋声探测 声相关海流剖面测量(ACCP)技术测得的海流剖面深度已经达到1200m，对底深度已达5000m。 声层析技术通过测量声速传播的时间来计算传播路径上的平均温度，通过测量声在双声线传播的时间差来测量上升流、通量、涡流等动力参数。 水声探测鱼群和渔资源评估技术，通过探测鱼群的群体和个体回波信息，经过积分处理，可以得到鱼群总量及分类鱼量，在船走航时作业，可探测1至11000米水深，在渔业资源评估中起到重要作用。 73

§3.3 海洋数据获取手段 海洋地理信息系统 海洋声探测 多波束测深技术主要由多波束测深声呐、卫星导航、成图计算机和若干外设组成，可以形成多达151个20x20 窄波束，在航行过程中实时获取海底丰富信息，提供多种表示海底地形地貌的图件，用于海底地形地貌的高精度绘制。 水下声多媒体通讯技术在水下图像、数据及语音通讯中有重要应用价值。 74

§3.3 海洋数据获取手段 ARGO全球海洋观测网 海洋地理信息系统 ARGO全球海洋观测网 ARGO全球海洋观测网建设是由美国等国家的大气、海洋科学家与1998年推出的一个大型海洋观测计划。旨在快速、准确、大范围收集全球海洋上层的海水温、盐度剖面资料，以提高气候预报的精度，有效防御全球日益严重的气候灾害给人类造成的威胁。 75

§3.3 海洋数据获取手段 ARGO全球海洋观测网 海洋地理信息系统 ARGO全球海洋观测网 ARGO是英文“Array for Real-time Geostrophic Oceanography”（地转海洋学实时观测阵）的缩写（苏纪兰，2001），俗称“ARGO全球海洋观测网”。ARGO计划在全球大洋中每隔3个经纬度布放一个卫星跟踪浮标，总计为3000个，组成一个庞大的ARGO全 球海洋观测网，其所利用的PALACE（自律式拉格朗日环流剖面观测）浮标的设计寿命为4至5年，最大测深为2000m，每隔10天发送一组剖面实时观测资料，每年可获得多达10万个剖面的测量资料（温度、盐度和海流）。 76

§3.3 海洋数据获取手段 ARGO全球海洋观测网 海洋地理信息系统 ARGO全球海洋观测网 PALACE浮标具有成本低（12-15万元/个）、使用寿命长、无需日常维护和不易受到人为损坏等优点，故受到世界各沿海国家海洋、大气科学家的青睐，被誉为“海洋观测手段的一场革命”，实现了长期、自动、实时和连续获取大范围、深层海洋资料的能力。 77

§3.3 海洋数据获取手段 ARGO全球海洋观测网 海洋地理信息系统 ARGO全球海洋观测网 根据2003年3月3到6日在浙江杭州召开的第五次国际ARGO科学组会议提供的统计资料表明，到2003年l月20日，世界上15个国际ARGO计划的成员国(或团体)己经在太平洋、大西洋、印度洋和南极周围海域布放了650个ARGO浮标，其中也包括我国在北太平洋和东印度洋布放的16个浮标。到2003年底，全球海洋中的ARGO浮标总数将达到2197个。 78

第三章 海洋数据的获取 海洋地理信息系统 §3.4 海洋数据获取方法 79

§3.4 海洋数据获取方法 海洋地理信息系统 海洋数据获取方法 人们在海洋领域的应用研究，就是借助现场观测、物理试验、数值模拟和遥感反演等手段获取海洋数据，并通过对海洋数据的分析、综合、归纳、演绎及科学抽象等方法，研究海洋系统的结构和功能。 邵全琴，海洋GIS时空数据表达研究[D]，博士学位论文，北京:中国科学院地理科学与资源研究所，2001 80

§3.3 海洋数据获取方法 海洋数据获取方法 航空航天遥感 海洋地理信息系统 海洋数据获取方法 航空航天遥感 航空航天遥感为海洋观测和研究提供了一个崭新的数据集，通过航空航天遥感得到的数据具有： 大面积同步测量，并具有较高空间分辨率。可满足区域海洋学研究乃至全球变化研究的需求。20世纪后期国际海洋界执行和参与的大型研究计划，如世界气候研究计划(WCRP)，热带海洋与全球大气研究计划(TOGA)，世界大洋环流实验(WOCE)，全球海洋通量联合研究计划(JGOFS)，海岸带海陆相互作用计划(LOICZ)等，都采用了卫星海洋遥感所提供的数据集。 李昭，虚拟海洋环境时空数据建模与可视化服务研究[D]，博士学位论文，浙江大学，2001 81

§3.3 海洋数据获取方法 海洋数据获取方法 航空航天遥感 海洋地理信息系统 海洋数据获取方法 航空航天遥感 可满足动态监测和长期监测的需求。90年代，各国海洋卫星计划已构成10～20年时间尺度的连续观测，以满足海洋环境业务化监测和气候研究的迫切要求。 成像周期短、多时相。因此它是监测海洋突发事件的有效手段。 82

§3.4 海洋数据获取方法 海洋数据获取方法 航空航天遥感 海洋地理信息系统 海洋数据获取方法 航空航天遥感 海洋遥感数据集覆盖了大部分的海洋环境参数和信息，包括海表温度、大气水浮、叶绿素浓度、悬浮质浓度、DOM浓度、海洋初级生产力、海洋光学参数、大气气溶胶、海平面高度、大地水准面、海流、重力异常、海洋降雨、有效波高、海浪方向谱、海面白帽、内波、浅海地形、海面风场、海面油膜、海面污染、 COZ海/气交换等方面。 但海洋遥感数据也存在着一定的缺陷，例如:只能对海空、海表或海洋浅表进行观测，传感器缺陷导致的空间同步覆盖等。 83

§3.4 海洋数据获取方法 海洋数据获取方法 现场调查 海洋地理信息系统 海洋数据获取方法 现场调查 通过现场调查得到的数据主要包括各种大面和断面数据、浮标数据、站点数据以及船舶报数据等。 海上测量数据具有详实、准确、精度高等优点，但也存在离散、局部、片断等问题。 海上测量数据作为直接观测数据，能够真实的反映海洋复杂现象，同时可以进行模式检验、遥感数据校验。 84

§3.4 海洋数据获取方法 海洋地理信息系统 Argo浮标剖面测量过程 85

§3.4 海洋数据获取方法 海洋数据获取方法 现场调查 海洋地理信息系统 海洋数据获取方法 现场调查 由于海上实际测量需要花费大量人力、物力，且相对于海洋整体和全局而言仍属于局部和片断，在时间和空间上提供的信息较为有限。据此而直接研究海洋现象过程与动态，显然是远远不够的。 86

§3.4 海洋数据获取方法 海洋数据获取方法 数值模拟导出数据 海洋地理信息系统 海洋数据获取方法 数值模拟导出数据 用于描述海洋各种运动形式的数理方程组非常复杂，准确解析的难度较大，而采用数值方法将方程组进行数值求解，可以在很大程度上解决该问题。 利用这些精确、高效的海洋数值模式，可以得到现实情况下的海洋运动状况，经过实测数据的验证，从而为进一步的海洋研究提供数据。 87

§3.4 海洋数据获取方法 海洋数据获取方法 数值模拟导出数据 利用数值模式为海洋研究提供数据，一般都有相当的实测数据加入，即“数据同化”。 海洋地理信息系统 海洋数据获取方法 数值模拟导出数据 利用数值模式为海洋研究提供数据，一般都有相当的实测数据加入，即“数据同化”。 采用这些实测数据，使得数值方法天生的弊病得到一定程度的改善，在计算过程中可以不断进行有效的干预。在数值产品的后期，采用比较严格的质量控制，并对该产品的应用范围提供参考和建议。 88

§3.4 海洋数据获取方法 海洋数据获取方法 数值模拟导出数据 海洋地理信息系统 海洋数据获取方法 数值模拟导出数据 可以说，大部分的导出数据是出自数值数据，而提供数值数据的计算模式一般都同化了大量的现场实测或者遥感观测数据，可信度比较高，可以满足一般性的应用需要，但在较高要求(尤其是中小尺度)的科学研究和应用中仍然不能代替非导出数据。 此外，导出数据需要依赖于一定的观测数据为基础，所描述的信息是对海洋真实现象的模拟和逼近。 89

第三章 海洋数据的获取 §3.5 海洋数据格式与集成 90 海洋地理信息系统 http://marinedataliteracy.org/formats.htm 以及参照《海洋地理信息系统—原理、技术与应用》这本书 90

§3.5 海洋数据格式与集成 海洋数据格式 通用GIS格式（如ArcInfo Shp ） 海洋地理信息系统 海洋数据格式 通用GIS格式（如ArcInfo Shp ） ESRI公司的Shapefile文件是描述空间数据的几何和属性特征的非拓扑实体矢量数据结构的一种格式。一个Shapefile文件包括一个主文件（*.shp）,一个索引文件（*.shx）和一个dBASE表文件（*.dbf）。 91

§3.5 海洋数据格式与集成 海洋数据格式 通用GIS格式（如ArcInfo Shp ） 海洋地理信息系统 海洋数据格式 通用GIS格式（如ArcInfo Shp ） 主文件是一个直接存取，变长记录的文件，其中每个记录描述一个实体的数据，称为shape。在索引文件中，每个记录包含对应主文件记录离主文件头开始的偏移量。dBASE表文件包含各个实体的属性特征记录。几何和属性间的一一对应关系是基于一个不重复的记录。几何和属性间的一一对应关系是基于一个不重复的记录顺序代码来实现的，在dBASE表文件中的属性记录和主文件中的记录是相同顺序的。 可以用来描述海洋矢量数据，如海岸线、岛屿边界、行政边界、海区边界；还有等温线、等高线、等深线等。 92

§3.5 海洋数据格式与集成 海洋数据格式 通用GIS格式（Grid） 海洋地理信息系统 海洋数据格式 通用GIS格式（Grid） Grid是以高程值为属性的栅格数据，是构成DEM（数字高程模型）的一种数据结构。 它可以用来描述海洋栅格数据，如海岸带地形数据、海底地形数据。 93

§3.5 海洋数据格式与集成 海洋数据格式 通用遥感图像数据格式（TIF、BSQ、IMG、BMP） 海洋地理信息系统 海洋数据格式 通用遥感图像数据格式（TIF、BSQ、IMG、BMP） TIF 是最复杂的一种位图文件格式，是基于标记的文件格式。 TIFF文件以.tif为扩展名，其数据格式是一种3级体系结构，从高到低依次为：文件头、一个或多个称为IFD的包含标记指针的目录和数据。 BSQ是遥感中指按照波段序列存贮，即各波段的二维图像数据按波段顺序排列。 遥感图像数据格式可以用来描述海洋栅格数据，如海岸带地形数据、海底地形数据。 94

§3.5 海洋数据格式与集成 海洋数据格式 专门数据格式（HDF） 海洋地理信息系统 海洋数据格式 专门数据格式（HDF） HDF是指层次型数据格式（Hierarchical Data Format），可以存储不同类型的图像和数码数据的文件格式，并且可以在不同类型的机器上传输，同时还有统一处理这种文件格式的函数库。 一个HDF文件中可以包含多种类型的数据，如栅格图像数据，科学数据集，信息说明数据。这种数据结构，方便我们对于信息的提取。例如，当打开一个HDF图像文件时，除了可以读取图像信息以外，还可以很容易的查取其地理定位，轨道参数，图像噪声等各种信息参数。HDF 的数据结构是一种分层式数据管理结构。 95

§3.5 海洋数据格式与集成 海洋数据格式 专门数据格式（HDF） 海洋地理信息系统 海洋数据格式 专门数据格式（HDF） HDF是一个能够自我描述、多目标、用于科学数据存储和分发的数据格式。它针对存储和分发科学数据的各种要求提供解决方法。 HDF设计特点为： 自我描述：一个HDF文件中可以包含关于该数据的全面信息。 96

§3.5 海洋数据格式与集成 海洋数据格式 专门数据格式（HDF） 海洋地理信息系统 海洋数据格式 专门数据格式（HDF） 多样性：一个HDF文件中可以包含多种类型的数据。例如，可以通过利用适当的HDF 文件结构，在某个HDF文件中存储符号、数值和图形数据。 灵活性：可以让用户把相关数据目标集中一个HDF文件的某个分层结构中，并对其加以描述。同时可以给数据目标记上标记，方便查取。用户也可以把科学数据存储到多个HDF文件中。 它可以用来描述矢量场数据，如风场；也可用来描述标量场数据，如SST场、盐度场、高度场等。 97

§3.5 海洋数据格式与集成 海洋数据格式 专门数据格式（HDF） 可扩展性：在HDF中可以加入新数据模式，增强了它与其它标准格式的兼容性。 海洋地理信息系统 海洋数据格式 专门数据格式（HDF） 可扩展性：在HDF中可以加入新数据模式，增强了它与其它标准格式的兼容性。 独立性：HDF是一种同平台无关的格式。HDF文件在不同平台间传递而不用转换格式。 HDF可以用来描述矢量场数据，如风场；也可用来描述标量场数据，如SST场、盐度场、高度场等。 98

§3.5 海洋数据格式与集成 海洋数据格式 netCDF格式 海洋地理信息系统 海洋数据格式 netCDF格式 现有的Argo浮标数据的格式有txt、dat、netCDF，其中txt与dat是以文本文件形式存储的，netCDF是以二进制的矩阵形式存储的；表层浮标数据则是以csv逗号分隔文件形式存储的。 下面详细介绍下netCDF格式。 99

§3.5 海洋数据格式与集成 海洋数据格式 netCDF格式 海洋地理信息系统 海洋数据格式 netCDF格式 netCDF(network Common Data Form)网络通用数据格式是由美国大学大气研究协会（University Corporation for Atmospheric Research，UCAR)的Unidata项目科学家针对科学数据的特点开发的，是一种面向数组型并适于网络共享的数据的描述和编码标准。对程序员来说，它和zip、jpeg、bmp文件格式类似，都是一种文件格式的标准。netCDF文件开始的目的是用于存储气象科学中的数据，现在已经成为许多数据采集软件的生成文件的格式。 100

§3.5 海洋数据格式与集成 海洋数据格式 netCDF格式 海洋地理信息系统 海洋数据格式 netCDF格式 利用netCDF可以对网格数据进行高效地存储、管理、获取和分发等操作。由于其灵活性，能够传输海量的面向阵列（array-oriented）数据，目前广泛应用于大气科学、水文、海洋学、环境模拟、地球物理等诸多领域，例如，NCEP(美国国家环境预报中心)发布的再分析资料，NOAA的CDC(气候数据中心)发布的海洋与大气综合数据集(COADS)均采用netCDF作为标准。 101

§3.5 海洋数据格式与集成 海洋数据格式 netCDF格式 netCDF的数据结构： 海洋地理信息系统 海洋数据格式 netCDF格式 netCDF的数据结构： NetCDF数据集(文件名后缀为.nc) 的格式不是固定的，它是使用者根据需求 自己定义的。一个NetCDF数据集包含维(dimensions)、变量(variables)和属性(attributes)三种描述类型，每种类型都会被分配一个名字和一个ID，这些类型共同描述了一个数据集，NetCDF库可以同时访问多个数据集，用ID来识别不同数据集。 102

§3.5 海洋数据格式与集成 海洋数据格式 netCDF格式 海洋地理信息系统 海洋数据格式 netCDF格式 变量存储实际数据，维给出了变量维度信息，属性则给出了变量或数据集本身的辅助信息属性，又可以分为适用于整个文件的全局属性和适用于特定变量的局部属性，全局属性则描述了数据集的基本属性以及数据集的来源。 103

§3.5 海洋数据格式与集成 海洋数据格式 netCDF格式 一个netCDF文件的结构包括以下对象： netCDF name｛ 海洋地理信息系统 海洋数据格式 netCDF格式 一个netCDF文件的结构包括以下对象： 　　netCDF name｛ 　　Dimensions：… //定义维数 　　Variables：… //定义变量 　　Attributes：… //属性 　　Data：…//数据 　　｝ 104

§3.5 海洋数据格式与集成 海洋数据格式 netCDF格式 netCDF数据的主要特点： 海洋地理信息系统 海洋数据格式 netCDF格式 netCDF数据的主要特点： 自描述性：它是一种自描述的二进制数据格式，包含自身的描述信息； 易用性：它是网络透明的，可以使用多种方式管理和操作这些数据； 高可用性：可以高效访问该数据，在读取大数据集中的子数据集时不用按顺序读取，可以直接读取需要访问的数据； 105

§3.5 海洋数据格式与集成 海洋数据格式 netCDF格式 可追加性：对于新数据，可沿某一维进行追加，不用复制数据集和重新定义数据结构； 海洋地理信息系统 海洋数据格式 netCDF格式 可追加性：对于新数据，可沿某一维进行追加，不用复制数据集和重新定义数据结构； 平台无关性：netCDF数据集支持在异构的网络平台间进行数据传输和数据共享。可以由多种软件读取并使用多种语言编写，其中包括C语言，C++，Fortran，IDL，Python，Perl和Java语言等。 另外还有XML、Ascii码、二进制格式、burf（气象数据格式）、grib（通常在气象学用来存储的历史和预测的天气数据） 106

§3.5 海洋数据格式与集成 海洋地理信息系统 海洋数据集成 海洋数据格式各异，但最终应用系统要屏蔽掉这些数据底层的异构性，为用户提供一个统一的数据访问接口，因此在获取数据后要进行统一的格式转换、集成，为后期的具体应用提供便利的数据基础。 107

§3.5 海洋数据格式与集成 海洋数据集成 海洋数据异构性的表现 （1）数据来源的多样性 海洋地理信息系统 海洋数据集成 海洋数据异构性的表现 （1）数据来源的多样性 海洋数据来源的多样性，是海洋数据异构性的主要表现，也是造成海洋数据异构性的最根本原因。 海洋数据的来源目前主要有三大类： 现场观测调查 遥感测量 数值模拟 下图显示了数据来源的多样性。 李海涛. 海洋环境信息集成方法研究与新一代MAGIS平台软件开发[D],中国海洋大学, 2007 . 108

§3.5 海洋数据格式与集成 海洋地理信息系统 海洋数据的多样来源 109

§3.5 海洋数据格式与集成 （2）数据存储格式的多样性 海洋地理信息系统 （2）数据存储格式的多样性 存储格式多样性是海洋数据异构性的最直接体现。不同的测量仪器和测量手段、不同的计算方法和工具、不同的数据标准这三个方面都造成了数据格式的异构。 由于测量仪器和测量手段造成的数据格式异构 不同来源数据的存储格式一般各不相同，即使同种来源类型的数据由于测量仪器、测量手段不同存储格式也各不相同，例如浮标（包括锚系浮标、漂流浮标等)、南森站、台站、CODAS、CTD、ADCP、观测船（包括走船、断面、剖面等）、遥感、卫星等观测手段的不同引起了数据精度的不同和数据格式的不同，如：温盐数据由于观测手段的不同有CTD、BT、CBT、ARGO等格式。而且，关于观测手段、精度、测量单位等相关的描述信息在数据中占据了大量的比例，这些描述信息采用的数据格式更是五花八门。 110

§3.5 海洋数据格式与集成 由于所用的数据处理工具和方法造成的数据格式异构 海洋地理信息系统 由于所用的数据处理工具和方法造成的数据格式异构 由于人们在处理这些海洋数据时所用的方法和工具、平台不同，形成了不同的存储格式。 历史上，海洋数据大都用文件格式存储，即使到现在，文件格式存储仍然是海洋数据存储的重要手段。但数据库以其结构清洗、操作方便、便于共享、支持海量数据等无可比拟的优点，逐渐成为数据存储的主流。对于文件数据，有最通用的文本文件、行列整齐的电子表格文件（如EXCEL表格、WPS表格）、适用于网络的XML文件等。 对于数据库数据来说，既包括中小型的数据库，如Access、My SQL、SQL Server等，也包括大型数据库，如Oracle、DB2、Informix、Sybase等。对于基础地理数据，由于使用不同GIS平台，可能的数据格式有Shp、Coverage、Map、Tab、Mif等。 1.Tab数据格式是MapInfo软件唯一的数据存储格式。 2.MIF文件是MapInfo通用数据交换格式，这种格式是ASCⅡ码，可以编辑，容易生成，且可以工作在MapInfo支持的所有平台上。它将MapInfo数据保存在两个文件中：图形数据保存在.MIF文件中，而文本（属性）数据保存在.MID文件中。其中，.MIF文件有两个区域：文件头区域和数据节，文件头中保存了如何创建MapInfo表的信息，数据节中则是所有图形对象的定义。故MIF应是保存图形的一种文件格式。 111

§3.5 海洋数据格式与集成 由于采用不同的数据标准造成的海洋数据格式异构 海洋地理信息系统 由于采用不同的数据标准造成的海洋数据格式异构 NetCDF是一种面向数组型数据的描述和编码标准，已 被国内外许多行业和组织采用，目前广泛应用于大气科 学、水文、海洋学、环境模拟、地球物理等诸多领域。 另外XML数据因其具有强大的数据描述能力，逐渐成为 事实上网络数据交换的标准。美国、澳大利亚、俄罗斯 以及欧洲等海洋强国和地区都在扎实有效地开展Marine XML的研究应用和开发工作，甚至已把XML成功地运用 到数据交换、资料处理和存储以及日常管理等方面。根 据不同的目的，采用这些不同的数据标准，就会造成数 据存储格式的不同。 112

§3.5 海洋数据格式与集成 海洋数据集成 海洋数据异构性的表现 （3）数据的多时空和多尺度性 海洋地理信息系统 海洋数据集成 海洋数据异构性的表现 （3）数据的多时空和多尺度性 海洋数据具有很强的时空特性。海洋的变化性比陆地 要明显的多，一般情况下，可以认为海洋是时刻变化 的，几个小时甚至几十分钟的时间内，海洋的各种属 性值的变化都是不可忽略的，因此海洋空间数据的时 空性是非常明显的。 另外，海洋空间数据测量的手段决定了海洋空间数据 的多尺度性，多尺度包括时间多尺度和空间多尺度. 113

§3.5 海洋数据格式与集成 海洋数据集成 海洋数据异构性的表现 （4）海洋数据多级别性 海洋地理信息系统 海洋数据集成 海洋数据异构性的表现 （4）海洋数据多级别性 从数据应用的角度来说，不同类型的用户因为任务层 次的不同对卫星遥感数据的要求差别很大。作为数据 的最终用户的三大类： ①公众； ②政府管理与生产作业部门； ③从事科学研究的专家学者。 114

§3.5 海洋数据格式与集成 （4）海洋数据多级别性 海洋地理信息系统 （4）海洋数据多级别性 另外，专家学者在为某个特定研究专题准备数据时必须 先对数据进行各种预处理和转换，有时候对多源数据产 品进行比较或者融合也是必需的。从数据的生产和分发 过程来说，不同级别数据的内容、质量以及附加信息都 有很大的区别。数据生产部门出于对数据实时性、质量、 保密性以及不同的用户对数据的不同需求等方面的考虑 会推出具有不同生产周期的各个级别的数据产品。对各 个级别的数据标准的定义不同的单位不尽相同。 115

§3.5 海洋数据格式与集成 海洋数据集成 海洋数据集成的迫切性 海洋地理信息系统 海洋数据集成 海洋数据集成的迫切性 海洋科学的发展极大的丰富了海洋的数据源，这些数 据相对于其他行业数据有强烈的异构性，这也给海洋 数据的有效集成带来挑战。 同时，计算机网络及数据的发展，都对海洋数据的集 成提出了更高的要求。 这种迫切性主要表现在以下7个方面。 116

§3.5 海洋数据格式与集成 海洋数据集成的迫切性 数据冗余是目前数据管理方式最大的问题。 海洋地理信息系统 海洋数据集成的迫切性 数据冗余是目前数据管理方式最大的问题。 从海洋数据集成本身来讲，没有统一的集成模式。这给 海洋数据的综合分析及向更高一级的应用造成障碍。 海洋数据存储格式的多样性给海洋科研人员应用数据造 成困难。 目前海洋观测数据大都存储在文件中的，以目录或文件 的方式存在，数据的抽取和分类工作难以进行，因此海 洋观测数据的利用率及其低下，这和海洋实测数据的昂 贵代价形成鲜明对比。 117

§3.5 海洋数据格式与集成 海洋数据集成的迫切性 海洋地理信息系统 海洋数据集成的迫切性 海洋数据还存在多维海量的特点，其中存在大量的多对 多或一对多的关系，以文件为主的管理方式根本无法满 足要求，且对存储空间形成很大的浪费。 海洋数据具有很强的区域性，将海洋数据按空间地理位 置进行组织是数据集成中不可少的内容，但按目前的海 洋数据管理方式实现起来比较困难。 随着网络的飞速发展和普及，信息共享已经成为一种必 然的要求。海洋环境信息也不例外，必须完全融入大型 MIS（管理信息系统）中，而目前海洋数据的文件管理 方式显然跟不上这个要求。 118

§3.5 海洋数据格式与集成 海洋数据集成 海洋数据集成方法 （1）基于数据仓库的海洋数据集成 数据仓库的定义 海洋地理信息系统 海洋数据集成 海洋数据集成方法 （1）基于数据仓库的海洋数据集成 数据仓库的定义 数据仓库的创始人W.H.Inmon将它定义为：数据仓库 （Data Warehouse）是支持管理决策过程的、面向 主题的、集成的、随时间变化的、但信息本身相对稳 定的数据集合。 从这一定义可以看出，数据仓库应由如下四个基本特 征: 119

§3.5 海洋数据格式与集成 数据仓库的特点 数据仓库是面向主题的 海洋地理信息系统 数据仓库的特点 数据仓库是面向主题的 数据仓库需要为决策提供综合信息，这类信息的组织应 当以企业中业务工作的主题内容为主线，因为只有这样 的组织方式能提供信息的 目前数据仓库仍是采用关系数据库技术来实现的，即数 据仓库的数据最终也变为关系。因此，要把握主题和面 向主题的概念，需要将它们提高到一个更高的抽象层次 上来理解，也就是要特别强调概念的逻辑意义。 120

§3.5 海洋数据格式与集成 数据仓库的特点 数据仓库是集成的 海洋地理信息系统 数据仓库的特点 数据仓库是集成的 来自外部信息源的信息不会原封不动地进入数据仓库， 而必须进行必要的变换和集成以增强其可用性。 在创建数据仓库时，信息集成的工作包括格式转换、根 据选择逻辑消除数据冲突、运算、总结、综合、统计、 加时间属性和设置缺省值等工作。还要将原始数据结构 做一个从面向应用到面向主题的大转变。 121

§3.5 海洋数据格式与集成 数据仓库的特点 数据仓库是稳定的 海洋地理信息系统 数据仓库的特点 数据仓库是稳定的 它反映的是历史信息的内容，而不是处理联机数据。事 实上，任何信息都带有相应的时间标记，但在文件系统 或传统的数据库系统中，时间维的表达和处理或者是没 有显式化或者是很不自然。在数据仓库中，数据一旦装 入其中，基本不会发生变化。数据仓库中的每一数据项 对应于某一特定时间。当对象某些属性发生变化，则生 成新的数据项。这就使得信息具有稳定性。 122

§3.5 海洋数据格式与集成 数据仓库的特点 数据仓库是随时间不断变化的 数据仓库的数据是随时间而不断变化的，这一特征表现 在以下三方面： 海洋地理信息系统 数据仓库的特点 数据仓库是随时间不断变化的 数据仓库的数据是随时间而不断变化的，这一特征表现 在以下三方面： 数据仓库随时间变化不断增加新的内容 数据仓库随时间变化不断删去旧的内容； 数据仓库中包含大量的综合数据，这些综合数据有很多 与时间有关，如数据经常按照时间内段进行综合，或隔 一定的时间片进行抽样等。 123

§3.5 海洋数据格式与集成 数据仓库在解决海洋环境数据集成问题中的适用性 数据仓库比数据库更适于海洋环境数据集成，是有如下 原因决定的： 海洋地理信息系统 数据仓库在解决海洋环境数据集成问题中的适用性 数据仓库比数据库更适于海洋环境数据集成，是有如下 原因决定的： 海洋数据是分析性数据而不是操作性数据 在数据集成中，海洋环境数据是综合的、代表过去的、 分析驱动的数据，是典型的分析型数据。操作型数据与 分析型数据之间的区别（见下图）。 124

§3.5 海洋数据格式与集成 海洋地理信息系统 操作型数据与分析型数据之间的区别 125

§3.5 海洋数据格式与集成 对海洋数据的操作多是OLAP而不是OLTP OLTP与OLAP的区别可见下表。 OLTP与OLAP的区别 海洋地理信息系统 对海洋数据的操作多是OLAP而不是OLTP OLTP与OLAP的区别可见下表。 OLTP与OLAP的区别 126

§3.5 海洋数据格式与集成 海洋数据的集成过程更接近数据仓库的构建 数据仓库与数据库在构建上的差别可见下图。 数据库的构建 数据仓库的构建 海洋地理信息系统 海洋数据的集成过程更接近数据仓库的构建 数据仓库与数据库在构建上的差别可见下图。 数据库的构建 数据仓库的构建 127

§3.5 海洋数据格式与集成 海洋数据的集成过程更接近数据仓库的构建 海洋地理信息系统 海洋数据的集成过程更接近数据仓库的构建 1）数据库是面向业务的，使用者是一般是业务人员，进行日 常的数据处理和维护工作； 2）数据仓库是面向决策的，使用者是的管理人员或领域专业 人员，它也是使用关系数据库，但数据库并不负责处理业务， 而是把数据收集以后用于分析或决策，它的数据来源是业务数 据库，甚至Excel表格或文本文件； 3）数据库注重的是组织运行的当前数据，任务是收集和记录 原始业务数据；而数据仓库面对的是非即时性的历史数据，任 务是通过从业务数据中提取所需数据，并经过加工和处理呈现 给决策人员或科研人员。 显然，海洋环境数据集成的集成过程更类似于数据仓库而不是 数据库。 128

§3.5 海洋数据格式与集成 海洋数据仓库系统结构 针对海洋领域的特殊性，设计了海洋数据仓库的系统结 构。 海洋地理信息系统 海洋数据仓库系统结构 针对海洋领域的特殊性，设计了海洋数据仓库的系统结 构。 该系统结构较详细考虑了海洋数据仓库的具体的数据来 源、抽取转换过滤加载方法和多种数据处理方法、时空 分析方法、可视化方法和虚拟现实方法。如下图所示。 129

§3.5 海洋数据格式与集成 海洋地理信息系统 海洋数据仓库系统结构图 130

§3.5 海洋数据格式与集成 海洋数据集成 海洋数据集成方法 （2）基于Web Services的海洋数据处理方法集成 海洋地理信息系统 海洋数据集成 海洋数据集成方法 （2）基于Web Services的海洋数据处理方法集成 针对Internet的迅速普及和广泛应用对计算机技术和 各行各业的发展产生了深刻影响，不仅从网上获得数 据，还可获得方法或服务已是大势所趋。把包括数据 管理、时空分析和可视化等海洋环境数据处理方法的 集成和复用从单机、局域网环境下扩展到Internet环 境下，显然能极大地突破这些方法复用的空间和时间 限制，极大地加强这些方法使用的快捷性和简便性， 从而极大地提高这些方法的复用能力和复用程度. 131

§3.5 海洋数据格式与集成 Web Services的定义 海洋地理信息系统 Web Services的定义 一个Web Services就是一个可以被URI识别的软件应用， 它的接口可以被XML描述和发现，并可通过基于 Internet的协议直接支持与其它基于XML消息的软件应 用交互。 或者Web Services可定义为一个包括资源对象集、服 务对象集、角色集、协议栈、操作指令集等五元数组组 成的一个分布式有机智能软件体。 132

§3.5 海洋数据格式与集成 Web Services的体系结构 海洋地理信息系统 Web Services的体系结构 该架构由3个参与者和3个基本操作构成。3个参与者分别是 服务提供者、服务请求者和服务代理；而3个基本操作分别 为发布、查找和绑定。 服务提供者将其服务发布到服务代理的一个目录上，当服务 请求者需要调用该服务时，他首先利用服务代理提供的目录 去搜索该服务，得到如何调用该服务的信息，然后根据这些 信息去调用服务提供者发布的服务。当服务请求者从服务代 理得到调用所需服务的信息之后，通信是在服务请求者和提 供者之间直接进行，而无需经过服务代理。如下图所示。 133

§3.5 海洋数据格式与集成 海洋地理信息系统 Web Services 体系架构图 134

§3.5 海洋数据格式与集成 Web Services技术在海洋数据处理方法集成中的适用性 海洋地理信息系统 Web Services技术在海洋数据处理方法集成中的适用性 提升互操作性。Web Services将服务提供程序与服务请求程序 之间的交互作用设计为完全不依赖于平台并且不依赖于语言。 实现即时集成。当服务请求程序使用服务代理程序来查找服务提 供程序时，发现就动态发生。 通过封装来降低复杂性。服务请求程序和提供程序本身关注的是 彼此相互作用所必需的接口。因此，服务请求程序不知道服务提 供程序如何实现其服务，服务提供程序不知道服务请求程序如何 使用其服务。Web服务将那些详细信息封装在请求程序和提供程 序中。 Web Services技术允许将较旧的应用程序强制转型为Web服务。 这意味着可以有意义的新方法使用已存在的应用程序或程序包。 135

§3.5 海洋数据格式与集成 海洋地理信息系统 基于Web Services的应用架构 136

§3.5 海洋数据格式与集成 海洋数据集成 海洋数据集成方法 （3）基于本体的海洋数据处理方法集成 本体（Ontology）的定义 海洋地理信息系统 海洋数据集成 海洋数据集成方法 （3）基于本体的海洋数据处理方法集成 本体（Ontology）的定义 Ontology是对概念体系的明确的、形式化的、可共享的规 范。 它包含四层含义：概念模型、明确、形式化和共享。“概 念模型”指通过抽象出客观世界中一些现象的相关概念而 得到的模型；“明确”指所使用的概念及使用这些概念的 约束都有明确的定义；“形式化”指能被计算机处理； “共享”意味着本体体现的是共同认可的知识，反映的是 相关领域中公认的概念集。 137

§3.5 海洋数据格式与集成 基于本体的海洋知识集成的可行性 本体比其他方法更适合表示海洋知识。 本体比其他方法更适合解决语义异构。 海洋地理信息系统 基于本体的海洋知识集成的可行性 本体比其他方法更适合表示海洋知识。 本体比其他方法更适合解决语义异构。 其他行业领域已经有成功案例。 海洋领域已经有人进行了探索和研究 138

§3.5 海洋数据格式与集成 海洋地理信息系统 基于本体的海洋知识集成流程 139

第三章 海洋数据的获取 海洋地理信息系统 §3.6 海洋数据质量评定 140

§3.6 海洋数据质量评定 海洋数据质量评定的重要性 海洋地理信息系统 海洋数据质量评定的重要性 海洋观测数据质量评估是一项复杂细致的工作，严把海洋观测数据质量关，确保观测数据的完整性、准确性和可信性，关乎后续数据处理、数值模拟、资料解译等内业工作的质量，关乎数据在科学研究、海洋预报、海洋工程环评、用海项目论证中的真实性、准确性。 因此，在利用海洋环境观测数据进行分析评价、决策支持及相关科学研究之前，需要进一步对观测数据进行质量审查和质量控制。 141

§3.6 海洋数据质量评定 海洋数据质量控制的内容 海洋地理信息系统 海洋数据质量控制的内容 海洋观测的目的之一就是为了获取高质量可靠的观测数据，高质量的观测数据应具有准确性、精密性、代表性、完整性及可比性，这五个特性也是观测数据质量控制的内容。 142

§3.6 海洋数据质量评定 海洋数据质量控制的内容 准确性和精密性审查 海洋地理信息系统 海洋数据质量控制的内容 准确性和精密性审查 准确性表示测量值与真实值的一致程度，精密性表示多次测定同一重复样品的分散程度口。对海洋环境观测数据的准确性和精密性的审查主要表现为判别观测数据的合理性，即审查是否含有因过失误差而造成的异常值。发展和判别异常数据，对观测数据进行合理性分析是数据质量控制的重要内容。 许自舟,宋德瑞, 赵辉,战秀文.海洋环境监测数据质量计算机控制方法研究[J],国家海洋环境监测中心,2009(03). 143

§3.6 海洋数据质量评定 海洋数据质量控制的内容 完整性审查 海洋地理信息系统 海洋数据质量控制的内容 完整性审查 完整性是指获得有效观测数据的总量是否满足预期的要求。主要表现在监测项目是否齐全．观测频次是否达到要求，其它必需的数据项是否有漏测漏报等。 144

§3.6 海洋数据质量评定 海洋数据质量控制的内容 代表性审查 海洋地理信息系统 海洋数据质量控制的内容 代表性审查 代表性是指数据能否客观地反应观测海区的海洋要素的时间、空间变化特征。在进行观测数据的代表性审查时，需要审查观测站位、观测频率和观测时间是否符合海洋环境观测工作方案的要求，同时注意审查海洋环境观测数据是否与观测日期及站位相对应。 145

§3.6 海洋数据质量评定 海洋数据质量控制的内容 可比性审查 海洋地理信息系统 海洋数据质量控制的内容 可比性审查 可比性是指在环境条件、 观测方法、数据表达等可比条件下所获数据的一致程度。在对观测数据时空上的可比性进行审核时，需要考虑获取数据所使用的规范、标准、仪器、分析方法等因素，若出现不合理的变化趋势，应有比较合理的污染分析。同时，需要对海洋环境观测数据来源、 观测条件、分析处理方法及数据质量作出评估，方便在使用不同类型观测数据时区别对待。 146