面向傳感網(wǎng)的海洋觀測數(shù)據(jù)集成關(guān)鍵技術(shù)研究.pdf

1、現(xiàn)代海洋環(huán)境觀測手段的特點(diǎn)是采用多種傳感器、儀器及多種觀測平臺(tái),對海域進(jìn)行全時(shí)空、高密度、高頻率的立體觀測?，F(xiàn)代海洋觀測已進(jìn)入從空間、海面、水下到海床基的立體觀測時(shí)代。不同觀測手段的數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)質(zhì)控、預(yù)處理以及存儲(chǔ)方式、產(chǎn)品加工、信息發(fā)布等不同,因此海洋觀測網(wǎng)存在各類復(fù)雜的需求。針對海洋觀測網(wǎng)的大量長期、定點(diǎn)、連續(xù)、大范圍多要素觀測數(shù)據(jù),如何有效地實(shí)現(xiàn)采集、傳輸、存儲(chǔ)和處理,為海洋科學(xué)研究及海洋管理提供多要素的實(shí)況數(shù)據(jù)資料,大大提升對

2、各種海洋現(xiàn)象的觀測能力,對現(xiàn)代海洋觀測網(wǎng)的數(shù)據(jù)集成和信息服務(wù)系統(tǒng)建設(shè)具有重要指導(dǎo)意義。
　　 本文提出了面向傳感網(wǎng)的標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一、接口規(guī)范的海洋觀測網(wǎng)數(shù)據(jù)集成和信息服務(wù)整體架構(gòu),在此架構(gòu)下主要開展了基于XML的異構(gòu)歷史海洋觀測數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化和實(shí)時(shí)海洋觀測數(shù)據(jù)的海洋傳感網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù)研究。XML作為樹型存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)和支持深層次嵌套表達(dá),具有能描述比關(guān)系型數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)更為復(fù)雜、更接近現(xiàn)實(shí)的海洋觀測數(shù)據(jù)的能力,同時(shí)XML可以粒狀地更新,在海洋觀測數(shù)據(jù)采

3、集、預(yù)處理、質(zhì)控、元數(shù)據(jù)提取以及數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和維護(hù)等方面改變傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)構(gòu)造和處理方式。傳感網(wǎng)(Sensor Web)可以進(jìn)行海洋環(huán)境要素傳感器實(shí)時(shí)觀測的系統(tǒng)描述、自動(dòng)發(fā)現(xiàn)、數(shù)據(jù)質(zhì)控、數(shù)據(jù)表達(dá)及數(shù)據(jù)獲取與傳輸功能,通過Web發(fā)現(xiàn)、訪問、應(yīng)用所有類型的接入實(shí)時(shí)的海洋傳感器觀測數(shù)據(jù)資源,為構(gòu)建即插即用的基于Web的實(shí)時(shí)海洋傳感網(wǎng)提供一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的平臺(tái)技術(shù)支撐。本文主要研究內(nèi)容和成果如下:
　　 1.針對海洋觀測數(shù)據(jù)采集、處理、存儲(chǔ)、發(fā)布不同,

4、分析國內(nèi)外海洋觀測數(shù)據(jù)集成和信息服務(wù)相關(guān)技術(shù),同時(shí)針對實(shí)際海洋觀測數(shù)據(jù)集成需求,提出了未來海洋觀測網(wǎng)的數(shù)據(jù)集成和信息服務(wù)是“海洋感知網(wǎng)”模式,而此模式的基礎(chǔ)是海洋傳感網(wǎng)。
　　 2.針對海洋觀測網(wǎng)的大量長期、定點(diǎn)、連續(xù)、大范圍多要素的海洋觀測數(shù)據(jù),提出了標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一、接口規(guī)范的海洋觀測網(wǎng)數(shù)據(jù)集成與信息服務(wù)整體架構(gòu),在此架構(gòu)下主要研究基于XML的異構(gòu)歷史海洋觀測數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化和實(shí)時(shí)海洋觀測數(shù)據(jù)的海洋傳感網(wǎng)技術(shù),并提出了相應(yīng)的設(shè)計(jì)思路。

5、r>　　 3.對已有的異構(gòu)歷史海洋環(huán)境觀測調(diào)查數(shù)據(jù)進(jìn)行了科學(xué)分類,然后通過提取各類海洋環(huán)境觀測數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)元(Data Element),通過聚合數(shù)據(jù)元或數(shù)據(jù)元的集合映射為XML Schema,從而制定了各類海洋環(huán)境觀測數(shù)據(jù)的XML Schema標(biāo)準(zhǔn)。同時(shí)制定了基于XML的海洋信息元數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn),支持原始數(shù)據(jù)文件、標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)集、數(shù)據(jù)表、數(shù)據(jù)庫和數(shù)據(jù)倉庫等各類數(shù)據(jù)狀態(tài)級(jí)別,并在此標(biāo)準(zhǔn)基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了海洋元數(shù)據(jù)目錄服務(wù)系統(tǒng)。
　　 4.針

6、對國家、省市節(jié)點(diǎn)多級(jí)海洋業(yè)務(wù)部門內(nèi)部及之間海洋基礎(chǔ)數(shù)據(jù)、海洋空間數(shù)據(jù)和海洋業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)等的共享、分發(fā)和整合,設(shè)計(jì)并開發(fā)了基于異步消息模式的海洋數(shù)據(jù)交換平臺(tái),采用“中心-代理”多層樹狀傳輸體系架構(gòu),兩者分擔(dān)不同角色,共同完成海洋數(shù)據(jù)交換。
　　 5.按照層次化設(shè)計(jì)思路進(jìn)行設(shè)計(jì)和構(gòu)建海洋傳感網(wǎng)的層次結(jié)構(gòu)模型,采用SOA架構(gòu),各類海洋傳感器具體應(yīng)用服務(wù)作為Web服務(wù),以標(biāo)準(zhǔn)的服務(wù)注冊過程來注冊該服務(wù),設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了海洋傳感器數(shù)據(jù)源層、海洋傳