海洋水色遥感元数据及其系统设计

在参考国内外元数据标准的基础上,提出了一个海洋水色遥感元数据框架,可以用来对海洋水色遥感数据进行描述、组织、存储和管理;在此基础上,利用XML Schema对此元数据框架进行描述,从而可以用于规范海洋水色遥感元数据。其次,从元数据的访问接口、存储系统及其安全体系结构方面设计元数据系统,实现对海洋水色遥感元数据的有效存储和管理。最后,对海洋水色遥感元数据系统进行功能和性能评价。     

NetCDF物理海洋数据云存储技术研究

物理海洋数据具有多维、时空和海量等特征,主要以NetCDF结构化文件格式进行存储。然而,在分布式环境中,结构化文件存在数据块寻址困难、边界不易判定等问题,制约着大数据场景下的存储及应用。论文设计基于HDFS+Spark的NetCDF物理海洋数据云存储方案,首先采用HDFS分布式存储技术存储和管理物理海洋数据;并设计基于Spark并行计算框架的数据分片方案,复写读取接口获取分布式环境下的NetCDF文件数据块地址,实现了物理海洋数据的高效率存储与查询分析。选取中国海域100 a时长的物理海洋数据进行波高-周期散布图统计实验。结果表明:在数亿级记录数条件下,文中方法可将查询分析耗时由集中式文件存储方式的2 300 s缩短至50 s内,效率较集中式文件存储方式提升95%以上,验证了该方法的正确性和有效性。     

基于Hadoop的海洋数据存储平台设计与实现

海洋数据具有多来源、多尺度、多频度等复杂特性,传统事务型数据库无法满足海量非结构化数据在存储管理、关联查询、复杂分析等方面的需求。针对这一问题,本文采用HDFS+MapReduce+HBase的分布式数据存储架构,利用数据编码压缩存储技术,实现了数据分布式存储管理和处理,并提出了一种多级索引存储管理技术以实现数据快速关联查询;开发了基于WebService的数据查询接口、海洋环境数据信息共享接口、决策支持数据服务接口、智能分析数据服务接口等应用接口。实验表明,对比传统技术架构,该平台在非结构化海洋数据的数据存储管理、数据处理和业务应用等方面具有一定优势。     

SD卡在海洋数据存储中的应用

设计了一种新型海洋要素数据采集系统的SD卡存储方案.该方案选用与8051完全兼容的高性能单片机C8051F340作为主控制器,采用SPI总线与SD卡通信.介绍了SD卡以及C8051F340芯片中SPI接口的结构和工作原理,讨论了相关的设置、硬件连接和软件设计,实现了时SD卡的读写,解决了海洋数据采集过程中,数据存储量大、存储设备不易与PC机接口的问题.     

基于SPI接口和FIFO缓冲器的大容量高速实时数据存储方案

以海洋湍流观测样机中的数据存储接口电路为例,介绍一种基于C8051单片机的SPI(串行外设接口)、FI-FO(先入先出)缓冲器IDT72v01和闪存M25P64的大容量高速实时数据存储方案。该方案具有简易实用、运行稳定、低功耗、易扩展的特点,已成功应用于已开发的湍流监测仪器样机。     

SZF型波浪浮标上U盘存储器的设计与实现

SZF型波浪浮标系统通过无线电台将采集的波浪数据实时地传输到岸站数据接收处理机上,同时将波浪原始数据保存到浮标上的存储器内。为解决浮标大容量海浪原始数据的存储问题,利用USB总线技术设计了一款U盘存储板卡。该U盘存储板卡采用基于Cortex-M3内核的ARM芯片,根据STM32F105 USB OTG接口特点,通过移植μC/OS-II实时操作系统技术进行任务调度,采用邮箱机制进行任务之间的通信,创新性地将通用U盘技术应用到基于单片机采集处理系统的海洋浮标上,实现了波浪浮标大容量、长时间的数据存储。实验测试结果表明,该U盘存储板卡具有存储速度快、准确性高、低功耗、高稳定性、便携性、通用性等特点,可用于多种需要数据存储的仪器设备中,其综合性能显著。     

海洋地质数据库数据的存储结构

区域海洋地质数据库是利用ORACLE9I和ARCSDE8．2实现对海量数据和空间数据有效存储、管理的企业级数据库，用于管理我国所属海区海洋地质调查获取的基础地质资料和研究成果资料。根据ORACLE系统的体系结构，结合我国区域海洋地质数据的特点，提出了区域海洋地质数据库的存储结构和数据库的用户管理模式，以实现ORACLE中海洋地质数据的优化存储与有效管理。     

海洋大数据处理软件体系结构设计

针对海洋数据格式与海洋信息应用系统的异构性,提出一种基于移动代码(Mobile code)的海洋大数据处理软件体系结构。首先,利用统一的网络服务接口与数据交换格式,规范海洋信息应用系统之间的数据访问与共享。其次,通过移动代码将海洋大数据的处理过程移至云端,提高信息处理效率。应用示例实现了异构海洋信息应用系统间的互操作,并且缩短了海量数据的处理时间,验证了该体系结构在海洋大数据处理中的通用性与有效性。     

海洋数据备份平台的设计和实现

随着海洋数据的日益增加(现数据总量已达PB级),长期积累的海洋数据类型越来越多,海洋数据的存储环境也越来越复杂。艰苦的海上作业条件以及昂贵的数据采集和分析设备,使得海洋数据的获取成本越来越高。为了有效地保存海洋数据,需要一套安全可靠的数据备份平台来加强对海洋数据的管理。本文根据海洋数据的多种数据类型和复杂存储环境,设计出了一套能涵盖所有海洋数据类型的备份平台,并针对海量小文件(字节级)和基于OpenStack架构云平台中虚拟机整机的备份流程进行了优化,有效地保障了海洋数据的存储安全。     

海洋水文气象数据管理系统的模块化设计与实现

文章针对我国目前海洋环境预报工作对海洋水文气象观测数据智能化管理的需求,提出了数据多重存储和分级管理相结合的技术方案。采用了基于面向对象的软件工程技术和基于结构化查询语言的数据库技术,实现了海洋水文气象数据管理系统的模块化设计与开发,该系统可整合现有的观测数据,实现海洋观测数据的智能化管理。     

深海潜标姿态的动力学仿真分析与验证及沉降原因探究

论文结合中国科学院海洋研究所2017年至2018年在西太平洋布放的一套6000m深自容式锚泊潜标系统,利用其温、深、盐及海流数据,参考卫星观测的海面资料,依据潜标结构组成,创新性地选用多体动力学软件ADAMS建立柔性缆体有限元模型,进行复原式姿态模拟,对此潜标异常沉降情况进行原因探究,提出减小因潜标大深度沉降导致影响的方法。本文所提出的柔性体模型,可依据海流参数变化改变有限元长度,自定义流阻状态,已被证明在较小海流和海流异常大两种分布模型的拟下,计算机有限元模型分析所得绝对沉降误差达缆绳总长0.18%和0.41%。通过计算机模型依据实际情况的模拟结果,最终印证异常沉降值的形成原因：（1）在系泊结构既定且安全布放的前提下,其沉降异常值的出现只能与其当日所处环境的海流分布状态相关。模型锚泊最大受力8621N,合理选择布放地点、潜标材料可降低系泊损坏风险;（2）若大洋中尺度涡形成和临近导致流速激增,其对整个系统的作用将决定锚系系统布放期间异常沉降深度,由于中尺度涡的形成与迁移具有可预报性,结合系泊深度和位置的及时调整可减小超深度沉降所导致的影响。     

海洋缆体系统的统一凝集参数时域分析法

提出了海洋缆一体系统的三维动态性能时域分析法，并给出了计算机程序。采用凝集参数法模拟了缆一体结构系统，缆为圆形截面，可伸长，不考虑弯曲刚度，采用了四阶龙格一库塔法积分系统运动方程，计算了二个实例以验证程序的可靠性，程序可用于系泊，拖曳，潜器脐带缆等具有组合成分的海洋缆体系统的初步设计。     

基于ARM和北斗通讯的水声浮标技术应用研究

水声浮标是进行海洋声学调查的重要设备,传统的浮标采用基于计算机的数据采集方式和短波通信方式,其可靠性较差。文中介绍了基于ARM的数据采集存储系统和北斗通讯方式的浮标工程技术应用设计方案,结合传统浮标系统对比分析了其系统集成的实用性、先进性、适应性,并提出了进一步的改进措施。     

基于混合加密的浮标数据安全管理系统研究

针对海洋资料浮标观测数据在公益应用如预报减灾、科学研究等过程中存在易被黑客攻击破坏、非法访问、重要数据泄露等数据安全性问题, 文章提出并实现了基于混合加密的浮标数据安全管理系统。系统采用混合加密方案对浮标观测数据进行加密存储,并设计密钥安全管理策略提高加密算法的安全性。在业务数据分发过程中通过密文传输和终端解密来保证数据分发的机密性。安全性分析结果表明, 系统在满足业务应用的同时, 能够确保原始数据在存储、应用分发过程中的数据安全。     

Model tests with ocean structures

The paper considers a range of ocean structures amenable for study in model basins. Service performance quality of a new design can be studied in the laboratory as soon as the first plans and drawings of a new concept has been made. In case of operational problems, or even disasters, laboratory testing with scale models proves invaluable. The paper discusses a range of problems which can be studied, and the ocean environments to be modelled in the laboratory. The building in the laboratory of such a Lilliputian ocean world is, however, not straightforward. A range of shortcomings have to be lived with. Acceptance of these is no longer the best available solution, since computer controlled servos were introduced to handle residuary processes. An overview is given and particular cases are dealt with. Hybrid model test facilities combine classical physical model test laboratories with computer controlled residuary force servos.     

海浪的动态视觉仿真

对海浪液面位移模型的建模方法进行了研究,利用Phillips谱分析方法,建立了受风场和海底地形等因素影响下的海浪波面位移模型,提出了2D FFT的优化方法,提高了计算机的执行效率,解决了海浪数字仿真中的动态数据生成问题,并最终实现了不同分辨率海浪模块的拼接和渲染。     

海洋环境云计算安全防护支撑体系的研究与构建

随着云计算技术及理念的深入发展和应用,云安全越来越成为安全业界关注的重点。为有效保障云计算应用的安全,本文在海洋云计算与云服务这种特殊的体系结构中引入了安全机制,并结合云计算应用特点,在采取信息系统基本安全防护技术的基础上,通过进一步集成数据加密、VPN、身份认证、安全存储等安全技术手段,构建了适用于海洋环境信息云计算应用的安全防护体系。     

基于PXI-9820对海浪雷达回波采集的设计与实现

针对利用X波段海浪雷达回波图像反演海浪参数(波高、波向、波周期)的需要,而海浪雷达回波信号的采集和存储是利用雷达回波图像序列反演海浪参数的必要前提,提出了基于PXI-9280 A/D采集卡对X波段海浪雷达回波进行采集的方案.具体介绍了PXI-9280 A/D采集卡的功能特性,海浪雷达回波信号样式,设计并完成了基于VC 6.0的采集和存储软件,并对使用该采集卡需要注意的实际问题给予说明.此外,还搭建了实验平台,给出了基于PXI-9280 A/D采集卡在我国南海某海域中采集数据并回放得到的海浪雷达回波图像,得到较满意的结果.     

卫星海洋遥感数据的无损压缩及解压算法

在分析卫星海洋遥感单轨三级数据产品特征的基础上,针对游程编码无损压缩算法特征,提出了优化游程编码压缩算法,运用该算法实现了海洋遥感三级数据产品的无损压缩,并与流行的WinRAR压缩软件进行了比较测试,结果表明上述算法对海洋遥感数据均有较高的压缩率,优化游程编码压缩算法在空间复杂度及时间复杂度上均有明显的比较优势,可极大节约海洋遥感数据的存储与共享发布空间。