CN110727750A - 海洋时空过程对象提取与多尺度数据映射方法、介质及设备 - Google Patents

Abstract

本公开提供了一种海洋时空过程对象提取与多尺度表达方法、介质及设备，从长时间序列海洋环境数据中，提取海洋时空过程对象，并根据海洋时空过程语义表达模型，建立表达海洋现象的分级抽象模型；基于分级抽象模型建立数据立方体组织模型，进行分级映射，并结合GIS空间数据库，建立由维表和事实表构成的多维数据组织模型，读取所述模型，形成多尺度上的数据表达。

Description

海洋时空过程对象提取与多尺度数据映射方法、介质及设备

技术领域

本公开涉及一种海洋时空过程对象提取与多尺度表达方法、介质及设备。

背景技术

本部分的陈述仅仅是提供了与本公开相关的背景技术信息，不必然构成在先技术。

现在海洋环境数据服务粒度的选择主要以数据集为基础，以整个数据集来构建数据服务。但是海洋对象都是有尺度的，要想很好的研究海洋，需要结合海洋现象的时空尺度，目前的方法都无法实现上述目的。

发明内容

本公开为了解决上述问题，提出了一种海洋时空过程对象提取与多尺度表达方法、介质及设备，本公开能够实现海洋环境数据的过程化与对象化抽取和海洋时空过程对象到过程数据立方体的映射。

根据一些实施例，本公开采用如下技术方案：

一种海洋时空过程对象提取与多尺度表达方法，包括以下步骤：

从长时间序列海洋环境数据中，提取海洋时空过程对象，并根据海洋时空过程语义表达模型，建立表达海洋现象的分级抽象模型；

基于分级抽象模型建立数据立方体组织模型，进行分级映射，并结合GIS空间数据库，建立由维表和事实表构成的多维数据组织模型，读取所述模型，形成多尺度上的数据表达。

作为进一步的限定，利用经验正交函数分解算法进行海洋时空过程对象的提取。

作为进一步的限定，海洋时空过程对象具体包括海洋现象的空间模态与时态变化特征。

海洋现象在空间、时间维度上都是连续变化的，是一个从产生、发展、消弱到消亡的全生命周期过程。

作为进一步的限定，所述分级抽象模型具有包括时空过程、过程阶段和过程状态。

海洋时空过程的整个生命周期以及生命周期的各个阶段都是由一系列演变序列构成的，而每一个演变序列又是有很多的状态构成的，每一个状态即为一个原子单元，原子单元是海洋时空过程中最基本的单元，是演变序列的载体，它记录着时空过程演变序列某一状态的空间与属性信息。

按照面向对象的思想，在海洋时空过程的整个生命周期内，主要包括海洋时空过程、海洋时空过程的发展阶段以及海洋时空过程状态等几个对象。以过程为核心的海洋时空数据的组织可以通过一个多元组表达：

海洋时空过程的描述参数包括过程唯一标识、海洋时空过程名称、过程起始时间、过程结束时间、发生区域、时空过程类型、产生阶段标识、发展阶段标识、稳定阶段标识、减弱阶段标识、消亡阶段标识和海洋时空过程属性中的一个或多个。

海洋时空过程名称是海洋时空过程所包含的海洋现象或海洋实体的名称；海洋时空过程类型用于指明海洋时空过程是简单海洋时空过程还是复杂海洋时空过程。

海洋时空过程发展阶段的描述参数包括阶段唯一标识、阶段名称、前一阶段标识、后一阶段标识、阶段起始时间、阶段结束时间、状态标识和阶段属性。

海洋时空过程状态的描述参数包括状态唯一标识、中心点经纬度、状态时刻、状态属性和空间形态，其中，空间形态用一系列坐标串来表示。

作为进一步的限定，基于过程数据立方体组织模型，建立过程对象到过程数据立方体、过程阶段对象到过程数据子立方体、过程状态对象到过程数据立方体单元的分级映射。

作为进一步的限定，利用经验正交函数分解(EOF)算法，从长时间序列海洋环境数据中，提取海洋时空过程对象，即海洋现象的空间模态与时态变化特征，并根据海洋时空过程语义表达模型，建立海洋现象的时空过程到过程阶段，再到过程状态的分级抽象。

作为进一步的限定，基于过程数据立方体组织模型，建立过程对象-过程数据立方体、过程阶段对象-过程数据子立方体、过程状态对象-过程数据立方体单元的分级映射，并结合GIS空间数据库技术，建立由维表和事实表构成的多维数据组织模型。这种数据组织模型通过在数据的组织和存储上的优化，更适用于分析性的数据查询与获取。

作为进一步的限定，结合GIS空间数据库技术，建立由维表和事实表构成的多维数据组织模型。

在GIS空间数据库中，不能直接存储数据立方体模型数据。需要降维，即将数据立方体的多维信息存储为维表，将对应的不同维度上的属性信息存储为事实表。

一种海洋时空过程对象提取与多尺度表达系统，包括：

分级抽象模型建模模块，被配置为从长时间序列海洋环境数据中，提取海洋时空过程对象，并根据海洋时空过程语义表达模型，建立表达海洋现象的分级抽象模型；

分级映射模块，被配置为基于分级抽象模型建立数据立方体组织模型，进行分级映射；

多尺度表达模块，被配置为结合GIS空间数据库，建立由维表和事实表构成的多维数据组织模型，读取所述模型，形成多尺度上的数据表达。

一种计算机可读存储介质，其中存储有多条指令，所述指令适于由终端设备的处理器加载并执行所述的一种海洋时空过程对象提取与多尺度表达方法。

一种终端设备，包括处理器和计算机可读存储介质，处理器用于实现各指令；计算机可读存储介质用于存储多条指令，所述指令适于由处理器加载并执行所述的一种海洋时空过程对象提取与多尺度表达方法。

与现有技术相比，本公开的有益效果为：

构建的数据组织模型实现了数据的组织和存储上的优化，更适用于分析性的数据查询与获取。

利用过程数据立方体模型，实现海洋时空过程对象到过程数据立方体的映射，即实现语义表达模型到数据组织模型的转换。

本公开以完整表达海洋动态过程内部的演化规律为目的，开展海洋环境数据服务构建新方法研究，有效地把已有基于Web服务的GIS空间信息集成与共享方法与海洋时空过程对象的语义表达进行融合，不仅弥补了现有海洋环境数据服务集成与共享方法，在表达诸如海洋现象的动态演化过程特征及其演化过程中动态现象的变化机制等方面的不足，同时从数据服务构建阶段就融入了过程变化完整的语义描述，拓展了基于海洋环境数据服务进行过程演变规律定量分析的潜力。

附图说明

构成本公开的一部分的说明书附图用来提供对本公开的进一步理解，本公开的示意性实施例及其说明用于解释本公开，并不构成对本公开的不当限定。

图1是本公开的流程图；

图2是本公开的海洋时空过程的描述框架示意图。

具体实施方式：

下面结合附图与实施例对本公开作进一步说明。

应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本公开提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本公开所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本公开的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

如图1所示，首先，基于海洋时空过程语义的思想，从多源海洋环境数据中提取海洋时空过程对象，实现海洋环境数据的过程化与对象化抽取；然后，利用过程数据立方体模型，实现海洋时空过程对象到过程数据立方体的映射(即实现语义表达模型到数据组织模型的转换)。

海洋现象在空间、时间维度上都是连续变化的，是一个从产生、发展、消弱到消亡的全生命周期过程。

海洋时空过程的整个生命周期以及生命周期的各个阶段都是由一系列演变序列构成的，而每一个演变序列又是有很多的状态构成的，每一个状态即为一个原子单元，原子单元是海洋时空过程中最基本的单元，是演变序列的载体，它记录着时空过程演变序列某一状态的空间与属性信息。

按照面向对象的思想，在海洋时空过程的整个生命周期内，主要包括海洋时空过程、海洋时空过程的发展阶段以及海洋时空过程状态等几个对象。以过程为核心的海洋时空数据的组织可以通过一个多元组表达：

海洋时空过程的描述参数包括过程唯一标识、海洋时空过程名称、过程起始时间、过程结束时间、发生区域、时空过程类型、产生阶段标识、发展阶段标识、稳定阶段标识、减弱阶段标识、消亡阶段标识和海洋时空过程属性中的一个或多个。

海洋时空过程名称是海洋时空过程所包含的海洋现象或海洋实体的名称；海洋时空过程类型用于指明海洋时空过程是简单海洋时空过程还是复杂海洋时空过程。

海洋时空过程发展阶段的描述参数包括阶段唯一标识、阶段名称、前一阶段标识、后一阶段标识、阶段起始时间、阶段结束时间、状态标识和阶段属性。

海洋时空过程状态的描述参数包括状态唯一标识、中心点经纬度、状态时刻、状态属性和空间形态，其中，空间形态用一系列坐标串来表示。

利用经验正交函数分解(EOF)算法，从长时间序列海洋环境数据中，提取海洋时空过程对象(海洋现象的空间模态与时态变化特征)，并根据海洋时空过程语义表达模型，建立海洋现象的“时空过程—>过程阶段—>过程状态”分级抽象；

海洋时空过程的整个生命周期以及生命周期的各个阶段都是由一系列演变序列构成的，而每一个演变序列又是有很多的状态构成的，每一个状态即为一个原子单元，原子单元是海洋时空过程中最基本的单元，是演变序列的载体，它记录着时空过程演变序列某一状态的空间与属性信息。

按照面向对象的思想，在海洋时空过程的整个生命周期内，主要包括海洋时空过程、海洋时空过程的发展阶段以及海洋时空过程状态等几个对象。以过程为核心的海洋时空数据的组织可以通过一个多元组表达：

<海洋时空过程>可以视为集合，具体包括{<过程唯一标识>，<海洋时空过程名称>，<过程起始时间>，<过程结束时间>，<发生区域>，[时空过程类型]，<产生阶段标识>，<发展阶段标识>，<稳定阶段标识>，<减弱阶段标识>，<消亡阶段标识>，<海洋时空过程属性>}，其中

海洋时空过程名称是海洋时空过程所包含的海洋现象或海洋实体的名称；海洋时空过程类型用于指明海洋时空过程是简单海洋时空过程还是复杂海洋时空过程。

<海洋时空过程发展阶段>可以视为集合，具体包括{<阶段唯一标识>，[阶段名称]，<前一阶段标识>，<后一阶段标识>，<阶段起始时间>，<阶段结束时间>，{状态标识}，[阶段属性]}，其中

<海洋时空过程状态>可以视为集合，具体包括{<状态唯一标识>，<中心点经纬度>，<状态时刻>，<状态属性>，<空间形态>}，其中，<空间形态>::＝{[long,lat]}，用一系列坐标串来表示，long为经度，lat为纬度。

基于过程数据立方体组织模型，建立过程对象->过程数据立方体、过程阶段对象->过程数据子立方体、过程状态对象->过程数据立方体单元的分级映射，并结合GIS空间数据库技术，建立由维表和事实表构成的多维数据组织模型，这种数据组织模型通过在数据的组织和存储上的优化，更适用于分析性的数据查询与获取。

在GIS空间数据库中，不能直接存储数据立方体模型数据。需要降维，即将数据立方体的多维信息存储为维表，将对应的不同维度上的属性信息存储为事实表。

利用经验正交函数分解(EOF)算法，从长时间序列海洋环境数据中，提取海洋时空过程对象，即海洋现象的空间模态与时态变化特征，并根据海洋时空过程语义表达模型，建立海洋现象的时空过程到过程阶段，再到过程状态的分级抽象。

基于过程数据立方体组织模型，建立过程对象-过程数据立方体、过程阶段对象-过程数据子立方体、过程状态对象-过程数据立方体单元的分级映射，并结合GIS空间数据库技术，建立由维表和事实表构成的多维数据组织模型。这种数据组织模型通过在数据的组织和存储上的优化，更适用于分析性的数据查询与获取。

在其他实施例中，还提供以下产品实施例：

一种海洋时空过程对象提取与多尺度表达系统，包括：

分级抽象模型建模模块，被配置为从长时间序列海洋环境数据中，提取海洋时空过程对象，并根据海洋时空过程语义表达模型，建立表达海洋现象的分级抽象模型；

分级映射模块，被配置为基于分级抽象模型建立数据立方体组织模型，进行分级映射；

多尺度表达模块，被配置为结合GIS空间数据库，建立由维表和事实表构成的多维数据组织模型，读取所述模型，形成多尺度上的数据表达。

一种计算机可读存储介质，其中存储有多条指令，所述指令适于由终端设备的处理器加载并执行所述的一种海洋时空过程对象提取与多尺度表达方法。

一种终端设备，包括处理器和计算机可读存储介质，处理器用于实现各指令；计算机可读存储介质用于存储多条指令，所述指令适于由处理器加载并执行所述的一种海洋时空过程对象提取与多尺度表达方法。

本领域内的技术人员应明白，本公开的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本公开可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本公开可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。

本公开是参照根据本公开实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。

这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。

这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。

以上所述仅为本公开的优选实施例而已，并不用于限制本公开，对于本领域的技术人员来说，本公开可以有各种更改和变化。凡在本公开的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本公开的保护范围之内。

上述虽然结合附图对本公开的具体实施方式进行了描述，但并非对本公开保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本公开的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本公开的保护范围以内。

Claims (10)

1.一种海洋时空过程对象提取与多尺度表达方法，其特征是：包括以下步骤：

从长时间序列海洋环境数据中，提取海洋时空过程对象，并根据海洋时空过程语义表达模型，建立表达海洋现象的分级抽象模型；

基于分级抽象模型建立数据立方体组织模型，进行分级映射，并结合GIS空间数据库，建立由维表和事实表构成的多维数据组织模型，读取所述模型，形成多尺度上的数据表达。

2.如权利要求1所述的一种海洋时空过程对象提取与多尺度表达方法，其特征是：利用经验正交函数分解算法进行海洋时空过程对象的提取。

3.如权利要求1所述的一种海洋时空过程对象提取与多尺度表达方法，其特征是：所述分级抽象模型具有包括时空过程、过程阶段和过程状态；

海洋时空过程的整个生命周期以及生命周期的各个阶段都是由一系列演变序列构成的，而每一个演变序列又是有很多的状态构成的，每一个状态即为一个原子单元，原子单元是海洋时空过程中最基本的单元，是演变序列的载体，它记录着时空过程演变序列某一状态的空间与属性信息。

4.如权利要求1所述的一种海洋时空过程对象提取与多尺度表达方法，其特征是：按照面向对象的思想，在海洋时空过程的整个生命周期内，主要包括海洋时空过程、海洋时空过程的发展阶段以及海洋时空过程状态对象，以过程为核心的海洋时空数据的组织通过一个多元组表达。

5.如权利要求4所述的一种海洋时空过程对象提取与多尺度表达方法，其特征是：海洋时空过程的描述参数包括过程唯一标识、海洋时空过程名称、过程起始时间、过程结束时间、发生区域、时空过程类型、产生阶段标识、发展阶段标识、稳定阶段标识、减弱阶段标识、消亡阶段标识和海洋时空过程属性中的一个或多个。

6.如权利要求4所述的一种海洋时空过程对象提取与多尺度表达方法，其特征是：海洋时空过程名称是海洋时空过程所包含的海洋现象或海洋实体的名称；海洋时空过程类型用于指明海洋时空过程是简单海洋时空过程还是复杂海洋时空过程；

或，海洋时空过程发展阶段的描述参数包括阶段唯一标识、阶段名称、前一阶段标识、后一阶段标识、阶段起始时间、阶段结束时间、状态标识和阶段属性；

或，海洋时空过程状态的描述参数包括状态唯一标识、中心点经纬度、状态时刻、状态属性和空间形态，其中，空间形态用一系列坐标串来表示。

7.如权利要求1所述的一种海洋时空过程对象提取与多尺度表达方法，其特征是：基于过程数据立方体组织模型，建立过程对象到过程数据立方体、过程阶段对象到过程数据子立方体、过程状态对象到过程数据立方体单元的分级映射；

或，利用经验正交函数分解算法，从长时间序列海洋环境数据中，提取海洋时空过程对象，即海洋现象的空间模态与时态变化特征，并根据海洋时空过程语义表达模型，建立海洋现象的时空过程到过程阶段，再到过程状态的分级抽象。

8.如权利要求1所述的一种海洋时空过程对象提取与多尺度表达方法，其特征是：结合GIS空间数据库技术，建立由维表和事实表构成的多维数据组织模型；

在GIS空间数据库中，对数据立方体模型数据进行降维存储，即将数据立方体的多维信息存储为多维表，将对应的不同维度上的属性信息存储为事实表。

9.一种海洋时空过程对象提取与多尺度表达系统，其特征是：包括：

分级抽象模型建模模块，被配置为从长时间序列海洋环境数据中，提取海洋时空过程对象，并根据海洋时空过程语义表达模型，建立表达海洋现象的分级抽象模型；

分级映射模块，被配置为基于分级抽象模型建立数据立方体组织模型，进行分级映射；

多尺度表达模块，被配置为结合GIS空间数据库，建立由维表和事实表构成的多维数据组织模型，读取所述模型，形成多尺度上的数据表达。

10.一种计算机可读存储介质或终端设备，其特征是：其中存储有多条指令，所述指令适于由终端设备的处理器加载并执行权利要求1-8中任一项所述的一种海洋时空过程对象提取与多尺度表达方法。

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