海洋地理信息系统集成技术分析
海洋信息工程在海洋地理信息系统中的应用
海洋信息工程在海洋地理信息系统中的应用在当今科技迅速发展的时代，海洋信息工程正以前所未有的力量改变着我们对海洋的认知和管理方式。
海洋地理信息系统作为海洋领域的重要工具，海洋信息工程在其中的应用更是发挥了关键作用，为海洋科学研究、资源开发、环境保护和国防安全等诸多方面提供了强大的支持。
海洋信息工程涵盖了一系列先进的技术和方法，包括传感器技术、数据采集与处理、通信技术、卫星导航、地理信息系统（GIS）技术以及计算机建模与仿真等。
这些技术的融合使得我们能够更全面、准确地获取海洋的各种信息，并对其进行深入分析和有效利用。
在海洋地理信息系统中，传感器技术是获取海洋数据的重要手段。
例如，声学传感器可以用于测量海洋的深度、水温、盐度等物理参数；光学传感器能够检测海洋中的叶绿素浓度、悬浮颗粒物等生物和化学指标。
这些传感器被广泛部署在海洋浮标、潜标、船只以及卫星上，实时采集大量的海洋数据。
然而，仅仅获取数据是不够的，还需要高效的数据采集与处理技术来将这些海量的原始数据转化为有价值的信息。
数据采集与处理系统能够对传感器收集到的数据进行筛选、校准、整合和压缩，去除噪声和错误，提取关键特征，为后续的分析和应用提供可靠的数据基础。
通信技术在海洋信息工程中也起着至关重要的作用。
由于海洋环境的特殊性，传统的通信方式在海洋中面临诸多挑战。
然而，随着卫星通信、水声通信和无线通信技术的不断发展，我们已经能够实现海洋数据的实时传输和远程共享。
卫星通信能够覆盖广阔的海洋区域，将海洋观测站和船只上的数据快速传输到陆地的控制中心；水声通信则适用于水下设备之间的信息传递，为深海探测和海底观测网络提供了通信支持；无线通信技术则在近海区域发挥着重要作用，使得海洋监测设备能够与岸边的基站保持紧密联系。
卫星导航系统，如 GPS、北斗等，为海洋地理信息系统提供了精确的位置信息。
无论是船只的航行、海洋资源的勘探，还是海洋环境的监测，都离不开卫星导航系统的定位服务。
海图编制中的多源数据融合方法研究
海图编制中的多源数据融合方法研究在海图编制中，多源数据融合方法的研究具有重要的意义。
海图是一种记录海洋地理信息的专业图表，是航海家和海军在海上航行时的重要参考。
而为了确保航行的安全性和准确性，海图编制需要融合多种数据来源，以获取全面、准确的海洋地理信息。
本文将从多源数据融合的背景和意义、方法和技术以及应用案例等方面来探讨海图编制中的多源数据融合方法的研究。
首先，了解多源数据融合方法的背景和意义对于研究海图编制中的多源数据融合方法至关重要。
海洋地理信息是由多个数据源提供的，例如卫星遥感、声纳测深、水文气象观测站等。
这些数据源的数据格式、精度和分辨率各不相同，因此需要将它们合并和融合，以获取更全面、准确的海洋地理信息。
通过多源数据融合方法，可以提高海图编制的效率和准确性，减少造成误差的因素，提高航行安全性。
其次，海图编制中的多源数据融合方法具有多样性。
在实际应用中，常用的数据融合方法包括协同过滤、贝叶斯网络、灰色关联分析等。
协同过滤方法通过分析用户的历史行为，预测用户的喜好或需求，从而实现个性化推荐。
贝叶斯网络是一种统计模型，能够用于建立变量之间的概率关系，通过给定条件概率推断未知变量的概率分布。
灰色关联分析是一种用于描述不确定和不明确问题的数学方法，能够对多个因素之间的关联程度进行评价和判断。
这些方法在多源数据融合的过程中起到了重要的作用，通过合理的选择和应用，能够提高海图编制的效率和准确性。
此外，海图编制中的多源数据融合方法也得到了广泛的应用。
例如，在航海导航中，通过将卫星遥感数据、声纳测深数据和水文气象观测站数据等多源数据进行融合，可以实现对航道情况、海底地形和水文气象等信息的全面监测和分析。
同时，多源数据融合方法还可以应用于海岸线绘制、海洋资源勘探、海上搜救等方面，为海洋事业的发展提供可靠的技术支持。
总结起来，海图编制中的多源数据融合方法的研究对于提高海洋地理信息的全面性和准确性具有重要的意义。
地理信息技术在海洋资源开发中的应用
地理信息技术在海洋资源开发中的应用近年来，随着科技的不断进步，地理信息技术在各个领域得到了广泛的应用，尤其在海洋资源开发中起到了重要的作用。
地理信息技术通过获取、管理和分析空间数据，为海洋资源的开发和管理提供了强有力的支持。
本文将从数据获取、资源调查、风险评估以及环境保护等角度，探讨地理信息技术在海洋资源开发中的应用。
首先，地理信息技术在海洋资源开发中的数据获取方面发挥了重要作用。
海洋资源的开发需要大量的数据支持，包括地形地貌、水质海洋生态等方面的数据。
通过卫星遥感和船舶遥感技术，可以获得高分辨率的海洋数据，实时了解海洋的地貌、水温、浪高等情况。
同时，潜水器、浮标等装置的应用也为数据的收集和传输提供了便利。
地理信息技术通过数据的收集和处理，为海洋资源开发提供了可靠的数据基础。
其次，地理信息技术在海洋资源开发中的资源调查方面发挥了重要作用。
海洋资源的调查主要包括渔业资源、矿产资源和油气资源等方面。
通过地理信息系统的建立和管理，可以对海洋资源进行系统的调查和分类，实时掌握海洋资源的分布、数量和质量等信息。
同时，地理信息技术还能够实现资源的动态监测和评估，为资源的合理开发和利用提供科学依据。
另外，地理信息技术在海洋资源开发中的风险评估方面也起到了重要作用。
海洋资源的开发往往伴随着各种风险，包括自然灾害以及人为活动带来的环境风险等。
通过地理信息技术，可以对海洋环境进行全面调查和分析，预测和评估风险的发生概率和影响程度，为资源开发提供风险管理的依据。
同时，地理信息技术还可以通过模拟和仿真的方式，优化资源开发方案，减少风险带来的损失。
最后，地理信息技术在海洋资源开发中的环境保护方面发挥了积极作用。
随着资源开发的加速，环境破坏的问题日益突出。
地理信息技术通过对海洋环境的监测和分析，可以实时了解到环境的变化情况，及时采取措施保护海洋生态系统的稳定和健康。
同时，地理信息技术还可以对资源开发的环境影响进行评估和预测，为资源的可持续开发提供支持。
海洋地理信息在航运中的运用与发展趋势
展现状 ， 望其 发展 趋势 ， 为 ２ 世 纪通过 网络 化 、 息化 、 字４ Ｊ Ｙ星通信技 术 的应 用 ， 展 认 １ 信 数 ｅＬ＿ ￣ ＿ 建立 数 字化 、 智能化 的海 洋地理信 息集成 系统 ， 将从本质 上扩 大和提 升海 洋地 理信 息产品的保 障和服
务 功能 。
【 关键 词 】 海 洋地理信 息 ； 运 ； 图 ； 海 书表 ； 字化 ； 航 海 航 数 网络传 输
地 中海地 区港 口之间的里程 、 助航标志 、 碍航物 、 口设 港
特别是大一统模 式的数字地球 已经成为全球共 同的认 备 等资料 ， 与现在航路指南介绍 的内容基本相似 。 在这 为保 障船舶航行安全 ， 西欧和北欧 识和期 待 ， 地理信 息工程领域 的一项必须 要实现 的 之后 的漫长时问里 ， 是 建设 目标 ， 洋地理信 息将在航 运 中发挥更 加重要 的 航 运事业发达 的国家先后编写 了多种版本的航路指南 海
文字 和颜 色相配合 ， 经过制 图综合绘 于平 面上 ， 反映 并
我 国现存 最早 的航 海书表 为 １ ２世纪初 期北宋 末
宣 中舟楫 １ 和海道 ６ ， 卷 卷 出各种 自然 现象和社会经 济现象的地理分 布与相互关 年出版 的《 和奉使高丽 图经 》 其 对船 舶海上航路 和航 系 的一种科 学作 品 ， 以满 足人们对地理 信息的需求 。 与 当代 的航路 指南相类 似 ， 中 ， 用
所载信息与 当前海 区的地理情况相一致 。
航海 图书改正 的依据 ， 以此来保 障航海 图书的现势性 。
基于GIS系统的海洋环境监测数据分析
基于GIS系统的海洋环境监测数据分析一、引言海洋环境监测是保障海洋生态环境和海洋资源合理开发利用的重要手段，也是加强海洋资源管理与保护的必要条件。
GIS（地理信息系统）技术的发展为海洋环境监测研究提供了新的方法和手段。
本文将从海洋环境监测的概念和GIS技术的特点入手，探讨GIS系统在海洋环境监测中的应用和数据分析方法。
二、海洋环境监测海洋环境监测是通过测量、观测、分析、评价和预报，对海洋环境质量进行动态综合监控与评估。
海洋环境监测的指标主要包括海水质量、沿海海域环境及海底生态环境等方面。
在海洋环境监测中，不同指标之间相互影响，因此要进行多元综合分析。
利用GIS系统可以快速绘制海区地图，并将各类监测数据进行空间化、图像化处理，为环境监测提供良好的辅助手段。
三、GIS技术特点GIS技术是一种将地理信息与数据库管理系统相结合的计算机系统，不仅能够处理各种地理信息数据，而且可以将这些数据以不同的形式直观地呈现出来。
GIS技术具有以下特点：1、空间化特点：将地理位置信息与时间和属性信息相结合，实现空间信息的可视化。
2、数据模型特点：GIS系统在数据管理方面具有完善的模型，可以容纳不同来源、不同格式的数据。
3、分析处理特点：GIS系统具有空间分析和空间统计功能，扩展了数据分析的范围和深度。
4、可视化呈现特点：GIS系统将数据通过地图、图表和时序图等多元形式表现，用户可以通过不同的视图获得多方面的信息。
以上特点充分展示了GIS技术在数据处理和表现上的优点，为海洋环境监测提供了高效的数据管理和可视化分析方法。
四、GIS系统在海洋环境监测中的应用1、海洋环境质量监测GIS系统可以用于海洋环境质量监测，主要通过以下三个方面实现：（1）绘制海洋环境质量空间分布图：通过采集多尺度、多源数据，并在GIS系统中进行数据整合、地理编码和空间分析，绘制海洋环境质量空间分布图。
（2）海洋环境质量指标分析：GIS系统可以对海洋环境质量指标进行统计和分析，实现对海洋环境质量指标的把握。
利用GIS和遥感技术进行海洋开发规划
利用GIS和遥感技术进行海洋开发规划海洋开发规划是指通过科学的方法和技术，合理利用海洋资源，保护海洋环境，实现可持续发展的目标。
而GIS（地理信息系统）和遥感技术（Remote Sensing）作为现代科技手段的重要组成部分，在海洋开发规划中发挥着重要作用。
本文将从海洋开发规划的需求、GIS和遥感技术的应用以及未来发展方向等方面进行探讨。
首先，海洋开发规划需要大量的空间数据和地理信息进行分析和决策。
海洋开发涉及到的空间范围广阔，包括海洋资源的分布、海岸线的变化、海洋生态环境等。
而GIS技术可以对这些数据进行采集、存储、管理和分析，提供空间数据的可视化和空间关系的分析，为决策者提供准确的空间信息支持。
其次，遥感技术可以获取海洋开发所需的大量数据。
遥感技术通过卫星、飞机等平台获取海洋地表的各种数据，如海洋温度、海洋色彩、海洋植被分布等。
这些数据为海洋开发规划提供了重要的参考依据。
通过遥感技术获取的数据可以快速获取大范围的信息，提供详细的海洋资源分布情况，为海洋开发规划提供科学依据。
另外，GIS和遥感技术的相互配合可以提高海洋开发规划的效率和准确性。
GIS可以将遥感数据与其他专业数据进行融合，进行空间分析和模拟，帮助决策者制定科学的开发规划方案。
同时，GIS还可以进行多因素综合评价，根据不同的开发需求和环境要求，进行优化方案的选择。
这样，可以提高规划的合理性和可持续性，减少不必要的资源浪费和环境破坏。
在未来，GIS和遥感技术在海洋开发规划中的应用还有很大的发展空间。
首先，随着技术的进步，遥感数据的分辨率和获取频率将进一步提高，提供更精细的海洋信息。
其次，GIS技术将更加智能化和自动化，提供更快速、准确的分析结果。
此外，人工智能和大数据技术的应用也将进一步提升海洋开发规划的能力。
例如，利用深度学习算法可以对遥感图像进行自动分类和提取，快速获取海洋资源的分布和变化情况。
综上所述，利用GIS和遥感技术进行海洋开发规划，可以提供丰富的空间数据和地理信息支持，提高规划的科学性和可持续性。
GIS技术在海洋环境中的应用研究
GIS技术在海洋环境中的应用研究随着科技的不断进步，全球海洋环境问题日益严峻，各国越来越重视保护海洋生态环境。
作为现代化科技的重要组成部分，GIS技术的应用在海洋环境中有着广泛的应用前景。
一、GIS技术简介GIS技术是指地理信息系统技术，它是综合了计算机科学、地理科学、遥感与GPS技术、测绘工程、数据库技术等多种学科的交叉学科。
GIS技术通过电子地图、数字地球模型和数据库的建立，实现了对地理空间信息的采集、存储、管理、处理和分析。
二、GIS技术在海洋环境中的应用1. 海岸线监测海岸线是海洋环境中最为脆弱的地带之一，它的稳定性关系到整个海洋生态系统的稳定性。
通过GIS技术，可以实现海岸线的监测和预测。
利用卫星遥感数据、GPS测量和地面实地调查等手段，营造出精度高、信息多、分辨率高的地图，从而实现对海岸线的实时监测和更新。
2. 海洋生态环境保护随着人类活动的增多，海洋环境污染日益严重，物种灭绝的现象也越来越常见。
GIS技术可以帮助人们对海洋生态环境进行保护和恢复，例如，通过遥感技术获取海洋水环境的信息，对海底地形进行测量，了解某种物种的分布情况，从而制定出最佳的保护策略。
3. 海洋渔业资源管理海洋资源是人类生存和发展的重要基础，而海洋渔业资源则是其中的重要组成部分。
通过GIS技术，可以实现对海洋渔业资源进行管理和研究。
例如，对海洋渔业资源的分布情况进行调查，并建立相应的数据库，通过遥感和GPS技术，实时监测和预警渔业资源的变化，从而实现对渔业资源的保护和利用。
4. 海底管线布局海底管线是沿海城市和工业企业传输资源的重要设施，它的布局对海洋环境安全至关重要。
通过GIS技术，可以制作出高清晰度的地图，展示海底地形和水文环境，为海底管线的布局提供可靠的依据。
同时，利用GIS技术，可以实现对管线的监测和管理，确保其安全性和可靠性。
三、GIS技术的应用前景随着各行各业对GIS技术的应用需求越来越高，GIS技术在海洋环境中的应用前景也越来越广阔。
海洋工程船舶综合信息集成管理系统的数据库设计与优化
海洋工程船舶综合信息集成管理系统的数据库设计与优化随着海洋工程的快速发展，对于船舶综合信息集成管理系统的需求也越来越迫切。
海洋工程船舶综合信息集成管理系统是指利用现代信息技术手段，将船舶运营、维护、巡检等相关数据集成在一起，实现对船舶全生命周期进行管理和分析的系统。
数据库是海洋工程船舶综合信息集成管理系统的核心组成部分，其设计与优化对整个系统的性能和稳定性有着重要的影响。
本文将介绍海洋工程船舶综合信息集成管理系统数据库的设计原则、数据模型以及优化方法。
一、数据库设计原则1. 合理建立数据模型：根据船舶综合信息集成管理系统的业务需求，合理划分数据模型。
可以将船舶信息、设备信息、维修记录、人员管理等功能模块进行划分，并建立相应的表结构。
2. 规范命名规则：使用规范的命名规则来命名数据库中的表和字段，可以提高数据库的可读性和维护性。
例如，可以使用驼峰命名法或下划线命名法来命名表和字段。
3. 设计合适的数据类型：根据数据的特性，选择合适的数据类型来存储数据，避免浪费存储空间。
同时，也要考虑数据的索引和查询效率，选择合适的数据类型可以提高数据库的性能。
4. 建立适当的数据关系：根据不同数据表之间的关系，建立适当的数据关系，如一对一、一对多、多对多等。
可以使用外键来建立数据表之间的关系，通过外键可以实现数据的关联查询。
5. 设计良好的索引策略：在数据库中建立适当的索引可以提高查询效率和数据的访问速度。
根据查询的频率和业务需求，选择合适的字段来建立索引，并定期进行索引的优化和维护。
二、数据模型设计基于海洋工程船舶综合信息集成管理系统的需求，可以设计以下几个主要的数据模型。
1. 船舶信息模型：包括船舶编号、船名、船舶类型、船舶所有权、船舶位置、船舶状态等字段。
其中，船舶编号作为主键，用于唯一标识一艘船舶。
2. 设备信息模型：包括设备编号、设备名称、设备型号、设备类型、设备状态等字段。
其中，设备编号作为主键，用于唯一标识一个设备。
海洋大数据的收集和分析技术
海洋大数据的收集和分析技术随着人类对海洋资源和环境的认识不断深入，海洋大数据逐渐成为各国竞相争取的宝贵资源。
海洋大数据的收集和分析技术对于深入了解海洋环境、保护海洋资源、促进海洋经济的可持续发展具有重要意义。
一. 海洋大数据的来源海洋大数据的来源主要包括三种类型：传统观测手段、无人平台和人工智能技术。
传统观测手段是最早应用的收集海洋数据的方式，包括人员观测、船只观测和气象测量等。
这种方式具有经验丰富、直观、可靠等优点，但也有着成本高、时效性差等缺点。
随着科技的发展，无人平台成为了海洋大数据的又一重要来源。
它包括了无人潜水器、无人航行器、海上浮标等。
这种方式具有数据全面、自主、时效性高等优势，是未来发展的趋势。
此外，人工智能技术的应用也给海洋大数据的收集带来了新思路。
人工智能技术可通过算法分析海洋环境信息，对航线、潮汐、气象等进行预测，为海洋生态保护、海上交通安全提供数据支持。
二. 海洋大数据的分析方法海洋大数据的分析方法主要包括海洋环境监测、海洋资源评估和海洋信息服务等。
海洋环境监测是海洋大数据应用的重要方向，它可通过传感器采集数据，对海洋环境变化进行监控。
环境监测可用于海洋生态研究、海洋污染监测等。
其中，环境监测对于海洋生态保护具有特别重要的作用。
海洋资源评估主要用于海洋资源价值评估和海洋产业发展研究。
分析海洋资源的分布和数量，为海洋开发提供科学依据，也为海洋产业的发展提供数据支持。
海洋信息服务是对海洋大数据的整合和发布，是将海洋数据转化为价值的过程。
海洋信息服务可用于航行安全、海洋渔业中心、海上灾难预警等领域。
三. 海洋大数据的价值和挑战海洋大数据的价值在于可以为海洋产业发展提供数据支持，同时也可为保护海洋生态环境提供决策基础。
在实现海洋资源和环境可持续发展的过程中，海洋大数据扮演着越来越重要的角色。
然而，海洋大数据应用仍存在着一些困难和挑战。
首先，海洋大数据的收集和处理技术仍需要不断改进和创新。
地理信息系统知识：地理信息系统在海洋渔业中的应用
地理信息系统知识：地理信息系统在海洋渔业中的应用随着现代科技的不断发展，地理信息系统（GIS）在海洋渔业中的应用已经越来越广泛。
在海洋渔业中应用GIS技术，可以极大地提高渔业管理和捕捞效率，同时也可以提高对海洋环境的监测和保护。
一、海洋渔业GIS的概念与特点GIS是一种基于计算机实现的空间分析和信息管理系统，它包括数据库管理、软件应用和基于地理标识的分析技术等。
随着计算机技术和数码地图技术的发展，GIS已广泛应用于各个领域，如城市规划、交通运输、气象、水文、环保等。
在海洋渔业中，GIS的应用主要有海洋渔业信息库建设、海洋渔业资源调查与评估、渔业生产管理和渔业产业空间结构调整等方面。
作为一种空间信息系统，GIS在海洋渔业中的应用能够将不同种类的渔业信息进行整合，在实现海洋渔业资源可视化管理的同时，也为渔民和决策管理者提供可参考和操作的数据信息。
（1）空间信息采集在海洋渔业中，需要采集水深、海流、海洋化学和生物学等信息。
采集到的这些信息与船舶和钓具的实时位置相结合，可以构建出海洋的三维图像，进一步分析这些数据的变化规律和空间分布特征，从而合理选取捕捞策略和位置。
（2）环境监测目前环境污染、海洋温度、海水盐度和海水流速等都会对海洋生态环境和渔业资源产生不良的影响。
通过GIS技术，可以实时监测海洋的变化情况，并对可能涉及捕捞的污染源加以监控和管理。
同时，还可以估算海洋环境对渔业资源的影响，对高温、低氧、污染等一系列的海洋环境因素进行预测，为渔民选择合适的捕捞区域和捕捞时间提供依据。
（3）空间决策支持作为一种空间信息系统，GIS还可以为决策管理者提供科学的数据支持，帮助管理者制定合理的渔业规划和政策。
例如，根据GIS技术获取的考虑海港、道路、水文、经济、人口等因素构建的空间信息数据库，为决策管理者提供出这些信息的统计和分析。
渔业管理者可以根据这些数据信息，合理规划海洋资源利用的空间布局，并对不同海洋环境条件下的捕捞产业进行分析和比较。
集成gis方案
集成gis方案GIS（地理信息系统）是一种用于采集、管理、分析和展示地理空间数据的技术系统，已广泛应用于城市规划、环境保护、交通管理等领域。
如何将GIS系统与其他技术平台集成，从而实现更高效、更全面的地理信息处理，成为了许多组织和企业关注的问题。
本文将探讨集成GIS方案的设计和实施。
一、需求分析在开始设计集成GIS方案之前，我们首先需要明确需求。
不同的组织和企业可能有不同的需求，例如城市管理部门可能需要实现地理信息与城市规划数据的集成，以实现城市规划的科学决策；物流公司可能需要将地理信息与物流配送系统集成，以实现实时路线规划和跟踪。
基于具体的需求，我们可以确定集成GIS方案的功能和模块。
二、系统设计基于需求分析的结果，我们可以开始设计集成GIS方案。
这里介绍一种常用的方案设计方法：1. 数据集成：确定需要集成的地理数据类型和格式，建立数据模型，实现数据的采集、存储和管理。
同时要考虑数据的安全性和权限控制。
2. 功能集成：确定需要集成的GIS功能模块，例如地图显示、空间分析、图层管理等。
根据需求设计用户界面和交互方式，实现功能的集成和共享。
3. 系统集成：集成GIS系统与其他技术平台，例如物联网、大数据、云计算等。
通过接口或中间件实现数据的传递和共享，实现系统的整合。
4. 可视化展示：设计地图显示界面，实现地理信息的可视化展示。
通过图表、统计等方式进行数据分析和展示，帮助用户更好地理解和利用地理信息。
三、实施和测试在完成方案设计之后，我们需要进行实施和测试。
具体的步骤包括：1. 系统开发：根据设计方案，进行系统的开发和编码。
可以采用敏捷开发的方法，以增量方式逐步完成系统的开发。
2. 数据集成：实现地理数据的采集、转换和导入，建立数据库和数据仓库。
进行数据清洗和验证，确保数据的准确性和完整性。
3. 功能集成：实现功能模块的开发和集成。
根据设计的用户界面，实现交互和操作逻辑。
进行功能测试，确保功能的正常运行和稳定性。
海洋环境大数据智能分析关键方法研究
04
关键方法研究
数据预处理方法
数据清洗
包括去除重复数据，处理缺失值，异常值处理等 。
数据转换
将原始数据转换成适合建模的数据格式，如将文 本数据转换为数值型数据等。
数据归一化
将数据统一到同一尺度，以便更好地进行模型训 练和预测。
特征提取方法
统计分析方法
通过均值、方差、极差等统计指标来提取数据中的特征。
数据比对
将模型预测结果与实际观测数据进行比对 ，分析预测结果的偏差和原因，以改进模
型。
评估指标
采用精度评估指标，如均方根误差（ RMSE）、平均绝对误差（MAE）等，对 模型预测结果进行定量评估。
交叉验证
采用交叉验证方法，将数据集分成多个子 集，对模型进行多次训练和验证，以得到 更可靠的验证结果。
06
02
提高决策的科学性和 准确性
通过对海洋环境数据的智能分析，可 以提供更加准确和及时的决策依据， 有助于提高政府和企业决策术的发 展
该研究不仅对海洋科学有重要意义， 同时也可以促进大数据技术的发展， 推动多学科的交叉融合和创新。
02
海洋环境大数据技术概述
大数据技术
03
智能分析方法介绍
数据挖掘技术
数据预处理
包括数据清洗、集成、变换等，目的是将 数据转化为易于分析和处理的格式。
关联规则挖掘
通过寻找数据之间的关联性，发现隐藏在 数据中的有价值信息。
分类与聚类
根据数据的相似性和差异性，将数据分为 不同的类别和群体。
时序分析
通过对数据的时序关系进行分析，预测未 来的趋势和变化。
01
大数据技术的定义
02
大数据技术的构成
03
海洋信息工程技术在海洋资源保护中的应用
海洋信息工程技术在海洋资源保护中的应用海洋，占据着地球表面约 71%的面积，是生命的摇篮，也是人类未来发展的重要资源宝库。
然而，随着人类活动的不断加剧，海洋资源正面临着前所未有的威胁，如过度捕捞、海洋污染、生态破坏等。
为了实现海洋资源的可持续利用和保护，海洋信息工程技术的应用变得至关重要。
海洋信息工程技术是一门综合性的学科，它融合了信息技术、海洋科学、通信技术、传感器技术等多个领域的知识和技术。
通过对海洋环境、生态系统、资源分布等信息的采集、处理、分析和传输，为海洋资源保护提供了有力的支持。
在海洋资源保护中，海洋监测技术是一项基础且关键的海洋信息工程技术。
传统的海洋监测主要依靠船舶、浮标等手段，不仅效率低下，而且监测范围有限。
而现代的海洋监测技术则包括卫星遥感、航空遥感、水声监测、海洋传感器网络等多种手段。
卫星遥感技术可以大面积、快速地获取海洋表面的温度、叶绿素浓度、海冰分布等信息，为研究海洋生态系统的变化、海洋污染的扩散等提供了重要的数据支持。
航空遥感技术则可以对特定区域进行高精度的监测，例如对海洋溢油、赤潮等灾害的监测。
水声监测技术则可以用于监测海洋中的声波传播，从而了解海洋中的物理过程和生物活动。
海洋传感器网络则可以实现对海洋环境的长期、实时、原位监测，例如对海水温度、盐度、酸碱度、溶解氧等参数的监测。
海洋地理信息系统（GIS）也是海洋信息工程技术在海洋资源保护中的重要应用之一。
它将海洋地理数据与其他相关数据（如海洋生态数据、资源分布数据等）进行整合和分析，为海洋资源的管理和保护提供决策支持。
通过海洋 GIS，我们可以直观地了解海洋资源的分布情况、生态系统的结构和功能，以及人类活动对海洋环境的影响。
例如，在规划海洋保护区时，可以利用海洋 GIS 分析海洋生态系统的脆弱性和重要性，从而确定保护区的范围和功能分区。
在评估海洋工程对海洋环境的影响时，可以利用海洋 GIS 模拟污染物的扩散路径和影响范围，从而制定相应的环境保护措施。
海洋地理信息系统设计
海洋地理信息系统设计海洋地理信息系统是一种以海洋地理信息为数据基础的信息系统，它使用先进的计算机技术和地理信息系统（GIS）技术，对海洋地理信息进行采集、处理、存储、分析和展示。
海洋地理信息系统的设计是为了满足海洋地理信息管理的需求，为海洋资源开发和海洋环境保护提供科学依据。
海洋地理信息系统的设计需要考虑到海洋地理信息的特点和需求，包括多样性、复杂性和多源性。
海洋地理信息系统的设计应该具有以下几个方面的特点：1. 数据采集与处理：海洋地理信息系统应该能够采集和处理来自不同来源的海洋地理数据，包括卫星遥感数据、浮标、潜水器等观测数据，航海地图、气象数据等。
同时，它还应该能够对这些数据进行处理和分析，提取其中的有用信息。
2. 数据存储与管理：海洋地理信息系统需要能够对海洋地理数据进行存储和管理。
这包括数据的组织和分类，数据的索引和检索，以及数据的更新和维护。
此外，海洋地理信息系统还应该关注数据的安全性和可靠性，确保数据不会丢失或被损坏。
3. 数据分析与模型：海洋地理信息系统应该能够进行数据的分析和建模，以帮助用户理解和预测海洋环境的变化。
它应该提供各种分析工具和模型，包括统计分析、空间分析、模拟和预测等，以支持用户的决策和规划。
4. 数据展示与交互：海洋地理信息系统需要提供用户友好的界面，以便用户能够方便地查询和浏览海洋地理信息。
它应该提供多种展示方式，包括地图、图表、报表等，以满足不同用户的需求。
同时，它还应该支持用户的交互操作，例如选取、标注和测量等。
综上所述，海洋地理信息系统的设计需要综合考虑数据采集与处理、数据存储与管理、数据分析与模型、数据展示与交互等方面的需求。
只有通过科学的设计和技术的支持，才能有效地管理和利用海洋地理信息，为海洋资源开发和海洋环境保护提供可靠的科学基础。
地理信息系统(GIS)的前沿技术综述
从系统角度看，在未来的几十年内。地理信息将向着数据标准化（interoperableGIS）、数据多维化（3D&4DGIS）系统集成化（componentGIS）、系统智能化（CybeGIS）、平台网络化（WebGIS）和应用社会化（数字地球）的方向发展。
GIS未来的发展主要表现为传统GIS在内容(3D＆4DGIS、CyberGIS)和结构 (Interoperable GIS、 CompGIS、 WGbGIS)两方面的完善，这两个方面都将统一于数字地球框架下。从另一个角度来看，GIS的发展首先面临着GIS应用领域的具体需求，然后在相关支撑技术的发展和完善下得以实现，而数字地球作为“集大成者”，无疑是GIS最终的发展目标。
1996年，美国成立了开放地理信息系统联合会（OGC,OpenGisConsortium)旨在利用其提出的开放地理数据互操作规范(OGIS)给出一个分布式访问地理数据和获得地理数据处理能力的软件框架，各软件开发商可以通过实现和使用规范所描述的公共接口模板进行互操作。0GIS规范是互操作GIS研究中的重大进展，它在传统地理信息系统软件和未来的高带宽网络环境下的异构地学处理环境之间架起一座桥梁。目前，0GIS规范初具规模，很多GIS软件开发商也先后声明支持该规范。国内的一些具有战略眼光的GIS软件商也在密切关注着OGIS规范，并已着手开发遵循该规范的基础性GIS软件。
数字地球在当前以工农业经济为主体的经济建设中的重大作用已初见端倪，它在农业、林业、水利、地矿、交通、通讯、教育、环境、人口、城市建设等几十个领域都能产生巨大的经济效益和杜会效益，比如农作物监测和估产、土地覆盖物的识别和评价、地籍的管理和规划、灾害的模拟和预报以及监测和评佑等。
地理信息系统(GIS)的技术分析
（ ｏ ｅｔ Ｉ）系统智 能化（ｙ ｅＧ Ｓ 、 台网络 化（ ｂ Ｉ） ｃ ｐ ｎｎＧ Ｓ、 ｏ Ｃ ｂ ｒ Ｉ）平 Ｗｅ Ｇ Ｓ和应 用社会 化（ 字地球 ） 方 向发展 。 数 的 关键 词 ：Ｇ Ｓ 地理 信息 系统 ； Ｉ； 系统 集成 化
处 存储 、 索 、 搜 表现 以及决策支持 。 流 的新一 代地理信 息系统 ，是面向对象技术和 能获取 、 理 、 构件式软件技术在 ＧＩ Ｓ软件开发 中的应用。 这种空间智能体拥有两种非常重要的能力一 是 二是可进化。 Ｃｍ Ｉ ｏ Ｇ Ｓ的基本 思想是把 Ｇ Ｓ Ｉ 的功能模块 利用空 间知识进行推理 ， 在赛博空 间中以这种空间智能体作为构成 划分为多个控件 ， 每个控件完成不 同的功能。 各 个 Ｇ Ｓ 件之间 ，以及 Ｇ Ｓ Ｉ控 Ｉ 控件与其它非 ＧＳ 模块 的 Ｇ Ｓ Ｉ Ｉ 系统 就是 Ｃ ｂｒ Ｉ，它 自 ｙｅ Ｓ Ｇ 动地接受 控件之间 ，可 以方便地通过 可视化 的软 件开发 用户 以高级语 言描述 的指令利用它能够感知并 工具集成起来 ， 最终 的 ＧＳ 形成 Ｉ 应用。 控件 如同 作 用于所处 的赛博空间的“ ” 本领 。通过与其他 为用户找到赛博空间中所 堆各式各样 的积 木 ， 以分别实现不 同的功 空 间智能体 的交 互 ， 可 能咆 括 Ｇ Ｓ Ｉ 和非 Ｇ Ｓ Ｉ 功能） ， 根据需要把实现各 需要的信息 。 种功能 的“ 积木 ” 建起来 ， 搭 就构 成地理信 息 系 ６应用社会化激 字地球） 统 基础 平台和应用系统 。 数字地球一词近来风靡全球 ， 从哲学上说， 制了地 理信息系统处理技术 的发展 。 组件软件 的可编程和可重用 的特点在为系 数字地球是对真实地球及其相关现象统—性的 地理数据的继承与共享 、地理操作 的分布 也 数字化的重现与认 识。 从技术上说 ， 数字地球是 与共享 、Ｉ 的社会化和大众化等客 观需求 ， ＧＳ 使 统 开发 商提供有效 的系统维护 方法的 同时 ， Ｊ 最终用 户提供 了方便 的二次开 发手段 。 人在全球范围 内建立的一个 以空间位置为主 得尽 可能降低采集 、处理地理数据 的成本 以及 为 Ｇ ｓ Ｃ ｍ Ｉ 会在很大程度上推动 ＧＳ Ｉ 软件的 线 ， 息组 织起来 的复杂系统 ， 将信 也就是全球范 实现地 理数 据的共享 和互操作成为共识 。互操 因此 ，ｏ ＧＳ 作地 理信息系统的 出现就是为 了解决 传统 Ｇ Ｓ 系统集成 化和应用大众化 ，同时也很好地 适应 围的 、以地 理位置 及其 相互关 系为基础而组成 Ｉ 开发方式带来 的数据语义表达上不可调和 的矛 了网络技 术的发展 ，是一种 ＷｅＧ Ｓ ｂ Ｉ 的解决 方 的信 息框 架 ， 在该框 架内嵌人我们所能获得 并 的信息的总称 。 盾。 这是—个新的 ＧＳ Ｉ 系统集成平台 ， 它实现 了 案 。 数字地球在 当前以工农业经济为主体的经 在异构地学下多个地理信息系统之间的互相通 ４平 台网络化（ ｂ Ｉ ＷｅＧ￣ 飞速发展 的 Ｉｔ ｔ ｔｎ ｔ ｎｅ ／ ｒ ｅ己经成为 ＧＳ 济建没中的重大作用已初见端倪， ｍｅＩ ａ ｎ Ｉ 信和协作 ， 以完成某一特定任务 。 它在农业、 林 ２数据多维化（ ＆ Ｄ Ｉ ３ ４ ＧＳ Ｄ ） 新的系统平台 ， 利用 Ｉｔ ｎｔ ｎ ｒｅ技术在 ｗ ｂ ｅ ｅ 上发 布 业 、 利 、 、 、 、 、 、 口、 水 地矿 交通 通讯 教育 环境 人 城 Ｉ 发展的必然 市建设等几十个领域都能产生巨大的经济效益 ＧＳ Ｉ处理的空间数据 ，从本质上说 是三维 空间数据供用户浏览和使用是 ＧＳ ｗ Ｉ ｅ 用户可 以浏 和杜会效益 ， ｎ ｍｅ 比如农作物监测和估产 、 土地覆盖 连续分布的。 但是 ， 前 ＧＳ的主要应用还停留 趋 势。从 ｗ ｗ的任一节点 ， ｔ ｔ 目 Ｉ 在处理地球表面的数据上 ， 大多数 Ｇ Ｓ 台都 览 ＷｅＧＳ Ｉ平 ｂ Ｉ站点 中的空 间数 据 、 专题 图， 制作 进 物的识别和评价 、 地籍的管理和规 划、 灾害的模 ｗ 支持点 、 、 线 面三类 空间物体 ， 不能很 好地支 持 行各种空 间检索 和空间分析 ，这就是基于 ｗ ｗ 拟和预报 以及监测和评估等。 系统（ ｂ Ｉ）ＷｅＧＳ ＷｅＧＳ 。 ｂ Ｉ 显然要求支 作为新的凝聚全人类梦想 的 目 ， 字地 标 数 曲面 鹳，这主要是因为三维 ＧＳ Ｉ 在数据的采 的地理信 息 ｎ ｒｅＩ ｒ ｅ标 ｅ ／ ａ ｎ 具有分布式应用体 系 球提供 了一种前 所未有 的认 识地球的方式 ， 它 集、 管理 、 分析 、 和系统设计 等方 面要 比二 持 Ｉｔ ｎｔ ｔ ｎｔ 准 ， 显示 维ＧＳ Ｉ 复杂得多 。尽管有些 ＧＳ Ｉ 软件还采用建 结构 ， 它可 以看作是 由多主机 、 多数据库与多 台 将对人类与 自 的协调和平衡带来不可估量的 然 立数字高程模型的方法来处理和表达地形 的起 终端通过 Ｉｔ ｎｔｎ ａｅ组成 的网络 。其 网络 推进作用。 ｎ ｒｅＩｔｎｔ ｅ ／ｒ 伏 ，但涉及到地下和地上的三维的 自然和人工 Ｃｉ ｔ ｌｎ端为 ＧＳ ｅ Ｉ功能层和数据管理层 ， 用以获得 ＧＳ Ｉ未来 的发展主要表现为传统 ＧＳ Ｉ 在内 景观就显得无能为力 ，只能把它们先 投影到地 信 鼠和各 种应用 网络 Ｓｎ ： ｅ， ｅ 端为数据维护层 ， 提 容 （ ＆ Ｄ Ｉ、 ｙ ｅＧＳ 和 结 构 （ ｔ ｏｅａｌ ３ ４ Ｇ Ｓ Ｃ ｂｒ Ｉ Ｄ ） Ｉ ｅ ｐｒ ｅ ｎｒ ｂ 表， 再进行处理 ， 这种方式实际上还是 以二 维的 供 数据信息和系统服务 。 Ｇ ＳＣ ｍ Ｉ、 ｂ Ｉ 两方面的完善 ， Ｉ、ｏ ＧＳＷｅＧＳ ） 这两个方 形式来处理数据的。这种试 图用二维 系统来 描 Ｗｅ ＧＳ ｂ Ｉ 系统可以分为 四个部分 ： ｂ Ｉ 面都将统一于 数字地 球框架 下。从另一个角度 ＷｅＧ Ｓ 述三维空间的方法 ， 必然存在不能精确 地反映 、 浏 览器 ，用 以显示空 间数据信 息并 支持 Ｃｉ ｔ 来看 ，Ｉ ｌｎ ｅ Ｇ Ｓ的发展 首先面 临着 ＧＳ 用领域 的 Ｉ应 分析和显示三维信息的问题 。 端 的在线处理 ， 如查询和分析等 ； ｂ Ｉ 信息 具体需求 ，然后在相关支撑技术的发展和完善 ＷｅＧＳ 三维 Ｇ Ｓ目 Ｉ 前的研究重点集 中在三维数 据 代理 ， 用以均衡网络 负载， 实现空间信息 网络化； 下得 以实现 ， 而数字地球作为 “ 集大成者”无疑 ， 结构 Ⅱ 字表面模型 、 数 断面 、 实体 等） 柱状 的设 ＷｅＧ Ｓ ｂ Ｉ服务器 ，用以满足浏览器 的数据请求 ， 是 ＧＳ Ｉ 最终的发展 目 。 标 计、 优化与实现 ， 以及 可视 化技术 的运用 、 三维 完成后 台空间数据库 的管理； ｂ Ｉ 编辑器 ， ＷｅＧＳ ７总结 系统 的功能和模块设 ‘ 等方面。 提供导人空间数据库数据 的功能 ，形成完整的 Ｇ Ｓ ２ 世纪 ６ Ｉ是 ０ ０年代开始迅速发展起来 另一方面 ， 地理信息系统所描 述的地理对 Ｇ Ｓ Ｉ 对象 、Ｉ模 型和 ＧＳ ＧＳ Ｉ 数据结构的编辑 和表 的地理学研究技术 ， 是多种学科交叉的产物。 虽 象往往具有时间属性 ，即时态。随着 时间的推 现环境。 然不 同领域 的学者对 Ｇ Ｓ Ｉ 的定 义并不一致 ， 但 移， 地理对象的特征会发生变化 ， 而这种变 化可 ５系统智能＂（ｙｅ Ｉ） ｆ Ｃ ｂｒ Ｓ Ｅ Ｇ 广义 而言 ，凡是对 空间资料进 行各种处理 、 应 赛博空间 ｙｅＳ ｅ ｂｒｐ ） 目前在媒体 中较多 用 、 能是很大的， 目 但 前大多数地理信息系统都不 分析的系统均可称之为地理 息系统 ， 它具 能很好地支持地理对象和组合事件时间维的处 出现 ， 以计算机技术 、 它 现代通讯 、 网络技术 、 虚 备地理信息的获取、 存储、 检索、 处理、 分析和显 理。许 多 Ｇ Ｓ Ｉ 应用领域 的要求都是基于时 间特 拟现实技术 的综合应用为基础 ，构造出一种人 示等功能 。 征的 ， 区域 人 口的变化 、 如 平均年 龄 的变化 、 洪 们进行社会交往和交流的新型空间 ， 一个人 是 用 户的需要 、技术的进 步和应用方法理论 水最高水位的变化等。 对这样的应用背景 ， 仅采 工世界。科学家预言未来的人们 将在赛博 空间 的提 高等因素 ， 深深地影 响着 Ｇ Ｓ Ｉ 的发展 ， 而网 取作为属性数据库中的一个属性不能很好地解 里的信 息海洋中生活 ， 从一个 节点 到另一 个节�
海床基海洋观测系统集成方案
海床基海洋观测系统集成方案
海床基观测系统是对海洋环境进行定点连续监测和数据实时传输
技术。
可对海流剖面、温度、盐度、水深等海洋要素进行连续观测。
水下部分监测传感器对海洋底层水体进行连续监测，水面浮标亦可对海表水体和气象各参数进行监测，水声通讯机在获取海底传感器监测数据后，通过声学换能器将声讯号发射到海面声波接收设备，通过转码后，将数据最终通过卫星或GPRS网络传输到数据应用平台。
1、原理框架
2、系统效果。
浅谈地理信息系统集成平台
６ ） Ｏ Ｐ Ｅ Ｎ Ｇ Ｉ Ｓ组 织采 用 Ｃ Ｏ Ｂ Ｒ Ａ标 准 ， 发 布 了其 简单特征规 范（ Ｓ ｉ ｍｐ ｌ ｅ Ｆ ｅ ａ ｔ ｕ ｒ ｅ ｓ Ｓ ｐ ｅ ｃ ｉ ｉ ｆ ｃ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ） １ ． ０版
基 于以上 的分 析 ， 提 出了基 于客户／ 服务 器 机制
１地 理 信 息 系统 集 成 分 析
回顾 地理 信 息 系统 的发 展过 程 ， 可 以看 出地 理 信 息系 统 的集成 在技 术上 可 以分 为如 下几 种形 式：
１ ） 同一 Ｇ Ｉ Ｓ软 件 系 统 不 同模 块 之 间 或 不 同 系 统 之 间采用 Ｉ ｍｐ ｏ ｒ ｔ ／ Ｅ ｘ ｐ ｏ ｒ ｔ 的文 本文 件交 换形 式 。这 是最 简 单 也是效 率 最 低 的一种 方 式 ， 它适 用 于任 意
端 的 通讯 ，提 供 Ａ Ｒ Ｃ ／ Ｉ Ｎ Ｆ Ｏ与 Ａ Ｒ Ｃ Ｖ Ｉ Ｅ Ｗ 的集 成 。 同时用 户 可 以遵 循 Ｒ Ｐ Ｃ规范 开 发应 用 模 块 以实 现
共 同组 成一 个支 持分 布式计 算 、 分 析和 表示 的系统
在该模 式 下 ， 应用 分 为前 端 的客 户 部分 和 后端 的服
供Ｏ Ｌ Ｅ Ａ ｕ ｔ ｏ ｍａ ｔ ｉ ｏ ｎ ， 用 户 可 以将 该 软 件作 为 一 个 对 象嵌 入 自己的 系统 。
输 入输 出选择 项 ， 将 这些 信 息提 交模 型集 成平 台服
务 器 和数据 集成 平 台服务 器 。模 型集成 平 台服务 器
的地 理信 息 系统 集成 总 体 结构 ， 基 于 元数 据 的数 据 库 集 成 平 台和 基 于关 系数 据 库 管 理 系 统 的 模 型 集
利用海洋信息工程技术开展海洋生物资源研究
利用海洋信息工程技术开展海洋生物资源研究随着科技的不断发展，海洋信息工程技术在海洋生物资源研究中扮演着越来越重要的角色。
海洋生物资源是指海洋中丰富多样的生物种类以及它们所具有的潜在利用价值。
而海洋信息工程技术的应用为我们提供了更加便捷、高效的手段来开展海洋生物资源的研究。
本文将介绍利用海洋信息工程技术开展海洋生物资源研究的方法和应用。
一、海洋生物资源的意义和现状海洋是地球上最大的生态系统，拥有丰富的生物资源。
海洋生物资源具有广阔的开发前景，可以用于食品、医药、化妆品等领域。
然而，由于海洋环境的复杂性和生物研究的困难性，我们对海洋生物资源的了解还比较有限。
二、海洋信息工程技术的应用1. 海洋生物资源调查与监测利用海洋信息工程技术，可以对海洋生物资源进行全面、系统的调查与监测。
比如利用遥感技术，我们可以获取海洋生物分布的空间数据，通过对这些数据的分析，可以了解不同区域的海洋生物资源状况，为资源的开发和保护提供科学依据。
2. 海洋生物资源数据库建设海洋信息工程技术的应用，还包括海洋生物资源数据库的建设。
通过对海洋生物的物种、形态、分布等信息进行统一的整理和归纳，可以建立起一个全面、准确的海洋生物资源数据库。
这个数据库为海洋生物资源的开发利用、种类保护提供了重要的参考数据。
3. 海洋生物资源评估与保护利用海洋信息工程技术，可以对海洋生物资源进行定量评估和监测，预测资源的变动趋势，为资源的合理利用和保护提供科学依据。
同时，还可以通过信息技术手段，对海洋生态系统进行模拟与仿真，从而更好地了解生物资源在不同环境条件下的演变规律。
4. 海洋生物资源的利用研究海洋信息工程技术的应用，可以为海洋生物资源的利用研究提供支持。
利用数据挖掘和模式识别技术，可以发现和提取生物资源中的有效物质，进而进行开发和利用。
例如，利用生物信息学技术，可以预测海洋生物中潜在的药物活性成分，为新药研发提供新的思路和方法。
三、海洋信息工程技术的发展趋势目前，海洋信息工程技术已经在海洋生物资源研究中取得了一定的成果，但仍有许多挑战需要克服。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
第30卷 第4期海 洋 学 报Vol.30,No.42008年7月AC TA OCEANOLO GICA SIN ICAJ uly 2008海洋地理信息系统集成技术分析薛存金1,2,3,苏奋振1,杜云艳1(11中国科学院地理科学与资源研究所资源环境与信息国家重点实验室北京100101,21中国科学院研究生院北京100039;31中国科学院对地观测与数字地球科学中心,北京100191)收稿日期:2007207228;修订日期:2008204229。
基金项目:国家自然科学基金资助项目(40571129):“九七三”计划资助项目(2006CB701305)。
作者简介:薛存金(1979—),男,山东省成武县人,博士研究生,研究方向为海洋地理信息系统和信息系统集成。
E 2mail :xuecj @ 摘要:为适应已成熟的海洋地理信息系统和海洋遥感应用模块技术及海洋信息业务化运行的需求,迫切需要开发海洋地理信息系统与海洋遥感应用模块集成来实现海洋信息一体化服务。
针对当前平台技术水平和应用模块特性,设计了开放性三层集成框架,即数据层采用基于中间插件的二级三库集成机制、功能层采用基于A PI ,DLL ,EXE ,COM 组件的集成模式和应用层上基于Web Services 的共享机制。
以中国海岸带及近海卫星遥感综合应用系统平台(MaXplorer110)与多元生态遥感融合与同化模块和海浪遥感信息提取模块等八大海洋遥感应用模块为实例进行数据层、功能层和应用层的集成。
集成结果表明,两者的集成实现了海洋信息资源与技术的整合,为海洋信息的业务化运行提供了技术支撑。
关键词:海洋地理信息系统;海洋遥感应用模块;系统集成;集成模式中图分类号:TP311;P737 文献标识码:A文章编号:025324193(2008)04200562071 引言随着“数字海洋”战略的提出,海洋信息系统研究理论和技术日臻完善[1-2],海洋遥感应用模块化技术也日渐成熟[3],但海洋信息业务化运行还没有得以实施。
系统平台与应用模块开发的相对独立性和封闭性使系统平台和模块间在物理上和逻辑上都呈分布式结构。
“数字海洋”战略的实施迫切需要系统平台与应用模块集成来实现功能物理上的分布和逻辑上的集中,为海洋信息的业务化运行提供技术保障。
近年来国内外研究者对系统平台与应用模块集成的理论方法、框架体系、关键技术等内容进行了详细探讨[4-6],归纳起来两者的集成实质上是以多源无缝集成的数据为驱动、互操作的功能为中介、共享的应用为目的来实现信息一体化。
Roverso [4]和任建武等[7]分别从不同的角度分析了数据层、操作层、功能层和多层体系的集成框架结构,然而GIS 理论和技术的核心是数据的组织和管理、数据的操作和分析及数据的科学应用,因而开放性三层集成框架体系结构更适于GIS 和应用模型集成及科学问题的解决。
从数据集成角度出发许多研究提出基于数据格式转换、数据中间件、元数据库等数据集成方法来实现多元异构数据向同构数据转换[8];关于功能层的集成机制有的研究从概念体系上给出系统平台与应用模块的集成模式[9];随着万维网技术、1N ET 技术和网格技术的发展,基于网络共享的系统平台研究受到了广泛关注,并逐渐成为研究热点[7,10],如在应用层次上基于Web Services 技术的GIS 与应用模型的集成研究[11]。
鉴于海洋现象的复杂性和多样性,对于上述关于海洋地理信息系统与应用模型的集成的关键技术还需要深入研究。
针对中国海岸带及近海卫星遥感综合应用系统平台和海洋遥感应用模块先独立开发后综合集成的特点,在国内外研究成果和新技术及理论的基础上,结合中国海岸带及近海卫星遥感综合应用系统平台与海洋遥感应用模块集成的实践,提出开放性三层集成框架体系,即在数据层上采用基于中间插件的二级三库集成技术、在功能层上采用基于A PI, DLL,EXE,COM组件的集成模式和应用层上采用基于Web Services的共享机制,旨在建立一个国家级的具有国际前沿的中国海岸带及近海海洋信息业务化运行综合系统平台。
2 系统集成框架体系结构中国海岸带及近海卫星遥感综合应用系统平台(MaXplorer110)的构建实现了海洋多源数据组织与管理、海洋要素多维表达和操作、海洋要素场格网分析、时空过程分析和海洋要素实测数据立体三维分析等通用功能[1,12];对于海洋遥感应用模块的研究和探索应充分发挥研究领域的优势,实现关键技术突破,进行海洋专题信息提取。
两者的集成为海洋信息的业务化运行提供技术支撑,其集成框架体系结构如图1所示,其中功能层的海洋应用模块主要包括模块化赤潮遥感监测模块、基于卫星遥感的海雾遥感监测模块、SA R水上舰船监测模块、SAR 水下地形反演模块、多元生态遥感融合和同化模块、海浪遥感信息提取模块,多波段、多极化、多视角SAR海洋信息提取模块和海洋遥感信息提取通用模块等八大模块;海洋地理信息系统分析模块主要包括二维操作和分析、时空过程操作和分析、三维立体分析、表格管理及可视化、专题信息产品制作和发布等五大功能模块20多个子功能模块。
海洋遥感应用模块和海洋地理信息系统分析模块基本上涵盖了所有的海洋应用分析功能和应用。
从上述框架体系结构可知,海洋地理信息系统平台调用二级三库集成机制、DLL,API,EXE和COM 组件技术和Web Services共享机制共同实现数据、功能和应用的衔接和一体化服务。
从系统集成的角度分析,数据层、功能层和应用层是三个相互独立的层次,它们分别实现数据的统一和标准化、实现专题功能和通用功能、实现海洋数据的具体应用。
在数据层通过数据转换中间插件技术(OL E)把系统平台和应用模块无法识别的数据转换成统一的标准格式或者转换成系统平台和应用模块能识别的数据存入数据库。
在功能层通过DLL,API,EXE和COM组件技术把应用模块和系统平台集成起来,实现功能互操作和图1 系统集成体系框架结构一体化。
在应用层通过语义分解和综合、功能接口和网络协议,实现功能共享和分布式应用。
功能层和应用层通过系统平台调用二级三库集成技术和DLL, API,EXE及COM组件技术,实现功能对数据的调用,完成功能的实现;应用层和数据层通过系统平台调用Web Services共享机制和二级三库集成机制技术来实现应用对数据的调用;应用层和功能层通过系统平台调用Web Services共享机制和DLL,API,EXE 及COM组件技术来实现应用对功能的调用;数据层、功能层和应用层通过系统平台对上述三个集成关键技术的调度和综合运用来实现数据、功能和应用的无缝衔接和一体化服务。
3 二级三库集成机制中国海岸带及近海卫星遥感综合应用系统平台与海洋遥感应用模块是先独立开发后综合集成的,在系统集成之前没有形成统一的数据标准,并且应用模块对数据源、数据格式、数据时空尺度、数据质量等具有特定的依赖性。
随着海洋监测技术的发展,数据源既包括卫星遥感数据、海洋要素实测数据、模式模型模拟数据和历史背景及其他数据,也包括应用模块运行结果的成品、半成品数据;数据存储格式既包括栅格数据、表格数据、文本数据,也包括矢量线画数据;时空数据尺度从几米到几千米甚至到全球尺度。
针对应用模块对数据的特定依赖性和数据本身的异质性,系统平台和应用模块对数据层的集成采用基于中间插件的二级三库集成机制,其集成构架如图2所示。
754期 薛存金等:海洋地理信息系统集成技术分析图2 二级三库集成机制所谓二级三库集成机制是指对原始数据采用分级形式进行数据存储,在第一级上采用元数据库形式进行存储,存储中分数据来源(遥感、实测、模拟等)、数据时空尺度、数据采集时间、数据质量、数据是否经过处理、经过什么时空过程分析等最基本的信息。
集成机制的第二级采用常规数据库和标准数据库两个并行数据库来进行数据存储。
根据数据是否经过处理及处理结果来判断数据是否具备统一的标准数据格式或者数据能否被系统平台和应用模块直接识别,若具备则数据进入标准数据库,否则数据进入常规数据库。
常规数据库存储的数据不具备统一的数据标准,必须经过数据转换中间插件技术进行数据空间操作,把它转换成统一的标准数据。
数据转换中间插件通过OL E(object linked embed)对象连接嵌入技术内置于系统平台。
数据转换中间插件主要的功能是完成原始数据融合、时空数据提取、数据插值、数据格式转换等多种空间操作,实现把常规数据库中的多源异构数据转换成统一的标准数据,并且统一后的标准数据能直接进入系统平台和海洋应用模块内。
4 集成模式海洋遥感应用模块由不同的海洋研究单位开发,开发的语言、语言环境、提供的集成接口都不同,因而很难采用统一的集成模式来实现中国海岸带及近海卫星遥感综合应用系统平台(MaXplorer110)与海洋遥感应用模块集成,故用MaXplorer110来提供DLL,EXE,A PI和COM组件等多种灵活多变的集成接口来实现两者的集成。
DLL,EXE,A PI和COM组件等集成模式的内在特性有差异。
EXE是松散式集成模式,集成过程简单,灵活方便,不足之处是稳定性不高,移植性较差;DLL和A PI是紧密型集成模式,其集成过程相对复杂,它需要充分了解函数及函数参数的详细说明,但其稳定性较高,移植性较好;COM组件模式采用了标准的组件开发技术,能够兼顾上述两者的优点,但其开发需要的技术含量较高。
针对八大海洋遥感应用模块的开发环境、开发语言、提供集成接口的差异和DLL,EXE,A PI及COM组件的特性,就MaXplorer110与海洋遥感应用模块集成形成以下原则:(1)若应用模块提供COM组件接口,则对MaXplorer110采用COM组件模式集成;(2)若应用模块是一个相对独立的系统,即从数据输入、数据处理到数据输出一体化运行,则对MaXplorer110采用EXE模式集成;(3)若应用模块只提供专题提取算法,没有数据输入和数据输出,或者数据输入输出在模块中被屏蔽掉,则对MaXplorer110采用DLL或者A PI模式集成。
在上述集成原则下,海洋遥感应用模块在MaXplorer110平台下集成模式如表1所示。
5 基于Web Services的共享技术系统平台与应用模块集成的目的是要使应用层上的系统平台的通用功能和应用模块的专题功能共享,即物理上分布的客户能像执行本机应用程序一样执行服务器上各功能程序,并对功能结果进行查询、浏览、下载、可视化和功能再分析等。
Web Services技术的发展为信息系统应用层的集成提供了可能,图3给出了应用层上基于Web Services的功能集成框架结构。
服务提供者、服务注册库和服务请求者是面向服务体系的核心内容,服务提供者通过统一描述、发现和集成协议(universal description,discovery and integration,UDDI)和网络服务描述语言(Web service description language,WSDL)协议,以A PI 或者组件形式进行发布和注册服务;服务请求者通过WSDL和简单对象访问协议(simple object ac2 cess p rotocol,SOA P)进行查询,并把查询结果以WSDL的标准形式返回,包括服务接口、服务提供者、服务功能说明等;服务请求者根据返回的服务标准形式通过SOA P协议向服务提供者进行调用服务,在服务请求端,通过服务链、语义本体等形式对服务进行组合,从而实现功能结果的浏览、查询、下载、可视化和功能再分析等。