水下环境动态分析应用演示示范分系统集成本项目完成的多渠道异构数据综合预处理分系统、多重约束海洋三维精细重构分系统中的算法模块，开展模型间接口设计、软件代码转换、算法模型性能优化、综合演示软件开发等工作，实现原有水下海洋环境动态分析业务系统的动力性能优化升级。

该分系统实现多渠道异构数据综合预处理应用示范功能，能够进行自主Argo浮标数据和多源异构水下环境数据预处理流程演示；实现海面环境信息多源感知融合应用示范功能，能够进行自主多源卫星海面温度/海面高度融合产品制作流程演示；实现水下环境信息三维精细重构应用示范功能，能够进行海洋三维温、盐、密、声和流场产品的制作流程演示；同时能够部署于国产操作系统。 此外，水下环境动态分析应用演示示范分系统集成本项目完成的海面温度融合产品、海面高度融合产品、自主Argo浮标、国际Argo、WOD、GTS和GTSPP等多渠道海洋环境数据，SQG、MODAS、ISOP、智能化、多重约束海洋三维温盐密声流重构产品，能够以等值线图、填充图、剖面图、断面图等形式实现对海洋三维温度、盐度、密度、声速、流场、温跃层、卫星遥感海面温度和海面高度等要素的可视化显示，此外显示还具备平面图显示功能、廓线-时间演化图显示功能、断面-时间演化图显示功能、海流矢量图显示功能、海流流线图显示功能、海流流变图显示功能、温跃层显示功能、区域数据查询功能、海底地形叠加功能、地图投影功能和图形图像叠加功能等。

水下环境动态分析应用演示示范分系统由算法与数据集成模块、应用示范模块、三维水体可视化模块、图形操控模块4个模块组成。分系统组成如下图所示：

图1.1水下环境动态分析应用演示示范分系统组成

水下环境动态分析应用演示示范分系统的的具体流程为：

一、集成本项目完成的多渠道异构数据综合预处理分系统、多重约束海洋三维精细重构分系统、多模型综合海洋三维重构子系统等算法模块和海面温度融合产品、海面高度融合产品、自主Argo浮标、国际Argo、WOD、GTS和GTSPP等多渠道海洋环境数据，SQG、MODAS、ISOP、智能化、多重约束海洋三维温盐密声流重构产品等数据，开展模型间接口设计、软件代码转换、算法模型性能优化等工作；

二、开发多渠道异构数据综合预处理应用示范功能、海面环境信息多源感知融合应用示范功能和水下环境信息三维精细重构应用示范功能，分别实现自主Argo浮标数据和多源异构水下环境数据预处理流程演示、自主多源卫星海面温度/海面高度融合产品制作流程演示和海洋三维温、盐、密、声和流场产品的制作流程演示；

三、开发三维水体可视化模块和图形操控模块，实现海洋三维温度、盐度、密度、声速、流场、温跃层、卫星遥感海面温度和海面高度等要素的可视化显示，可选的可视化形式包括等值线图、填充图、剖面图、断面图等。

本分系统的流程如下图所示：

图1.1水下环境动态分析应用演示示范分系统组成

本模块实现本项目完成的各算法模块的集成和数据的集成，以前文设计的各分系统接口为基础，开展模型间接口、软件代码转换、算法模型性能优化等功能的开发。

一、算法集成

本模块集成的算法包括：多渠道异构数据综合预处理分系统包含的各子系统，多重约束海洋三维精细重构分系统包含的海面环境信息多源感知融合子系统、模块化三维温盐同化子系统（MODAS）、改进型合成海洋剖面子系统（ISOP）、表准地转海洋动力重构子系统（SQG）、智能化海洋三维重构子系统、多模型综合海洋三维重构子系统等算法。

二、数据集成

本模块集成的数据包括：海面温度融合产品、海面高度融合产品，SQG、MODAS、ISOP、智能化、多重约束海洋三维温盐密声流重构产品，以及自主Argo浮标等多渠道水下环境数据。

本模块实现水下环境动态分析应用演示示范功能，包括：

一、多渠道异构数据综合预处理应用示范功能，实现自主Argo浮标数据和多源异构水下环境数据预处理流程演示，具体演示流程如下：

点击“产品制作”面板，打开侧边栏，选择“现场观测质量控制”选项；点击“数据类别”的下拉列表框，点击“Argo”、“XBT/XCTD”、“CTD/Glider”、“GTS_TE”和“GTS_BA”选项，点击“确定”，实现对应自主Argo浮标数据与多源异构水下环境数据的预处理和质量控制。其中现场观测数据类别中分别表示：

①Argo：Argo浮标数据

②XBT/XCTD：调查船XBT或XCTD数据

③CTD/Glider：调查船CTD数据和水下滑翔机（Glider）数据

④GTS_TE：其它数据（0.1精度）

⑤GTS_BA：其它数据（0.01精度）

二、海面环境信息多源感知融合应用示范功能，实现自主多源卫星海面温度/海面高度融合产品制作流程演示，具体演示流程如下：

1、点击“产品制作”面板，打开侧边栏，选择“海面数据融合”的下拉列表框，选择“数据类别”的下拉列表框，点击“确定”，实现自主多源卫星海面温度/海面高度融合产品制作。
2、点击“有效分辨率分析”，实现对于SST融合产品与SSH融合产品的有效分辨率分析。

三、水下环境信息三维精细重构应用示范功能，实现海洋三维温、盐、密、声和流场产品的制作流程演示。具体演示流程如下：

点击“产品制作”面板，打开侧边栏，点击“数据重构”的下拉列表框，选择 “MODAS”、“ISOP”、“SQG”、“智能化”和“多重约束”选项，点击“确定”，实现对应MODAS重构产品、ISOP重构产品、SQG重构产品、智能化海洋三维重构产品和多模型综合海洋三维重构产品制作。

四、产品检验

选择“产品检验”，选择“数据类型”，接着点击“检验方法”，包括“偏差”、“均方根误差”和“技巧得分”，实现产品的相应检验参数的检验；点击“差异分析”，选择数据来源中的“重构产品”中的任意2种产品，鼠标单击某一位置，实现任意2种模型结果之间的差异分析。

本模块对海洋三维温度、盐度、密度、声速、流场、温跃层、海面高度、海面温度等要素实现可视化。本模块具体包含平面图显示功能、任意点位剖面图显示功能、任意断面图显示功能、廓线-时间演化图显示功能、断面-时间演化图显示功能、等值线显示功能、填充图显示功能、海流矢量图显示功能、海流流线图显示功能、海流流变图显示功能、温跃层显示功能、区域数据查询功能、海底地形叠加功能、地图投影功能和图形图像叠加功能等15个功能。具体如下

一、平面图显示功能

平面图显示功能采用图层分层的方式，将相同时空范围内不同要素选取不同图层进行叠加处理和裁切处理，实现多要素信息平面图的联合展示，为用户提供图形展示功能。

二、任意点位剖面图显示功能

任意点位廓线图显示功能可根据用户需求，在数据库中对定点的温度、盐度、密度、声速、海流等要素进行查询，根据查询到的产品数据。按照时刻间隔和要素类型，采用图层分层方式，实现不同要素的联合展示，为用户提供图形展示功能。

三、任意断面图显示功能

任意断面图显示功能可根据用户需求，在数据库中对任意断面的温度、盐度、密度、声速、海流等要素的彩色图形产品进行查询。根据查询到的产品数据，按照海域、时间段，采用图层分层显示的方式，实现不同要素组合的联合显示，为用户提供图形展示功能。

四、廓线-时间演化图功能

廓线-时间演化图功能可根据用户需求，在数据库中对任意点位的温度、盐度、密度、声速、海流等要素产品进行查询，根据查询到的产品数据，按照时刻的间隔和要素等，可实现对海域任选点位的各层温度、盐度、密度、声速、海流廓线的时间演变图的查询和显示，为用户提供图形展示功能。

五、断面-时间演化图显示功能

断面-时间演化图显示功能实现对海域各层温度、盐度、密度、声速、海流断面时间演变图的时间演变动画展示，为用户提供图形展示功能。用户可自行设定播放时间、动画播放速率，可随时启动和停止播放。

六、等值线图显示功能

等值线图显示功能实现所选海域各层的温度、盐度、密度、声速、海流等要素，通过等值线起始值、等值线间隔、等值线颜色等参数设置，调用类功能即时绘制出选定海区、月份或者层深的等值线，并可实现不同要素组合的联合显示，为用户提供图形展示功能。

七、填充图显示功能

填充图显示功能实现所选海域各层的温度、盐度、密度、声速、海流等要素，通过填充等值线起始值、填充等值线间隔、填充颜色等参数设置，调用类功能即时绘制出选定海区、月份或者层深的等值线，并可实现不同要素组合的联合显示，为用户提供图形展示功能。

八、海流矢量图显示功能

海流矢量图显示功能可根据用户需求，在数据库中对海流矢量产品进行查询，根据查询到的产品数据，采用几何形状矢量流场和使用基于纹理的矢量流场，实现该海域各层的海流矢量图显示，为用户提供图形展示功能。

九、海流流线图显示功能

海流流线图显示功能可根据用户需求，在数据库中对海流流线产品进行查询，并将查询到的产品数据按照海域、层次对海流流线图进行显示，为用户提供图形展示功能。

十、海流流变图显示功能

海流流变图显示功能可根据用户需求，在数据库中对海流流变产品进行查询，并将查询到的产品数据按照海域、时间段对海流流变图进行显示，为用户提供图形展示功能。

十一、温跃层显示功能

温跃层显示功能可根据用户需求，在数据库中对跃层产品进行查询，查询内容包括：混合层深度、跃层上界深度、跃层下界深度、跃层厚度、跃层强度等特征参数，查询到的产品数据按照海域、层次对跃层图进行显示，为用户提供图形展示功能。

十二、区域数据查询功能

区域数据查询功能可根据用户需求，在数据库中对温度、盐度、密度、声速、海流等要素进行查询，可实现对任选区域的各层数据的查询和显示，为用户提供数据展示功能。

十三、海底地形叠加功能

海底地形叠加功能采用图层分层的方式，将相同时空范围内不同要素选取不同图层进行叠加处理和裁切处理，实现温、盐、密、声、海流等海洋环境要素与电子海图的叠加展示，为用户提供图形展示功能。

十四、地图投影功能

地图投影模块实现温、盐、密、声、海流等海洋环境要素的地图投影显示，地图投影包括：墨卡托圆柱投影、兰勃托圆锥投影和极射赤面投影，为用户提供图形转换功能。

十五、图形、图像叠加模块

图形、图像叠加模块基于RGB色域和红、绿、蓝色彩通道粒子散布率，采用图层分层方式，实现绘制的温、盐、密、声、海流的图形和图像可透明或半透明的被叠加到海洋要素图形或电子海图上，为用户提供图形展示功能。

一、图形、图像缩放功能

图形、图像缩放功能可根据用户对图形产品的放大和缩小操作，实现海洋环境要素图形、图像以及电子地图进行一定比例的缩放显示，从而满足用户的图形操作与展示功能。

二、图形、图像漫游显示功能

图形、图像漫游显示功能以系统提供的视点交互工具为基础，根据用户对图形产品的漫游操作，实现视窗中的图形、图像随意拖动并进行用户所关心海区范围的浏览显示及漫游取值，从而满足用户的图形操作与展示功能。

三、图形、图像切换功能

图形、图像切换功能通过对海洋环境相关要素、温跃层特征信息等多种信息的图形、图像和电子海图等各图层的切换、隐现、删除和显示操作，实现海洋要素、温跃层特征信息等多种信息的叠加显示，为用户提供图形操作与展示功能。 基于背景图的地理信息分层显示，图形图像切换操作处理完成的主要功能如下： 1）地图背景隐藏功能； 2）地图背景显示功能； 3）地图背景层级变动（上移、下移）功能； 4）地图背景删除功能； 5）地图背景添加功能。

四、窗口分裂功能

窗口分裂功能可将视窗分裂成多个窗口，各个窗口分别显示不同的海洋环境要素图形或数据，以便用户获取更多的信息，可根据需要开启或隐藏各窗口，为用户提供图形操作与展示功能。

五、图层属性设置功能

图层属性设置功能实现基于图形产品的人机交互编辑，可根据需要自行定制和编辑所显示的图形产品，如图形的颜色、符号标注等，为用户提供图形操作与展示功能。 图层属性设置功能操作处理完成的功能如下： 1）对多图层颜色、坐标起始值、间隔步长等参数的批量设置功能； 2）对单一图层颜色、坐标起始值、间隔步长等参数的设置功能； 3）对多图层中点、线、面等图层元素的颜色、样式的批量设置功能； 4）对单一图层中点、线、面等图层元素的颜色、样式设置功能； 5）图形注记字体大小控制功能。

六、图形和文本的切换显示功能

图形和文本的切换显示功能实现基于数据图形产品和文本数据的灵活交互显示，用户可根据需要自行选择图形或数据进行阅览，为用户提供图表操作与展示功能。 数据与图形的切换操作处理完成的主要功能如下： 1）数据浏览功能； 2）图形浏览功能； 3）数据与图形的关联功能。

七、产品存储功能

产品存储功能实现数据产品和图形图像产品的存储和打印。图形可保存为TIFF、GIF、PNG、BMP、JPG等多种通用的图像格式，数据以nc、二进制或ASCII等格式形式保存到磁盘。系统提供打印设置和预览功能，支持缩放打印。 产品存储操作处理完成的主要功能如下： 1）图形通用的图像格式存储功能； 2）数据文件nc、二进制或ASCII等格式形式保存功能； 3）图形打印预览功能； 4）图形缩放打印功能。