近海碳通量遥感信息的可视化构形与时空过程表达

发布时间：2020-06-21 02:37

【摘要】：当前,由人类活动主导的人为碳通量已达到自然碳通量相当的量级,对全球气候和生态安全造成了显著影响。海洋是地球上最大的碳库,了解海洋吸收、转移碳的能力以及海洋碳循环机制,对于全球气候变化的研究具有重要意义。卫星遥感是海洋碳通量监测的重要手段之一,本文针对当前海洋环境遥感信息在时空、专题属性表达方面的局限性,提出面向近海碳通量遥感信息的可视化构形和时空过程表达方法,从遥感碳通量数据的可视化构形方法、可视化数据管理模型以及时空过程体绘制算法三个方面阐明海洋环境遥感数据可视化构形的内涵、方法与应用。研究工作旨在建立一套近海碳通量时空数据可视化模型,协同表达近海碳通量时空分布格局及碳源汇变化过程,为海洋碳循环研究提供一种有效的数据分析与信息认知方法。具体研究内容如下：1、探讨海洋环境遥感数据可视化构形的内涵、方法与集成框架。在分析当前海洋环境信息表达技术的基础上,提出海洋环境遥感数据可视化构形方法,利用可视化方法融合数据的空间、时间和专题属性。探讨海洋环境遥感数据可视化构形的内涵和分类,设计可视化构形技术的GIS集成框架。2、建立近海碳通量遥感信息的时空过程可视化构形模型。结合卫星遥感大面、长时间监测的特点,建立基于粒子系统的海-气界面二氧化碳通量和陆源入海碳通量时空过程可视化构形模型,实现近海碳通量时空格局演变和碳收支时空累积过程协同的可视化构形。3、研究面向实时时空过程表达的碳通量多源监测数据管理模型。建立基于混合数据库的分布式云存储架构,构建海洋环境异构时空数据一体化组织模型,提出面向混合数据库的异构数据自适应存储方法,设计“云端-显存”逐级缓冲模型,实现支持碳通量时空过程实时可视化的海量数据云存储与渐进式传输。4、研究可构形遥感碳通量数据的时空过程实时体绘制方法。探讨当前计算机体绘制技术,提出面向可构形遥感碳通量数据的体绘制方法,设计基于异构计算的碳通量时空数据构形和更新模型,提出基于半角切片的可构形碳通量时空过程实时体绘制算法,实现碳通量及碳源汇格局时空变化过程的可交互式表达。5、构建近海碳通量信息可视化系统。基于开源项目建立集多源、海量碳通量监测数据云存储、时空过程表达、数据分析和业务应用于一体的近海碳通量信息可视化系统,实现碳通量监测数据的多专题、多维度和跨尺度展示。研究结果表明,对海洋碳通量遥感信息进行可视化构形,能有效结合遥感数据的时间、空间和专题属性,实现时空数据的融合与转化,提高海洋碳循环时空过程模拟与认知的直观性,为海洋环境信息的可视化提供一种新的途径。最后,通过建立碳通量监测信息可视化系统,服务于我国的海洋碳循环科学研究和业务工作,为我国政府的气候谈判提供技术支撑,具有重要的现实意义和科学意义。
【学位授予单位】：浙江大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：X87
【图文】：

可视化,二维,彩色纹理图像,海洋遥感

潮汐数据进行二维可视化

三维空间坐标,可视化模型,三维可视化,可视化

二维可视化。逡逑■免」媭逡逑ｉＪＭｉｉＭｉｍｉ邋￣邋－、Ｉ邋ｊ逡逑图２．１潮ｉ夕数据进行二可视化逡逑２．５维可视化在二维平面的基础上，将空间高度Ｚ看做二维地理位置的逡逑一个二元函数，即符合式（２．１）的一个曲面，通常采用规则网格（Ｒｅｇｕｌａｒ邋Ｓｑｕａｒｅ逡逑Ｇｒｉｄ，邋ＲＳＧ）和不规则三角形网（Ｔｒｉａｎｇｕｌａｔｅｄ邋Ｉｒｒｅｇｕｌａｒ邋Ｎｅｔｗｏｒｋ，邋ＴＩＮ）作为可视化逡逑模型，图２．２分别表示这两种模型的可视化结果。逡逑Ｚ邋＝邋／（ａ：，Ｊ）逦（２．１）逡逑（ａ）规则网格模型逦（ｂ）不规则三角形网模型逡逑图２．２两种２．５维可视化模型逡逑真正意义上的三维可视化应符合式（２．２），Ｍ的值对应三维空间坐标逡逑的某属性值，空间实体不再经过二维抽象，而是直接采用三维空间坐标进行描述。逡逑这种方式可用于真三维表达与三维分析。参与三维可视化的数据一般密布于整个逡逑空间

【参考文献】