面向地理模型共享與集成的數(shù)據(jù)適配方法研究.pdf

1、地理建模與模擬是現(xiàn)代地理學(xué)研究的重要方法。隨著地球系統(tǒng)研究的不斷深入，來(lái)自不同領(lǐng)域的研究者針對(duì)不同的地理問(wèn)題構(gòu)建了大量的地理模型。然而，地球系統(tǒng)作為一個(gè)復(fù)雜的巨系統(tǒng)，其綜合性和復(fù)雜性特征導(dǎo)致了難以基于單一模型來(lái)解釋其中的所有現(xiàn)象與過(guò)程。因此，地理模型的共享與集成逐漸成為了地理學(xué)綜合研究的普遍方法。面向綜合地理模擬的實(shí)際需求，通過(guò)開放式合作式的地理模型共享與集成，可以有效地利用跨學(xué)科跨領(lǐng)域的模型資源，進(jìn)而支撐復(fù)雜的地理問(wèn)題求解和決策支持。

2、
　　地理模型的共享與集成在具體的實(shí)現(xiàn)與應(yīng)用時(shí)，最終都要面對(duì)模型能否正確運(yùn)行的問(wèn)題。模型的正確運(yùn)行與數(shù)據(jù)有著直接的關(guān)系:必須通過(guò)輸入數(shù)據(jù)來(lái)驅(qū)動(dòng)模型運(yùn)行，通過(guò)輸出數(shù)據(jù)來(lái)獲得計(jì)算結(jié)果。由于模型本身所定義的數(shù)據(jù)規(guī)格與模型使用者所提供的數(shù)據(jù)之間往往并不直接匹配，針對(duì)模型運(yùn)行的數(shù)據(jù)兼容性處理成為了模型應(yīng)用過(guò)程中繁瑣而關(guān)鍵的工作。在跨學(xué)科跨領(lǐng)域背景下的開放式地理模型共享與集成中，這種從原始數(shù)據(jù)向模型的數(shù)據(jù)規(guī)格之間的適配問(wèn)題更加突出，也亟需解決

3、。
　　本文以模型使用者正確理解地理模型的數(shù)據(jù)規(guī)格為切入點(diǎn)，通過(guò)設(shè)計(jì)地理模型數(shù)據(jù)規(guī)格的結(jié)構(gòu)化描述方法，實(shí)現(xiàn)模型的數(shù)據(jù)需求的無(wú)歧義傳遞。在此基礎(chǔ)上，提出了一套完整的模型數(shù)據(jù)適配方法，通過(guò)模型數(shù)據(jù)接口的統(tǒng)一映射和數(shù)據(jù)重構(gòu)方法庫(kù)的建立，形成融合數(shù)據(jù)表達(dá)、數(shù)據(jù)接口映射與數(shù)據(jù)重構(gòu)的數(shù)據(jù)適配方案，從而將模型構(gòu)建、數(shù)據(jù)處理和模型集成應(yīng)用之間解耦。
　　主要研究?jī)?nèi)容與結(jié)論如下:
　　(1)地理模型數(shù)據(jù)規(guī)格的結(jié)構(gòu)化描述。設(shè)計(jì)了統(tǒng)一數(shù)據(jù)表

4、達(dá)-交換模型，從地理模型數(shù)據(jù)規(guī)格的表現(xiàn)形式、內(nèi)容結(jié)構(gòu)和內(nèi)蘊(yùn)信息三個(gè)方面對(duì)模型的數(shù)據(jù)規(guī)格進(jìn)行統(tǒng)一的描述;構(gòu)建了基于Node-Kernel結(jié)構(gòu)的數(shù)據(jù)內(nèi)容配置方法，通過(guò)語(yǔ)義概念資源庫(kù)、空間參考資源庫(kù)、單位量綱資源庫(kù)和數(shù)據(jù)表達(dá)模板庫(kù)來(lái)支撐對(duì)模型數(shù)據(jù)的語(yǔ)義內(nèi)涵信息描述;設(shè)計(jì)了擴(kuò)展謂詞函數(shù)庫(kù)和數(shù)據(jù)約束文檔來(lái)對(duì)模型數(shù)據(jù)規(guī)格中內(nèi)涵的約束信息進(jìn)行描述。
　　(2)地理模型數(shù)據(jù)接口的統(tǒng)一映射。提出了地理模型數(shù)據(jù)接口向統(tǒng)一數(shù)據(jù)表達(dá)-交換模型Node-K

5、ernel結(jié)構(gòu)映射的基本方法，從領(lǐng)域通用數(shù)據(jù)格式、模型自定義格式和語(yǔ)言相關(guān)的內(nèi)存結(jié)構(gòu)三個(gè)方面分別設(shè)計(jì)了API函數(shù)映射方法、分隔符-狀態(tài)機(jī)解析方法和內(nèi)存變量的擴(kuò)展注釋方法來(lái)實(shí)現(xiàn)模型數(shù)據(jù)接口的統(tǒng)一映射，為后續(xù)的模型數(shù)據(jù)適配提供統(tǒng)一的數(shù)據(jù)視圖。
　　(3)地理模型數(shù)據(jù)重構(gòu)方法庫(kù)的構(gòu)建。分析地理模型數(shù)據(jù)重構(gòu)在信息內(nèi)容和數(shù)據(jù)組織兩個(gè)主要方面的需求，在基于Node-Kernel結(jié)構(gòu)的統(tǒng)一數(shù)據(jù)視圖之上，設(shè)計(jì)了數(shù)據(jù)重構(gòu)方法的原子操作函數(shù)和統(tǒng)一調(diào)用

6、接口，由此構(gòu)建外觀統(tǒng)一的數(shù)據(jù)重構(gòu)方法組件，并作為數(shù)據(jù)重構(gòu)方法庫(kù)中的資源條目實(shí)現(xiàn)共享與重用。
　　(4)地理模型數(shù)據(jù)適配方案的構(gòu)建。整合前面三個(gè)研究?jī)?nèi)容，提出了地理模型數(shù)據(jù)適配方案的構(gòu)建方法，討論了適配方案的要素組織、數(shù)據(jù)規(guī)格匹配和數(shù)據(jù)接入的設(shè)計(jì)。從數(shù)據(jù)重構(gòu)方法的一般性特征和地理模型運(yùn)行的個(gè)性化特征出發(fā)，設(shè)計(jì)了數(shù)據(jù)適配方案的執(zhí)行驅(qū)動(dòng)，并按照“控制反轉(zhuǎn)”的思路設(shè)計(jì)了不同風(fēng)格的數(shù)據(jù)接入。
　　四個(gè)研究?jī)?nèi)容之間相互聯(lián)系又相互解耦，模

7、型數(shù)據(jù)規(guī)格的描述是整個(gè)研究的基礎(chǔ)，模型數(shù)據(jù)接口的統(tǒng)一映射為數(shù)據(jù)適配提供統(tǒng)一的數(shù)據(jù)視圖，數(shù)據(jù)重構(gòu)方法為數(shù)據(jù)適配提供可組合可重用的方法組件，最終形成了同樣可共享的數(shù)據(jù)適配方案資源。在開放式網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中的構(gòu)建原型系統(tǒng)，對(duì)數(shù)據(jù)適配資源的組織管理服務(wù)、共享平臺(tái)門戶和輔助應(yīng)用工具進(jìn)行了相應(yīng)的實(shí)現(xiàn)，驗(yàn)證了數(shù)據(jù)規(guī)格描述、數(shù)據(jù)接口映射、數(shù)據(jù)重構(gòu)等方法的可行性。通過(guò)典型目標(biāo)驅(qū)動(dòng)的集成模擬實(shí)驗(yàn)和典型探索驅(qū)動(dòng)的綜合模擬實(shí)驗(yàn)，對(duì)數(shù)據(jù)適配方法的實(shí)用性進(jìn)行了驗(yàn)證。