《基于嵌入式WebGIS平台的海洋环境监测信息发布系统实时性的研究》由会员分享，可在线阅读，更多相关《基于嵌入式WebGIS平台的海洋环境监测信息发布系统实时性的研究（45页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、基于嵌入式WebGIS平台的海洋环境监测信息发布系统实时性的研究 山东大学硕士学位论文基于嵌入式WebGIS平台的海洋环境监测信息发布系统实时性的研究姓名:王兴强申请学位级别:硕士专业:计算机系统结构指导教师:贾智平20090405山东大学硕士学位论文摘 要在各沿海国家不断加大海洋资源开发力度的同时,海洋的污染程度日趋严重,导致有害藻华灾害发生的频率越来越高,规模越来越大,持续时间越来越长。有害藻华频发对我国沿海的海洋生态环境产生了严重的影响并导致巨大的直接和间接的经济损失。因此,迫切需要研制有效的海洋环境在线监测及灾害智能预警系统,并建立实时可靠的海洋监测采集网络、灾害数据分析和信息发布体系
2、,已经成为维护海洋权益、开发海洋资源、预警海洋灾害、保护海洋环境、谋求新的发展空间的迫切要求。本文在山东省海洋监测和灾害预警项目的课题背景下,主要针对海洋环境在线监测及灾害智能预警系统中的海洋环境监测信息嵌入式发布子系统,采用/网络架构,结合监测台站的嵌入式环境,从提高监测采集和信息挖掘与发布的实时性所采取的技术和策略方面进行研究,为实现海洋监测及灾害预警信息的实时发布提供保障。论文首先介绍了课题的选题背景和研究意义,以及国内外海洋环境监测技术的发展状况,并给出了论文的结构安排。随后介绍了海洋环境在线监测系统的总体架构以及数据监测、数据管理、模型分析、数据产品四个子系统的基本功能。接着介绍了海
3、洋环境监测信息发布系统的架构设计和关键技术。整个监测信息发布系统采用浏览器/服务器三层网络架构,负责响应用户浏览器的请求信息,向数据中心发出相应的信息请求,并将数据中心提供的存储在数据库服务器中的嵌入式矢量电子地图的空间数据,和存储在历史数据库和数据产品等服务器中的监测数据及产品信息,和本地嵌入式数据库提供的监测数据,进行提取、分类、封装处理,并提供相应的服务,以满足客户浏览器的信息可视化需求。从空间位置上看,位于监测台站之上的嵌入式信息发布系统是整个监测系统的中心,是直接面向用户的可视化信息发布平台;从功能结构上看,它在用户与数据中心之间起到一个“中间件”山东大学硕士学位论文的作用。因此,海
4、洋环境监测信息嵌入式 发布系统的实时性能对于整个监测系统的性能起关键作用。本文针对信息发布系统中数据结构、封装传输和可视化发布等方面,给出了本系统所采用的嵌入式数据结构、基于的采集数据压缩、基于的监测数据封装、基于的可视化发布等关键技术,以及采用这些技术对系统实时性的提高进行了探讨和论证。最后论文给出了一种适用于嵌入式网络环境下的矢量数据渐进式传输策略和一种针对赤潮监测数据进行信息挖掘的实时聚类算法。前者是在深入讨论矢量数据渐进式传输及相关模型的基础上,将改进的多路搜索树即其变种树等级搜索树作为增量存储模型,应用于监测台站的嵌入式信息发布系统进行矢量数据渐进式传输,能够提高系统信息可视化发布的
5、实时性,并有效节省带宽。后者是针对各赤潮监测要素对赤潮发生的影响大小不同,甚至部分信息相互重复的这一特性,提出了一种基于属性加权距离的赤潮监测数据实时聚类分析算法,并将其应用于数据中心的监测数据灾害信息挖掘中,提高了信息挖掘的实时性和准确性。关键词:海洋监测;嵌入式;渐进式传输;山东大学硕士学位论文 , ,., ,., . ,/,. , , , ,. 山东大学硕士学位论文., , , ,。 . , .,” . .?,. ?. , ,?,山东大学硕士学位论文.,. ?. : ; ;原创性声明和关于论文使用授权的说明原创性声明本人郑重声明:所呈交的学位论文,是本人在导师的指导下,独立进行研究所取得
6、的成果。除文中已经注明引用的内容外,本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的科研成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体,均已在文中以明确方式标明。本声明的法律责任由本人承担。日期:论文作者签名:,塾乏丛 塑.苎:至关于学位论文使用授权的声明本人完全了解山东大学有关保留、使用学位论文的规定,同意学校保留或向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版,允许论文被查阅和借阅;本人授权山东大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索,可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文和汇编本学位论文。保密论文在解密后应遵守此规定论文作者签名:一塾兰纽导师签名:山东大学硕士学位论文第章绪
7、论.课题的选题背景及研究意义我国是一个海域辽阔的海洋大国,沿海地区大中城市和工业区密集,沿海经济在国民经济中占有举足轻重的作用。随着我国国民经济的发展和国家安全方面的需要,海洋开发、预警海洋灾害、保护海洋环境、海上战场准备、维护海洋权益、现代海洋科学研究都需要提供手段和海洋环境信息。我国南部沿海经常遭受风暴潮的袭击,全国很多海域近年来赤潮频发,这些灾害每年给我国带来的经济损失数以百亿元计。以赤潮为例,随着海洋污染的日益加重,自年以来发生赤潮的海域和次数逐渐增多,进入九十年代后,赤潮更是频繁发生,仅年我国近海就发生过次叫。因此,发展海洋监测技术是一项长期的战略任务,对我国经济、社会、军事、科学等
8、方面都有十分现实和深远的意义,将产生较大的经济效益和社会效益。所以采用高技术的海洋环境监测手段,对海洋环境进行观测,作出可靠的气象预报和预警,可为国民经济的发展提供支持,尽量减小海洋灾害对我国经济造成的损失。我国政府对海洋监测给予了高度的重视,确立了国家“十五”攻关计划“海洋环境预测和减灾技术,而且海洋监测技术主题也被确立为国家计划资源环境领域的四个主题之一,旨在加强海洋监测高技术研究,提高对海洋环境的监测和保护能力,并支持海洋资源开发和海上国际建设。本课题是山东省科学技术发展计划重点项目“海洋环境在线监测及灾害智能预警系统的研制 ”的子课题。本课题的研究成果将对及时、准确地掌握我国海域环境变
9、化信息,增强海洋环境灾害预报和预警能力,降低灾害造成的人民生命、财产的损失具有重要的理论意义及实用价值;对今后进一步研究和开发海洋环境在线监测与灾害预报系统有着重要的借鉴和指导意义;并能为各级海洋职能管理部门进行海洋环境资源综合管理,维护海洋权益,合理开发利山东大学硕士学位论文用海洋资源,制定保护海洋环境等重大决策和长远规划提供及时、准确、可靠的科学依据和必要的技术支撑,进而提高我国海洋环境监测、预测和预报能力,为维护海洋权益、开发海洋资源、保护海洋环境、预警海洋灾害损失提供准确、可靠的服务,从整体上提高我国海洋监测能力。.海洋监测技术研究现状世界各国都非常重视海洋灾害的预报工作,目前,许多海
10、洋国家都已逐步建立起本国或本地区的海洋环境监测网络,全面开展海洋灾害监测与预报业务,美国的国家沿海监测信息系统 和有害藻华监测信息系统及欧洲国家研制的 在海洋环境数值预报方面发挥了非常重要的作用。随着世界对海洋环境监测和预警的重视,一些发展中国家也在发展本国的海洋环境监测系统,如目前印度、希腊、印度尼西亚、秘鲁、西班牙、泰国、越南等国引进挪威公司的浮标监测系统,组成本国的海洋监测浮标网,澳大利亚引进日本的浮标用于本国的海区等等。联合国科教文组织海委会已将各国海洋环境监测浮标网和浮标阵列纳入全球海洋观测系统,用于全球性的天气和海洋环境预报,部分实时测量数据已经进入网。我国的海洋监测技术起步较晚,
11、与发达海洋国家相比尚有较大差距,目前还没有十分成熟的海洋环境监测体系。经过几十年来的努力,特别是“九五”、“十五期间,依托计划等科技攻关项目的支持,我国海洋监测技术的研究与应用已取得了巨大的进步,涌现了一大批科技成果,开发了一批产品,实现了跨越式发展,在一定程度上缓解了国内需求的紧张,显著缩短了与发达国家在海洋监测技术方面的差距,为今后的研究与发展奠定了基础。“九五”期间国内先后研制了 型军用海洋浮标、卫星遥感地面定标应用的青海湖水文气山东大学硕士学位论文象自动观测浮标、水质监测浮标、多功能波浪浮标、声学浮标等几种监测浮标,并都投入了应用或试用哺。在“十五的资助下,国内首套赤潮监测浮标为年奥运
12、会帆船比赛提供赤潮预警预报服务。.论文的结构安排作为“海洋环境在线监测及灾害智能预警系统的子课题,本文主要探讨了基于/网络结构的信息发布技术、网络数据渐进式传输技术、数据挖掘技术在海洋环境监测领域中的应用,并结合海洋环境的实际给出了嵌入式信息发布系统的实时架构及其设计实现。本文共分六章进行探讨展开,各章的内容与组织结构如下:第章介绍了课题的选题背景和研究意义,以及国内外海洋环境监测系统的发展状况。第章介绍了监测系统的总体架构以及数据监测、数据管理、模型分析、数据产品四个子系统的基本功能。第章重点介绍了嵌入式信息发布子系统的实时架构,并对架构中所应用的嵌入式数据结构、基于的采集数据压缩、基于的监
13、测数据封装、基于的可视化发布等针对实时性的提高进行了探讨和论证。第章在深入讨论矢量数据渐进式传输及相关模型的基础上,将改进的多路搜索树即其变种树等级搜索树作为增量存储模型,并通过实验表明,该模型适用于嵌入式平台进行矢量数据渐进式传输,能有效提高系统实时性。第章针对各监测要素对赤潮发生的影响不同,甚至有些信息相互重复的现象,提出了一种基于属性加权距离的赤潮监测数据聚类分析算法,并通过试验分析论证了该算法能够提高赤潮监测数据聚类的实时性和准确性。第章对全文进行总结分析,并对今后的工作提出了展望。山东大学硕士学位论文第章监测系统总体架构随着微处理器技术、控制技术、传感器技术及无线电传输技术的日臻成熟
14、,目前出现了多样化监测海洋手段和技术,浮标和浅标技术、水声监测技术、岸基高频低波雷达海洋环境探测技术、水下观测平台技术、沿海生态环境自动监测技术和遥感海洋应用技术,从而使各种海洋监测仪器成为汇集多种先进技术的载体,海洋监测正向实时、密集、立体、长期、系统方向发展,海洋环境监测系统也从最初的单一海洋要素采集器或海洋监测站的多要素观测系统,发展到区域海洋监测系统集成,并逐渐向建设国家级/全球性的一体化的海洋环境立体监测网络体系发展。海洋环境在线监测及灾害智能预警系统的设计、开发与建设也应当从封闭的单一应用的视角向开放的集成应用的理念转变。本章以当今先进的海洋监测技术、网络技术、控制技术,以及嵌入式
15、系统等为背景,结合国内外海洋环境科学领域内的研究成果及最新发展趋势,提出了监测系统的总体架构,为实现海洋环境要素的实时、延时、历史数据的采集、处理、分析、管理和数据通信网络、数据库、海洋灾害预报模型、信息产品开发、数据资源共享与信息服务等功能模块的集成,构造网络化、智能化、模块化的监测系统奠定了基础。.系统总体构架监测系统的总体构建是按照智能化、模块化、网络化、多功能化、标准化和规范化的原则,以实现立体监测、数据集成、数据处理与信息产品开发、数据共享与信息服务等功能为目的,设计并构造一个用户需求驱动的,端到端的海洋监测与实时信息发布系统引。根据系统设计目标,从系统集成层面规划,整个监测系统由数据监测子系统、数据管理子系统、模型分析子系统和数据
