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Three-Dimensional Geomorphometric Modeling of the Arctic Ocean Submarine Topography: A Low-Resolution Desktop Application
IEEE Journal of Oceanic Engineering ( IF 4.1 ) Pub Date : 2021-01-01 , DOI: 10.1109/joe.2020.2969283 Igor V. Florinsky , Sergey V. Filippov
IEEE Journal of Oceanic Engineering ( IF 4.1 ) Pub Date : 2021-01-01 , DOI: 10.1109/joe.2020.2969283 Igor V. Florinsky , Sergey V. Filippov
Submarine topography is one of the key factors determining the course and direction of processes at the lithosphere–hydrosphere boundary. In this article, we present results of the first phase of a project to create a system for 3-D geomorphometric modeling of the Arctic Ocean floor. In this phase, a low-resolution desktop version of the system was developed. We utilized a small 5-km gridded digital elevation model extracted from the International Bathymetric Chart of the Arctic Ocean version 3.0. First, we smoothed the digital elevation model to suppress high-frequency noise. From the smoothed digital elevation model, we derived digital models of the following morphometric variables: horizontal, vertical, minimal, and maximal curvatures, catchment, and dispersive areas, as well as topographic and stream power indices. Then, to construct and visualize 3-D morphometric models of the territory, we applied an original approach for 3-D terrain modeling in the environment of Blender, free and open-source software. Finally, we present a series of the 3-D morphometric models (perspective views from the Atlantic, Eurasia, and North America). The experiment showed that the approach is efficient and can be applied for creating next desktop and web versions of the system for visualizing 3-D morphometric models of higher resolutions. The final versions of the system will be used to support marine geomorphological, geological, and biological studies of the Arctic Ocean.
中文翻译:
北冰洋海底地形的三维地貌测量建模:低分辨率桌面应用程序
海底地形是决定岩石圈-水圈边界过程进程和方向的关键因素之一。在本文中,我们介绍了为北冰洋海底 3D 地貌测量建模创建系统的项目第一阶段的结果。在这个阶段,开发了系统的低分辨率桌面版本。我们使用了从北冰洋国际水深图 3.0 版中提取的小型 5 公里网格数字高程模型。首先,我们平滑了数字高程模型以抑制高频噪声。从平滑的数字高程模型中,我们导出了以下形态测量变量的数字模型:水平、垂直、最小和最大曲率、集水区和分散区域,以及地形和河流功率指数。然后,为了构建和可视化领土的 3-D 形态测量模型,我们在 Blender、免费和开源软件的环境中应用了一种原始的 3-D 地形建模方法。最后,我们展示了一系列 3-D 形态测量模型(来自大西洋、欧亚大陆和北美的透视图)。实验表明,该方法是有效的,可用于创建系统的下一个桌面和网络版本,用于可视化更高分辨率的 3-D 形态测量模型。该系统的最终版本将用于支持北冰洋的海洋地貌、地质和生物研究。我们展示了一系列 3-D 形态测量模型(来自大西洋、欧亚大陆和北美的透视图)。实验表明,该方法是有效的,可用于创建系统的下一个桌面和网络版本,用于可视化更高分辨率的 3-D 形态测量模型。该系统的最终版本将用于支持北冰洋的海洋地貌、地质和生物研究。我们展示了一系列 3-D 形态测量模型(来自大西洋、欧亚大陆和北美的透视图)。实验表明,该方法是有效的,可用于创建系统的下一个桌面和网络版本,用于可视化更高分辨率的 3-D 形态测量模型。该系统的最终版本将用于支持北冰洋的海洋地貌、地质和生物研究。
更新日期:2021-01-01
中文翻译:
北冰洋海底地形的三维地貌测量建模:低分辨率桌面应用程序
海底地形是决定岩石圈-水圈边界过程进程和方向的关键因素之一。在本文中,我们介绍了为北冰洋海底 3D 地貌测量建模创建系统的项目第一阶段的结果。在这个阶段,开发了系统的低分辨率桌面版本。我们使用了从北冰洋国际水深图 3.0 版中提取的小型 5 公里网格数字高程模型。首先,我们平滑了数字高程模型以抑制高频噪声。从平滑的数字高程模型中,我们导出了以下形态测量变量的数字模型:水平、垂直、最小和最大曲率、集水区和分散区域,以及地形和河流功率指数。然后,为了构建和可视化领土的 3-D 形态测量模型,我们在 Blender、免费和开源软件的环境中应用了一种原始的 3-D 地形建模方法。最后,我们展示了一系列 3-D 形态测量模型(来自大西洋、欧亚大陆和北美的透视图)。实验表明,该方法是有效的,可用于创建系统的下一个桌面和网络版本,用于可视化更高分辨率的 3-D 形态测量模型。该系统的最终版本将用于支持北冰洋的海洋地貌、地质和生物研究。我们展示了一系列 3-D 形态测量模型(来自大西洋、欧亚大陆和北美的透视图)。实验表明,该方法是有效的,可用于创建系统的下一个桌面和网络版本,用于可视化更高分辨率的 3-D 形态测量模型。该系统的最终版本将用于支持北冰洋的海洋地貌、地质和生物研究。我们展示了一系列 3-D 形态测量模型(来自大西洋、欧亚大陆和北美的透视图)。实验表明,该方法是有效的,可用于创建系统的下一个桌面和网络版本,用于可视化更高分辨率的 3-D 形态测量模型。该系统的最终版本将用于支持北冰洋的海洋地貌、地质和生物研究。