海洋数据挖掘技术应用研究
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随着人类对地球的侵占不断加剧,陆地资源的利用和开发已经接近极限。
与之相反的是,海洋作为地球上最广阔的空间之一,却被长期忽视、较少开发利用。
近年来,随着科技的不断进步和人类认识的不断提高,海洋资源的利用和开发已经成为人们极为关注的问题之一。
同时,各国也在加大对于海洋资源的保护力度,以维护海洋生态平衡和人类未来的可持续发展。
下面我们就来探讨一下海洋资源的未来利用和发展趋势。
一、海洋新能源的开发随着人口的不断增加和能源需求的急剧攀升,目前的传统能源供应已经难以满足人类的需求。
而海洋新能源,如海洋风电、海洋光能、海洋热能等,由于其可再生、没有污染、无竞争等特征,已成为国际能源研究领域的热门之一,也是海洋资源开发的重要方向之一。
据预测,到2050年,海洋新能源将占据全球能源消费的七分之一,成为未来国际能源市场的热门之一。
为此,各国相继开展海洋新能源技术的研究和开发,加强海洋新能源产业化的力度,将海洋新能源作为战略性产业来进行发展。
二、海洋药物的研究开发海洋具有极其丰富的生物资源,其中很多生物具有独特的生物学特性和活性成分,对人类有着不同程度的医学价值。
近年来,海洋药物的研究和开发已经成为全球医药领域研究的热门之一。
目前,海洋药物已经开始进入实用化的阶段,如鲨烷、多刺菌素等就已经被应用于临床治疗。
三、海洋深海矿产资源的开发海底有着丰富的矿产资源,如铜、铅、锌、金、银等岩矿资源,以及锰结壳、多金属硫化物、深海沥青等海洋矿产资源。
而且这些资源是具有稀缺性的,风险较高。
但随着科技的不断进步和矿产勘探技术的不断提高,深海矿产资源逐渐成为人们关注的热点。
各国也相继加大对深海矿产资源勘探和开发的力度,以争取海底矿产资源的利用权。
四、海洋旅游和海洋文化海洋旅游已经成为世界各国发展旅游业的重要方向之一,也是展现海洋文化和推动海洋保护的重要途径。
海洋旅游产业包括沿海旅游、海岛旅游、海上旅游等。
越来越多的人开始喜欢到海边旅游,尤其是一些有着美丽海岸线和百岛群岛的地区。
基于深度学习的时空数据挖掘技术与应用研究一、引言在近几年,随着大数据和互联网的快速发展,时空数据越来越多地涌现出来并被广泛应用。
时空数据是指在时间和空间维度上都存在变化和关联的数据,例如地理信息、社交媒体、传感器数据等。
而时空数据挖掘技术就是指对这些数据进行处理和分析,以挖掘数据潜在的价值和信息。
深度学习技术则是一种机器学习的分支,它背后的原理是人脑神经元之间的联系和相互影响。
使用深度学习技术可以自动提取时空数据中的特征,并识别和分类这些数据。
与传统的机器学习算法相比,深度学习具有更高的准确性和鲁棒性。
本文旨在介绍基于深度学习的时空数据挖掘技术及其应用研究现状,并展望未来的发展方向。
二、基于深度学习的时空数据挖掘技术1. 时空数据的表示时空数据可以使用不同的表示方式来进行处理和分析。
其中,一种广泛应用的表示方式是张量表示法,即将时空数据看作是多维张量,从而可以利用张量计算的方法进行处理。
基于张量的模型包括张量分解和张量神经网络。
2. 时空数据的分类和预测时空数据的分类和预测是时空数据挖掘的重要问题。
基于深度学习的时空数据分类和预测模型可以自动提取数据中的特征,并进行高效的分类和预测。
其中,深度学习模型包括卷积神经网络、循环神经网络和时空注意力网络等。
卷积神经网络主要用于图像分类和物体识别等问题。
循环神经网络主要用于序列数据的建模和预测,例如自然语言处理和时间序列分析。
时空注意力网络则主要用于处理时空数据,并关注重要的时空特征。
3. 规律挖掘时空数据挖掘的另一个重要问题是规律挖掘,即发现时空数据中存在的规律和模式。
基于深度学习的数据挖掘模型可以挖掘时空数据中的潜在规律,并自动发现数据中存在的模式。
四、应用研究1. 地理信息系统地理信息系统是一个广泛应用的时空数据领域。
基于深度学习的地理信息系统可以利用遥感图像、卫星影像以及地面监测数据等时空数据进行建模和预测,例如基于卫星影像的土地利用类型分类和森林覆盖率预测等。
2023年海洋信息工程专业考研方向和院校排名一、考研方向海洋信息工程专业是以信息技术为基础,以海洋技术为应用背景的一门交叉学科,同时也是新兴领域中发展势头迅猛的领域。
在考研方向的选择上,主要可以分为以下几个方向:1、海洋遥感与地理信息系统这是目前比较热门的一个方向,主要涉及到海洋信息的获取、处理、分析和应用等各个方面。
学生可以学习和掌握海洋遥感、卫星遥感数据处理技术,加深对遥感科学的理解,对自然资源、环境等方面的遥感应用进行研究,并掌握GIS等地理信息技术的基础理论和应用技能。
2、海洋数据挖掘与分析海洋数据挖掘与分析属于同样迅猛发展的新兴领域,主要是通过对海洋数据信息的分析、处理、挖掘和建模,提取其中有用的信息,以便为深入理解海洋现象和过程,以及为海洋生命环境保护等方面提供科学依据。
该方向主要涉及数据挖掘、机器学习、数据统计、数据可视化等方面。
3、海洋智能感知与控制智能感知与控制是以感知技术和控制技术为主要手段的一种复杂系统。
海洋智能感知与控制方向主要涉及智能感知技术、控制理论与方法、电子技术、人工智能等方面,着重培养海洋智能感知与控制方面的人才,以及相关综合智能系统研究的能力。
二、院校排名目前,国内开设海洋信息工程专业的高校还比较少,其中的名校包括如下:1、上海海事大学上海海事大学从2002年起,开始招收电子信息工程专业,2005年升格为海洋信息工程专业。
该专业拥有较强的海洋信息领域的教学、科研和实践能力,在海洋信息及电子电器领域有较丰富的经验和优良的传统。
2、海军工程大学海军工程大学拥有较为优越的学术氛围和资源,海洋信息技术专业系列是该校的特色专业之一。
该校除了拥有国内最早设立的海洋信息技术专业之外,还设立了海军通信工程、电子信息科学与技术、控制科学与工程等学科的海洋信息技术研究方向。
3、大连海洋大学大连海洋大学是国内海洋高等教育创办较早的高校之一,拥有较强的海洋工程、海洋科学、海洋环境和海洋信息等方面的教学和科研优势。
人工智能在海洋生态保护中的研究与应用近年来,人工智能(Artificial Intelligence,简称AI)的快速发展给各个领域带来了巨大的变革。
海洋生态保护作为全球性的问题,也在逐渐引入人工智能技术进行研究与应用。
本文将探讨人工智能在海洋生态保护中的研究与应用,并讨论其潜在的益处和挑战。
一、海洋生态监测与预测海洋生态系统是地球上最为复杂、脆弱的生态系统之一。
通过采集大量的传感器数据和卫星图像,结合人工智能技术,可以实时监测海洋的温度、盐度、海流等各种物理指标,并预测未来的变化趋势。
例如,可以利用机器学习算法对气象和海洋数据进行训练,从而精确预测风暴、海浪等极端天气事件,提前做好准备工作,减少灾害的发生。
二、海洋生物多样性保护海洋中的生物多样性对于维持生态平衡至关重要。
人工智能可以通过图像识别技术和声音识别技术,帮助海洋生物的自动识别和分类,并分析生物分布、数量和迁徙路径。
这对于制定科学的保护策略和合理管理渔业资源具有重要意义。
同时,人工智能还可以利用大数据技术对海洋生物的基因组数据进行分析,有助于揭示物种间的基因关系和演化规律,为遗传学研究提供有力支持。
三、海洋污染监测与治理海洋污染问题已成为全球性的关注焦点。
借助人工智能技术,可以实时监测海洋中的废弃物、漂浮物和沉积物等,并进行自动识别和分类。
此外,人工智能还可以通过模式识别和数据挖掘的方法,分析监测数据中的异常情况,帮助迅速发现海洋污染源,并提供有效的治理措施。
人工智能技术在海洋污染治理中的应用,有助于提高治理效率和降低环境风险。
四、海洋资源利用和可持续开发人工智能技术可以优化海洋资源的利用和开发。
通过深度学习技术,可以对海洋资源的分布和利用价值进行预测和评估。
同时,人工智能还可以结合先进的无人机和无人潜水器技术,进行海洋资源的勘探和开发。
这将有助于合理规划海洋经济活动,推动可持续发展。
总结起来,人工智能在海洋生态保护中的研究与应用具有巨大的潜力。
基于数据挖掘的自然资源预测模型在当今时代,自然资源的合理开发和有效利用对于人类社会的可持续发展至关重要。
准确预测自然资源的变化趋势和未来储量,有助于我们制定科学的规划和政策,以实现资源的最优配置和环境保护的双重目标。
数据挖掘技术的出现为自然资源预测提供了强大的工具和方法,它能够从海量的数据中发现隐藏的模式和规律,为资源预测提供更加准确和可靠的依据。
一、数据挖掘技术概述数据挖掘是指从大量的数据中,通过算法搜索隐藏于其中的信息的过程。
它综合运用了统计学、机器学习、数据库技术等多学科的知识和方法,旨在发现数据中的潜在模式、趋势和关系。
数据挖掘的主要任务包括数据预处理、分类、聚类、关联规则挖掘、预测等。
在自然资源领域,数据挖掘可以应用于各种类型的数据,如地质数据、气象数据、遥感数据、经济数据等。
通过对这些数据的深入分析,我们可以了解自然资源的分布特征、形成机制、演化规律以及与其他因素的相互关系,从而为资源预测提供有力支持。
二、自然资源预测的重要性自然资源是人类生存和发展的物质基础,包括矿产资源、水资源、土地资源、森林资源、海洋资源等。
然而,随着人口的增长和经济的发展,对自然资源的需求不断增加,而许多自然资源却是有限的、不可再生的。
因此,准确预测自然资源的未来状况,对于保障资源供应、促进经济发展、保护环境和维护生态平衡具有重要意义。
例如,对于矿产资源的预测,可以帮助矿业企业合理规划开采计划,提高资源利用率,降低开采成本,同时也有助于政府制定相关政策,保障国家的资源安全。
对于水资源的预测,可以为水资源的调配和管理提供依据,避免水资源的短缺和浪费。
对于土地资源的预测,可以指导城市规划和农业生产,实现土地的合理利用。
三、基于数据挖掘的自然资源预测模型的构建构建基于数据挖掘的自然资源预测模型通常需要以下几个步骤:1、数据收集和预处理首先,需要收集与自然资源相关的各种数据,包括历史数据、监测数据、调查数据等。
这些数据可能来自不同的部门和机构,格式和质量也各不相同。
地理空间数据挖掘技术研究在当今数字化的时代,数据如同浩瀚的海洋,而地理空间数据则是其中独具特色且极为重要的一部分。
地理空间数据涵盖了地理位置、地形地貌、气候条件、土地利用等诸多方面的信息。
这些数据不仅数量庞大,而且复杂多样,如何从这些海量的数据中提取有价值的信息和知识,成为了摆在我们面前的重要课题。
地理空间数据挖掘技术应运而生,它就像是一把神奇的钥匙,帮助我们打开了这座数据宝库的大门。
地理空间数据挖掘技术的出现,并非偶然。
随着地理信息系统(GIS)、全球定位系统(GPS)、遥感技术(RS)等的快速发展,我们能够获取到越来越多高精度、高分辨率的地理空间数据。
然而,仅仅拥有数据是远远不够的,关键在于如何理解和运用这些数据。
传统的数据处理方法在面对如此庞大和复杂的地理空间数据时,往往显得力不从心。
这时候,数据挖掘技术的优势就凸显出来了。
地理空间数据挖掘技术是一个多学科交叉的领域,它融合了计算机科学、统计学、地理学、数学等多个学科的知识和方法。
其核心目标是从大量的地理空间数据中发现隐藏的模式、关系和趋势,为决策提供支持和依据。
为了更好地理解地理空间数据挖掘技术,我们先来看看它所涉及的一些主要方法。
分类和聚类是其中常见的两种方法。
分类是将数据按照预先设定的类别进行划分,比如将不同的土地利用类型进行分类。
聚类则是根据数据的相似性将其自动分组,无需事先设定类别。
关联规则挖掘则用于发现数据中不同变量之间的关联关系,例如分析某种气候条件与特定农作物产量之间的关联。
空间特征提取也是地理空间数据挖掘中的重要环节。
通过提取地理空间对象的形状、大小、方向等特征,可以更好地描述和理解这些对象。
此外,还有预测和异常检测等方法。
预测可以根据历史数据对未来的地理现象进行预测,比如预测城市的发展趋势。
异常检测则用于发现与正常模式不同的数据点,这在监测自然灾害、环境变化等方面具有重要意义。
地理空间数据挖掘技术在众多领域都有着广泛的应用。
我国深海自主水下机器人的研究现状一、本文概述随着科技的飞速发展,深海探索已成为人类认识地球、拓展生存空间、开发资源的重要领域。
深海自主水下机器人(AUV)作为深海探索的核心装备,其技术水平直接决定了我国在深海资源开发、深海科学研究、海洋环境监测等领域的竞争力。
本文旨在全面梳理我国深海自主水下机器人的研究现状,分析存在的问题和挑战,并展望未来的发展趋势,以期为推动我国深海自主水下机器人技术的进一步发展提供参考和借鉴。
本文将首先回顾深海自主水下机器人的发展历程,阐述其在我国海洋战略中的重要地位。
接着,将从设计制造、导航定位、智能感知与控制等方面,详细介绍我国深海自主水下机器人的技术现状,以及在国际上的地位和影响力。
在此基础上,本文将深入探讨我国在深海自主水下机器人技术研究中面临的主要问题和挑战,包括核心技术瓶颈、关键部件依赖进口、研发周期长、经费投入不足等。
本文将对未来深海自主水下机器人技术的发展趋势进行展望,提出针对性的建议,以期为我国深海自主水下机器人技术的持续创新和发展提供有益的参考。
二、深海自主水下机器人技术概述深海自主水下机器人(AUV,Autonomous Underwater Vehicle)是海洋工程技术与机器人技术相结合的产物,具有高度的自主性,能够在无人操控的情况下,独立完成复杂的海洋环境探测、海底地形测绘、海洋资源勘探等任务。
我国深海自主水下机器人的研究,经过多年的积累和发展,已经取得了一系列显著的成果。
在硬件设计方面,我国的深海AUV已经具备了较高的耐压性、稳定性和续航能力。
许多型号的AUV采用了先进的复合材料和轻量化设计,有效减轻了机体的重量,提高了其在深海环境中的机动性和灵活性。
同时,AUV的推进系统也经过了优化设计,能够在各种复杂的海洋环境中稳定运行,保证了探测任务的顺利完成。
在软件与控制系统方面,我国的深海AUV已经实现了较高的智能化水平。
通过搭载先进的导航、定位和控制系统,AUV能够自主完成路径规划、避障、目标跟踪等任务。
海洋数字数字孪生技术海洋数字孪生技术是指将海洋环境数据与数字模型相结合,通过模拟和仿真手段来实现对海洋环境的全面监测和预测。
它是海洋科学与信息技术相结合的产物,可以为海洋研究、海洋资源开发利用、海洋环境保护等领域提供重要支撑。
海洋是地球上最复杂、最不可控的环境之一,其变化涉及到多个领域,包括气象、海洋学、地质学等。
传统的海洋观测手段往往受限于时间、空间和成本等因素,无法全面准确地获取海洋环境数据。
而海洋数字孪生技术的出现,为我们提供了一种新的解决方案。
海洋数字孪生技术的核心是数字模型。
通过收集和整理大量的海洋环境数据,利用数据挖掘和机器学习等方法构建数字模型,可以对海洋环境进行仿真和预测。
这样一来,我们就能够在计算机中模拟出各种海洋环境的变化,从而更好地了解海洋的运行规律。
海洋数字孪生技术可以应用于多个领域。
在海洋科学研究中,它可以帮助科学家们更好地理解海洋环境的变化规律,揭示海洋生态系统的运行机制,为海洋保护和生态修复提供科学依据。
在海洋资源开发利用中,它可以帮助工程师们评估海洋工程项目的可行性,优化设计方案,提高工程效益。
在海洋环境保护中,它可以帮助监测员们实时监测海洋环境的变化,提前预警海洋灾害,保护海洋生态环境。
海洋数字孪生技术的发展离不开信息技术的支持。
当前,云计算、大数据、人工智能等新一代信息技术的快速发展,为海洋数字孪生技术的应用提供了强大的技术支持。
云计算可以提供海量数据存储和计算能力,大数据技术可以帮助我们更好地处理和分析海洋环境数据,人工智能可以帮助我们构建更精确的数字模型。
然而,海洋数字孪生技术的应用还面临一些挑战。
首先,海洋环境数据的获取和整理仍然是一个难题,需要加强观测网络的建设和数据共享机制的完善。
其次,数字模型的准确性和可靠性需要进一步提高,需要加强对模型的验证和验证。
此外,海洋数字孪生技术的应用还需要政府、企业和科研机构的合作,共同推动技术的发展和应用。
海洋数字孪生技术的出现为我们深入了解海洋环境提供了新的途径。
基于物联网技术的海洋环境监测与保护系统研究随着全球化进程的加速和经济的快速发展,海洋环境的保护和监测变得愈发重要。
海洋是地球上最大的生态系统之一,其保护和可持续利用对于人类的生存和发展至关重要。
随着物联网技术的快速发展和应用,基于物联网技术的海洋环境监测与保护系统成为一个研究热点,能够有效提高海洋环境监测的精度和覆盖范围,为海洋环境保护提供数据支持和决策依据。
一、物联网技术在海洋环境监测中的应用物联网技术是指通过传感器、通信设备和信息处理系统来实现物理世界和虚拟世界的连接。
在海洋环境监测中,物联网技术可以通过部署在海洋中的传感器网络,实时感知和采集海洋环境的物理参数,如水温、盐度、水质、海洋生物等,然后将收集到的数据传输到远程数据中心进行分析和处理。
物联网技术的应用为海洋环境监测带来了多方面的优势。
首先,物联网技术可以提高监测的精度和覆盖范围。
传统的海洋环境监测往往只能在有限的采样点上进行,无法全面了解海洋环境的状况。
而物联网技术可以通过大规模部署的传感器网络实现对海洋环境的连续监测,从而提供更全面、准确的数据信息。
其次,物联网技术可以实现实时监测和预警。
海洋环境的变化往往是非线性和动态的,需要及时采集和反馈数据信息以支持决策。
基于物联网技术的海洋环境监测系统可以实现实时数据采集和监测,为海洋环境的紧急事件和突发情况提供及时预警,有利于提前采取措施保护海洋环境。
最后,物联网技术可以实现数据的共享和协同处理。
传统的海洋环境监测数据往往分散在各个部门和研究机构,缺乏有效的整合和共享。
而基于物联网技术的监测系统可以实现多部门的数据共享和整合,提高数据的利用效率和科学价值,为海洋环境保护提供更好的支持。
二、基于物联网技术的海洋环境监测与保护系统研究内容基于物联网技术的海洋环境监测与保护系统研究内容主要包括传感器网络的部署与优化、数据采集与传输、数据分析与处理以及系统管理与应用等方面。
1. 传感器网络的部署与优化传感器网络的部署与优化是基于物联网技术的海洋环境监测系统研究的基础工作。
薯耋Ⅵ渊till§:数据挖掘及应用研究覃远霞(广西工商职业技术学院广西南宁530003)【摘要】随着社会信息化不断进步发展.大量的信息充斥在我们的社会中.这就要求我们能从中及时发现有用的知识,做出正确的分析.从而提高决策的正确性.就是在这样的背景下深入地分析数据挖掘的基本概念、挖掘流程及挖掘技术,讨论数据挖掘的一些具体应用.[关键词】数据挖掘应用研究中图分类号:T P3文献标识码z A文章编号l1671--7597(2∞8)0920002--01随着数据库技术的不断发展,数据库和数据仓库已经被广泛地应用于企业管理、产品销售、科学计算和信息服务等领域。
数据量的不断增长对数据的存储、管理和分析提出了更高的要求,急需新一代的技术,能够智能化的从大量的数据中提取出有用的信息和知识.于是数据挖掘技术应运而生,且在备行业得到了广泛的应用。
如何从海量的数据中找到内在的规律,如何更快更方便地传递、交流,获取有用的信息,挖掘这砦激增数据背后隐藏的重要信息并及时进行信息的霞组己成为当前我们所研究的热点.一、t据挖掘曩述豆分类数据挖掘是近年来随着数据库技术和人工智能技术的发展而出现的一种多学科交叉的全新信息技术,是指从海量的数据中出潜在的、有价值的知识(模型或规则)的过程,反复使用多种数据挖掘算法从观测数据中确定模式或合理模型。
也就是根据预定义的目标.对大量的数据进行探索和分析,揭示其中隐含的规律,并进一步将其模型化的先进有效的技术过程。
随着计算机网络的发展和普遍使用,数据挖掘成为迫切需要研究的重要课题.数据挖掘涉及多个学科方向,主要包括:数据库、统计学和人工智能等。
数据挖掘可按数据库类型、挖掘对象、挖掘任务、挖掘方法与技术以及应用等几方面进行分类。
按数据库类型分类:关系数据挖掘、模糊数据挖掘、历史数据挖掘、空间数据挖掘等多种不同数据库的数据挖掘类型。
按数据挖掘对象分类:文本数据挖掘、多媒体数据挖掘、W eb数据挖掘。
S l LI-■V A数据挖掘技术探讨及其基于w eb的应用研究李慧(苏州建设交通高等职业技术学校江苏苏州215000)信患科学[摘要]w eb七有海量的数据信息.怎样对这些数据进行复杂的应用成了现令数据库技术的研究热点。
数据挖掘就是从大景的数据中发现隐含的规律性的内容。
解决数据的麻用质量问题。
允分利j}j有用的数据.绂弃虚伪无用的数据,是数据挖掘技术的最重要的戍用。
论述web数据挖掘的基本概述,基本蟓理,然后讨论web数据挖掘的实现.最后对w eb数据挖掘的麻_【}I进行阐述。
【关键词)数据挖掘w eb应用中图分类号:TP3文献标识码:^文章编号:1671--7597(2008)1120071--01一、引曹在嘲络环境下.人们可以借助互联网卜.f#富的信息资源、功能强人的搜索引擎和快捷的传送手段,使文献资料的搜集和抉取变得十分容易.然而在使用中,人们也发现要准确、快速地查找自L所需的信息却足越来越}f{难。
W e b数据挖掘应运而牛,w e b挖掘指使用数据挖掘技术在w w数据I}I发现潜在的、有用的模式或信息。
w eb挖掘研究覆盖J,多个研究领域,包括数据库技术、信息获取技术、统计学、人I.智能I}I的机器学爿和神经网络等,数据挖掘技术不仪能够对过去的数据进行青询和遍历,并且能够找}{j数据间的潜在联系,从而促进信息的1‘递。
他使数据库技术进入一个吏高的阶段。
二、w eb数据挖掘摄述和基本原理(一)w e b数据挖掘概念。
w eb数据挖掘是一项综合技术,是从w w资源上抽取信息(或知谚{)的过程,是对w eb资源中蕴涵的、未知的、自.潜在应用价值的模式的提取。
他反复使用多种数捌挖掘算法,从观测数据l|l确定模式或合理模型,也是将数据挖掘技术和理论应用于埘w w资源进行挖掘的一个新兴的研究领域。
w e b数据挖掘从数据挖掘发展而来,都是在分析人荤数据的基础上,做出归纳性的推理,预测客户的行为,帮助企qk的决镱者调整市场策略、减少风险"做f I{正确决策的过程。
渔业捕捞技术与方法研究渔业捕捞是人类为了获取海洋资源而进行的活动之一。
随着人类对海洋资源需求的不断增加,渔业捕捞技术与方法的持续研究变得尤为重要。
本文将就渔业捕捞技术与方法进行探讨,并介绍相关研究进展。
一、渔业捕捞技术的分类及应用1. 刺网技术刺网技术是一种常见的渔业捕捞技术,它主要通过利用尖锐物品捕捞鱼群。
刺网技术可分为两种类型:围网和拖网。
围网是将渔网围成一定形状,将鱼群限制在一定范围内,然后进行捕捞。
拖网则是将渔网拖曳在水中,以捕捞游动的鱼群。
刺网技术广泛应用于海洋捕捞活动中,能够提高捕捞效率。
2. 钓鱼技术钓鱼技术是渔业捕捞中常见的技术之一。
它主要通过鱼钩或饵料引诱鱼类,使其上钩。
钓鱼技术可以分为手钓、鱼竿钓和渔网钓等多种形式。
钓鱼技术的应用范围广泛,不仅用于娱乐活动,也常用于商业渔业。
3. 网箱技术网箱技术是一种相对较新的渔业捕捞技术。
它通过设置网箱在水中,利用养殖鱼类的天然习性,将其聚集在一处进行捕捞和养殖。
网箱技术在渔业领域有着广泛的应用,能够有效控制鱼群数量,并减少鱼类的逃逸率。
二、渔业捕捞方法的研究进展1. 水声技术的应用水声技术在渔业捕捞方法的研究中发挥着重要作用。
通过水声测量、声呐探测和声呐导航等技术手段,可以实现对鱼群的位置、数量和行为的监测和分析。
水声技术的应用不仅提高了渔业捕捞的效率,还提高了捕捞过程中对海洋生态环境的保护。
2. 卫星遥感技术的应用卫星遥感技术在渔业捕捞方法的研究中也具有重要意义。
通过卫星图像的获取和分析,可以了解到海洋中的渔业资源分布情况,进而指导捕捞活动的实施。
卫星遥感技术可以快速获取大范围的渔业信息,为决策提供准确的数据支持。
3. 数据挖掘技术的应用随着大数据时代的到来,数据挖掘技术在渔业捕捞方法的研究中日益受到重视。
通过对大量捕捞数据的分析和挖掘,可以揭示出鱼类的迁徙规律、栖息地偏好等信息。
数据挖掘技术的应用为渔业捕捞活动提供了重要的决策依据。
第 27 卷 第 6 期 海 洋 通 报 Vol. 27,No.6 2008 年 12 月 MARINE SCIENCE BULLETIN Dec. 2008
收稿日期:2008-05-28 基金项目:国家海洋局 908 专项 ( 908-03-01-13 )
海洋数据挖掘技术应用研究 魏红宇1, 2,张峰2,李四海2 ( 1.中国海洋大学,山东 青岛 266003;2.国家海洋信息中心,天津 300171 )
摘 要:在研究中外数据挖掘技术在海洋应用的现状和进展的基础上,结合海洋数据特点及应用需求,提出了海洋数据挖掘技术应用模式,并介绍了基于计算机技术、数据库技术、GIS 技术的海洋数据挖掘应用系统的主要功能和系统架构。最后通过对赤潮预测的数据挖掘应用分析,验证了系统应用的科学合理性。 关键词:海洋;数据挖掘;系统应用;赤潮 中图分类号:P717;TP311 文献标识码:A 文章编号:1001-6932(2008)06-0082-0006
数据挖掘 ( Data Mining ) 技术的概念,产生于 20 世纪 90 年代初,它是指从大量数据中获取有效的、新颖的、潜在有用的、最终可理解的模式的非平凡过程[1]。通俗地讲,数据挖掘就是利用各种分析工具在海量数据中寻找和发现模型和数据间关系的过程,可以利用这些模型和关系对数据的潜在规律做出预测。在实际应用中,数据挖掘概念有两个方面的意思。一方面它有数据提取的含义,即从各种类型的原始数据中精确定位符合各种查询条件的数据集;另一方面,它有数据处理的含义,即利用各种相关的模型和算法,对提取到的数据集进行各种分析处理,从而得到想要的信息和规律。目前,常用的数据挖掘算法主要有聚类分析、回归分析、主成分分析、插值分析、关联分析、神经网络等。 经过多年的海洋调查和资料收集,我国已拥用了大量珍贵的海洋科学数据和相关信息,这些数据包括海洋水文、海洋表面气象、海洋生物、海洋化学、海洋环境质量、海洋地质、海洋地球物理、海洋基础地理、海洋航空与卫星遥感、海洋经济、海洋资源等各个海洋学科领域,数据总量多达千亿字节 [2]。如何有
效地利用专家知识及各类统计分析算法、模型,对各学科类型的海洋数据资源进行数据挖掘,从中发现有用信息,分析海洋现象并预测海洋规律,为海洋科学研究和综合管理提供信息决策支持一直是广大海洋科技工作者的重要研究方向。经过多年的不断努力,国内外关于数据挖掘技术在海洋领域的应用研究已经取得了许多实质性进展。如 Wooley B 等人将海洋数据作为数据源开展了分类规则挖掘的研究[3];Ding Q 针对遥感图像的关联规则挖掘进行了深入研究[4];冯剑丰研究了国内外的主要赤潮预测方法:单因子指数法、综合指数法、建立赤潮生态仿真模型、运用人工智能技术进行预测等[5];杨建强探讨了应用人工神经网络原理进行赤潮预报的方法,指出人工神经网络方法在模拟和预测方面优于传统的统计回归模型,具有较强的模拟预测能力及实用性[6]等。由此可见,对于海洋领域的数据挖掘技术研究已经由单纯理论研究进入到应用研究的阶段,并已取得了一些实质性的研究成果。但是,由于海洋数据特征的复杂性及海洋专题应用研究的复杂情况,海洋数据挖掘技术离大规模地业务化应用推广还有一定距离。
1 海洋数据挖掘技术应用需求
对于海洋领域的数据挖掘技术的应用研究较其它领域更为复杂,数据挖掘的成熟应用与业务化推广还存在许多困难,这与海洋数据自身特点的复杂性有关,概括来看,海洋数据大致有以下一些特点: a ) 数据类型复杂多样。海洋数据包括海洋基础环境数据、海洋遥感数据、海洋经济统计数据等几个大类数据。而每个大类数据下又有很多子类。比如:海洋环境数据又分为海洋水文、海洋气象、海洋物理、海洋化学、海洋生物、海洋地质、海洋地形与海洋地球物理等子类,每个子类又可进一步划分。可见,海6 期 魏红宇 等:海洋数据挖掘技术应用研究 83 洋数据的分类体系相当庞杂。 b ) 数据获取手段多样。海洋数据根据学科及调查仪器的不同,获取的方法也存在较大的差异,有走航测得的,有站位测得的,也有航空、航天遥感测得的。包括浮标 ( 锚系浮标、漂流浮标等 )、南森站、台站、CODAS、CTD、ADCP、观测船 ( 走船、断面、剖面等 ) 等观测手段,数据获取手段的不同引起了数据精度的不同和数据格式的不同,从而带来了数据结构的复杂性和灵活性。 c ) 数据存储介质多样。海洋数据随着调查方法,调查技术的改进,存储介质,存储手段也在不断的更新,以至于目前的海洋数据存储介质多种多样,有纸质存储的,也有电子存储的。而电子存储的数据又分为文件存储和数据库存储等存储方法。 d ) 数据空间特征强。对于大多数海洋基础数据而言,其数据都是描述一定的空间位置或空间范围内的海洋属性信息,这些数据均与一定的空间位置有关,具有较强的空间特征。 e ) 数据形态多样。数据形态的多样是指海洋信息以不同的数据形式表现,例如图形、图像、声音、文本、数据库表等,图像文件又包括栅格文件和矢量文件,不同的数据形态导致了数据处理手段的复杂化,甚至涉及其他专业领域的知识。 f ) 数据多尺度、数据量大。海洋调查数据具有空间范围广的特点,既有全球范围的海洋观测数据,也有小范围的定点观测数据;同时具有时间跨度大的特点,有即时海洋观测数据,也有几十年长序列的海洋气象数据。因此,海洋数据通常具有较大的数据量,如一个小区域的海底多波束地形数据,其数据量高达 GB 级,一景原始遥感影像数据的数据量也达 GB 级。多尺度、大数据量的特点带来了存储及管理的效率问题。 g ) 数据动态更新频繁。随着遥感、浮标、台站等各类观测手段的应用,海洋数据的动态更新变得日益简单和频繁。 从以上特点可以看出,海洋数据和信息的存储管理及专业应用具有相当的复杂性。在海洋数据的应用方面,针对不同用户,主要有以下几类。第一类是为海洋科研人员提供基础数据的统计、检索查询,如查询某时间段或区域的海面温度信息等。第二类是为海洋业务部门提供专题信息产品的制作与服务,如利用海洋温度调查数据制作某海域海洋温度等值线图,利用基础地理数据及海洋功能区划数据制作海洋功能区划图件等应用。第三类应用是为海洋行政管理部门提供信息支持,如海域使用信息的产生及数据库管理,并在应用系统中提供查询、可视化展示等应用。第四类是为社会公众提供海洋公共信息的发布与服务,如向公众发布海浪、海温预报及海水质量状况信息等。不同层面用户的信息应用形式虽然有所不同,但其根本的信息需求是相同的,即都需要从大量、多类型的海洋数据中提取关注信息,并经过数据格式转换、精度提取、信息关联等处理与操作,制作用户所关注的不同形式的数据集和信息产品。显然,纷繁、零乱及不规则存储的数据难以满足实际应用需求。数据挖掘技术在海洋数据应用服务过程中起到了关键作用,通过数据提取和数据处理转换,实现了基于主题的海量数据和信息的应用处理。同时,数据挖掘应用也对海量海洋数据的存储管理提出了较高的要求,不仅要求数据类别齐全,而且应当具备良好的数据库存储结构,将经过质控和标准化处理后的数据汇集和整理成数据库群,在利用计算机程序进行海量数据的分析、挖掘时才能体现出效率优势。
2 海洋数据挖掘技术应用模式
目前的海洋学应用大多是基于空间位置的,其研究课题的提出和解决常常要求多学科多部门之间的协作。因此,空间信息的共享与互操作、多学科分析与综合在对于海洋学问题的综合研究中显得日益重要。根据以上对数据挖掘技术在海洋领域应用情况和海洋数据特点的分析,作者认为,数据挖掘技术在海洋领域应用的模式应该是在基于空间参考分析的基础上针对海洋数据的特点,提供数据挖掘常用的处理方法,并对挖掘系统的处理流程进行适应性地改进,使之能够与现有的海洋业务应用需求相结合,从而提供完整合理的海洋数据处理解决方案。 84 海 洋 通 报 27 卷 这种应用模式支持下,我们开发了海洋数据挖掘应用系统,该系统以赤潮预测预报、海洋污染预测预报、海平面变化及其影响评价、海洋工程安全评价为主题应用目标,提供数据处理支持服务,系统以统计学、数学、计算机等多学科为基础、使用传统数据挖掘算法、空间数据挖掘算法及空间数据可视化技术,根据各主题应用不同的海洋数据处理流程,对海洋数据进行分析并对结果实现可视化表达。系统包含数据资源管理、数据预处理、数据挖掘分析、挖掘结果显示等主要功能模块,每个功能模块包含相应的具体功能,系统功能结构如图 1 所示。
用户管理系统通用功能数据资源管理数据预处理数据挖掘分析挖掘结果显示用户注册用户删除密码修改权限管理日志管理数据加载数据查询数据提取标准化处理数据平整丢失数据处理多源数据整合模糊综合评价层次分析主成分分析人工神经网络图形生成地图生成
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图 1 系统功能结构图 Fig.1 Structure of the system function
系统总体架构分为底层数据管理层,中间的平台服务层和上层的业务应用层。其中数据管理层负责提供与各类种数据存储源的接口,实现系统的数据输入与统一管理。平台服务层包括数据挖掘系统的成果库、中间成果库以及数据挖掘系统的各个基本功能模块。最上层的业务应用层提供海洋专业领域的应用服务,通过平台服务层提供的各种功能模块,为具体的海洋业务应用提供数据处理支持服务。系统的总体架构如图 2 所示。海洋数据挖掘系统采用模块化方式进行开发,将每一个功能独立封装成模块,开发人员可以根据业务应用的需要对各个功能模块进行灵活组合调用,实现系统模块的复用。
908数据仓库数据接口908各专业数据库数据接口基础地理数据库数据接口文档资料数据接口
Intranet成果库中间成果库
Internet/Intranet用户管理服务数据管理服务数据挖掘分析服务数据挖掘结果表达服务……平台服务层
数据管理层
数据应用层赤潮预测预报
海洋污染预测预报海平面变化及其影响评价海洋工程安全
评价
抽取更新数据存取集成服务
图 2 系统总体架构图 Fig.2 Structure of the system