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

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，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WebGIS发布子系统，采用B/S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GIS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GIS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WebGIS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”的作用。因此，海洋环境监测信息嵌入式WebGIS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GIS数据结构、基于XML的采集数据压缩、基于GML的监测数据封装、基于SVG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WebGIS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。

目录

文摘

英文文摘

声明

第1章绪论

1.1课题的选题背景及研究意义

1.2海洋监测技术研究现状

1.3论文的结构安排

第2章监测系统总体架构

2.1系统总体构架

2.2各子系统功能介绍

2.2.1数据监测子系统

2.2.2数据管理子系统

2.2.3模型分析子系统

2.2.4数据产品子系统

2.3小结

第3章 WebGIS发布子系统实时构架与研究

3.1WebGIS发布子系统构架

3.1.1子系统的软硬件环境

3.1.2子系统架构设计

3.1.3子系统数据流程

3.2子系统关键技术与实时性研究

3.2.1嵌入式GIS数据结构

3.2.2基于XML的采集数据压缩

3.2.3基于GML的监测数据封装

3.2.4基于SVG的可视化发布

3.3小结

第4章基于渐进式传输的嵌入式WebGIS平台的研究

4.1三种层次存储模型

4.1.1条带树

4.1.2 BLG树

4.1.3多叉树

4.2改进模型及算法

4.2.1数据结构

4.2.2改进算法

4.3实验结果与分析

4.4小结

第5章COSA-SRFCM算法在赤潮监测领域中的应用

5.1模糊聚类与赤潮监测数据挖掘

5.2相关算法

5.2.1 FCM算法

5.2.2 COSA算法

5.2.3 SRFCM算法

5.3基COSA-SRFCM算法的赤潮监测数据聚类

5.4算法实验与性能分析

5.5小结

第6章总结与展望

6.1全文总结

6.2课题展望

附 录

参考文献

致 谢

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