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蚧A(chǔ)空間地理信息的獲取。且隨著海洋科學(xué)和海洋開(kāi)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(guó)海洋權(quán)益的維護(hù)和海洋自然資源的開(kāi)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(mǎn)足多樣化海洋測(cè)繪產(chǎn)品的需求，是本書(shū)重點(diǎn)內(nèi)容。
　　近年來(lái)，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(xiàn)等線(xiàn)要素的制圖綜合中。國(guó)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(xiàn)形狀化簡(jiǎn)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(guó)新罕布什爾州大學(xué)召開(kāi)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(lèi)型的數(shù)字水深模型構(gòu)建提供了新思路。為此，本書(shū)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(shū)包含了筆者及所在研究小組近年來(lái)在水深建模方面的主要研究成果，另外，兼顧本書(shū)知識(shí)的系統(tǒng)性，也引入了國(guó)內(nèi)外同行的一些相關(guān)研究成果。本書(shū)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(shū)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(lèi)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(wèn)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(wèn)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(wèn)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(wèn)題，通過(guò)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(wèn)題，探索了地形特征線(xiàn)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?jī)?yōu)化方法。