物理海洋處理數據的程序有哪些

⑴ 海洋標量場網路動態可視化

5.3.2.1 海洋標量場網路動態可視化需求

由於海洋數據具有空間分布和時空過程的特點，用戶進行標量場可視化時，需要的數據要從不同位置的伺服器上獲取，根據不同的可視化目的，用戶需要以下幾種可視化類型。

5.3.2.1.1 同一時間，不同來源、不同區域的海洋標量場數據快速可視化

我國海洋面積廣闊，要獲得整個海域的數據，需要很多部門的配合，因此要進行整個海域范圍內的標量場數據可視化表達，要從不同地點的伺服器獲得同一時間，相應區域的數據，然後將這些數據疊加拼接後進行整個海洋范圍的可視化，這就需要將各個海洋單位發布的數據進行 「一站式」的集成，使用戶可以進行可視化數據的選擇，用選擇的各個區域的數據組成整個海域的圖像來表達海洋某個要素的空間分布情況。

5.3.2.1.2 同一區域，不同時間、不同來源海洋標量場數據時空過程快速可視化

海洋數據具有時空過程特性，需要對某一區域的海洋標量數據進行時空過程的可視化表達，來表現海洋現象的時空變化規律，這一區域的數據可能分布在不同的伺服器上，每個伺服器上的數據具有不同的時間范圍，在進行這一區域的時空過程可視化時就需要把從這些地理位置不同的數據伺服器獲取不同時間范圍的數據，來組成用戶需要的時間范圍的數據，進行此區域時空過程的可視化。這些不同位置的數據服務需要通過網格環境進行組織、管理和調度，以方便數據的獲取。

5.3.2.1.3 相同時間范圍，不同區域、不同來源的海洋標量場時空過程快速可視化

為了對不同區域的相同時間范圍內海洋標量場數據進行時空過程的對比分析，分別需要獲得不同區域相同時間范圍內的數據，這些數據分別來自不同單位發布的數據服務，用戶要從數據注冊網站查找這些范圍的數據，在系統中分別選擇符合需要的時空過程可視化方法進行數據的可視化表達，然後對兩個區域的可視化過程進行對比，獲得兩個區域時空過程的差別。

5.3.2.1.4 利用不同來源的數據進行海洋模型分析數據的可視化

在海洋數據使用中，用戶非常關注的一個需求就是能利用網路上的海洋分析模型和自己的海洋數據進行數據分析，這些海洋模型使用海洋專題應用系統發布在網路上，供用戶使用，由於用戶需要使用自己的數據，需要將這些數據上傳到海洋專題應用伺服器進行數據處理，數據處理後的結果需要可視化的表達給用戶，以觀察用戶數據的特徵。如: 在海洋專題應用伺服器中可能發布了海洋表面溫度的等值線生成模型，用戶需要根據自己擁有的海洋表面溫度數據生成等值線，這樣用戶就需要把數據上傳到伺服器，然後通過伺服器的分析，產生可視化的等溫線結果，並可以將這一結果從伺服器上下載。

5.3.2.2 海洋標量場信息網路動態可視化實現方法

在通過 WebGIS 發布地理信息時，一般只是提供一些地圖漫遊、查詢等基本的 GIS 功能，滿足用戶實際的空間分析需求，但由於海洋數據具有時空過程特性，因此海洋數據的網路可視化表達就不能只是單純地進行數據的查詢和地圖的瀏覽，重點應該表現海洋數據的時空變化過程，使用戶可以藉助這些時空變化過程發現海洋現象的規律，根據前人在海洋時空過程可視化表達中應用的方法，對研究對象在歐幾里德空間中的不同維數來進行分類: 零維的點、一維的線、二維的面，並結合海洋時空過程特點，應用點過程、線過程、面過程概念進行海洋標量場數據時空過程的可視化表達，為用戶提供海洋標量場信息服務。

5.3.2.2.1 點過程可視化

點過程可視化是針對空間中的點對象，表現某一固定點位上的海洋要素值隨時間變化的動態過程，以過程曲線形式表示，以時間維作為橫坐標，海洋要素值為縱坐標。

由於採用網格環境組織數據，所以選擇的時間過程的數據可能來源於分布在不同地點的數據源，這些分布式的數據伺服器將請求的數據返回給海洋專題應用伺服器，進行組織來表達海洋現象的點過程。

點過程可視化功能實現的流程如圖 5.10 所示: 用戶先通過網格服務管理中心查詢載入海洋標量場數據服務，並選擇時空過程可視化的時間范圍，然後向海洋專題應用伺服器發送點過程請求，海洋專題應用伺服器向數據伺服器發送數據請求，根據用戶請求的時間范圍對各圖層求出該點的數據，由於是對柵格數據進行操作，所以這里的查詢更加的復雜，需要開發一個標準的 Web 服務配合 ArcGIS Server 的數據服務向海洋專題應用伺服器提供數據，獲得的數據返回給海洋專題應用伺服器，由點過程服務功能來組織這些返回的數據進行點過程的可視化表達。

5.3.2.2.2 線過程可視化

線過程可視化是以線狀目標為研究對象，在此畫的線相當於在海洋中的一條測量路徑，一般沿著海洋現象的變化軌跡進行測量，所表現的是一條線上各點的物理值隨著時間的變化而變化的過程。線過程表示方法是用橫坐標表示線上點的位置，用縱坐標表示物理值的大小，每條線表示一段時間內海洋現象的線形軌跡上測量值的變化。

線過程可視化的流程和點過程類似，返回的數據為多條曲線，每條曲線代表一個時間的曲線上標量場數據值的變化，線過程可視化的數據獲取是求出與線相交的柵格的屬性值，如圖 5.11 所示。

圖 5.10 點過程可視化流程

圖 5.11 線過程數據獲取

5.3.2.2.3 面過程可視化

面過程可視化以面狀目標為研究對象，用不同的顏色相應表示面上各點的物理值，那麼每一時刻該面上都有一個狀態與之對應，將這些按時間序列由物理屬性數據生成的圖像通過應用程序處理後產生動畫。這樣便可以動態的表現面狀目標上物理值隨著時間的變化過程。

在網路環境下，進行面過程的可視化，有兩種方法: 一種是通過客戶端選擇的時間和空間范圍，向伺服器端發送數據請求，得到數據後，通過網路圖像組件可以將得到的各時間的圖像數據組成 GIF 動畫文件返回給客戶端，達到海洋標量場面過程可視化的目的; 另一種方法是根據客戶端選擇的時間或空間范圍，向伺服器端發送數據請求，然後將所有圖片放入客戶端的緩存當中，通過客戶端的 JS 函數進行循環播放，來實現面過程的可視化。由於第二種方法不需要在伺服器端進行 GIF 圖片生成，並且數據處於客戶端緩沖當中，可以加快數據的顯示速度，所以本研究採用第二種方法進行面過程的可視化，這樣將分布在網格環境中的伺服器端的圖像數據發送到客戶端經過客戶端的組織進行循環可視更加的簡單，而且能保證速度。面過程的顯示非常直觀，人們可以很容易的通過面過程的顯示重現該面上的物理值變化過程，並從中可以發現一些規律。

面過程可視化的流程與點過程的流程大體相似，獲取的數據為各個時間的海洋標量場圖像數據，通過 URL 返回給客戶端。

⑵ 海洋測繪技術有哪些

海洋測繪技術有哪些
1、海港工程測量

海港工程設計、施工和管理階段的測量。為海港工程建設提供資料，保證工程按設計竣工和進行有效的管理。
2、軍事海洋測繪
為滿足國防建設和軍隊作戰需要，研究對海洋和江河湖泊水域及其沿岸地帶進行測量和制圖的理論和技術。軍事測繪學的組成部分。其成果主要為作戰、訓練、航行安全和海洋軍事工程的建設提供保障，還可廣泛應用於國民經濟建設和海洋科學研究的各個領域。軍事海洋測繪主要包括海洋大地測量、海道測量、海底地形測量和海圖制圖。
3、海道測量
為保證艦隊戰斗行動和航行安全對海洋和江河湖泊所進行的測量和調查。包括港灣測量、沿岸測量、近海測量和遠海測量。獲得的各種資料主要用於編制航海圖。
4、測深儀器
測量地球表面水體深度的儀器。廣泛應用於海洋測量和海洋考察工作中。有測深桿、水鉈、回聲測深儀、多波束測深系統、遙感測深系統和磁測深系統。
5、水聲定位系統
使用水下聲標（應答器）測定艦船或其它目標相對位置的系統。由固設於海底的水下聲標和船上的換能器、接收發射機及其終端所組成。具有攜帶方便、獨立使用和定位精度較高等優點。主要用於海洋大地測量和海洋工程測量，也可用於掃布雷和打撈定位。
6、海底地形測量
測量海底起伏形態的方法。是陸地地形測量在海洋上的延伸。其內容包括獲取海底地貌形態信息，探測海底沉積物的分層結構，收集露出水面、懸浮水中或固定於底土的植物等，為編制海底地形圖提供基本資料。
7、海洋重力測量
利用海洋重力儀測量海區重力加速度值的方法。它是海洋大地測量的組成部分，也是海洋地球物理勘探內容之一。為保障遠程武器的發射，海洋資源開發和地球引力場的研究提供重力資料。海洋重力測量分為海底重力測量和船上重力測量兩種方法。

⑶ 數據處理軟體有哪些

大數據分析平台是一個集成性的平台，可以將企業用戶所用的數據接入，然後在該平台上進行處理，最後對得到的數據，通過各種方式進行分析展示。
大數據平台應該是集數據整合、數據處理、數據存儲、數據分析、可視化、數據採集填報等功能為一體，真正幫助企業挖掘數據背後的業務邏輯，洞悉數據的蛛絲馬跡，發現數據的潛在價值。億信華辰的一站式數據分析平台ABI，就是大數據分析平台的一個典型代表。該平台融合了數據源適配、ETL數據處理、數據建模、數據分析、數據填報、工作流、門戶、移動應用等核心功能。採用輕量級SOA架構設計、B/S模式，各模塊間無縫集成。支持廣泛的數據源接入。數據整合模塊支持可視化的定義ETL過程，完成對數據的清洗、裝換、處理。數據集模塊支持資料庫、文件、介面等多方式的數據建模。數據分析模塊支持報表分析、敏捷看板、即席報告、幻燈片、酷屏、數據填報、數據挖掘等多種分析手段對數據進行分析、展現、應用。

⑷ 海洋環境數據集成

2.2.3.1 基於元數據的海洋數據集成

地理空間數據的元數據是指地理空間相關數據集和信息資源的描述信息，它是對空間特徵的概括和抽取。元數據信息可提供空間數據集的特徵資料，數據用戶可據此來確定該數據的名稱、來源、組織結構、適用范圍等。而地理空間元數據是關於數據的數據，在地理空間信息中用於描述地理空間數據集的內容、質量、表示方式、空間參考、管理方式以及數據集的其他特徵，是實現地理空間信息共享的核心標准之一。地理空間元數據目前的一個典型應用就是利用互聯網進行地理信息的查詢和檢索。拓展開來，利用地理空間元數據可以建立空間信息的數據目錄和數據交換中心，利用這些元數據，用戶可以發現、獲取、理解相關的空間數據及其服務信息(梅琨，邊馥苓，2006; 陳述彭等，1999)。因而，可以認為地理空間元數據是地理空間信息服務的基礎。

目前對 WebGIS 中元數據的研究多數停留在理論研究上，從系統開發實踐的角度，對系統分析、設計和應用中的元數據的應用研究還存在明顯的不足。要從根本上解決服務動態智能組合實現困難，本研究認為 Web 服務注冊標准及細粒度封裝是很有必要的。可以從源頭上解決服務調用過程中會出現的種種問題。解決服務動態智能組合實現困難，首先要從服務的源頭開始標准化，用戶注冊自己的服務，要遵循一定的標准，即，輸入的元數據信息的內容和格式要嚴格按照一定的標准，對於 GIS 服務，要遵照 GIS 領域的標准來注冊。強制服務注冊用戶按標准來發布服務，可以實現同類型服務的統一，便於開發用戶在使用服務時，動態調用和智能組合(王方雄等，2005; 張佩雲等，2007; 陳哲強等，2007)。

基於元數據的分布式共享框架不足之處，在於實現了具有相同數據模型和結果的異地讀取，即只是一種異地同質數據的共享，還不能實現異地異質數據的共享，也不能把發布在異地的數據一體化，更不能解決資料庫的無縫組織問題。雖然這種分布式空間資料庫在數據轉換方面有一些不足，但卻是目前 GIS 海量數據共享的比較好的解決方案之一。因為該種方式利於數據的獨立性，使用戶看到一個完整的內容，邏輯統一的資料庫，可以方便地訪問任何數據，而不需要知道數據實際的物理存儲，符合地理數據分布的特點(陳愛軍等，2002)。

2.2.3.2 海洋環境數據集成模式

在海洋時空數據的廣泛應用中，存儲格式的多樣性是多源海洋時空數據集成的瓶頸，目前對於格式不同的多源海洋環境數據，主要有如下集成模式。

(1)數據格式轉換模式: 在這種模式下，其他數據格式經專門的數據轉換程序進行格式轉換後，復制到當前系統中的資料庫或文件中。

(2)數據互操作模式: 該模式是 Open GIS Consortium(OGC)制定的規范。OGC 是為了發展開放式地理數據系統、研究地學空間信息標准化以及處理方法的一個非營利組織。空間數據互操作是指在異構資料庫和分布計算的情況下，用戶在相互理解的基礎上，能透明地獲取所需的空間信息。OGC 為數據互操作制定了統一的規范，從而使得一個系統同時支持不同的空間數據格式成為可能。根據 OGC 頒布的規范，可以把提供數據源的軟體稱為數據伺服器(Data Servers)，把使用數據的軟體稱為數據客戶(Data Clients)，數據客戶使用某種數據的過程就是發出數據請求，由數據伺服器提供服務的過程，其最終目是使數據客戶能讀取任意數據伺服器提供的空間數據。OGC 規范基於 OMG 的 CORBA、Mi-crosoft 的 OLE/COM 以及 SQL 等，為實現不同平台間伺服器和客戶端之間數據請求和服務提供了統一的協議。OGC 規范得到 OMG 和 ISO 的承認，從而逐漸成為一種國際標准，將被越來越多的 GIS 軟體以及研究者所接受和採納。目前，還沒有商業化 GIS 軟體完全支持這一規范。

(3)海洋時空數據的直接訪問模式: 直接數據訪問指在一個軟體平台中實現對其他軟體數據格式的直接訪問，用戶可以使用單個軟體存取多種數據格式。直接數據訪問不僅避免了繁瑣的數據轉換，而且在一個軟體中訪問某種軟體的數據格式不要求用戶擁有該數據格式的宿主軟體，更不需要該軟體運行。直接數據訪問提供了一種更為經濟實用的多源海洋時空數據集成模式。劉志強等(2005)提出了網路環境下實現多源地理空間數據集成的方法———基於空間元數據的分布式部件方法，該方法借鑒了 ODBC 數據集成的思想，以數據集成中間件的形式屏蔽多源地理空間數據的異構性，有效地解決了地理數據集成過程中的地理數據位置透明性和存儲格式問題，其分布式部件可以位於不同的數據伺服器上，提供一定的數據互操作能力。但是該數據集成中間件要根據數據格式的不同調用不同的設計獲取部件，容易造成集成中間件的龐大。解決多格式數據集成和共享一直是近年來GIS 應用系統開發中需要解決的重大問題，也是海洋時空數據應用亟待解決的問題。

2.2.3.3 基於地理本體的海洋數據集成

由於目前對空間數據語義的形式化表達存在諸多缺陷，從而影響了基於語義的 GIS 空間數據集成。而本體作為共享概念模型的明確的形式化規范說明，能夠提供與數據有關的概念模型或學科感知的信息，並形式化地描述領域知識、共享詞彙和詞彙間相互關系。同時，由於本體與數據可以分別存儲在不同的結構中，並通過映射方法建立與數據的聯系，既可以為數據提供形式化語義，又避免了為語義上同類的數據提供相同語義描述所帶來的冗餘，還可以與多個不同的數據集合建立映射關系，從而實現了本體的重用。因此，傳統的資料庫和信息集成領域已有許多學者提出了基於本體的語義集成方法。GIS 領域，國際上也已經有些學者提出了基於本體的地理空間數據集成方法。

針對海岸帶及近海空間數據的多語義、多源、多尺度和時空多變的復雜特性，在分析國際上關於基於本體的地理空間數據集成方法的基礎上，王敬貴(2005)提出了基於地理本體的多源空間數據集成方法，並把問題具體到海岸帶及近海領域進行方法和關鍵技術的研究。該方法從空間數據生產過程的概念模型入手，首先建立對應於多源空間數據各自的本體模型(概念模型)，進而進行不同本體模型的集成，然後通過本體模型到底層數據模型之間的映射關系，實現從海岸帶及近海多源空間數據從語義到物理層數據的有效集成。

圖 2.4 示出基於本體的海岸及近海空間數據集成的示意圖。圖中由豎虛線分開的右半部分表示從客觀世界到底層數據世界的抽象過程，左半部分是在這一抽象過程之上的數據集成方法。由橫線分割開的兩部分分別表示兩種不同的集成體系。其中下半部分反映的是現有的 GIS 空間數據集成思路和策略，即從數據本身的邏輯和物理模型出發開展集成理論和具體方法，正如所述。在此所提出的方法則由把這兩個部分(橫虛線分割的兩部分)統一起來進行數據的集成，採用自上而下的思路先完成數據對應的本體模型的集成，再結合自下而上的數據自身的集成方法，最終實現空間數據完全集成。

圖 2.4 基於本體的海岸帶及海洋空間數據集成示意圖

2.2.3.4 集成總體框架

如圖 2.5 所示，基於上述的技術思路，在這里給出基於地理本體的多源空間數據集成的總體框架。這種數據集成方法以數據所對應的本體集成為前提，在本體集成的基礎上派生出多源數據之間的數據映射關系和操作關系，從而通過概念的映射和數據的各種操作轉換實現集成。

圖 2.5 中，虛線左邊的部分是地理本體的集成流程，右邊部分是以本體驅動的數據集成流程。其中左邊關於本體的集成流程主要有以下幾步驟:

首先，分析存儲在海岸帶及近海綜合資料庫中的多源數據和空間數據文件，對來自不同領域數據生產者的數據進行信息本體模型的建立; 由於數據生產者的領域背景和應用目的相同，導致各自所獲取數據所隱含的信息本體模型也各不相同，因此會有多個不同的信息本體模型對應於底層的資料庫或者數據文件。

其次，從集成的角度對海岸帶及近海進行集成角度下對客觀世界的抽象模式，針對集成應用目標，結合海岸帶及海洋的領域知識和相應地領域模型，構建海岸帶及近海的標准本體; 然後，把底層數據的信息本體模型分別與標準的本體模型進行概念和語義的匹配分析，在共享術語表和公共的屬性模板下實現本體的集成過程。

具體的本體集成是將兩個本體中的所有概念進行比較並確立它們之間關系，然後將這些概念及其關系重新定義為標准本體的過程。圖 2.5 中右邊關於數據集成流程的部分主要有以下步驟:

圖 2.5 基於本體的空間數據集成總體框架

首先，根據本體集成過程中建立的數據信息本體模型與標准本體模型中各個概念之間的關系，確立與各本體中概念相關聯的數據類或者數據文件轉換到集成本體的數據集所需要的操作集合(分割、合並等);

其次，根據在本體建模時構建的本體轉換器，進行相應的數據抽取;

然後，把這些抽取出來的多個數據集按照操作集合給出的演算法進行模型運算從而生成滿足集成本體抽象模式的集成資料庫。

數據類的轉換包括不同類之間的直接轉換、多個類融合轉換為一個新類、一個類的多個子類轉換為多個新類或多個新類的子類等情況。最後的這個環節還需參考現有的 GIS 模式集成具體演算法。

這種基於地理本體的空間數據集成方法系一種新的研究思路，由於地理本體通過對地理概念及其關系的形式化表達，為資料庫中的數據提供豐富的形式化語義，通過用戶集成本體和數據生產者信息本體的比較或匹配提取需要的數據集，並結合地學表達和各種應用分析方法，根據需要靈活組合以完成具體應用目標。本體模型實現了知識重用和共享，也是不同信息群體間進行信息交流和通訊的有效途徑，從而完成語義的互操作。

⑸ 大數據處理流程包括哪些

大數據處理流程包括：數據採集、數據預處理、數據入庫、數據分析、數據展現。

1、數據採集概念：目前行業會有兩種解釋：一是數據從無到有的過程（web伺服器列印的日誌、自定義採集的日誌等）叫做數據採集；另一方面也有把通過使用Flume等工具把數據採集到指定位置的這個過程叫做數據採集。

2、數據預處理：通過maprece程序對採集到的原始日誌數據進行預處理，比如清洗，格式整理，濾除臟數據等，並且梳理成點擊流模型數據。

3、數據入庫：將預處理之後的數據導入到HIVE倉庫中相應的庫和表中。

4、數據分析：項目的核心內容，即根據需求開發ETL分析語句，得出各種統計結果。

5、數據展現：將分析所得數據進行數據可視化，一般通過圖表進行展示。

⑹ 物理實驗都有什麼步驟

物理實驗學習的步驟和方法
中學物理實驗是培養學生科學的觀察、實驗能力、科學的思維、分析和解決問題能力的主要課程之一。正像李政道先生所說的那樣：「教物理重要的是讓學生懂道理&8943;&8943;」根據中學物理教學目的和教學大綱的基本要求，在中學物理實驗的教學過程中應使學生在科學實驗的基本方法上有一個實在的感受，從而培養他們的探索精神和創造性，並受到科學方法的教育。
1.實驗設計
為使實驗達到預期的目的，必須明白為什麼要做這個實驗，做這個實驗是要解決現實技術問題、知識問題，還是要探索一下教材中將要出現的物理現象等等。解決實際問題時，要明白是什麼樣的問題；探索書中的知識問題時，應當明白是哪一個問題及什麼現象。目的明確，是實驗成功的前提。設計實驗的基本方法歸納為下面幾種：（1）平衡法。用於設計測量儀器。用已知量去檢驗測量另一些物理量。例如天平、彈簧秤、溫度計、比重計等。
（2）轉換法。藉助於力、熱、光電現象的相互轉換實行間接測量。例如打點計時器的設計，電磁儀表、光電管的設計等。（3）放大法。利用疊加、反射等原理將微小量放大為可測量。例如游標尺、螺旋測微器、庫侖扭秤、油膜
法測分子直徑等。
2.探索性實驗選題
學生探索性實驗，並不是去揭示尚未認識的物理規律，而是在經歷該實驗的全過程之後，對探索性實驗有一個實在的感受，掌握探索未知物理規律的基本方法。
探索性實驗的選題應與學生的知識水平和學習任務相適應。在選題方面
應注意到以下幾點：
（1）根據中學生學到的數學知識和在實驗時間上的限制，實驗結果的經驗公式以一次線性為宜，如：
①線性關系：y=a+bx
②反比關系：y=a＋b/x
③冪關系： y=axb
改直：logy=loga+blogx
*④指數關系：y=aexp（bx）
改直：lny=lna＋bx
以上各式中x 為自變數，y 為因變數，同時又是被測量，a、b 為常數。
（2）兩個被測量之間的變化特徵具有較強的可觀察性。
（3）經驗公式的理論分析不宜過於復雜。
*exp（bx）=ebx，其中e＝2.71828&8943;是一個無理數。
3.物理實驗的操作方法
操作能力，主要是指基本儀器的使用和數據的讀出，儀器、設備的組裝或連接，故障的排除等三個方面。
（1）基本儀器的作用。中學物理實驗涉及的基本測量儀器有：米尺、卡尺、螺旋測微器、天平、彈簧秤、溫度計、氣壓計、安培計、伏特計、變阻箱、萬用表、示波器等。
使用基本測量儀器的規范要求是：
①了解測量儀器的使用方法，明確測量范圍所允許的極限和精密程度；②對某些儀器和電表等，在使用前，必須調節零點，或記下零點誤差；
③牢記使用規則和操作程序；
④正確讀取數據。
例如，彈簧秤的正確使用要求是：明確彈簧秤的測量范圍；測量前，記下零點誤差；使用彈簧秤時，施力的方向應與彈簧秤的軸線在同一直線上，不能使彈簧秤受力過久，以免引起彈性疲勞，損壞儀器；正確地觀察示數，
記取數據時，不僅要記錄最小刻度能指示出來的數，還應讀出一位估計數字，數據後面要寫明單位。
又如，安培計的正確使用要求是：明確量程；使用前，調節零點；正確連接應與待測電路串聯，並注意正、負極性；正確讀取數據，註明單位。
（2）儀器、設備的組裝或連接。要進行一個物理實驗，總是需要把各個
儀器、部件、設備組裝起來，並要求裝配和連接必須正確無誤。具體要求是：布局要合理，要便於觀察和操作；連接要正確簡單；實驗前要檢查，必要時進行預備性調節。
例如，電路實驗，操作要求是：
①按照實驗原理電路圖，安排好儀器、元件的布局，要便於連線，便於檢查，便於操作，便於讀取數據。
②正確地連接電路。
安培表、伏特表是否分別與待測電路串聯、並聯，正、負極是否正確；滑動變阻器的接線是否合理；連接線路是否符合先支路，再並列，後幹路，最後接電源的程序；電鍵是否能控制電路；接線是否簡捷、牢固。
③實驗前應先檢查電路，發現問題及時糾正，並進行預備性調節。
④嚴格按操作程序操作。例如改變電阻箱的阻值，是否由小到大，或由大到小，最後，正確讀取數據。
（3）故障的排除。實驗中的故障排除，不單是一種操作能力，它涉及對實驗原理的掌握程度，分析問題處理問題的方法，對各部件工作情況的了解等，是一種綜合運用能力。實驗發生故障時，應根據各部件工作狀態及各部件聯接處的分析，可能產生故障的幾種因素，逐個檢查，以致最後排除故障。
總之，培養實驗操作能力，是學習物理的必要基礎，它有利於對知識的理解，有利於自己創造條件探索問題，有利於學生智力的發展。
在物理學習中，培養操作能力，應有計劃地、分階段地進行：
第一，操作的認知階段。要求對操作技能有初步的認識，在頭腦中形成操作的映象，要求按規定的程序，做一些目的單純的定向訓練；
第二，操作的協調階段。要求反復練習操作，提高操作的准確性、協調性。
4.物理實驗中的觀察內容
觀察是對事物和現象的仔細察看、了解。它是思維的知覺，智力活動的門戶和源泉。中學物理實驗中的觀察是一種有目的、有計劃而巨比較持久的思維知覺，一般需要重點地觀察實驗的基本儀器、實驗的設備和裝置，觀察
實驗中的各種物理現象和數據、圖像、圖表以及教師的規范化操作等等。
（1）觀察儀器的刻度。儀器刻度的觀察，主要是弄清刻度值的單位及其最小分度值，由此可確定測量值應估讀到哪一位。例如安培表，當使用0～0.6 安擋時，每小格是0.02 安，指針示數是0.440 安，其中最後一位零是估讀數字；當使用0～3 安擋時，每小格是0.1 安，圖中指針示數是2.20 安，其中最後一位零是估讀數字。
（2）觀察儀器的構造。主要是通過觀察，了解儀器的結構原理，每個部件的作用、測量范圍等等。
例如，液體溫度計是利用液體熱脹冷縮的原理製成的，它們的底部都有一個玻璃泡，上部是一根頂端封閉、內徑細而均勻的玻璃管，在管和泡里有適量的某種液體，管上標有刻度，在溫度改變時，液體熱脹冷縮，管內液面
位置就隨著改變，從液體達到的刻度就可讀出溫度值。溫度計由於用途不一，
測量范圍也各不相同。例如體溫計的測量范圍是35～42℃，一般實驗室的水
銀溫度計其測量范圍是-20～100℃。
（3）觀察儀器的銘牌。通過對儀器銘牌的觀察可了解儀器的名稱、規格、
使用方法和使用條件等等。
例如，有的變阻器的銘牌上標有「滑動變阻器，1.5A50Ω」，其中1.5A
和50Ω的意思是變阻器允許通入的最大電流是1.5 安，最大阻值是50 歐姆。
（4）觀察圖像、圖表、示意圖、實物圖。對圖像的觀察，主要是觀察它
反映的是什麼物理現象，物理量變化過程怎樣，物理量的變化遵循什麼規律。
對圖表的觀察，主要通過觀察了解圖表的意義、用途、應用條件以及所
列物理量的單位。
例如，液體的沸點表反映了不同液體沸騰時的溫度，用它可以查找液體
的沸點，單位是℃，因液體的沸點跟壓強等條件有關系，表中所列的通常是
在1 標准大氣壓下的沸點值。
對示意圖、電路圖、實物圖等的觀察，主要觀察它們分別反映的是什麼
物理模型、有何種用途、儀器和電路的結構是怎樣布局的，各個部件（或元
件）如何連接，各部分有什麼關系等等。
（5）觀察實驗裝置的安裝。通過對實驗裝置安裝的觀察，可了解該裝置
的用途，使用了哪些儀器和元件以及儀器配置的順序和方法等等。
（6）觀察實驗的操作過程。通過對實驗操作過程的觀察，可了解操作前
需做哪些准備工作，操作實驗的順序和過程怎樣。
（7）觀察實驗的現象。對實驗現象的觀察，主要是觀察現象產生的條件
和過程。
例如，兩根相距很近的平行導線，當通入相同方向電流時，兩者會相互
吸引；當通入相反方向電流時，兩者就會互相排斥。
（8）觀察實驗的數據。實驗數據的觀察，要求觀測的方法要正確，數字
的讀數要根據儀器最小刻度達到一定的准確度，記錄測量的結果時必須明確
數據的單位。
例如，測物體長度，觀察刻度時要眼睛正視刻度線，不能斜視。觀察裝
在玻璃量筒里或玻璃量杯里水面到達的刻度時，視線要跟水面凹形的底部相
平。觀察水銀溫度計時，視線要和水銀面最高處相平。（9）觀察教師的示範演示。對教師示範演示的觀察，就是觀察教師規范
化的安裝實驗裝置，合理地安排實驗程序和正確的操作過程以及演示物理現
象，數據的讀取和記錄，如何得到實驗結果等等。
5.物理實驗中的觀察方法
觀察物理實驗，通常採用的方法有：對比觀察法和歸納觀察法。
（1）對比觀察法。人們認識事物、現象，往往是通過對兩個事物、現象
的對比，或把某一現象發生變化的前、後情況進行比較來實現的。
例如，觀察物質溶化或凝固時的體積變化，就可以把石臘放在燒杯里，
先用酒精燈徐徐加熱使其全部溶化。這時，觀察到石臘的液面是水平的，標
出液面與燒杯接觸的高度，撤去酒精燈，等石臘冷卻全部凝固後，經過觀察
發現：石臘面與燒杯接觸的高度雖然沒有明顯的變化，但表面凹下去了。
又如，在學習沸騰現象時，可以觀察液體在沸騰前和沸騰時的情況，並
進行比較。這時，要求學生做到細致、敏捷、全面、准確地觀察。結果會發
現：沸騰前液體內部形成氣泡，氣泡在上升過程中逐漸變小，以至未達到液
面就消失了；沸騰時，氣泡在上升過程中逐漸變大，達到液面後破裂。通過
液體沸騰前、後的情況對比，可以得知：沸騰是液體內部和表面都進行劇烈
的汽化的現象。
我們還可以人為地控制條件，使液體在常壓、加壓、減壓下沸騰，比較
不同情況下的沸騰現象可知：同一種液體，沸點隨外界壓強變化而改變；如
果研究對象為不同液體，使它們在相同外界壓強的條件下沸騰，通過對比實
驗觀察可知，在相同的壓強下，不同液體的沸點是不同的。
從以上兩個例子可以看出：使用對比觀察法，有利於掌握現象的特徵以
及它與其它類似現象的區別。
（2）歸納觀察法。總結一些現象的一般規律，反映現象的實質時，或研
究一些涉及變化因素較多的問題時，通常採用歸納觀察法，即通過對個別現
象分別進行觀察，得到一些個別的結論，再分析、歸納，從而得出一般的規
律。
例如，為了便於研究質點的加速度與力、質量的關系，就在先確定質量
這個因素不變的情況下，觀察加速度與力之間的關系；然後在確定另一個因
素——力不變的情況下，觀察加速度與質量之間的關系；最後，通過歸納得
出牛頓第二運動定律。
再如，探求聲音是怎樣發生的，可以通過對各種現象的觀察、歸納得結
論。
觀察Ⅰ：用橡皮槌敲擊音叉的叉股，可以聽到音叉發出的聲音。把懸在
細線上的小球跟發聲的音叉接觸，小球就被音叉彈開（右圖）；用手指輕輕
地接觸發聲的音叉的叉股，可以感覺到它在振動。觀察Ⅱ：撥動樂器的弦，可以聽到聲音。仔細觀察發聲的弦，可以看到
它的輪廓變得模糊了，而且中間比較粗。弦的外形的改變，正是因為它在很
快地振動的緣故。弦振動停止了，聲音也就隨之消失。
通過這些簡單的觀察，歸納得出結論：一切發聲的物體都是在振動著，
振動的物體是發聲的源泉、即聲源。
可見，使用歸納觀察法，有利於掌握現象的實質，以及研究比較復雜現
象的一般規律。
總之，培養觀察能力，要明確觀察的目的、任務，激發學生的觀察興趣，
要使學生養成善於觀察、勤於思考的習慣，要教給學生觀察的方法，對學生
進行觀察訓練，要求觀察得准確、全面、細致、敏捷。
6.實驗結果的表示
實驗結果的表示，首先取決於實驗的物理模式。通過被測量之間的相互
關系，考慮實驗結果的表示方法。常見的實驗結果的表示方法有圖解法和方
程表示法。在處理數據時可根據需要和方便選擇任何一種方法表示實驗的最
後結果。
（1）實驗結果的圖形表示法。把實驗結果用函數圖形表示出來，在實驗
工作中也有普遍的實用價值。它有明顯的直觀性，能清楚地反映出實驗過程
中變數之間的變化進程和連續變化的趨勢。精確地描制圖線，在具體數學關
系式為未知的情況下還可進行圖算，並可藉助圖形來選擇經驗公式的數學模
型。因此用圖形來表示實驗結果是每個中學生必須掌握的。
圖解法主要問題是擬合曲線，一般可分五步進行。
①整理數據，即取合理的有效數字表示測得值，剔除可疑數據，給出相
應的測量誤差。
②選擇坐標紙，坐標紙的選擇應為便於作圖或更能方便地反映變數之間
的相互關系為原則，可根據需要和方便選擇不同的坐標紙，原來為曲線關系
的兩個變數經過坐標變換利用對數坐標就可能變成直線關系。常用的有直角
坐標紙、單對數坐標紙和雙對數坐標紙。
③坐標分度。在坐標紙選定後，就要合理地確定圖紙上每一小格的距離
所代表的數值，但起碼應注意下面兩個原則：
a.格值的大小應當與測得值所表達的精確度相適應。
b.為便於制圖和利用圖形查找數據，每個格值代表的有效數字盡量採用
1、2、4、5，避免使用3、6、7、9 等數字。
④作散點圖。根據確定的坐標分度值將數據作為點的坐標在坐標紙中標
出，考慮到數據的分類及測量的數據組先後順序等，應採用不同符合標出點
的坐標。常用的符號有：×○·△⊙等，規定標記的中心為數據的坐標。
⑤擬合曲線。擬合曲線是用圖形表示實驗結果的主要目的，也是培養學
生作圖方法和技巧的關鍵一環。擬合曲線應注意以下幾點：
a.轉折點盡量要少，更不能出現人為折曲。
b.曲線走向應盡量靠近各坐標點，而不是通過所有點。
c.除曲線通過的點外，處於曲線兩側的點數應當相近。
⑥註解說明，規范的作圖法表示實驗結果要對得到的圖形做必要的說
明，其內容包括圖形所代表的物理定義，查閱和使用圖形的方法，制圖時間、
地點、條件、制圖數據的來源等。
（2）實驗結果的方程表示法。方程式是中學生應用較多的一種數學形式，利用方程式表示實驗結果，不僅在形式上緊湊，並且也便於作數學上的
進一步處理。實驗結果的方程式表示法一般可以分為以下四步進行。
①確立數學模型，對於只研究兩個變數相互關系的實驗，其數學模型可
藉助於圖解法來確定，首先根據實驗數據在直角坐標系中作出相應圖線，看
其圖線是否是直線、反比關系曲線、冪函數曲線、指數曲線等，就可確定出
經驗方程的數學模型分別為：
y=a+bx，y=a+b/x，y=axb，y=aexp（bx）
②改直，為方便地求出曲線關系方程的未定系數，在精度要求不太高的
情況下，在確定的數學模型的基礎上，通過對數學模型求對數方法，變成為
直線方程，並根據實驗數據用單對數（或雙對數）坐標系作出對應的直線圖
形。
③求出直線方程未定系數，根據改直後直線圖形，通過學生已掌握的解
析幾何的原理，就可根據坐標系內的直線找出其斜率和截距，確定出直線方
程的兩個未定系數。
④求出經驗方程，將確定的兩個未定系數代入數學模型，即得到中學生
比較習慣的直角坐標系的經驗方程。
中學物理實驗有它一套實驗知識、方法、習慣和技能，要學好這套系統
的實驗知識、方法、習慣和技能，需要教師在教學過程中作科學的安排，由
淺入深，由簡到繁加以培養和鍛煉。逐步掌握探索未知物理規律的基本方法。
7.分組實驗問題
對學生分組實驗，目前存在的主要問題是：①有的學生不講求實驗目的
是否達到，不按實驗規則和實驗步驟進行實驗，只是在實驗室里把儀器當作
玩具擺弄幾下就了事；②有的學生不遵守實驗室的紀律，在實驗室內串來串
去，大聲說話，干擾別人的實驗操作；③在分組實驗中的操作往往由一人包
辦到底，其餘同學只是陪坐，不能參與實驗活動；④有的同學不重視實驗的
科學性，不重視實驗現象和實驗數據的真實性，而是湊湊實驗數據了事，將
實驗課變成了湊數據、拼結論的課。針對上述情況，在組織分組實驗，特別
是進實驗室做第一個實驗時，要加強實驗前的教育，從開始就著手培養良好
的實驗習慣。如愛護儀器，遵守實驗室的各種紀律，實驗前弄清實驗目的、
實驗原理、實驗步驟，了解實驗時的注意事項以及實驗儀器的操作和放置。
如實驗儀器的放置應方便操作和易於觀察；需要觀察和讀數的儀器、儀表應
放在中間靠近操作者；需要調節的儀器、儀表應放在面前稍偏右，其它器件
以不影響操作，不妨礙觀察做有序的放置。應要求學生人人參加實驗活動，
認真觀察實驗現象和記錄真實的實驗數據。實驗結束後，將實驗儀器清理並
歸還原處。認真處理實驗所測出的數據，分析歸納實驗中觀察到的現象，從
而得出實驗結論，分析實驗誤差，並寫出簡單的實驗報告。

⑺ 海洋物理學的相關介紹

海洋物理學的主要研究內容是：①研究海水各類運動和海洋與大氣及岩圈的相互作用的規律，為海況和天氣的監測及預報提供依據；
②研究海洋中的聲、光、電現象和過程,以掌握其變化和機制;
③進行為上述兩項研究所必需的海洋觀測，並研究海洋探測的各種物理學方法，從而實現有計劃地在海上進行現場的專題觀測和實驗。通過這三方面的研究，形成了海洋物理學中一系列的分支學科。
其中主要的有物理海洋學、海洋氣象學、海洋聲學、海洋光學、海洋電磁學和河口海岸帶動力學等等。
①各種時-空尺度的海水運動規律。
②海洋物理要素場的形成機制及其頻率-波數譜的結構，特別是大洋中尺度渦、海洋內波、海水層結的細微結構和海洋湍流等。
③水團和環流結構，如大洋環流、赤道潛流、上升流、下降流等。
④近岸海區和陸架區的水文規律。
⑤聲波、光輻射、無線電波、電磁場在海洋中的傳播規律和技術應用。
⑥為海上生產服務的應用課題。 為了開發海洋和利用海洋，使海洋更好地為人類服務，在海洋物理學的發展方面，下面幾點將是人們努力的主要方向：
① 觀測技術和觀測方法的改進。海洋物理學的發展，在很大程度上取決於觀測技術和觀測方法。現代海洋物理學的觀測技術，將朝著自動化、遙感化的方向發展。人們將廣泛利用人造衛星進行全球性海洋物理方面的觀測，並建立國際間的計算機網路，以儲存、交換和處理海洋觀測數據。這些將促進海洋物理學的進一步發展。
② 進一步研究海洋中物理現象的規律。海洋中發生的許多物理現象和過程，有一些已得到初步的研究。因為這些現象與人類生活環境密切相關，所以有必要進一步去探索其規律。例如,深入了解大尺度海-氣相互作用，將使人們能較准確地進行氣候預報，甚至可能控制局部地區的氣候。
③ 進一步為海洋資源開發服務。海洋開發將是未來海洋科學的發展方向。在海洋農牧化、捕撈、海洋石油勘探、海洋能源利用等開發活動中，將不斷對海洋物理學提出更高的要求。海洋物理學今後的發展，也將在很大程度上取決於海洋開發的需要。 北京大學
河海大學
廈門大學
中國海洋大學
中山大學
廣東海洋大學