Argo资料协同管理方法研究

Argo资料已成为当前海洋和大气科学领域基础研究的重要数据来源。但由于其剖面元数据与观测数据混合存放的特点,现有的共享平台无法实现浮标漂移轨迹与剖面图的实时绘制。因此本文提出一种结构化与半结构化并存的Argo资料协同管理方法,通过分析Argo资料结构组成与特点,将结构化数据与半结构化数据分离提取;然后利用关系型数据库对半结构化类型属性的扩展支持,建立剖面元数据与观测数据间的关联关系;并利用分表存储,降低数据量快速增长对单数据表带来的存储压力。最后通过对近20 a的全球Argo资料解析建库结果进行分析,证明该方法具有良好的可扩展性和高效的轨迹数据获取效率,能够支持浮标漂移轨迹和剖面图的实时绘制。同时,该方法也可为特征类似的剖面观测数据管理提供技术参考。     

全球Argo资料共享与服务平台设计与实现

Argo资料已成为海洋环境和气候变化研究重要的实测资料来源和基础数据支撑。自2007年全球Argo实时海洋观测网建成以来,每年产生的Argo资料稳固增长,数据总量呈现出海量增长趋势,如何实时有效地对Argo数据进行组织管理与信息服务已成为当前Argo资料共享的关键难题。本文针对Argo数据多源异构的时空特性及多元化的信息服务需求,综合运用分布式混合数据库架构,设计了一种适用于全球Argo资料组织管理的弹性扩展云存储模型,建立了基于Matlab的Argo网格化产品高效可视化方法,构建了基于Flex RIA的WebGIS服务框架,并研制了"全球Argo资料共享与服务平台"实例。平台实现了对全球Argo资料的查询浏览、快速下载及可视化分析等功能,并已在中国Argo实时资料中心部署及对外服务。     

海洋底质数据库引擎技术研究

空间数据引擎是实现空间数据高效访问和管理的关键技术之一.结合海洋地理信息系统应用需求,针对海洋底质数据特点,构建了海洋底质空间数据库引擎,介绍了其数据模型和数据访问结构,并通过工程实践实现了系统功能,为海洋底质空间数据组织和管理提供一个有效的解决方案,同时为海洋地理信息系统提供了强有力数据支持.     

Bathymetry Data Correction Using Global Optimization Method

The bathymetry data of marine bodies have been collected over a century, and the collected data have a wide range of resolution and accuracy. Acquisition of bathymetry data is very costly and time-consuming. One can use the old, low-quality bathymetry data to fill the gap in high-quality, recently acquired bathymetry data after correcting the old data to improve its quality so that it is comparable to the high-quality data. The old data correction can be treated as a nonlinear inverse problem. Simulated annealing (SA) global optimization method was used here in solving this problem. The two sets of data that were used are project survey (PS) and Vietnamese Navy Chart (VNC) data. The PS data were collected in 2000 in an offshore survey from the Vietnam coast in the South China Sea (SCS). The VNC data were obtained by digitizing VNC that was published in 1981. Inverse distance weighted (IDW) interpolation method was used for forward modeling. Weperformed the SA algorithm run starting at a high "temperature," then lowering the "temperature" gradually up to the "critical temperature" and then staying there for the rest of the run. The best model chosen by the algorithm showed an improvement of 63% from the original model. We then constructed a digital bathymetry model (DBM) of the study area with the combined corrected VNC and the PS data.     

Bathymetry Data Correction Using Global Optimization Method

The bathymetry data of marine bodies have been collected over a century, and the collected data have a wide range of resolution and accuracy. Acquisition of bathymetry data is very costly and time-consuming. One can use the old, low-quality bathymetry data to fill the gap in high-quality, recently acquired bathymetry data after correcting the old data to improve its quality so that it is comparable to the high-quality data. The old data correction can be treated as a nonlinear inverse problem. Simulated annealing (SA) global optimization method was used here in solving this problem. The two sets of data that were used are project survey (PS) and Vietnamese Navy Chart (VNC) data. The PS data were collected in 2000 in an offshore survey from the Vietnam coast in the South China Sea (SCS). The VNC data were obtained by digitizing VNC that was published in 1981. Inverse distance weighted (IDW) interpolation method was used for forward modeling. Weperformed the SA algorithm run starting at a high "temperature," then lowering the "temperature" gradually up to the "critical temperature" and then staying there for the rest of the run. The best model chosen by the algorithm showed an improvement of 63% from the original model. We then constructed a digital bathymetry model (DBM) of the study area with the combined corrected VNC and the PS data.     

Argo观测剖面数据量的时间变化与周期分析

海洋渔业预报使用的遥感数据一般只能获得海洋表面的环境信息,而Argo数据可以为渔业预报提供较深处的温盐数据,为了在渔业预报中按其时间周期进行使用,需要计算它的周期以提高预报质量。通过功率谱估计计算出2001-2008年的数据存在的较长的周期为62．7天和117．5天,较短的周期为4．9天和9．8天,同时还有一个约为7天的不明显周期,观测剖面数据总量在年际与年内都存在较大变化。     

北黄海QuikSCAT 卫星风速与浮标风速的对比分析

对北黄海QuikSCAT散射计矢量风资料与黄海实测浮标站风速资料进行对比分析,结果表明:北黄海QuikSCAT卫星风速和浮标观测风速的大小基本吻合,二者平均偏差是0.26 m/s,相关系数是0.74;风向偏差较大,平均偏差是117.52°。根据卫星风速和浮标风速的对比分析结果,提出了修正方案。修正后的QuikSCAT风向与实测浮标站风向的平均偏差显著提高到20.44°。该修正方案实施简单,修正效果显著,为更准确地使用卫星资料提供了保证。     

基于多参数差分相关的海洋时序观测数据滤波算法

随着海洋研究的不断深入,对观测的数据质量要求越来越高,为了有效降低实测数据的不确定性,该文以海水CO₂分压测算的关键因子温度和盐度的相关实测数据为例,针对仪器平台能够进行多参数同步观测的特点,在假设观测指标的变化在较小的时间空间范围内为一平稳过程的基础上,通过ADF平稳性检验理论证实了大部分原始观测序列满足二阶差分平稳性假设,在此基础上提出了一种基于观测序列差分统计特征的测量数据不确定性的表达方式,以及对离异点数据进行识别和多参数差分相关联合滤波的算法。与常用滤波算法对比分析表明,提出的新算法能够有效融合参数间的相关信息,降低序列的不确定性,并且最大程度地保护原始测量数据。     

In-situ registration of oxygen utilization at sediment-water interfaces

A polyacrylic dome was anchored over natural sediments, enclosing a water volume of 0.125 m³ over an area of 0.45 m² of sediment. A vertical convection was produced in the dome, by means of a small pump, to prevent formation of gradients. Oxygen partial pressure and temperature were measured at 20-min intervals by an automatic data system and stored on magnetic tape in digitized form. After some days the system was recovered. The data were read by a microprocessor system, interpreted, listed and plotted against time. Chemical and hydrographic data, from a sample taken at the location of the experiment at the instant it was started, were used as calibration data to calculate oxygen utilization of the sediments in the Kiel Bight.     

海洋磁力数据地磁日变时差校正的局部极值比对法

为了对海洋磁力数据进行更精确合理的地磁日变校正,参考多台站地磁观测数据时差计算的方法,总结出一种适合于海洋磁力数据地磁日变时差校正的方法——局部极值比对法。利用局部极值比对法对南海北部两条海洋磁力测线进行地磁日变时差校正后,海洋磁力数据与陆地地磁日变数据的相关系数分别提高到0.98和0.92。通过与经度差法的比较,证明局部极值比对法可以提高地磁日变时差计算的精确度和海洋磁力数据处理的效率。该方法为今后的海洋磁力调查工作提供了一种精确有效的工具。     

海洋数据仓库的数据清洗规则应用研究

建立海洋数据仓库以实现海洋多源信息的汇集融合已成为趋势,数据清洗是数据仓库建立过程中的重要环节。文章介绍基于滤波和离差法的数据清洗规则,并以厦门市海洋水温数据为例,采用该规则方案对异常值进行批量探测和修正,得到较好效果,可为数据挖掘技术的研究和应用提供支持。     

海洋动力环境立体监测数据共享服务系统的设计及实现

以福建省海洋动力环境立体监测数据为例,在分析监测数据来源形成特点的基础上,基于分布式数据库、网络地理信息系统(WebGIS)等技术设计了一个海洋立体监测数据的共享服务系统,并详细介绍了共享服务系统采用的数据组织结构、总体框架、业务功能模块以及空间数据发布与服务的实现方法,最后给出典型应用例子的用户界面。     

量子无线通信技术在海洋环境监测中的应用

以量子技术为基础,利用光子基本粒子的量子纠缠原理,由量子态携带在线实时海洋环境监测数据信息,构建基于量子无线通信的海洋环境监测系统。该系统在无线通信中可确保数据的安全性、系统性、及时性和准确性,提高信息化和灵活化水平,可为海洋环境规划、环境管理、环境治理等提供全面安全可靠的监测数据。     

基于三维相空间法和稳健估算法的ADV流速数据后置处理效果研究

水流是影响藤壶、牡蛎、藻类等水生生物能否成功附着在渔业装备上的重要环境因素,水体流速的变化会改变藻类新陈代谢过程,制约藤壶与牡蛎幼虫大面积扩散。流速测量数据的准确性对研究渔业装备上附着生物的附着机制起到至关重要的作用。声学多普勒流速仪(ADV)是测量水体流速的重要设备。然而,水体中的气泡、大颗粒悬浮物等因素会影响ADV的相关系数和信噪比,从而导致流速数据中产生野点,降低了数据的准确性。本文基于国内外主流算法稳健估算法与三维相空间法,以ADV实际测量的流速数据为例,对比研究两种后置处理方法的检测效果。结果显示,稳健估算法平均检出率为4.95%,峰度系数平均下降77.71%,三维相空间法平均检出率为14.60%,峰度系数平均下降84.05%。综合分析,三维相空间法处理效果较好,其检测准确性高于稳健估算法,但存在过处理现象。建议在处理野点含量低于5%的数据时选用相空间法,而对于野点偏离样本平均值较远的数据时,可以选用稳健估算法。本文对减小流速数据误差,为准确定量研究水流对渔业装备附着生物的附着量与种类影响有着重要的意义。     

基于希尔伯特变换的Chirp信号浅地层剖面数据分析及转换

浅地层剖面系统在海洋工程勘察、海洋矿产资源探测等方面发挥着重要的作用。美国EdgeTech公司生产的3200系列是一种应用较为广泛的Chirp信号浅地层剖面系统,该仪器原始记录的JSF格式数据与传统的SEGY地震数据格式存在很多不同的地方,具体体现在文件头和道头部分,特别是数据记录方式上它同时记录了包络信号和振幅信号两种类型的数据。因此,编写适用的C程序代码将JSF原始数据转换为包络信号和振幅信号两种类型的SEG-Y标准地震数据,并运用该程序读取并转换了南海北部某区域的实测浅剖数据,并分析了浅剖资料解释中采用包络信号数据的原因,为利用振幅信号数据反演海底反射系数等后续工作奠定了基础。     

HJ-1B 卫星海表温度定量反演业务化算法研究——以中国北部海区为例

利用中国2008年9月发射的自主 HJ-1B 卫星热红外遥感影像数据,基于实测数据对已有海表温度反演的单窗算法进行了改进与简化,重新订正了大气透射率和大气平均作用温度估算方程,建立了基于实测数据验证的 HJ-1B 卫星海表温度定量反演业务化算法.将本算法与段四波等的改进算法用于实验海区海表温度的反演,反演结果与卫星同步实测海温数据的对比表明:本研究算法反演结果与现场同步实测海表温度平均误差约为0.76,℃段四波等改进算法反演结果平均误差约为1.09℃.本算法为 HJ-1B 卫星海表温度产品的业务化应用提供了便捷可行的方案     

局部多项式插值方法在多源海底沉积厚度数据融合中的应用

提出了在多源空间数据融合过程中出现不一致的问题;介绍了局部多项式插值方法的基本原理;通过该方法在海底沉积厚度模型构建中的成功应用,为基础数据的搜集和融合提供了新的思路.     

海洋地质地球物理数据分类与组织

信息技术的快速变革,有效驱动海洋信息化的发展与创新。实现海洋信息资源的高效存储和管理,需要对海洋数据管理体系进行统筹规划。文章根据海洋地质地球物理数据特点,进行了数据层次分类研究,分析了数据标准化过程,确立了基于文件和数据库的海洋地质地球物理数据存储策略,提出结构化事务型数据库、结构化分析型数据库(NewSQL)和非结构化计算型数据库(NoSQL)相结合的数据组织架构。该数据分类组织方案为实现海洋地质地球物理数据规范化管理、集约利用和共享服务奠定了良好基础,也为其他海洋数据分类与组织研究提供了参考。     

一种基于无线传输的海岸气象监测的实现方案

基于无线通信技术,为近岸的海洋气象数据实时传输提供了一套经济、安全、有效的方案。利用无线传输模块XStream—PKG模块搭建无线的RS-232数据链路,采用VisualBasic6．0作为工具所开发的监控软件,成功地实现了数据的有效传输。     

CAD地图格式转换及网络发布实现

为了充分共享已有的CAD地图数据,使之能运用于WebGIS地图发布,通过分析CAD地图的数据组织特点及SVG地图数据在地图信息发布上的优越性基础上,提出了从CAD地图数据到SVG地图数据的映射方案,实现了西南科技大学校园CAD地图格式到SVG的转换及其网络发布。