时空数据特征解析及其可视化——以海面变化数据为例

摘要

随着地学观测手段的进步,已有大量的地学时空数据积累。基于地理分析模型,对海量时空数据进行建模、分析与表达是当今地学研究的热点和重点之一。在对地理模型进行解析、整合与集成的基础上,构建多维融合以及特征驱动的数据建模分析及可视化表达方法,可为海量时空数据的特征解析、过程重构提供有效支撑。
　　 本文从时间域、空间域和时空域的角度对时空特征分析模型进行分类,尝试构建相应的模型集成框架。以VC++及WFL作为模型运算引擎,融合VTK可视化引擎,构建时空数据特征解析动态可视化系统,从而实现了对时空数据及其分析结果的维度透视、过程参数以及特征驱动的可视化表达框架。通过对典型模型的实现与集成示范,表明该系统可对时频域、空间域以及时空域分析的相关模型进行有机整合,并能实现对时空数据及其模型分析结果整合的动态可视化。
　　 基于赤道太平洋地区10天间隔的1/4度网格的卫星测高数据进行了海面变化特征解析与过程重现,基于EOF的第一时间系数可以有效表征El Ni(n)o事件发生、发展以及衰亡的全过程;面向特征驱动的可视化可有效获得其特征时间点及在该特征时空位置上的海面分布格局。基于西北太平洋边缘海区验潮数据的谱系特征分析表明,可以有效揭示单站位和区域内海面变化多尺度波动结构以及不同周期组份的时空分异特征。
　　 本文研究表明,在对模型进行解析与集成的基础上,从维度透视、过程参数以及特征驱动可视化的视角,构建面向时空特征解析的动态可视化系统,不仅可有效揭示地理对象的时空变化过程及特征,同时也为地理现象的演化结构,传递过程及其可能的作用机制研究提供模型分析与可视化表达支撑。