面向传感网的海洋观测数据集成关键技术研究

发布时间：2022-07-12 11:42

　　现代海洋环境观测手段的特点是采用多种传感器、仪器及多种观测平台,对海域进行全时空、高密度、高频率的立体观测。现代海洋观测已进入从空间、海面、水下到海床基的立体观测时代。不同观测手段的数据采集、数据质控、预处理以及存储方式、产品加工、信息发布等不同,因此海洋观测网存在各类复杂的需求。针对海洋观测网的大量长期、定点、连续、大范围多要素观测数据,如何有效地实现采集、传输、存储和处理,为海洋科学研究及海洋管理提供多要素的实况数据资料,大大提升对各种海洋现象的观测能力,对现代海洋观测网的数据集成和信息服务系统建设具有重要指导意义。本文提出了面向传感网的标准统一、接口规范的海洋观测网数据集成和信息服务整体架构,在此架构下主要开展了基于XML的异构历史海洋观测数据标准化和实时海洋观测数据的海洋传感网关键技术研究。XML作为树型存储结构和支持深层次嵌套表达,具有能描述比关系型数据库结构更为复杂、更接近现实的海洋观测数据的能力,同时XML可以粒状地更新,在海洋观测数据采集、预处理、质控、元数据提取以及数据存储和维护等方面改变传统的数据构造和处理方式。传感网（Sensor Web）可以进行海洋环境要素传感... 

【文章页数】：166 页

【学位级别】：博士

【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
    1.1 课题来源
    1.2 海洋观测数据集成技术综述
        1.2.1 海洋环境观测手段
        1.2.2 海洋观测数据集成的需求分析
    1.3 海洋观测数据集成技术研究现状
        1.3.1 全球地球观测系统&全球海洋观测系统
        1.3.2 NetCDF、HDF数据格式的广泛应用
        1.3.3 我国的海洋数据集成工作
        1.3.4 XML在海洋数据集成中的应用研究
        1.3.5 面向语义网的本体和语义传感网
        1.3.6 传感器网络、传感网和"智慧地球"、"物联网"
        1.3.7 OGC的传感器Web整合框架(SWE)
    1.4 本文研究内容
    1.5 本文组织结构
    1.6 本章小结
2 海洋观测网的数据集成和信息服务整体架构
    2.1 海洋观测网的数据集成和信息服务总体设计
    2.2 基于XML的异构历史海洋观测数据标准化的设计思路
        2.2.1 采用Mediator/Wrapper模式的数据集成方案
        2.2.2 选用XML对异构历史海洋观测数据进行标准化
    2.3 实时海洋传感网(Ocean Sensor Web)的设计思路
        2.3.1 传感网在GEOSS的应用-美国NASA
        2.3.2 传感网在实时海洋观测数据集成中的应用
    2.4 本章小结
3 基于XML的异构历史海洋观测数据标准化
    3.1 XML的定义及特点
    3.2 海洋环境数据的分类
    3.3 海洋环境数据的XML标准制定
        3.3.1 XML标准化采用的技术
        3.3.2 海洋环境数据XML标准
            3.3.2.1 海洋环境基础调查数据XML标准概况
            3.3.2.2 海洋环境调查数据XML用户自定义节点
            3.3.2.3 海洋环境数据XML实例-海浪调查数据
    3.4 本章小结
4 基于XML的海洋观测数据元数据标准化
    4.1 元数据与海洋信息管理
    4.2 海洋环境信息元数据
    4.3 海洋信息元数据的XML Schema
    4.4 具体应用:海洋信息元数据目录服务系统
        4.4.1 总体架构设计
        4.4.2 后台数据库设计
        4.4.3 海洋元数据目录服务系统的实现
    4.5 本章小结
5 基于XML的异步模式海洋数据交换平台
    5.1 基于异步消息传输模式的海洋数据交换平台
    5.2 海洋数据交换平台的设计与实现
        5.2.1 数据交换平台的三大模块设计
        5.2.2 海洋数据交换平台的实现
    5.3 本章小结
6 海洋传感网(Ocean Sensor Web)原型系统的设计与实现
    6.1 传感器的定义及分类
    6.2 海洋环境监测中传感器的应用
    6.3 传感器网络(Sensor Networks,SNs)
    6.4 传感网(Sensor Web,SW)
        6.4.1 传感网的定义
        6.4.2 传感网的特性
        6.4.3 传感网的开放标准应用框架
        6.4.4 传感网在军事领域的应用
    6.5 海洋传感网的概念
    6.6 海洋传感网的层次模型
        6.6.1 海洋传感器数据源层
        6.6.2 海洋传感器数据层
        6.6.3 观测、传感器和现象的定义和区别
        6.6.4 传感器SensorML描述-Davis气象站实例
        6.6.5 海洋传感网服务层
    6.7 海洋传感网原型系统的实现
        6.7.1 海洋观测服务(SOS)的Web Service接口
        6.7.2 海洋观测服务的Capabilities格式
        6.7.3 海洋观测数据的O&M格式
        6.7.4 海洋观测传感器的SensorML格式
        6.7.5 海洋传感网原型系统的实现实例
    6.8 本章小结
7 总结与展望
参考文献
致谢
个人简历、在学期间发表的学术论文与研究成果


【参考文献】：
期刊论文
[1]数字海洋中数据体系结构研究[J]. 张峰,石绥祥,殷汝广,李四海,宋杰,鲍玉斌.  海洋通报. 2009(04)
[2]海洋监测技术发展探讨[J]. 陈建军,张云海.  水雷战与舰船防护. 2009(02)
[3]海洋观测技术进展[J]. 赵吉浩,高艳波,朱光文,葛运国.  海洋技术. 2008(04)
[4]基于Web目录服务的地学传感器观测服务注册和搜索[J]. 陈能成,狄黎平,龚健雅,郑重.  遥感学报. 2008(03)
[5]我国海洋观测预报系统概述[J]. 马毅.  海洋预报. 2008(01)
[6]语义网格的基础理论、模型与方法研究进展[J]. 诸葛海.  中国基础科学. 2007(06)
[7]福建海洋环境立体监测信息服务系统的设计与实施[J]. 赵小锋,池天河,张新,郑志刚,缪云海,林法玲.  台湾海峡. 2007(04)
[8]海洋环境观测技术研究进展[J]. 蔡树群,张文静,王盛安.  热带海洋学报. 2007(03)
[9]多系统集成的全球地球观测系统与全球海洋观测系统[J]. 麻常雷,高艳波.  海洋技术. 2006(03)
[10]海洋环境立体监测系统的设计方法[J]. 罗续业,周智海,曹东,李彦.  海洋通报. 2006(04)



本文编号：3659064