本系统软件子作为水下环境分析应用演示系统，集成了多源数据处理模块和三维环境重构算法，通过开展系统接口设计、代码适配、性能优化以及综合演示软件开发等工作，实现对水下环境和海情和要素的分析，提供了数据准确度和展示的全面性。

该系统具备以下功能特点，多源数据处理功能：能够对多种来源的水下环境数据进行预处理流程演示，支持多种数据格式的整合与处理；海面信息融合功能：可实现多源卫星数据的融合处理，生成海面温度和海面高度等信息的融合产品，提升海面环境信息的分析能力；三维环境信息重构功能：能够生成海洋三维温度、盐度、密度、声速和流场等产品的制作流程演示，为水下环境的精细化分析提供支持。此外，该系统能够适配国产操作系统，确保系统的自主性和安全性。 系统集成了多种海洋环境数据资源，包括但不限于海面温度和高度融合产品、多种数据来源的海洋观测数据，以及基于先进算法的三维重构产品。通过可视化技术，系统能够以等值线图、填充图、剖面图、断面图等多种形式，展示海洋三维温度、盐度、密度、声速、流场等要素。此外，系统还具备以下功能：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、海流流线图、海流流变图显示功能；区域数据查询功能；海底地形叠加功能；地图投影功能；图形图像叠加功能。通过以上功能的集成，该系统将为水下环境分析提供全面的技术支持，满足相关领域的应用需求。

海洋大气水文分析演示系统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海洋大气水文分析演示系统分系统组成

海洋大气水文分析演示系统分系统的具体流程如下：

一、集成以下模块和数据资源，开展相关工作：

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，以及海面温度融合产品、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资源，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、开发以下应用示范功能，实现相应流程演示：

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的演示、自主多源卫星海面温度/海面高度融合产品制作流程的演示，以及海洋三维温、盐、密、声和流场产品制作流程的演示。

三、开发以下模块，实现海洋要素的可视化显示：

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，支持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海洋大气水文分析演示系统分系统组成

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。

本模块实现了海洋大气水文分析演示系统的功能，具体包括：

一、多渠道异构数据综合预处理应用示范功能，可演示自主Argo浮标数据和多源异构水下环境数据的预处理流程。具体演示步骤如下：

在“产品制作”面板中，打开侧边栏并选择“现场观测质量控制”选项；接着在“数据类别”下拉列表中依次选择“Argo”、“XBT/XCTD”、“CTD/Glider”、“GTS_TE”和“GTS_BA”，点击“确定”，完成自主Argo浮标数据及多源异构水下环境数据的预处理与质量控制。其中，各数据类别分别代表：

① Argo：Argo浮标数据

② XBT/XCTD：调查船XBT或XCTD数据

③ CTD/Glider：调查船CTD数据及水下滑翔机（Glider）数据

④ GTS_TE：其他数据（精度为0.1）

⑤ GTS_BA：其他数据（精度为0.01）

二、海面环境信息多源感知融合应用示范功能，可演示自主多源卫星海面温度/海面高度融合产品的制作流程。具体演示步骤如下：

1. 在“产品制作”面板中，打开侧边栏，选择“海面数据融合”下的“数据类别”，点击“确定”，完成自主多源卫星海面温度/海面高度融合产品的制作。
2. 点击“有效分辨率分析”，对SST融合产品和SSH融合产品进行有效分辨率分析。

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

在“产品制作”面板中，打开侧边栏，点击“数据重构”下拉列表，依次选择“MODAS”、“ISOP”、“SQG”、“智能化”和“多重约束”选项，点击“确定”，完成对应海洋三维重构产品的制作，包括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。

四、产品检验

在“产品检验”模块中，选择“数据类型”，点击“检验方法”，可选择“偏差”、“均方根误差”和“技巧得分”等选项，完成产品的检验参数分析；点击“差异分析”，选择“重构产品”中的任意两种产品，鼠标单击某一位置，即可实现两种模型结果之间的差异分析。

本模块支持对海洋三维温度、盐度、密度、声速、流场、温跃层、海面高度、海面温度等要素的可视化展示。具体功能包括平面图显示、任意点位剖面图显示、任意断面图显示、廓线-时间演化图显示、断面-时间演化图显示、等值线图显示、填充图显示、海流矢量图显示、海流流线图显示、海流流变图显示、温跃层显示、区域数据查询、海底地形叠加、地图投影以及图形图像叠加等15项功能。以下是详细介绍：

一、平面图显示功能

平面图显示功能采用图层分层技术，将不同要素在相同时空范围内的数据分配到不同图层，并进行叠加与裁切处理，实现多要素信息的联合平面展示，为用户提供直观的图形展示效果。

二、任意点位剖面图显示功能

该功能可根据用户需求，从数据库中查询指定点位的温度、盐度、密度、声速、海流等要素数据，并按照时刻间隔和要素类型进行分层处理，实现多要素的联合剖面展示，为用户提供详细的图形展示。

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，从数据库中查询任意断面的温度、盐度、密度、声速、海流等要素数据，并按照海域和时间段进行图层分层显示，实现不同要素组合的联合展示，为用户提供丰富的图形展示。

四、廓线-时间演化图显示功能

该功能可根据用户需求，从数据库中查询任意点位的温度、盐度、密度、声速、海流等要素数据，并按照时刻间隔生成各层要素的时间演变图，支持用户对指定点位的要素变化进行动态分析。

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海域各层要素（如温度、盐度、密度、声速、海流）的时间演变动画展示。用户可自定义播放时间、动画速率，并随时暂停或停止播放，为用户提供动态的图形展示。

六、等值线图显示功能

等值线图显示功能支持用户通过设置等值线的起始值、间隔和颜色等参数，即时绘制选定海域、月份或层深的等值线图，并支持多要素组合的联合显示，为用户提供清晰的图形展示。

七、填充图显示功能

填充图显示功能通过设置填充等值线的起始值、间隔和颜色等参数，即时绘制选定海域、月份或层深的填充图，并支持多要素组合的联合显示，为用户提供直观的图形展示。

八、海流矢量图显示功能

该功能可根据用户需求，从数据库中查询海流矢量数据，并采用几何形状矢量流场或纹理矢量流场的方式，展示海域各层的海流矢量图，为用户提供直观的图形展示。

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，从数据库中查询海流流线数据，并按照海域和层次进行显示，为用户提供清晰的图形展示。

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，从数据库中查询海流流变数据，并按照海域和时间段进行显示，为用户提供动态的图形展示。

十一、温跃层显示功能

温跃层显示功能可根据用户需求，从数据库中查询跃层产品数据，包括混合层深度、跃层上界深度、跃层下界深度、跃层厚度和跃层强度等特征参数，并按照海域和层次进行显示，为用户提供详细的图形展示。

十二、区域数据查询功能

区域数据查询功能支持用户在数据库中查询指定区域的温度、盐度、密度、声速、海流等要素数据，并实现各层数据的查询与显示，为用户提供便捷的数据展示。

十三、海底地形叠加功能

海底地形叠加功能采用图层分层技术，将海洋环境要素（如温、盐、密、声、海流）与电子海图进行叠加处理，实现多要素信息的联合展示，为用户提供丰富的图形展示效果。

十四、地图投影功能

地图投影功能支持将海洋环境要素（如温、盐、密、声、海流）投影到不同地图投影类型上，包括墨卡托圆柱投影、兰勃托圆锥投影和极射赤面投影，为用户提供灵活的图形转换功能。

十五、图形、图像叠加功能

图形、图像叠加功能基于RGB色域和色彩通道粒子散布率，采用图层分层方式，实现温、盐、密、声、海流的图形和图像以透明或半透明形式叠加到海洋要素图形或电子海图上，为用户提供多样化的图形展示效果。

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

图形与图像切换功能通过灵活操作海洋环境要素、温跃层特征信息等多种信息的图层，实现图形、图像和电子海图等的切换、隐藏、显示、删除等功能，支持多种信息的叠加显示，为用户提供丰富、直观的图形操作与展示体验。 基于背景图的地理信息分层显示，图形与图像切换操作的主要功能包括： 1）地图背景隐藏功能：用户可选择隐藏当前地图背景，以便更清晰地查看其他图层信息。 2）地图背景显示功能：用户可随时恢复显示地图背景，为信息展示提供地理参考。 3）地图背景层级变动功能：支持对地图背景图层进行上移或下移操作，调整其在图层堆叠中的位置，满足不同展示需求。 4）地图背景删除功能：允许用户删除不再需要的地图背景图层，优化显示效果。 5）地图背景添加功能：用户可根据需求添加新的地图背景图层，丰富地理信息展示内容。

四、多屏显示功能

分屏显示功能支持将屏幕划分为多个独立窗口，每个窗口可分别展示不同的海洋环境要素图形或数据。用户可以根据自身需求，灵活选择开启或隐藏各个窗口，实现多维度信息的同时呈现与对比，从而更高效地获取和分析数据。该功能为用户提供了便捷的图形操作与展示体验，满足多样化的工作场景需求。

五、图层属性设置功能

图层属性设置功能通过人机交互方式，为用户提供对图形产品的定制化编辑能力。用户可以根据需求自由调整图形的颜色、符号标注等属性，实现个性化的图形操作与展示效果，满足多样化的可视化需求。 图层属性设置功能的主要操作包括： 1）多图层参数批量设置功能：支持对多个图层的颜色、坐标起始值、间隔步长等参数进行批量配置，提升设置效率。 2）单一图层参数设置功能：允许用户对单个图层的颜色、坐标起始值、间隔步长等参数进行精细调整，满足个性化需求。 3）多图层元素批量样式设置功能：可对多个图层中的点、线、面等元素的颜色和样式进行批量修改，确保整体风格一致性。 4）单一图层元素样式设置功能：支持对单个图层中的点、线、面等元素的颜色和样式进行单独调整，实现细节优化。 5）图形注记字体大小控制功能：用户可以根据需要调整图形注记的字体大小，增强图形的可读性和美观性。

六、图形和数据的切换显示功能

图形与数据切换显示功能实现了数据图表与原始数据之间的灵活交互展示。用户可以根据自身需求，自由选择以图形或数据的形式进行查看，系统同时提供便捷的图表操作与展示功能，满足多样化的分析需求。 1）图形与数据切换操作的主要功能包括： 2）数据浏览功能：支持用户直接查看和分析原始数据； 3）图形浏览功能：提供直观的图表展示，帮助用户快速理解数据趋势和特征； 4）数据与图形的关联功能：实现数据与图表之间的动态关联，用户在查看图表时可追溯到对应的数据源，反之亦然，确保数据与图形的交互性与一致性。

七、产品存储功能

产品存储功能可实现数据产品和图形图像产品的存储及打印操作。系统支持将图形保存为TIFF、GIF、PNG、BMP、JPG等多种通用图像格式，同时可将数据以nc、二进制或ASCII等格式保存至磁盘。此外，系统还提供打印设置及预览功能，并支持缩放打印。 1）产品存储操作的主要功能包括： 2）支持将图形以多种通用图像格式进行存储； 3）支持将数据以nc、二进制或ASCII等格式保存； 4）提供图形打印预览功能； 5）支持图形缩放打印功能。