面向地学计算的资源环境科学数据共享平台的设计

目前,在我国的资源环境科学领域中,数据、计算和服务等各种资源存在着共享少、冗余大、标准杂等问题。而信息技术的飞速发展给资源环境科学领域的信息技术基础--地理信息系统带来强大的技术支持。鉴于此,本文以中国科学院资源环境科学数据共享平台建设为例,系统地介绍面向地学科学计算的资源环境科学数据共享平台的设计以及所采用的关键技术--元数据标准/元数据数据库技术、XML/GML技术以及网络会议/多媒体技术等。     

时间本体及其在地学数据检索中的应用

高效、准确地获取目标数据及其关联数据,是决定大数据共享与挖掘分析能否实现的关键因素。传统的数据检索方法无法利用地学数据间的显性或隐含关系,已不能满足日益增长的对检索结果质和量的需求,而本体理论和技术的语义检索成为当前的研究热点。本文针对时间这一地学数据的本质属性,在系统研究地学数据时间概念与特征的基础上,建立了地学数据时间本体模型,并深入论述了模型中的时间关系、时间坐标系等内容,提出了时间位置和时间距离的描述函数,同时研究了二者的本体表达方式。构建了包括地质年代等在内的地学数据时间本体库,并以语义网开发框架Jena为基础,经本体解析、元数据时间信息抽取与标注等过程,将时间本体应用于地球系统科学数据共享平台的元数据检索之中。结果表明,以时间本体的地学数据语义检索查全率约为关键字方法的1倍,检索结果排序,以及关联数据推荐方面也有更好的效果,为促进地学数据共享与关联发现提供了一种有效的方法。     

地球系统科学数据共享研究与实践

分布式、异构科学数据的整合集成与"一站式"共享服务是科学数据共享的关键和难点。首先,提出"创建地球系统科学数据共享联盟,共建、共享"的分散数据资源整合理念和按"总中心-分中心-数据资源点"三个层次的整合架构,然后,在组织模式上保障分布式数据资源的有效整合。即通过"元数据集中管理,数据体分散存储"的策略,从技术上保障分布式数据资源的快速整合。针对地球系统科学不同学科数据资源的特性,设计了地球系统科学数据核心元数据标准及扩展方案,利用MVC(元数据标准模型-显示视图-操作函数)模式实现多标准地学元数据的统一管理和自适应显示。最终,研究面向SOA的分布式地球系统科学数据共享平台,通过"一个总中心,认证中心和若干个分中心",形成物理上分布、逻辑上统一的分布式服务网络,从而为用户提供"一站式"的数据共享服务。     

基于XML的GOMS元数据描述体系

地球信息科学元数据标准已经进入草案实施阶段,但仅仅针对有限的公共实体进行标准制定。GOMS是在地球信息科学元数据标准的基础上,综合了CIMI,根据地球科学的学科特点扩展而来,是一种适合在网上检索、交换、共享地学标本的网络信息资源描述体系。XML是W3C推出的元数据标准可扩展语言,为元数据的编码、交换和重用提供了基础框架。本文以地球科学数字博物馆中的地学标本元数据标准为研究对象,利用XML进行了描述,使得专用于地学领域的标本描述转换成通用的机器可理解的元数据,对于集成不同来源的地学标本描述,建立基于Internet的地学标本信息的管理服务体系提供了可能性。     

空间元数据自动生成技术研究

元数据是空间数据共享的基础信息。元数据的制作和生成需要对数据深入了解并花费大量的时间,同时因为在目前绝大多数GIS应用项目中,元数据的制作并没有明确的规定,所以成为难以实施的工作内容。自动生成元数据可以大大减轻元数据制作的负担,对促进空间数据共享系统的建设具有至关重要的意义。本文在分析国际上元数据生成技术发展、空间元数据特点和可能信息源的基础上,提出了针对GIS空间数据的元数据自动提取生成技术体系,并结合基于元数据的信息共享管理系统IIMS,设计了空间元数据自动生成系统。     

RDF/XML在地学数据Web共享中的应用研究

本文基于W3C推荐的资源描述框架（RDF）,利用RDF/XML语法法规范实现了地学多学科元数据的表达和交换;设计了地学多学科元数据扩展和共存方案;以RDF／XML为中间层,构建了地学数据Web共享的基本框架。研究表明RDF／XML在地学数据Web共享中的应用前景十分广阔。     

面向发生的地学数据分类方案及其元数据扩展研究

在分析地学数据特点和共享需求的基础上,阐述数据分类对于人们认识地球以及地学研究的重要性,并综述和评价了目前地学领域已有的各种分类研究。这些分类研究大致可归纳为探索型、应用型和综合型3种。由于地学数据应用的多学科交叉、多源异构等特性,分类系统很难满足系统性、一致性、易扩展性等原则。本文从数据发生的角度,探索新的数据分类方案,将地学数据分为器测数据、调查数据和过程数据三大类。从数据本质特征对其进行描述,学科应用仅作为数据的元数据对其标志,从而很好地消除了上述问题。此外,本文基于ISO19115地理信息核心元数据扩展模型,将地理信息元数据标准拓展到整个地学领域的数据描述,构建适应该地学数据分类方案的元数据体系。     

日本地理信息元数据标准研制概述

本文介绍了地理信息元数据的概况和日本地理信息元数据标准研制的过程,详细阐述了日本地理信息元数据标准,分析了JMP2．0和ISO19115的关系,进一步说明了元数据和数据交换网的概念,最后指出了地理数据共享存在的问题和发展方向。     

气象目录服务系统的设计与实现

随着科学数据共享服务的发展,科学数据共享平台需要实现的不只是元数据的查询和导航,更要实现科学数据的统一访问.目录服务统一实现了数据的发现、访问和管理是科学数据共享服务技术体系的重要组成部分,它的核心技术是元数据技术.在分析气象科学数据共享服务的特点基础上建立的气象元数据目录服务系统,由元数据网关、元数据服务器、元数据目录服务及元数据库组成.它实现了分布式的数据存储、统一的目录服务和数据访问、统一认证和分布式授权等功能,丰富了气象科学数据的共享手段,提高了服务效率.元数据目录服务技术也将在其他气象信息管理平台和气候系统数据库系统建设中发挥重要的作用.     

面向Web的地学数据共享服务平台架构设计

针对地学数据的特点,设计了地学数据Web共享服务平台的总体架构。该共享服务平台由5个层次组织,分13个功能模块,其中元数据管理和元数据服务是该平台的基础设施。利用W3C推荐的RDF/XML设计和构建了该模块,并用ArcIMS提供的空间数据发布引擎和7个必要的元数据接口实现了空间数据的发布。平台体系通过A鄄pache+Tomcat+ArcIMS的系统部署,提供Web共享服务。     

基于RIA技术的WebGIS研究

该文分析了目前WebGIS所存在的问题,同时介绍了RIA的有关情况,并据此提出了基于RIA构建WebGIS的思路。在分析这种方案理论可行性的基础上,着重介绍了RIA环境下地理信息组织、存储以及缓存等关键技术问题,同时也给出了RIA构建WebGIS的体系结构方案,并对客户端、服务器端以及协议方面作了详细探讨,通过系统的开发,对下一步工作,如语义挖掘、安全问题等作了分析,认为RIA在地理空间数据的发布和共享中将发挥越来越大的作用。     

Web环境下异构地理分析模型的标准化和形式化研究

Web环境下分布着大量的地理分析模型资源,但模型的异构性限制了对现有地理分析模型的共享和重用。本文立足于地理分析模型自身研究的需要,论述了标准化和形式化方法在异构地理分析模型共享和重用中的重要意义,分析地理分析模型元数据的研究现状,设计地理分析模型元数据的标准框架,并提出利用XMLSchema技术表达模型元数据标准框架结构的方法,从而实现了语法和结构层次上的标准化。提出知识本体的语义映射模型,即利用本体语言对地理分析模型元数据进行形式化表达,而在语义层次上将各模型元数据进行映射。最后结合地理分析模型共享门户的应用实例,研究了在该门户中实现异构地理分析模型标准化和形式化的体系架构,为Web环境下异构地理分析模型的共享和重用提供新的思路。     

资源与环境信息系统中模型方法元数据及其集成

资源与环境信息系统中数据的元数据标准业已产生 ,并在数据的组织与管理中发挥重要作用 ;但对于数据使用十分重要的模型方法元数据尚未有完整的描述 ,难以对现有的数学模型与方法进行查询、检索 ,从而限制了应用 ;通过对资源环境信息系统进行研究 ,提出元数据应包括数据元数据 (狭义元数据 )、模型元数据与方法元数据 ,提出并分析了模型方法元数据的概念与内容 ,提出了一套适用于资源环境系统的元数据库结构 ,以实现对模型与方法的有效管理 ;最后提出模型方法元数据同资源环境信息系统的集成方法 ,及其在该系统中的应用和发展方向 ;并得出基于元数据来实现模型和方法的集成管理与共享是切实可行的。     

基于SOA的税收征管网络GIS平台

 为了能直观、形象和动态地反映不同区域税收状况的空间分布规律和变化趋势,提高异构税收征管GIS系统的数据共享和互操作性能,采用GIS企业级中间件与开放地理信息联盟(OGC)规范的GIS Web服务(GIServices)相互集成的方式,构建一种面向服务架构(SOA)的税收征管WebGIS系统(STAXGIS)。STAXGIS是一致性的业务模型和信息模型,通过GIS企业级中间件提供空间数据转换、税收业务处理与税收空间分析等高级服务功能,并采用GIServices提供税源查询与定位、税收专题分析、税务查询与申报等方面的信息服务。STAXGIS采用J2EE 4层框架(即数据层、应用服务层、Web服务层和客户层)实现其部署与分层管理,这与传统税收征管GIS系统相比,STAXGIS的征管效率和可扩展性大大提高。以福建省福州市为例的研究表明,STAXGIS可增强现有分散管理的异构税收征管GIS系统在分布式环境下的信息共享能力和互操作性,提高异构环境下税收征管空间分析的整体效率,并向各级税务管理部门提供直接或间接的决策支持。     

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遥感信息与知识交换共享元数据系统设计

随着遥感技术的飞速发展,遥感数据成为城市规划、地球科学研究、数字地球等重大科学研究和工程建设的重要数据源。但随着遥感数据量的不断增加和应用领域的扩大,如何科学有效地管理、存储、更新和重用已有的遥感数据资源,已成为当前空间信息元数据研究的热点。因此,有必要制订专门用于描述遥感数据及其相关资源的元数据系统,满足用户正确了解和使用遥感数据的需要,推动遥感数据共享。本文在研究和参考现有国家和国际地理信息元数据标准的基础上,设计了针对遥感信息与知识交换共享的元数据系统,该系统实现了遥感数据、相关辅助测量数据、应用方法模型以及传感器、平台等相关知识等信息的统一、规范表示,为遥感信息与知识交换共享搭建了元数据层次上的平台。     

基于云计算的地球系统科学数据共享研究与实践

数据密集型的地学研究离不开数据资源和信息平台的支撑,因此,实施地球系统科学数据共享具有重大意义。早期地球系统科学数据共享服务主要以政府行为为主,集中数据汇交,存在数据服务负载不均衡、数据整合模式单一、数据服务效果不明显等突出问题。随着Web 2.0理念的提出,以及云计算等技术的出现,数据共享模式发生了巨大的变化。本文提出基于云计算的地球系统科学数据共享概念模型。通过提供基础设施即服务（IaaS）、数据资源即服务（DaaS）,以及数据功能即服务（SaaS）实现共享服务模式的转变,将死板的数据转为灵活的服务。在“数据云”中,用户既是数据的使用者也是数据资源的提供者,通过提供数据发布、数据需求发布、数据发现与共享、需求发现与反馈等功能,解决数据共享中“用户-数据”之间的矛盾,并激励普通科研工作者贡献自己的数据,保障数据资源有效、可持续整合。最后,构建了原型系统用于验证该框架,形成了一个“人人都是数据的提供者,人人都是数据的使用者”的数据共享服务环境。