海洋测深学用于测量海洋深度。 获取海洋测深数据并从中衍生数据是需要投入大量财力和时间的任务，但是幸好，现在许多数据门户均公开提供大量数据。 在本教程中，您将以学生的身份参与研究工程的开始阶段，该工程主要研究美国东海岸海底。 在开始分析之前，需要对数据进行编译。 您需要访问各种在线数据门户查找不同的海洋测深数据集。 您需要将此数据添加至 ArcGIS Pro 工程作为服务和下载文件。
完成后，您需要在 ArcGIS Pro 工程中设置对于研究的剩余部分有用的数据集。 在此期间，您将学习获取海洋测深数据的位置和方式、用于海洋学的不同数据类型以及如何在 ArcGIS Pro 中将其添加至地图。
本教程上次于 2025 年 2 月 19 日使用 ArcGIS Pro 3.4 进行了测试。如果您使用的是其他版本的 ArcGIS Pro，则可能会遇到不同的功能和结果。
浏览在线数据门户并将数据服务添加至地图。
下载并比较数字高程模型。
海底制图并不是新技术。 但是，海员用于勘测和安全通过危险水域的技能在新技术的帮助下逐渐进步。 海底地图除了用于导航，还有一些新的用途：现已对海底进行制图，以用于铺设海底通信电缆，利用自然资源、建造风力涡轮机或定义海洋主权边界。
现今，可通过诸多方法测量海底，海洋测深数据可采用许多不同的数据格式。 首先，浏览以地图服务形式提供的数据。
您将浏览的第一个数据门户是全球海陆地形数据库（General Bathymetric Chart of the Ocean，GEBCO）。 GEBCO 编译并共享了公开可用的权威海洋测深数据集，这些数据集来自不同的来源，包括政府部门和研究机构。
可以从此站点下载数据，但是，您将通过 Web 地图服务 (WMS) 进行访问。 可以在 ArcGIS Pro 中使用 URL 查看 WMS 图层，因此，您将在此网站中搜索正确的 URL。
随即显示 GEBCO WMS 页面。 位于页面顶部附近的 URL 是访问 WMS 数据所需的信息。
WMS 图层允许在不下载数据的情况下访问数据。 数据以地图的栅格图像形式存在，可以在 GIS 软件中将其作为图层进行查看和浏览。 可以重投影 WMS 图层以与您的其他地图图层匹配，但是无法编辑、复制这些图层或将其用作分析工具的输入。 WMS 图层可用作参考数据：当参考地图本身作为 WMS 图层提供时，将其他 GIS 图层与该地图进行比较更为容易。
页面包含有关 WMS 的详细信息。
公开可用的许多数据集适用于某些目的，但不适用于任何目的。 例如，可能允许您将数据用于教育目的，但不允许用于商业目的。 可能允许您浏览数据，但是不允许基于该数据创建衍生产品。 通常，您需要确认数据来源。
问题 1：是否允许您使用此数据？ 您如何知晓？
问题 2：如何在最终工程中确认数据？
现在，您已找到 WMS 的 URL 及其使用条款。 许多地理数据门户以 WMS 格式提供数据。
接下来，您将在 ArcGIS Pro 中查看 WMS。
将在此文件夹中存储与研究工程相关的所有数据和文档，包括 ArcGIS Pro 工程。
ArcGIS Pro 随即打开并显示世界地图。 地图任一侧可能存在打开的窗格。
现在，只有内容窗格和目录窗格打开。 稍后将使用这两个窗格。
随即显示添加路径中的数据窗口。 可通过这种方式添加不同类型的地图数据服务。
随即显示另一个菜单。
OGC 表示开放地理空间联盟，它是制定 WMS 协议的国际地理空间标准组织。
随即显示新地图数据。
将关闭所有子图层。
新图层将显示在地图上。 颜色表示高于和低于海平面的高程。 蓝色越深，表示海洋深度越深。
此图层的着色相同，但是使用晕渲地貌（用于绘制地形图的制图技术）进行纹理化。 它会模仿太阳如何照射一些山坡并将其他山坡投影到阴影中。 它可使地图具有更自然的三维外观。
在某些区域中，海底上存在相交直线，看起来不自然。
地图中随即显示相交线。 这些线中的许多线与上一步中显示的看起来不自然的直边对应。
地图中的线表示数据收集区域。 TID 表示类型标识符，用于指示不同的数据收集方法。
海洋测深数据适用于整个世界，通过卫星收集，但是分辨率较低。 高分辨率数据必须通过水文测量方法进行收集，其中最常用的方法是多波束声呐系统，它仅适用于部分海洋。 海底上显示的相交直边为通过除卫星之外的多波束测量和其他方法收集数据的区域。
该地图证明大部分海洋均未在高分辨率下制图，尤其是远离陆地的区域。
在查看数据后，可以评估 WMS 图层在您的工程中是否有用。 GEBCO Grid shaded relief 子图层使用亮色和晕渲地貌，以方便解读此地图中的海洋深度。 它将是很有用的参考图层。 稍后，在执行分析时，GEBCO_Latest TID 2 Grid 子图层可用于评估和比较收集方法。 它可以提供有关海洋测深数据最为准确的位置及其插补位置的上下文。
您之前浏览的 WMS 数据是一种服务。 服务是流式传输至您的地图的数据。 这些服务由其他人所有、管理和存储。 服务会定期更新，不会占用计算机上的空间。 还可以通过这些服务快速查看大量数据。
其中最常见的地图服务类型之一为底图，专门用于为其他地图数据提供地理上下文。 Esri 提供各种底图，可以直接在 ArcGIS 软件中进行访问。 您的地图已具有底图，但是您需要将其更改为更适合海洋学的底图。
地图随即更新。
底图标注仍旧可见。 底图由两个图层组成：World Ocean Base 位于 WMS 图层下方，包含标注的 World Ocean Reference 位于上方。
如果您未看到标注，确保内容窗格中最先列出 World Ocean Reference 图层。
问题 3：WMS 图层与底图之间存在哪些相似处与差异？
大多数海洋底图基于在 WMS 图层中显示的相同 GEBCO 数据创建，但并不是全部。 即使它复制您已具有的数据，但会通过两种方式成为对您的工程有用的工具：提供海洋要素标注，其浅色可用作您生成的任何地图的上下文背景。
您需要再向工程添加一个地图服务：用于绘制世界海洋地貌要素的图层。 地形学试图了解为什么风景（在此情况中为海景）塑造成现在的样子，它们随时间如何变化。 其目的是研究地形（陆地）和测深（海洋）要素。 您需要从 ArcGIS Online 添加此图层并在 ArcGIS Pro 中进行浏览以深入了解研究区域。
弹出窗口中随即显示有关此项目的元数据。 类型属性将作为地图图像图层列出。
地图中随即显示数据。 它是半透明的，因此可以看见底图。 它使用不同的颜色表示不同的测深要素。
定位窗格随即显示。
地图随即放大。
海底山是一座或一群海底火山峰，距离海底超过 1,000 米。 它们的形状通常是锥形。 靠近海面的一些海底山具有珊瑚环礁岛。 浮出海面形成岛屿的海底山可能受到海浪作用的侵蚀，并再次沉入海面下形成平顶海底山。
您现有具有一个图例，用于解释地图的所有颜色。 但是，在地图中，要素重叠，并且存在许多颜色，因此有时难以读取要素。
海底山位于深海区。 大陆架位于海底山西侧，与大陆坡接壤。
目录视图随即出现并显示有关图层的详细信息。
问题 4：在新英格兰海底山区域中发现哪些其他要素？ 在此区域中观测基于此数据发现的地理模式。
World Seafloor Geomorphology 图层有助于更好地描述、分类和了解研究区域。 您需要将其作为参考图层保留在工程中。
截至目前，在本教程中，您浏览了不同类型的地图服务：在其他位置存储并通过 Internet 访问的数据。 接下来，您需要下载数据，以使用在计算机中存储的本地副本。
与访问 web 服务相比，下载数据具有一些优势：可以编辑数据、更改其显示方式、使用数据新建数据集以及执行分析。 此外，数据不存在变化或消失的风险。
您需要从美国国家海洋与大气管理局 (NOAA) 查找并下载两个数字高程模型 (DEM)。
国家环境信息中心 (NCEI) 是 NOAA 的分支机构，负责管理世界上最大的环境数据档案室之一。 本集合中包含许多海洋测深数据产品。
问题 5：有哪些可用的数据格式？
地理数据会以许多不同的格式提供。 一些数据格式需要在处理后才能进行使用。 接下来，您需要从 NCEI 站点下载一些数据并将其添加至 ArcGIS Pro 中的地图。
随即显示海洋测深数据查看器。 此工具提供一个视觉接口，用于查找和下载海洋测深数据。
1/3 弧秒测量值指数据分辨率。
随即显示一个新页面，其中包含 Virginia Beach 数据的详细元数据。
NetCDF 是一种数据格式，用于共享数组定向的科学数据，通常用于海洋学。
在本教程的先前部分中，已在 ArcGIS Pro 中创建 Ocean 工程时创建 Ocean 文件夹。
不需要将此文件放入特定文件夹中，但是建议将与工程相关的所有文件保留在该工程文件夹中。 这方便以后进行查找并添加至 ArcGIS Pro 中的地图。 本教程的后续步骤将假设此文件存储在 Ocean 文件夹中。
已下载的两个文件均为数字高程模型，这意味着它们用于绘制高于或低于海平面的高程。 但是，这两个文件采用两种不同的数据格式存储：.nc (netCDF) 和 .tif。 您需要将 .tif 文件先添加至地图并进行浏览。
地图中随即显示黑白数据，覆盖了切萨皮克湾入海口和部分大陆坡。 在内容窗格中，图例范围介于 -2883.1 至 20 之间。
由于这是 DEM，这些数字表示高于和低于海平面的高程。 您将查看图层属性以查找数字采用的单位。
垂直单位值以米列出。
图例显示白色区域高出海平面 20 米，而黑色区域低于海平面 2,883 米。
DEM 是了解沿海区域的重要工具。 例如，这些工具可用于对海啸洪水和海平面上升进行建模，管理生态系统以及进行空间海洋规划。
问题 6：描述在 Atlantic DEM 图层中可见的地形。
在 DEM 中，峡谷显示为深色线，从较高区域指向较低区域。 许多峡谷可能是在末次冰河期由河流形成的，当时的海平面非常低且大陆架暴露为陆地。
DEM 图层是栅格数据，意味着它由格网组成，其中每个像元或像素具有不同值。 World Seafloor Geomorphology 图层是矢量数据，意味着它由存储属性信息的形状（点、线或面）组成。
接下来，您需要添加从 NCEI 下载的 DEM 并将其与 .tif 图层进行比较。
由于 netCDF 文件可以包含多个维度的数据（例如，记录不同时间或深度的信息），因此需要选择要显示的维度。
此 netCDF 文件只有一个维度：波段 1。
可能需要花费一段时间图层才会完全显示在地图上。 此图层也是 DEM。 它使用的配色方案与其他 DEM 不同，以红色绘制较高的高程，以蓝色绘制较低的高程。 与其他图层相比，它覆盖的区域较小。
您需要更改配色方案，以方便比较这两个 DEM。
配色方案向后。 您需要将其翻转，以将较高的高程变为白色，较低的高程变为黑色。
这两个 DEM 图层现在使用相同的配色方案。
问题 7：在 Atlantic DEM 中，大陆架上不存在可见的高程变化：整个区域看起来平坦且为白色，甚至连海岸线都不可见。 为什么同一区域中 Virginia Beach DEM 显示如此多的变化？
Virginia Beach DEM 图层覆盖的区域已被其他 DEM 覆盖。 但是，其数据分辨率高于现有图层，这意味着每平方千米提供的信息更多。 对于侧重于海岸线要素的分析部分，这可能非常有用，因此您需要将此图层保留为工程的一部分。
问题 8：如何分辨 Virginia Beach DEM 的分辨率高于 Atlantic DEM？
在 DEM 的南部，峡谷中存在一个可见中断。
此区域名为克拉塔克滑坡。 它是在 2.4 万至 5 万年前发生的海底大规模滑坡 (SMF) 导致的。 SMF 是海底山体滑坡，地震、沉积物过多或天然气渗漏均可能触发滑坡。 已知 SMF 事件会导致海啸，此类事件在大西洋很少见。
如果大陆坡的另一部分坍塌，就像克拉塔克滑坡一样，则可能导致美国东海岸发生局部海啸。 尽管 SMF 事件很少见，但是模拟表明相同区域中与海啸规模相同的 SMF 将形成爬高高度，类似于 3 级或 4 级飓风的风暴涌浪。 海啸爬高或淹没高度指海啸在地面上达到的高于海平面的最大高程。 海岸线的高分辨率测深和地形（像 Virginia Beach DEM 图层那样）是用于对海啸威胁进行建模的重要工具。
问题 9：海底和陆地区域的高分辨率高程数据如何帮助在海啸到来之前做好准备？
在本教程中，您浏览了海洋测深数据的几个来源。 您使用 WMS URL 访问了 GEBCO 数据，通过底图库访问了 Oceans 底图，并通过目录窗格访问来自 ArcGIS Living Atlas 的地形学地图。 您下载了两个 DEM 数据集，一个来自 NCEI 数据门户。 目前只有几个在线可用的海洋测深数据来源。
在几乎所有的 GIS 工程中，都需要浏览数据门户及其数据集。 搜索相关地理空间数据通常很耗时，但是在过程早期执行深入调查会简化 GIS 工程的剩余部分。
两个图层均包含海底的山体阴影，不同的蓝色阴影表示不同的海洋深度。 在 WMS 图层中，深度颜色更醒目且更加生动，从而更容易可视化一些要素，例如波多黎各海沟。 底图图层包含峡谷、河岸和深度测量等要素的标注，这有关于您识别要素或区域。 底图为多比例，这意味着进行放大时会显示更多详细信息。
下面是一些可见模式的示例：
包括 .csv 文件、GeoTiff 文件、netCDF 文件、ESRI ASCII 栅格格网、XYZ 格网、多波束文件、CD 等。
Atlantic DEM 图层中可见的最突出要素为大陆坡。 从南到北将研究区域分为两个不同的高程。 它与峡谷和斜坡一致。 海岸线不可见。
Atlantic DEM 的高程范围远远高于 Virginia Beach DEM（2,903 米与 85 米）。 这样可以在 Virginia Beach DEM 中看见更加详细和细微的高程变化，而在 Atlantic DEM 中，整个颜色范围均保留为显示大陆坡处的巨大高程变化。
可通过两种方式确定哪个图层的分辨率高：
海啸行为遵循物理定律，其传播时间、速度（波速）和幅度（波高）取决于深度和海岸线构造。 海啸的形状、方向和冲击力与下方海底的深度和宽度尤其相关。 在陆地上发生的损坏的性质取决于海岸线地形。
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