海洋大数据应用技术分析与趋势研究

随着各类探测设备及计算模拟的发展,科学研究进入第四范式"数据密集型发现",海洋领域亦已进入大数据时代,各类海洋大数据应用技术也成为海洋科学研究的关注焦点。本文从海洋大数据的产生到海洋大数据应用整个链条进行探讨。首先对海洋大数据的定义及特征进行了讨论;其次从技术方面,从多源感知与探测、存储与管理、分析挖掘、可视化角度对海洋大数据应用技术研究的基础和研究现状进行分析,最后从实践方面,对相关技术研究的应用现状及应用前景进行了说明,为海洋科学及技术研究发展提供重要参考依据。     

海洋大数据管理技术:架构、平台与存储策略

海洋大数据管理是数据共享利用、价值发挥的核心基础.大数据时代,海洋数据在数据量、时效性、数据类型等方面发生了翻天覆地的变化,传统海洋数据管理方式的不足之处日益凸显,亟待引进大数据管理技术理念和方式.本文通过分析梳理大数据生态架构和技术架构的优缺点和对海洋数据的适用性研究,提出了海洋大数据平台架构和海洋大数据资源池架构,...     

大数据视域下的海洋信息化建设构想

美国的"大数据研究与发展计划"提出后,引发了世界各国大数据研究的高潮。我国也在近期将大数据上升到国家政策的高度,大数据产业得到全面支持。海洋大数据作为海洋综合管理的基础,对于维护国家海洋权益、准确掌握海洋状况具有重要意义。文章在我国大数据技术快速发展的背景下,分析了国内外大数据技术发展的基本情况,提出了基于大数据资产化管理模式、大数据思维模式、大数据可视化模式来构建海洋大数据平台思路,进而挖掘海洋数据中隐藏的"智慧",全面提升海洋综合管控能力。     

海洋大数据的内涵、现状与发展趋势展望

海洋数据是国家重要的基础性战略资源,海洋大数据融合应用发展对于实施海洋强国战略意义重大。本文从数据、技术和应用3个角度分析归纳了海洋大数据的内涵、外延和特征,提出了低质性、碎片化和隐匿性3个海洋大数据要解决的关键问题。从海洋大数据资源体系、海洋信息通信网、海洋大数据处理分析、海洋大数据存储管理和共享服务,以及海洋大数据应用研发等方面总结了海洋大数据发展能力现状和趋势,探讨了当前国家海洋大数据中心发展需求,架构海洋大数据国内外总体布局,从数据资源、关键技术、共享服务、开放创新、融合应用和国际合作等6个方面,研究提出海洋大数据重点发展方向,以期为国家、行业和地方海洋大数据发展提供参考。     

浅谈大数据背景下海洋地理信息系统的发展

21世纪是人类开发利用海洋的时代,海洋资源是我国可持续发展的重要保证,当下正处在大数据技术发展的热潮,将大数据技术与海洋信息系统相结合,发挥两者的优势,能更好地为我国海洋信息化服务。本文从大数据的概念出发,探讨了大数据背景下海洋信息系统的发展方向,提出以海洋地理信息系统为平台,建立海洋大数据时空大数据仓库,最后构建基于大数据的多环境多层次智能决策预警系统,为决策者提供依据。     

大数据时代的海洋地质信息化建设

美国政府的"大数据研究与开发计划"预示基础科学研究领域的大数据技术突破将是未来的重点,在大数据环境下的海洋地质信息化建设应摆脱单纯以数据量论成效的价值观,重视数据的信息服务价值,同时借鉴大数据思维,探索海洋地质大数据挖掘与可视化技术,提升信息价值洞察力,实现数据价值的最大化。     

海洋科学大数据共享与价值研究

大数据时代背景之下,随着海洋数据体量的快速积累和数据技术的迅猛发展,海洋科学数据高效管理和价值挖掘成为了重点课题之一.本文基于海洋科学大数据获取、存储、服务和管理的现状,分析了海洋科学大数据共享的技术问题和障碍,提出了海洋科学大数据共享服务的发展建议,以期为海洋大数据未来高效管理和可持续发展的理论与实践提供信息支撑.     

智慧海洋多平台数据管理规范研究

我国未来智慧海洋观测系统将集成多种观测平台,获取全球范围、长时间和准实时的海洋数据。为更加科学而高效地管理数据,文章结合我国智慧海洋发展趋势,分析存在的问题,借鉴相对先进的数据管理规范,为建设智慧海洋国际共享应用平台提供参考。研究结果表明：与观测平台、传感器和通信技术的快速发展相比,我国海洋数据管理的发展十分缓慢,缺乏数据质量控制和存储等规范,严重制约海洋观测数据的有效管理和共享应用,不利于海洋大数据的融合和信息挖掘技术的发展;为各类观测平台制定科学而合理的数据管理规范,对于智慧海洋建设至关重要,亟须尽快组织专业人员成立工作组,落实和保障该项工作的有序开展,从而提升我国在海洋大数据信息处理方面的能力。     

大数据时代的海洋数据管理体系构建

大数据时代背景下,各类海洋数据快速累积增长.海洋数据来源范围广泛、数据类型多样、数据体量巨大、数据链条复杂,涉及的单位和机构众多,构建科学合理的海洋数据管理体系,对有效推进海洋数据资源整合、集中管理和高效服务具有重要意义.本文基于国家海洋数据资源管理工作实践,构建起包括海洋环境数据、海洋信息产品和海洋综合管理成果在内的...     

大数据理念在海洋环境观测数据共享中的应用研究

随着海洋观测技术、科学调查手段、信息技术等的发展,海洋观测数据量日益庞大、观测要素的种类日益繁多,而我国海洋观测平台的条块管理模式造成了观测数据的分布式和区域化,使得资料共享成为近海研究的大障碍,影响了对数据价值的挖掘。文章介绍了近年来蓬勃发展的大数据的概念及其核心价值,并分析了当前海洋环境观测数据共享的需求。在此基础上,提出了一种基于大数据理念的海洋环境观测数据共享平台框架及相应的共享技术方案,并重点探讨了分布式的数据存储结构,以及从数据级和应用级两个层次进行信息共享的机制,数据更新和维护策略等。     

基于大数据的复杂海运环境下船舶路径自动生成方法

随着全球经济的快速发展,海上运输由于其运力大、运费低而变得更具实用性。然而,这也意味着在海上航道行驶的船只正变得越来越多,这将导致在复杂的海洋环境中航海船只发生事故的可能性会很高。据相关历史的统计,在海域中航行缺乏高精度导航数据会导致大量事故,这种累积的事故信息可以被用来提高航海的安全性。本文通过将蕴含在AIS (Automatic Identification System) 大数据中的经验导航信息挖掘出来,以辅助实现复杂海事环境下安全可靠的船舶路径的生成。本文提出了一种基于大数据自动生成船舶路径的新方法。该方法首先在大量船舶轨迹上通过DBSCAN (Density-Based Spatial Clustering of Applications with Noise) 聚类形成不同的轨迹矢量簇。然后,迭代计算轨迹矢量簇的中心线,并从这些中心线之间的节点-弧段拓扑关系来构建航道网络。最后,基于航道网络来实现船舶路径的生成,对于航道网络未覆盖的海域,则通过海洋环境风险栅格的路径规划来实现船舶路径的生成。不同海域不同AIS数据集进行的多次实验结果表明,本文提出的船舶路径生成方法是有效性。     

基于大数据的海洋环境监测数据集成与应用

面对多源异构的海量数据的集成,传统的集成方法和技术无法实现,直到大数据技术的出现才有了可能.应用大数据技术实现多源异构的海洋环境监测数据集成,有利于海洋环境监测数据的共享,避免信息孤岛的出现,同时为数据的分析、挖掘等提供了所需的数据.文中重点讨论了基于大数据和数据虚拟化平台技术,参照ODM2信息模型和MMI ORR本体语义框架来实现多源异构的海洋环境监测数据的集成问题,并在数据集成的基础上,探讨了多源异构数据查询、综合展示应用的实现方法.此研究有利于解决海量海洋环境监测数据管理难题、满足海洋环境科研工作者的大数据需求、实现数据驱动决策、提升海洋环境管理水平.     

海洋环境大数据系统建设研究进展

海洋环境大数据是诸多学科研究领域的基础,也是实施海洋强国战略和建设海洋强国奋斗目标的先决条件。文章从全球海洋环境观测计划及系统出发,探讨现阶段全球海洋环境大数据观测、国家数据库建设、数据质控方法以及数据应用现状,阐明了海洋环境大数据在国家发展中的重要性,客观地分析了目前海洋环境大数据发展在基础设施、数据处理及数据质控能力建设等方面面临的关键问题与挑战,以期为将来海洋环境大数据在多尺度、多学科、多行业的深入发展与深度融合提供可靠的资料与建议。     

我国海上试验场建设总体设想

海上试验场的建成可为海洋科学研究、海上技术装备的研发、测试、评价等提供科学有效的试验环境,并可获取长期连续、要素完备的数据资料。可为海洋调查观测技术装备的现场试验和定标检验、海洋观测监测方法研究、海洋学数学模型检验、水下通讯和组网试验、水下传感器网络试验、卫星遥感器在轨现场定标和检验以及军事海洋学研究等科学活动提供技术服务平台。对于快速提升我国海洋技术装备和海洋科学研究水平,实现科技兴海战略具有重要意义。     

面向海运统计的AIS大数据挖掘分析研究

为解决传统海运产业统计方法数据质量不高、时效性差、统计产品陈旧短缺、公信力不足等的问题,提出基于AIS大数据挖掘分析开展海运统计的方法.详细阐述了基于AIS大数据的海运统计分析技术路线、大数据平台技术架构,以及电子围栏分析、航行事件分析、航次分析和统计指标生成等关键模型算法.以2019年3月至5月全球大宗货品船舶的AIS数据应用为例表明,该方法可提供港口、海上通道和大宗货品三方面的海运大数据统计指标,为实现海运即时化、准确化、精细化的统计分析与展现提供了新思路.     

我国海洋科技发展与“一带一路”国家合作研究

21世纪是"海洋的世纪",发展海洋事业已成为全世界的一种广泛共识。党的十九大提出了"坚持陆海统筹,加快建设海洋强国"的重大战略部署,海上合作是"一带一路"建设聚焦的重点领域之一。在新的形势下,通过全面总结我国海洋科技进展,系统分析"一带一路"国家海洋科技合作重点领域情况,我国应在已有良好合作的基础上,更进一步推进双边海洋科技合作伙伴关系,建立海洋领域联合研究中心,结合重点方向,积极开展联合科学研究和技术应用,实现技术装备和数据产品的共享,促进海洋经济发展,加强海洋技术的转移转化,开展人员交流培训和合作研究,互学互鉴、互利共赢,提升我国海洋科技的创新力和国际影响力,加快构建海洋命运共同体,为推动人类命运共同体作出积极贡献。     

无动力海面移动观测平台特点、进展与发展趋势分析

本文以表层漂流浮标、漂流式波浪浮标和漂流式海气界面浮标为代表介绍了无动力海面移动观测平台的观测需求、特点、最新进展和发展趋势。无动力海面移动观测平台除具备重量轻、体积小、随波性好等特点外,相比其他观测平台最大的优势在于成本低、实时性强,可有效弥补定点观测在全球大洋空间分辨率的不足。随着海洋与气象环境观测传感器的自动化、小型化和低功耗化,尤其是在可再生能源供应和卫星数据通讯技术的支撑下,这一类型平台观测能力的可拓展性非常强。除可直接开展海洋环境声学、光学和电磁学要素的观测外,还可成为海洋化学、海洋生物、海洋地质等海洋学科的专属平台,并具备海上目标探测识别能力。随着无动力海面移动平台观探测能力的不断提高、使用成本的降低和快速投放技术的发展,此类平台在海洋观探测领域尤其是深远海区域观探测快速响应方面将有非常广阔的应用前景。     

基于区块链的海洋数据安全共享系统构建

在海洋数据体量快速积累和数据技术迅猛发展的时代背景下,海洋数据高效管理和价值挖掘成了重点课题之一。文章结合密码学中非对称加密技术(同态加密)和区块链中智能合约技术,构建“双链并行结合智能合约”的地区海洋数据安全共享系统。该双链系统中,“海洋数据注册链”管理共享节点、“海洋数据匹配链”管理待匹配节点,通过智能合约自动执行供需双方的资源有偿共享。该系统既促进了不同地区间的海洋数据共享流转,又保护了资源供应方的合法控制权,实现了对链上流通海洋数据的有效管理与监控,是区块链技术与传统海洋资源调查数据库相结合的海洋资源创新产物,理论上解决了不同地区间海洋经济发展中的海洋基础数据共享问题。     

基于谷歌地球引擎平台的海上养殖信息提取方法研究——以福建省平潭县为例

海上养殖业对粮食安全有着至关重要的作用。然而,海上养殖的无序扩张和开发,阻碍了海上交通,同时也造成了海洋环境问题。为及时、准确地获取海上养殖信息,满足海岸带调查以及推进海上养殖规范化、科学化,提出一种基于谷歌地球引擎(Google Earth Engine, GEE)平台实现长时间序列下海上养殖区信息快速提取的方法。本研究构建了一个基于随机森林分类的海上养殖区信息提取模型,该模型综合利用了Sentinel 1卫星SAR影像数据的VV和VH极化波段,以及Sentinel 2卫星的多光谱影像数据。此外,模型还融合了4个用于增强养殖区特征的指数,以提高养殖区域信息提取的准确性和效率。这种方法的应用旨在优化海上养殖区的识别过程,通过精确分析和利用不同数据源的互补优势,展现了〖JP2〗遥感技术在海洋养殖监测领域的巨大潜力。本研究对2017—2021年平潭县海上养殖区域进行判定与提取,实验结果表明,以养殖密度较低,养殖特征不明显为特征的海上养殖区,基于GEE平台的海上养殖区信息提取方法精度在90%以上,表明在复杂水体背景下对养殖区快速识别取得较好的效果,可为海上养殖科学规划与规范化管理提供有效的参考依据。