海洋科学数据管理与可视化平台
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海洋环境监测数据管理系统的设计与实现的开题报告一、选题的背景和意义海洋环境是历史悠久、复杂多变的自然环境之一,其变化对全球生态和经济发展产生着深远的影响。
因此,海洋环境监测成为了日益重要的任务。
随着海洋环境监测技术和手段的不断提升,采集的监测数据越来越庞大,导致海洋环境监测数据管理成为制约其发展的重要瓶颈。
因此,设计与实现一个基于网络的海洋环境监测数据管理系统,对于科学有效地利用已有监测数据、推动海洋环境监测工作的进一步开展、促进海洋发展和保护海洋生态具有极其重要的现实意义。
二、研究内容和目标本研究的主要内容是设计与实现一个基于网络的海洋环境监测数据管理系统。
该系统将包括监测数据采集、存储、管理和使用等方面的功能,具体工作内容如下:1. 系统需求分析:通过对海洋环境监测数据管理的需求和用户需求的调研,明确系统功能,系统性能,用户使用场景等。
2. 系统架构设计:根据需求,设计系统的软硬件架构,确定系统的基本模块,功能分析、设计,技术选型、数据字典定义、界面规划、数据库设计等。
3. 系统实现:通过使用现在已经成熟的相关技术,对系统的软硬件进行开发,完成系统的主要功能的实现。
4. 系统测试:通过对系统进行功能测试、性能测试和安全测试,保证系统的稳定和安全性本研究的目标是:通过设计与实现一个基于网络的海洋环境监测数据管理系统,建立起便捷、高效的海洋环境监测数据管理体系,为海洋环境保护和海洋资源开发提供技术支持。
三、研究方法本研究的主要研究方法如下:1. 系统需求调研:通过问卷调查和深度访谈等方式,了解用户的需求和使用场景。
2. 系统设计:通过分析需求,确定系统的软硬件架构,具体实现方式等。
3. 系统实现:采用Web前端技术、服务器端技术、数据库等相关技术对系统进行开发和实现。
4. 系统测试:完成各项功能的测试、性能测试以及安全测试。
四、研究的预期成果1. 实现一套基于网络的海洋环境监测数据管理系统。
2. 实现海洋环境监测数据的采集、存储、管理和使用等功能。
基于物联网的海洋环境治理技术研究海洋,占据着地球表面的约 71%,是生命的摇篮,也是人类未来发展的重要资源宝库。
然而,随着工业化和城市化的快速发展,海洋环境面临着日益严峻的挑战,如海洋污染、生态破坏、资源过度开发等。
为了保护海洋生态环境,实现海洋资源的可持续利用,基于物联网的海洋环境治理技术应运而生。
物联网,简单来说,就是通过各种传感器、通信技术和智能设备,实现物与物、人与物之间的互联互通和智能化管理。
将物联网技术应用于海洋环境治理,可以实现对海洋环境的实时监测、精准分析和高效治理。
一、基于物联网的海洋环境监测技术1、传感器网络在海洋中部署大量的传感器,如水质传感器、气象传感器、海洋生物传感器等,可以实时采集海洋环境的各种数据,包括温度、盐度、酸碱度、溶解氧、污染物浓度、海浪高度、风速、风向等。
这些传感器通过无线网络将数据传输到数据中心,为海洋环境的监测和分析提供了丰富的数据支持。
2、卫星遥感技术卫星遥感技术可以对大范围的海洋区域进行宏观监测,获取海洋表面温度、叶绿素浓度、海冰分布、海洋环流等信息。
通过对卫星遥感数据的分析,可以及时发现海洋环境的异常变化,为海洋环境的预警和治理提供决策依据。
3、无人机监测无人机具有灵活、高效、成本低等优点,可以对特定的海洋区域进行近距离监测。
无人机搭载的高清摄像头、多光谱传感器等设备,可以获取海洋表面的图像和光谱信息,用于监测海洋油污、赤潮等现象。
二、基于物联网的海洋环境数据分析技术1、大数据处理海洋环境监测产生的海量数据需要通过大数据处理技术进行存储、管理和分析。
大数据处理技术可以对数据进行快速清洗、筛选和整合,提取有价值的信息,并通过数据挖掘、机器学习等方法,建立海洋环境预测模型,为海洋环境的治理提供科学依据。
2、云计算平台云计算平台为海洋环境数据的存储和计算提供了强大的支持。
通过云计算平台,可以实现数据的分布式存储和并行计算,提高数据处理的效率和能力,同时降低数据处理的成本。
舰船损管信息可视化的GIS实现方法舰船损管信息可视化是一种基于GIS技术的实现方法,它可以将船舶事故损失和相关数据进行可视化展示,为船舶保险和风险管理提供有效的支持和帮助。
下面就来介绍一下舰船损管信息可视化的实现方法。
首先,需要构建一个舰船损管信息的数据库。
这个数据库应该包含船舶事故的原因、类型、时间、地点、船名、货物类型以及相关的经济损失等信息。
这些数据可以从各种来源获取,比如从事故报告、船舶维修单、保险理赔报告等等。
接着,需要将建立的舰船损管信息数据库与GIS平台进行集成。
GIS平台可以将舰船损管信息可视化展示出来,并提供地图、图表、表格等多种展示方式。
在这个平台上,可以对舰船损管信息进行多维度的分析和比较,如按时间、地点、货物类型等多个维度进行分析和比较。
然后,将舰船损管信息可视化与其他数据集成。
比如,将天气数据、海洋环境数据、航路数据等多种数据与舰船损管信息进行比较和分析,进一步提高损管信息的准确性和可信度。
这些数据集成的过程可以通过数据挖掘、机器学习等技术实现。
最后,将可视化结果呈现给用户。
用户可以通过多种方式对展示的损管信息进行交互式的分析和操作。
例如,用户可以搜索、筛选、排序、比较甚至修改损管信息数据,以满足不同的需求和要求。
总之,舰船损管信息可视化是一个基于GIS技术的实现方法,它可以将船舶事故损失和相关数据进行可视化展示,为船舶保险和风险管理提供有效的支持和帮助。
通过上述步骤的实现,可以使舰船损管信息更加准确、直观、易懂,从而提高船舶保险和风险管理的效率和质量。
相关数据包括船舶事故的原因、类型、时间、地点、船名、货物类型以及相关的经济损失等信息。
下面我们对这些数据进行分析。
首先是船舶事故的原因。
船舶事故的原因种类繁多,包括人为因素、技术因素、船舶管理因素等等。
其中,人为因素导致船舶事故的比例较高,占事故原因总数的40%以上。
而技术因素和船舶管理因素导致的船舶事故比例分别为30%和20%左右。
数值计算在海洋科学中的应用海洋是一个广阔的领域,其内含有大量的水文、气象、地理、生物等信息。
这些信息与人类生产、生活密切相关。
随着计算机技术的发展,数值计算成为研究海洋科学的一种有力工具。
数值计算技术可以通过模型、算法和程序等方式,模拟和解决各种复杂的海洋科学问题。
在这篇文章中,我们将重点关注数值计算在海洋科学中的应用。
第一部分:数值计算在海洋科学中的基本概念数值计算是利用计算机对各种数学问题进行求解的一种方法。
在海洋科学中,数值计算主要应用于如下几个方面:1. 海洋动力学的数值模拟海洋动力学是研究海流、波浪、洋流和海水温度、盐度等动力过程的学科。
数值模拟是海洋动力学中最常用的研究方法之一。
现代数值模拟技术结合了计算机模拟和实测数据,并通过数值模型对海洋变化进行复现和预测。
例如,计算机模拟可以生成各种海底地形、海流和气象条件的模型,研究这些因素对海洋生态、海运、海洋资源的影响。
2. 海洋环境的数值模拟海洋环境的数值模拟是通过海洋环境数值模型对海洋生态、垃圾污染、漏油污染等众多问题进行预测、评价和优化处理。
例如,数值模拟可以研究含沙潮流、悬浮生物、废弃物随流运动等问题。
通过数值模拟,还可以评价不同海洋污染来源的贡献率,明确将要采取的污染治理政策。
3. 海洋气象预报海洋气象预报旨在对海况、海风、浪高、风速、水温等进行准确预测。
海洋气象预报不仅是航海、渔业等行业的重要依据,更是海上安全的重要保障。
数值计算可以通过气象数学模型对海洋气象进行分析、预报和分布分析。
预报时,研究人员根据模型进行预测,并将结果发送给用户、船员和港口等相关人员。
第二部分:数值计算在海洋科学中的应用案例1. 转基因微藻品种筛选海洋养殖是我国重要的经济产业之一。
传统上,养殖业主要依赖海藻或其他木瓜等淡水藻类。
但这些藻类缺乏一些物种适应性(如低水温和高光强等)。
为此,科研工作者引入转基因微藻进行优化。
通过模型模拟转基因微藻的生长条件,如光照强度、温度、pH、氧气含量等因素。
海底观测可视化信息系统的初步研究的开题报告一、研究背景海洋是地球上最神秘、最浩瀚的地方之一,其深奥、未知性和蕴藏着重大的生态和矿产资源等等,一直以来都是人们探索的对象。
随着科技的不断进步,人类开始对海洋进行更深入的研究,而海底观测技术是海洋科学研究的基础和重要手段之一。
随着我国海洋经济的快速发展,海底观测技术也得到了增强,但是随着深海矿产资源开发的加剧,海底环境破坏趋势日益增大,为了更好地保护海洋生态环境,监测海洋污染并及时采取措施减少海洋生态破坏,开展海底观测可视化信息系统的研究显得非常重要和迫切。
二、研究目的本研究旨在开发海底观测可视化信息系统,提高海洋科研的工作效率和可视化程度,满足海洋科研和海洋产业发展的需求。
主要研究内容包括:1)设计开发海底观测可视化信息系统的数据流程和功能模块;2)对海底观测数据进行预处理、存储、后处理和可视化处理;3)对海底观测数据进行分析和应用。
三、研究内容1. 数据流程和功能模块设计针对海底观测数据的特点,本研究将设计海底观测可视化信息系统的数据流程和功能模块。
具体包括多源海底观测数据的集成、预处理和后处理、数据存储和管理、数据的可视化和分析等多个功能模块。
2. 预处理、存储、后处理和可视化处理为了保证海底观测数据的质量和有效性,本研究将对原始数据进行预处理和后处理,包括数据清洗、格式标准化、数据归档等工作。
同时,为了方便数据的存储和查询,设计合理的数据库架构和数据存储方式。
在可视化处理方面,本研究将拟采用多种数据可视化技术,包括三维地图、热力图、散点图等,达到数据的可视化呈现。
3. 数据分析和应用本研究拟对海底观测数据进行分析和应用,在海洋环境保护、海洋资源勘探等方面进行指导,可以提高海洋科研和海洋产业的工作效率和可视化程度。
四、研究方法本研究将采用分阶段进行系统分析、设计、实现和测试的方法。
首先,进行需求分析和技术分析,确定系统的功能和技术架构;其次,进行设计和实现,开发出符合上述要求的海底观测可视化信息系统;最后,进行测试和性能优化,提高系统的稳定性和可用性。
基于三维虚拟地球的海洋环境数据动态可视化研究一、概要随着科技的飞速发展,虚拟地球技术已经逐渐走进了我们的生活。
在这个信息爆炸的时代,如何更好地利用这些技术来提高我们的工作效率和生活质量呢?本文将重点研究一种基于三维虚拟地球的海洋环境数据动态可视化方法,以期为我国海洋环境的保护和可持续发展提供有力支持。
在这篇文章中,我们首先会介绍虚拟地球的基本概念和技术原理,让读者对这个领域有一个初步的了解。
接下来我们将详细阐述基于三维虚拟地球的海洋环境数据动态可视化的研究方法和实现过程,包括数据的获取、处理、分析以及可视化展示等环节。
此外我们还将探讨这种方法在实际应用中可能遇到的问题和挑战,以及如何克服这些困难,使之更加完善和实用。
1. 研究背景和意义随着科技的发展,人们对海洋环境数据的可视化需求越来越高。
而传统的二维地图无法满足人们对于海洋环境数据多维度、立体化展示的需求。
因此本研究旨在探索一种基于三维虚拟地球技术的海洋环境数据动态可视化方法,以便更好地展示和分析海洋环境数据。
三维虚拟地球技术是一种将地理信息与计算机图形学相结合的技术,可以实现地理信息的立体化展示。
通过这种技术,我们可以将海洋环境数据以三维的形式呈现在用户面前,使得用户可以更加直观地了解海洋环境的状况。
同时本研究还将探讨如何利用动态效果来增强可视化效果,使得用户可以在观察到海洋环境数据的同时,感受到其变化趋势。
本研究的意义在于:首先,它可以提高人们对海洋环境数据的认识和理解;其次,它有助于政府部门制定更加科学合理的海洋环境保护政策;它还可以为海洋科研工作者提供一种新的可视化方法,有助于他们更好地开展研究工作。
2. 国内外研究现状海洋环境数据的可视化一直是一个备受关注的研究领域,因为它不仅有助于我们更好地理解和分析海洋环境,还能够帮助我们预测未来的海洋环境变化。
近年来随着科技的发展,尤其是计算机图形学和虚拟现实技术的进步,基于三维虚拟地球的海洋环境数据动态可视化研究已经成为了一个热门的研究方向。
辽宁省海洋渔业综合管理数据服务平台建设概述任酉贵【摘要】本文介绍了辽宁省海洋与渔业信息化现状,分析了现有系统存在的不足,并在此基础上建设了辽宁省海洋渔业综合管理数据服务平台,对现有信息化系统进行了梳理,实现了全省数据资源的统一管理与共享;开发了若干面向业务应用的子系统,实现了对海洋渔业管理的全方位支持;建设了数据交换共享标准与服务接口,为日后的信息化建设提供了有力的技术支撑手段.【期刊名称】《海洋信息》【年(卷),期】2019(034)002【总页数】5页(P57-61)【关键词】服务平台;数据共享;服务接口【作者】任酉贵【作者单位】辽宁省自然资源事务服务中心沈阳【正文语种】中文【中图分类】TP3991 建设背景目前辽宁省海洋与渔业信息化建设已经取得了长足的进展,但与海洋事业和现代渔业发展对信息化的要求相比仍然存在一定的差距[1]。
从全局上看,我省海洋与渔业管理信息化建设还存在宏观信息采集能力不足、信息资源的整合与共享能力建设不完善、信息挖掘与统计分析能力较弱、基础地理数据不一致,平台功能单一、面向公众的服务能力不足等方面的问题[2-3]。
为了解决以上问题,需要建设一套集成全省各个业务系统数据的海洋渔业综合管理数据服务平台,在已建数据和应用资源的基础上,综合运用大数据[4-5]、数据库、空间信息[6]、移动互联网等技术,建设基于物联网技术、超算技术和大数据分析的海洋渔业综合管理数据服务平台,完成支撑海洋与渔业应用平台的云服务环境的搭建,提高系统平台数据存储和访问的安全性,保证系统平台的可用性;完成海洋与渔业统一数据库建设,实现数据资源的统一管理与共享,并建立数据更新机制,保证平台数据的(近)实时性;通过移动应用系统的开发,提升海洋与渔业管理的移动化水平。
2 建设目标平台建设的总目标是立足现有的基础,建设“四个一”,即建设一个省级海洋渔业数据中心、形成一个应用平台、建立一套信息化建设的规范体系、实现全省海洋与渔业“一张图”的管理。
海洋信息工程在海洋环境影响评价中的应用海洋,占据了地球表面约 71%的面积,是生命的摇篮,也是人类未来发展的重要空间。
随着人类对海洋资源的开发利用不断深入,海洋环境面临着越来越多的压力和挑战。
为了实现海洋资源的可持续利用和海洋环境的有效保护,海洋环境影响评价(以下简称“海洋环评”)工作显得尤为重要。
而海洋信息工程作为一门新兴的交叉学科,在海洋环评中发挥着日益关键的作用。
海洋信息工程是综合运用信息技术、电子技术、通信技术、计算机技术等手段,对海洋信息进行获取、传输、处理、分析和应用的学科。
它涵盖了海洋传感器技术、海洋通信技术、海洋数据处理与分析技术、海洋地理信息系统等多个领域。
在海洋环评中,首先需要对海洋环境的各种参数进行准确、全面的获取。
海洋信息工程中的传感器技术为这一需求提供了有力的支持。
例如,通过使用声学传感器,可以监测海洋中的声波传播特性,从而了解海洋中的物理过程和生物活动;利用光学传感器,可以测量海水的透明度、叶绿素浓度等参数,反映海洋的生态状况;而温盐深传感器则能够实时获取海洋的温度、盐度和深度等重要信息。
这些传感器就像海洋的“眼睛”,让我们能够洞察海洋环境的细微变化。
获取到的大量海洋环境数据需要高效、稳定地传输到数据中心进行处理和分析。
海洋通信技术在其中扮演了重要的角色。
卫星通信技术使得在广阔的海洋上也能实现远距离的数据传输;水声通信技术则在一定范围内为水下设备之间的数据交换提供了途径。
通过这些通信手段,海洋环境数据能够及时、准确地传递,为海洋环评工作提供了实时的数据支持。
对于海量的海洋环境数据,如何进行有效的处理和分析是海洋环评中的关键环节。
海洋信息工程中的数据处理与分析技术为解决这一问题提供了强大的工具。
利用大数据技术,可以对长时间序列、多源异构的海洋环境数据进行整合和分析,挖掘出隐藏在数据中的规律和趋势。
例如,通过建立数学模型,可以预测海洋污染物的扩散路径和浓度分布;运用统计分析方法,可以评估海洋生态系统的健康状况和变化趋势。
海洋平台防腐技术数字化应用摘要:海洋平台因其长期处于恶劣的腐蚀环境,高盐、高碱性的海水为平台的腐蚀提供了电解质,加速了平台腐蚀过程。
因此,为保证海洋平台的正常运行及人员安全,必须采用有效的防腐技术保护。
本文分析了海洋平台的腐蚀规律及其防腐技术。
关键词:海洋平台;特点;腐蚀规律;防腐技术海洋平台是海上采油的大型工程结构物,长期处在海水、潮气、盐雾环境下,因海生物及海水的不断侵蚀,海洋平台材料的力学性能受到电化学腐蚀的严重影响,严重威胁着海洋平台的安全。
海洋平台成本高,且远离海岸,一旦建成,就很难挪动,它不能像船一样自由移动,致使日常维护困难。
因此,海洋平台的防腐问题极其重要。
一、海洋平台数字化系统海洋平台的数字化需要开发专门的软件来显示用户数据和监控系统,监控软件系统可以让用户进行可视化的检测。
监控软件系统可以直观、三维地显示平台的数字信息,系统的基本功能设计、界面设计和工作模式设计均基于平台现场人员的工作习惯。
数字海洋平台系统为用户提供整个平台的操作、资源和安全,并为监控提供数字化支持,以达到高效、安全生产的目的,系统采用组态控制的开发方式实现分级控制,可直接显示平台的实时性能,设置异常和错误报警的间隔时间;数据库已与现有数据采集平台保持一致,基础数据已自动纳入查询。
该系统使得平台直接显示实时的生产和系统设定的间隔和异常的异常警报,数据库与现有的采购平台统一,底层数据自动集成以备查询。
二、海洋平台腐蚀特点海上平台在恶劣条件下运行,存在长期腐蚀的风险。
主要结构材料是钢。
海洋大气中有很多水。
氯化钠颗粒形成一层很强的水腐蚀膜。
例如,空气中的二氧化硫溶解在钢表面的水膜中,这就增加了水膜的腐蚀性。
平台飞溅区是一种特殊的腐蚀环境,平台表面受到海水循环的影响而湿润。
这种干湿转化的情况加剧了该地区的腐蚀状况。
海洋平台的水下部分在焊接位置受到电化学腐蚀。
三、海洋平台腐蚀规律1、海洋环境腐蚀区域的界定。
海洋平台处于非常不利的条件下,如太阳辐射、海浪冲击、温湿度变化等,几乎所有的平台都需要进行防腐防护,不同海域的腐蚀行为和特征各不相同,维修人员在制定有效的长期保护措施之前,必须对海洋环境的腐蚀状况进行分析和表征。
海洋测绘数据处理与分析的专业技巧导语:海洋测绘是一项重要的工作,它为海洋科学与相关领域的研究提供了基础数据。
然而,大量的海洋测绘数据需要进行处理与分析,以提取出有用的信息。
本篇文章将介绍海洋测绘数据处理与分析的一些专业技巧。
一、数据清理与预处理在进行海洋测绘数据处理与分析之前,首先需要进行数据清理与预处理。
这包括对数据进行去噪、填补缺失值、纠正偏差等操作。
去噪可以通过滤波算法实现,如中值滤波、高斯滤波等。
缺失值的填补可以使用插值算法,如线性插值、拉格朗日插值等。
偏差的纠正可以通过校准算法实现,如校准曲线法、零偏校正法等。
二、数据可视化与分析数据可视化是海洋测绘数据处理与分析的重要环节之一。
通过可视化,可以更直观地观察数据的分布、趋势和异常情况。
常用的数据可视化手段包括绘制散点图、曲线图、等值线图等。
此外,还可以使用各种地理信息系统软件进行地理数据的可视化分析,如绘制海图、制作海洋地形图等。
三、数据模型与算法应用海洋测绘数据处理与分析还需要借助数据模型与算法进行进一步的研究。
数据模型是对真实世界的抽象与简化,常用的数据模型包括地理信息模型、数学模型等。
数据模型可以帮助我们更好地理解海洋测绘数据的内在关系。
而算法则是对数据的处理与分析方法的具体实现,常用的算法包括数学统计算法、机器学习算法等。
通过应用适当的数据模型与算法,可以从海洋测绘数据中挖掘出更多有价值的信息。
四、数据集成与共享海洋测绘数据处理与分析需要依赖海洋测绘数据的积累和共享。
数据集成是将来自不同源头的数据整合为一个统一的数据集,以提供更全面的信息。
数据集成可以使用数据集成系统实现,如数据仓库、数据湖等。
同时,海洋测绘数据的共享也是非常重要的,可以通过建立数据共享平台或利用云计算技术来实现。
五、数据质量控制与评估为保证海洋测绘数据处理与分析的准确性与可靠性,需要进行数据质量控制与评估。
数据质量控制包括对数据进行异常值检测、一致性检验、完整性检查等,以确保数据的合法性与一致性。
数字技术在海洋空间信息管理中的应用海洋,覆盖了地球表面约70%的面积,是地球上最广阔的生态系统,也是人类生存和发展的重要资源宝库。
随着科技的飞速发展,数字技术在海洋空间信息管理中的应用日益广泛和深入,为我们更好地认识、保护和利用海洋提供了强有力的支持。
海洋空间信息是指与海洋空间位置相关的各种数据和信息,包括海洋地理、海洋环境、海洋资源、海洋经济等多个方面。
这些信息具有来源广泛、类型多样、时空变化复杂等特点,传统的管理方式已经难以满足需求。
数字技术的出现,为海洋空间信息管理带来了革命性的变化。
地理信息系统(GIS)是数字技术在海洋空间信息管理中的重要应用之一。
GIS 可以将海洋空间数据与属性数据进行整合,实现对海洋空间信息的可视化表达和分析。
通过 GIS,我们可以直观地看到海洋的地形地貌、海洋温度、盐度等环境要素的分布情况,以及海洋资源的分布和开发利用状况。
同时,GIS 还可以进行空间分析,如缓冲区分析、叠加分析等,为海洋规划、海洋环境保护等提供决策支持。
遥感技术也是海洋空间信息管理中不可或缺的数字技术。
遥感卫星能够从太空对海洋进行大范围、长时间的观测,获取海洋表面温度、叶绿素浓度、海冰覆盖等信息。
这些信息对于监测海洋生态环境变化、研究海洋环流、预测海洋灾害等具有重要意义。
例如,通过对遥感图像的分析,可以及时发现赤潮、油污等海洋污染事件,为采取应对措施争取时间。
全球定位系统(GPS)在海洋空间信息管理中的应用也十分广泛。
GPS 可以为海洋测量、海洋导航、海洋工程建设等提供高精度的定位服务。
在海洋科学考察中,科研人员可以利用 GPS 准确记录采样点的位置;在海洋渔业中,渔民可以依靠 GPS 导航找到最佳的捕鱼区域;在海洋工程建设中,施工人员可以借助 GPS 确保工程的位置和精度。
除了上述技术,大数据和云计算技术也为海洋空间信息管理带来了新的机遇。
随着海洋观测手段的不断丰富和数据采集能力的不断提高,海洋空间信息的数据量呈爆炸式增长。
海洋信息工程标准术语1 海洋信息采集与管理1.1 海洋信息ocean information 海洋活动中产生或涉及的各类信息的总称。
1.2 海洋资料marine materials 海洋工作中形成的文字、图表、声像、电磁和光媒等介质形式的海洋信息。
1.3 海洋数据marine data 各类海洋调查、观测、监测、探测、实(试)验、检验和统计等所获得的数据。
1.4 海洋基础数据marine basic data 反映海洋自然和社会属性基本状况及变化规律的数据。
包括岸线、海岸带、海岛、海洋水体、海底、深海、大洋、极地海域的海洋地理、地质地貌、地球物理、物理海洋与海洋气象、海洋生物与生态、海洋化学、海洋遥感和海洋经济等学科的基础数据,以及海洋资源、沿海行政区、人工岛、海上人工设施和海底管线等的数据。
1.5 海洋空间数据marine spatial data 描述海洋地理实体的位置、形状、大小、分布、地理特征及相互间拓扑关系的数据。
1.6 海洋属性数据marine attribute data 描述海洋地理实体质量和数量特征的数据。
1.7 海洋元数据marine metadata 描述海洋信息来源、内容、质量状况和其他特性的数据。
1.8 海洋实时数据real-time marine data 数据采集时同步向用户分发或储存的海洋数据。
1.9 海洋延时数据delayed marine data 数据采集后延迟一定时间向用户分发或储存的海洋数据。
1.10 海洋信息标准ocean information standards 对海洋信息活动或其结果相关的重复性事物和概念所做的统一规定的文件。
1.11 海洋信息化marine informatization 应用现代信息技术,开发和利用海洋信息资源,促进海洋信息交流与共享,提升海洋各项工作效率和效益的过程。
1.12 海洋信息采集ocean information acquisition运用搭载在卫星、飞机、调查船、台站、潜水器、海床基、浮标、潜标的各类海洋传感器与仪器设备以及调查、普查等手段,获取海洋信息的过程。
收稿日期:2008-09-25;修回日期:2008-11-05。
基金项目:国家863计划项目(2006AA 09Z139);国家自然科学基金资助项目(60703082)。
作者简介:袁立成(1981-),男,山东聊城人,硕士研究生,主要研究方向:网格计算; 秦勃(1964-),男,山东青岛人,教授,主要研究方向:计算机图形图像处理、计算机控制; 洪锋(1977-),男,山东青岛人,讲师,博士,主要研究方向:对等网络、网格计算。
文章编号:1001-9081(2009)S1-0188-03海洋网格)))海洋环境信息存储与交换的数据网格袁立成,秦 勃,洪 锋(中国海洋大学计算机科学与技术系,山东青岛266100)(ylicheng @163.co m )摘 要:海洋网格是海洋环境信息存储与交换的数据网格。
介绍了海洋网格的构建,详细论证了海洋网格的体系结构和实现,并且把可扩展的数据格式转换服务引入到了海洋网格中。
关键词:海洋网格;海洋环境信息;数据格式转换;XM L中图分类号:T P393.09 文献标志码:AO ceanGrid:D ata gri d ofocean environ m ental i nformati on storage and exchangeYUAN L-i cheng ,Q IN Bo ,HONG Feng(De part m e n t of Co m pu ter S cie n ce and Tec hn ology,Ocean Un i v e rsit y of China,Qingdao Shandong 266100,Ch i na )Abstract :T he comb i nati on of t he data gr i d techno logy w ith o cean sc ience prov i des the prom isi ng f u t ure f o r sharing andex chang i ng of ocean environm enta l i n f o r m ati on data .T he construc ti on o fO ceanG r i d w as ill ustra ted ,wh i ch w as the data g rid of ocean env iron m en tal i nfor m ation storag e and exchange .T he arch itect ure and rea li za ti on o f O cean G ri d we re ill ustrated i n de tail and the sca l able D ata F or m at Converti ng (DFC )gr i d se rv ice w as adopted to O ceanG r i d .K ey words :O cean G ri d ;ocean env iron m en tal i nforma ti on ;D ata F or m at Convert (DFC);XM L0 引言地球表面积的70%被海洋覆盖,海洋科学对人类充分利用海洋资源起着非常重要的作用。
海洋信息工程在海洋资源评估中的应用海洋,占据了地球表面约 71%的面积,是一个蕴藏着丰富资源的巨大宝库。
然而,要想有效地开发和利用这些资源,首先需要对其进行准确的评估。
海洋信息工程作为一门融合了信息技术、海洋科学等多学科的交叉领域,在海洋资源评估中发挥着至关重要的作用。
海洋资源评估是一项复杂而艰巨的任务,它涉及到对海洋中的各种资源,如石油、天然气、矿产、渔业资源、可再生能源等的分布、储量、质量和可开发性等方面进行全面的调查和分析。
传统的评估方法往往依赖于有限的样本数据和经验估计,存在着精度不高、效率低下等问题。
而海洋信息工程的出现,为解决这些问题提供了新的思路和方法。
海洋信息工程中的卫星遥感技术是获取海洋资源信息的重要手段之一。
通过卫星搭载的各种传感器,可以对大面积的海洋进行实时监测,获取海洋表面温度、叶绿素浓度、海冰分布等信息。
这些信息对于评估渔业资源的分布和变化、监测海洋生态环境等具有重要意义。
例如,通过对叶绿素浓度的监测,可以了解浮游植物的生长情况,进而推断出渔业资源的丰富程度。
声学技术在海洋资源评估中也有着广泛的应用。
声波在海水中的传播特性使得声学设备能够探测海洋的深度、海底地形、海洋生物的分布等。
多波束测深系统可以精确地测量海底地形,为矿产资源的评估提供基础数据。
声学多普勒流速剖面仪可以测量海流的速度和方向,这对于评估海洋能源的潜力具有重要作用。
此外,海洋地理信息系统(GIS)也是海洋信息工程的重要组成部分。
它将海洋数据与地理空间信息相结合,实现了对海洋资源数据的存储、管理、分析和可视化展示。
利用 GIS 技术,可以将不同来源、不同类型的海洋资源数据整合到一个统一的平台上,进行综合分析和评估。
例如,将海底地质数据、海洋生态数据和渔业资源数据叠加分析,可以更全面地了解某一海域的资源状况,为资源的合理开发提供科学依据。
海洋信息工程还为海洋资源评估模型的建立和优化提供了支持。
通过收集大量的海洋观测数据,并运用数据分析和建模技术,可以建立起各种海洋资源评估模型,如石油储量评估模型、渔业资源评估模型等。
计算机系统应用ISSN 1003.3254,CODEN CSAOBN Computer Systems&Applications,2017,26(9):62—68[doi:10.15888 ̄.cnki.csa.006057] @中国科学院软件研究所版权所有
海洋科学数据管理与可视化平台①
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李海涛 ,关煜 ,黄海广 '3 (青岛科技大学信息科学技术学院,青岛266000) (中国海洋大学信息科学与工程学院,青岛2661001 (温州市海洋渔业船舶安全救助信息中心,温州325000)
摘要:海洋科学数据作为我国海洋科技创新发展的战略资源,是一个可持续发展的要素.然而海洋科学数据涉及 学科众多、类型复杂、来源多样、格式迥异等特点,数据处理和可视化处理难度大.平台通过引入WebGIS技术, 针对海洋科学数据特点,结合海洋科学数据业务,实现海洋数据的一体化管理、分析与可视化处理. 关键词:海洋科学数据;数据管理;质量控制;数据解析;可视化技术
引用格式:李海涛,关煜,黄海广.海洋科学数据管理与可视化平台。计算机系统应用,20I7,26(9):62=68:http://www.c-一一S a,org.cn/1003—3254/605Zhtml Visual Management Platform for Marine Scientific Data LI Hai.Tao ,GUAN Yu ,HUANG Ha1 Guang , (School of Information Science and Technology,Qingdao University of Science and Technology,Qingdao 266000,China) (College ofInformation Science and Engineering,Ocean University ofChina,Qingdao 266100,China) (Wenzhou Ocean and Fishery Vessel Safety Rescue Information Center,Wenzhou 325000,China)
Abstract:As a strategic resource of technological innovation and development of the oceans in China,marine science data should be the element for sustainable development.However,marine scientific data involve many disciplines, complex types,diverse sources,and different formats,and hence it is difficult to process the data and visualization.In terms of the characteristics of marine scientific data,the platform achieves the integration,analysis and visual processing of marine data management by introducing the WebGIS technology,combined with marine scientific data services. Key words:marine scientific data;data management;quality control;data analysis;visualization
科学数据是人类在认识自然、发展科技的活动中 产生和积累的,随着信息技术的进步与发展,科学数据 在科研活动中的作用日益提升,已经从支撑科研活动 的基础资源提升为支撑国家科技创新发展的宝贵资产 和战略资源【J。J. 然而传统的海洋科学数据管理平台以文字、图片 等资料为主,不能较好地表达海洋信息的空间位置及 可视化展示,这是其重要缺陷之一.且海洋科学数据涉 及学科众多,具有收集零散、类型复杂、格式各异等 特 ,如何保证这些数据能够准确、有效地存储到数 据库中,也是海洋科学数据管理与可视化平台建设的
关键 .本研究通过引入WebGIS技术,研究了海洋科 学数据的管理与空间可视化方法,验证并实现该平台 的可用性.
1系统概述 海洋科学数据管理与可视化平台是基于实现对海 洋专项调查获取的海量珍贵的海洋科学基础数据和处 理数据管理、分析、可视化,采用WebGIS结合多种 近海要素对空间数据进行分析处理和数据专题的可视 化,依靠先进的一体化读取解析、数据质控机制与整 合分析的集成研究,提供科学、可靠、有效的海洋数
①基金项目:青岛市创新创业领军人才(15.07—03 0030);科技部2015年科技支撑计划(2015BAG20B00) 收稿时问:2016-12—08;采用时间:2017-03-20
62系统建设System Construction 2017年第26卷第9期 http://www.c—s—a.org.cn 计算机系统应用 据,大幅度提高数据的管理水平和使用效率 2系统设计 2.1系统总体设计 海洋科学数据管理与可视化平台功能是基于系统 的业务数据的浏览、处理分析和Skyline TerraGate所 发布的空间数据和服务 进行系统编码的.总体设计主 要包括四个部分,海洋科学数据服务,海洋科学数据管 理与可视化,数据访问及数据库.其总体设计如图1 所示. 袭l 航次数据 Il 环境参数数据ll观测网络数据II 洋流数据 I 图1系统总体设计 2.2系统功能设计 2.2.1海洋科学数据管理 数据管理是利用计算机技术对数据进行有效的收 集、存储、处理和应用的过程.目的主要是针对海洋 科学数据特点,结合海洋科学数据业务,构建一个以集 成化、科普化为主,分学科、专业化为辅的数据资源 管理服务.平台功能主要包括数据提交,可通过文件导 入、文件夹导入等上传形式,并进行文件解析与质量 控制,对原始数据进行质量分析、异常提示、记录存 档等处理;数据多条件检索,可按照时间范围、空间范 围(矩形选、多边形选、圆形选)、学科分类、要素种 类、要素大小等条件组合进行查询;数据申请审批,满 足在线数据申请和离线数据申请两种服务方式,高级 用户对申请的数据进行审核,并一键生成审核报告,方 便用户下载打印;成果发布分享,对采集到的海洋数据 成果及产品进行展示与宣传;对按照条件查询出的数 据,可以进行简单的数据统计,也可以进行比较复杂的 运算分析,比如相关性分析等,统计结果将以表格、文 字、图片的方式多方位的展示和描述;数据备份恢复, 系统能支持设定自动备份间隔和备份位置,系统进行 定时的自动数据库备份任务.其主要通过Ajax请求与 系统服务端用户数据进行数据通信,并返回相应数据 及状态. 2-2.2海洋科学数据可视化 平台利用Skyline服务端所发布的各种数据服务 接口和功能处理服务,提供海洋科学数据的可视化展 示,包括近海环境参数可视化,近海站位调查中的环境 参数数据具有横向分布和纵向分布两个特点,依据此 特点需要进行剖面可视化展示:深海地形集成可视化, 把生物信息,具体包含多媒体图片、音频、视频等信 息叠加到海底地形上面进行展示;近海洋流可视化,将 洋流数据按照时间顺序动态可视化展示:专项航次 CTD数据集成可视化,将航次数据点分布到地图上,可 按照时间序列动态播放航次轨迹,模拟航次运行过程 等操作.海洋科学数据可视化将海洋信息影像在地图 上进行展示,可供浏览分析,其目的是以海洋科学数据 为支撑,具备二三维一体化与动静结合展示能力,通过 先进的可视化技术,将海洋描绘的更加生动形象,使其 适用于专业人员更好的研究海洋. 2.3数据库设计 平台系统数据库主要包括海洋科学基础数据库、 海洋专项数据库、外部集成数据库及基础地理信息数 据库.针对海洋科学数据复杂,并且具有地理空间特性, 通过对数据进行基础信息和空间信息的分离,将基础 数据和空间数据按照数据库的表空间独立进行存储, 再通过表的主键和外键等约束,将基础数据和空间数 据进行二者联合,设计海洋科学数据的一体化数据库, 如图2所示.
图2数据库设计 System Construction系统建设63 计算机系统应用 http |h r、 ≯}.C-S-a.org.cn 2017年第26卷第9期 1)海洋科学基础数据库.本平台与海洋数据业务 相关的数据直接以数据表的形式在MYSQL数据库中 存放,通过数据访问接口进行访问.相关的业务数据主 要包括元数据信息、产品成果发布信息、航次站位信 息等. 21海洋专项数据库.平台的海洋专项数据库包括 航次、环境、观测及洋流等可视化专题信息,其中包 含空间地理信息坐标和空间相关属性等信息,采用 ArcGIS Engine对空间数据进行插值计算,并生成相关 图层. 31外部集成数据库.包括浮标库、潜标库、CTD 信息库等外部集成数据库.各个数据库中的表信息与 平台数据具有集成相关性,利用其外部的表数据与平 台数据进行结合,能够更详细的反映数据的真实状态 及信息. 4)基础地理信息数据库_6].平台的地图为影像基础 空间数据类型,基础空间数据采用必应卫星地图,采用 球面墨卡托投影类型,包含1.19级的显示级别.由 TerraBuilder制作基础地理信息地图MPT文件,包括 底图和中文注记.利用TerraGata SFS发布在线地图, 不需要在系统数据库中进行组织. 3系统实现关键技术 3.1异构海洋科学数据一体化读取解析技术 3.1.1数据特点简介 本平台针对近海科学专题数据的不同数据类型与 格式对采集的数据进行分类整理,主要为专项航次 CTD数据、近海环境参数数据、近海观测网络数据及 近海洋流NetCDF数据.已整合的数据资源类型及格 式如表1所示. 表1 数据类型及格式表 其中专项航次CTD数据记录主要包括站位、时 间、经纬度、水深、温度及盐度等相关信息.近海环 境参数数据记录主要包括站位、水深、经纬度、五项 营养 ̄(sio3、NO3、PO4等)、pH值、叶绿素等相关 信息.近海观测网络数据主要包括浮标号、风速风 64系统建设System Construction 向、气温气压、流速流向、浊度叶绿素、平均波高平 均波周期等相关信息.近海洋流NetCDF数据主要包 括经纬度、时间、流速、流向等相关信息. 3.1.2一体化组件式读取解析设计[J 8] 异构海洋科学数据一体化读取解析组件类图基于 工厂模式进行设计,如图3所示,对于同一接口,可以 无限扩展实现层,针对不同的数据类型,通过建立模块 的形式,例如.txt格式数据对应文本文件解析模块,各 类文件数据又对应各自的解析模块.一体化组件式读 取解析设计在各组件的基础上进行分类,形成模块,然 后在每个模块内进行真正的读取解析.并且根据解析 数据的格式,可以无限扩展解析模块,遵循设计模式的 “开闭原则”,从而达到代码复用、增加可维护性的目 的,其一体化组件式读取解析设计如图4所示.