基于六边形全球离散格网的海洋环境影响分析

With the increasing and penetration of human activities, marine environment is suffering from severe damages ever seen. So, how to protect and defend marine environment from unexpected events has become a focus which draws attention in the academic field and several application departments. The spatial scale of marine environment is fairly large and traditional GIS is inappropriate for analyzing and predicting the effects of unexpected events. Therefore, in order to effectively support and deal with the events, a mean which organizes or processes marine environment data in a global scale is urgently required..According to the above requirements, an innovative method, which is based on Hexagonal Discrete Global Grids, is proposed in this project to analyze marine environment. For the method, basic principles and application techniques are studied, and the detailed research contents include hexagon-triangle composite grid mathematical model, discrete mathematical model of thematic marine data, algorithm of contour line generation from marine numerical simulation results, description and calculation model of physical topology, precision validating of marine environment influence, demonstration of marine environment influence and so on..Research in this project will help to make up the lack of current marine environment effects analyzing mode, and then provides helpful reference for the construction of Digital Marine in China. Moreover, it will help to accelerate the research of Hexagonal Discrete Global Grids, and further enrich and perfect GIS theory system.

随着人类活动的加剧，海洋环境正遭受前所未有的影响，如何预防、应对海洋环境突发事件已成为学术界和应用部门关注的热点。由于海洋环境的空间尺度极大，传统GIS在分析、预测突发事件影响时已捉襟见肘，迫切需要一种全球尺度的数据组织和处理手段，更有效地支持突发事件应急处理。. 针对以上需求，本项目提出利用六边形全球离散格网进行海洋环境影响分析的新思路，围绕其中涉及的基础理论和应用方法展开研究，具体内容包括："六边形-三角形"复合格网数学模型，海洋专题数据离散化数学模型，海洋数值模拟结果等值线生成算法，实体拓扑关系描述和计算，海洋环境影响分析精度评定，海洋环境影响分析示范验证等。. 开展本项目的研究，不仅有助于弥补当前海洋环境影响分析模式的不足，为我国"数字海洋"建设提供有益参考；而且也有助于推动六边形全球离散格网的研究向纵深方向发展，进一步丰富和完善GIS的理论体系。

随着人类活动的加剧，海洋环境正遭受前所未有的影响，如何预防、应对海洋环境突发事件已成为学术界和应用部门关注的热点。由于海洋环境的空间尺度极大，传统GIS在分析、预测突发事件影响时已捉襟见肘，迫切需要一种全球尺度的数据组织和处理手段，更有效地支持突发事件应急处理。.本项目采用六边形全球离散格网系统分析海洋环境的影响，围绕其中涉及的基础理论和应用方法展开研究，主要内容包括：格网系统数学模型、海洋专题数据离散化数学模型、海洋数值模拟结果等值线生成算法、实体拓扑关系描述和计算、海洋环境影响分析精度评定等，通过演示验证系统验证相关算法的正确性。.经过4年的努力，本项目已完成《资助项目计划书》中规定的各项研究内容，取得了多项原创成果：.（1）引入“格点”概念，建立“复进制数”模型，完美描述无限平面、封闭二十面体表面的多孔径六边形格网系统，揭示了格网系统的数学本质。.（2）引入“代数结构”概念，设计具有明确几何意义的编码方案，证明平面多孔径六边形格网系统编码集合对加、减、乘法构成“环”代数结构，据此建立完备的编码索引体系。.（3）引入“漫游路径”概念，建立多维格网上“最优化”离散线模型，统一了格网上的线要素表达模式，证明了多维格网离散线模型的等效降维求解方法，并将其应用于海洋矢量专题数据的建模和等值线的生成。.（4）在编码运算理论体系的指导下，实现了编码集合操作、实体查询、叠置、缓冲区分析等空间分析算法，建立了封闭二十面体表面六边形格网到参考椭球面的等积投影映射。.（5）得出“格点方向度量不受格网分辨率（剖分层次）影响”的重要结论，并从理论上证明任意区域格点多边形的面积满足“皮克定理”，只与多边形内部格点数以及边界上格点数相关。.（6）研发了集上述全部算法和功能于一体的验证系统，以我国渤海近岸海域发生的溢油灾害为例，以历史灾情的影响评估数据为参考，验证了算法的准确性和可靠性。