數(shù)字水深模型是反映水深變化的數(shù)字化模型，也是用深度表達(dá)海底基本地形特征的一種常用三維數(shù)字模型。作為海洋地理空間信息框架的基本內(nèi)容和其他各種相關(guān)信息的載體，數(shù)字水深模型不但是保證艦船海上航行安全的主要信息源之一，也是進(jìn)行海洋地學(xué)研究、海上工程建設(shè)和考古活動(dòng)等的重要信息平臺(tái)。
　　為不同的應(yīng)用提供必要的水深模型服務(wù)，一直是海道測(cè)量和海圖制圖人員科學(xué)研究與生產(chǎn)實(shí)踐的核心。進(jìn)入21世紀(jì)后，海洋測(cè)繪的主要目的已經(jīng)由傳統(tǒng)的航道利用轉(zhuǎn)變?yōu)樗�域基礎(chǔ)空間地理信息的獲取。且隨著海洋科學(xué)和海洋開發(fā)的迅速發(fā)展，以掌握各種海洋地理信息為目的的海底地形測(cè)量和系列配套的多樣化海洋測(cè)繪產(chǎn)品已明顯加快發(fā)展步伐，為我國海洋權(quán)益的維護(hù)和海洋自然資源的開發(fā)提供必需的基本資料，并將促進(jìn)海洋資源的可持續(xù)利用和海洋事業(yè)的協(xié)調(diào)發(fā)展。作為一種全覆蓋式的測(cè)深技術(shù)，多波束測(cè)深技術(shù)的應(yīng)用已經(jīng)為獲取全面翔實(shí)的海底地形信息做好了技術(shù)準(zhǔn)備。如何有效地對(duì)測(cè)深數(shù)據(jù)進(jìn)行處理和表示、滿足多樣化海洋測(cè)繪產(chǎn)品的需求，是本書重點(diǎn)內(nèi)容。
　　近年來，由于滾動(dòng)圓變換具有嚴(yán)密的要素幾何特征度量特性，已被廣泛應(yīng)用于等深線等線要素的制圖綜合中。國際海道測(cè)量組織以正式頒布技術(shù)手冊(cè)的形式，明確了滾動(dòng)圓變換在海岸線形狀化簡中的地位。在滾動(dòng)圓變換的基礎(chǔ)上，相關(guān)學(xué)者在面向航海表面服務(wù)的數(shù)字水深模型構(gòu)建方法的研究中，提出了滾動(dòng)球變換的概念，并對(duì)其所具有的地形特征識(shí)別特性進(jìn)行了定性分析。在美國新罕布什爾州大學(xué)召開的研討會(huì)則對(duì)利用滾動(dòng)球變換實(shí)現(xiàn)航海表面到電子航海圖的轉(zhuǎn)換進(jìn)行了明確規(guī)定。此外，滾動(dòng)球變換所具有的在不增加額外水深數(shù)據(jù)質(zhì)量描述信息的前提下挖掘深層次海底地形特征信息的優(yōu)勢(shì)，為面向航海服務(wù)與非航海服務(wù)（航海以外的其他服務(wù)）的不同類型的數(shù)字水深模型構(gòu)建提供了新思路。為此，本書在系統(tǒng)梳理數(shù)字水深模型構(gòu)建關(guān)鍵技術(shù)的基礎(chǔ)上，重點(diǎn)利用滾動(dòng)球變換挖掘深層次地形特征信息在數(shù)字水深模型地形形態(tài)分析中的應(yīng)用潛能，探索精確表達(dá)海底地形和保證艦船航行安全的數(shù)字水深模型構(gòu)建方法。
　　本書包含了筆者及所在研究小組近年來在水深建模方面的主要研究成果，另外，兼顧本書知識(shí)的系統(tǒng)性，也引入了國內(nèi)外同行的一些相關(guān)研究成果。本書針對(duì)當(dāng)前水深建模的兩項(xiàng)典型應(yīng)用需求——航海與非航海，較系統(tǒng)地研究了基于滾動(dòng)球模型的數(shù)字水深模型構(gòu)建理論與方法。全書共分為7章：第1章主要分析了海洋測(cè)深數(shù)據(jù)的處理、表達(dá)方法及意義，總結(jié)了數(shù)字水深模型的基本概念、類型特點(diǎn)、應(yīng)用價(jià)值等；第2章分析了常用多波束測(cè)深數(shù)據(jù)濾波方法的基本特點(diǎn)及存在問題，探索了顧及自然鄰點(diǎn)影響域的多波束測(cè)深數(shù)據(jù)趨勢(shì)面濾波改進(jìn)方法，并利用滾動(dòng)圓變換對(duì)ping（脈沖）的幾何凹凸性進(jìn)行定量識(shí)別和分析，探索了基于滾動(dòng)圓變換的多波束測(cè)深數(shù)據(jù)濾波方法；第3章研究了規(guī)則格網(wǎng)數(shù)字水深模型的插值問題，針對(duì)規(guī)則格網(wǎng)數(shù)字水深模型插值在處理大數(shù)據(jù)量離散數(shù)據(jù)時(shí)存在的精度與效率這一矛盾問題，在插值中采用了局部動(dòng)態(tài)最優(yōu)策略；第4章分析了三維距離變換對(duì)于數(shù)字水深模型在空間分析中的重要意義，構(gòu)建了面向數(shù)字水深模型的滾動(dòng)球模型，探索了數(shù)字水深模型緩沖體邊界高效生成方法；第5章研究了規(guī)則格網(wǎng)數(shù)字水深模型的多尺度表達(dá)問題，通過正向和負(fù)向滾動(dòng)球變換的不同組合分別實(shí)現(xiàn)了顧及“安全性”和“保真性”原則的規(guī)則格網(wǎng)數(shù)字水深模型自動(dòng)綜合；第6章進(jìn)一步將滾動(dòng)球加速優(yōu)化模型應(yīng)用于不規(guī)則三角網(wǎng)數(shù)字水深模型自動(dòng)綜合中，探索了不規(guī)則三角網(wǎng)數(shù)字水深模型地形形態(tài)分割方法、非航海不規(guī)則三角網(wǎng)數(shù)字水深模型快速自動(dòng)綜合方法、航海不規(guī)則三角網(wǎng)數(shù)字水深模型自動(dòng)綜合方法；第7章針對(duì)德洛奈三角網(wǎng)所構(gòu)建的不規(guī)則三角網(wǎng)數(shù)字水深模型存在部分地形特征信息被不合理壓蓋的問題，探索了地形特征線信息與滾動(dòng)球路徑的關(guān)聯(lián)關(guān)系，建立了基于滾動(dòng)球路徑分析模型的不規(guī)則三角網(wǎng)數(shù)字水深模型局部優(yōu)化方法。