海洋环境信息集成方法研究与新一代MAGIS平台软件开发

摘要

本论文以海洋环境信息集成为研究对象，以构建行之有效的海洋环境信息集成的技术框架和方法体系为研究目标，以解决信息集成中遇到的语法异构和语义异构问题为主要研究内容，以从数据到知识、从语法到语义、从单机、局域网到Internet的集成层次和顺序为研究路线，系统地进行了基于数据仓库的海洋环境数掘集成研究、基于构件和Web Services的海洋环境数据处理方法集成研究以及基于本体论的海洋知识集成研究，并根据研究成果，进行了新一代MAGIS(Marine and Atmospheric Geographical Information System)平台软件的研发。论文的主要工作和获得的成果如下： 1)基于数据仓库的海洋环境数据集成研究详细论述了海洋环境数据不同于其他行业数据的强烈异构性的表现及其深层次原因，较全面论证了数据仓库技术在解决海洋环境数据集成问题中的适应性。设计了符合海洋环境数据集成特征的数据仓库结构功能模型，并从底层自主研发了可对海洋数据自动抽取、转换、载入的海洋数据仓库ETL (Extraction、Translate and Load)工具，根据该模型和工具，进行了海洋环境数据仓库建设的实践。 2)基于构件的海洋环境数据处理方法集成研究采用构件技术对数据管理、时空分析和可视化等海洋环境数据处理方法进行集成，可有效提高这些方法的复用能力和复用程度。针对海洋科研领域软件开发中的需求不明确、功能模块间耦合度低等领域特点，充分考虑到构件的高封装、可复用等技术优势，建立了基于构件的面向海洋科研领域的“并行开发自主集成”软件开发模型，从而为海洋领域的功能模块的开发和集成提供整个过程的指导。作为对海洋数据读取方法集成的实践，运用该开发模型，研发了基于构件的“海洋数据一体化读取中间件”及其桌面平台系统，为海洋领域的科研人员提供了可对多种数据文件格式一体化读取、对多种关系数据库智能化导入导出的工具，也为海洋信息系统开发人员提供了即插即用的构件供二次开发使用。 3)基于Web Services的海洋环境数据处理方法集成研究Internet环境下对海洋环境数据处理方法的集成和复用提出了新的要求，如通过Web远程调用和互操作、便于网上发布和查找、跨防火墙的通信、真正和位置、平台和操作语言无关等等。为了满足这些要求，本论文探讨了Web Service技术的基本原理及其Internet环境下的方法集成中的适应性，研发了集数据下载、时空分析和可视化方法为一体的基于Web Services的“海洋信息集成网络服务平台系统”，为Internet的用户提供了在线数据服务、时空分析服务和可视化服务，也为Internet的开发人员提供了可方便调用的Web Services。 4)基于本体的海洋知识集成初步研究知识集成是信息集成的最高阶段，知识集成中的最大问题是语义异构问题。本文深入研讨了本体论技术在有效进行海洋知识集成并解决语义异构问题方面的必要性和可行性，探索了基于本体的海洋知识集成的内容和方法，并进行了初步的实践。 5)基于集成思想的新一代MAGIS原型系统的研发基于上述成果，进行了新一代MAGIS原型系统的研发。新一代MAGIS中，进一步强化了集成思想，实现了数据、方法和知识的无缝集成；完善了MAGIS的产品体系和产品结构，在以前单机版和局域网的基础上，增加了Internet版和开发版；融入了空间分辨率转换、混合编程、多维和动态显示模型、多线程、多级缓存等关键技术。

目录

文摘

英文文摘

论文说明：图索引、表索引

独创声明及学位论文版权使用授权书

第1章绪论

1.1研究背景和意义

1.1.1研究背景

1.1.2研究意义

1.2研究现状

1.2.1信息集成研究概况

1.2.2海洋信息集成研究概况

1.3主要研究内容和论文的结构组织

1.3.1研究内容

1.3.2论文结构

第2章基于数据仓库的海洋环境数据集成研究

2.1海洋环境数据集成的必要性

2.1.1海洋环境数据异构性的表现

2.1.2海洋环境数据集成的迫切性

2.2基于数据仓库的海洋环境数据集成研究

2.2.1数据仓库及其特征

2.2.2数据仓库在解决海洋环境数据集成问题中的适用性

2.2.3海洋数据仓库系统结构

2.2.4海洋数据仓库ETL研发

2.3海洋环境数据仓库建设实践

第3章基于构件的海洋环境数据处理方法集成研究

3.1海洋环境数据处理方法的特征和软件复用

3.2构件技术在海洋环境数据处理方法开发和集成中的适用性

3.3基于构件的面向海洋科研领域的软件开发过程模型研究

3.3.1计算机软件工程

3.3.2传统的软件开发模型

3.3.3基于构件的面向海洋科研领域的软件开发模型研究

3.4基于构件的海洋环境数据处理方法集成实践

3.4.1 MDURM的概要需求分析

3.4.2 MDURM的架构设计

3.4.3 MDURM的详细需求分析和详细设计

3.4.4 MDURM的实现

3.4.5 MDURM研发中的关键技术研究

3.4.6 MDURM的特性

第4章基于Web Services的海洋环境数据处理方法集成研究

4.1 Internet环境下对方法集成和复用的要求

4.2 Web Services的基本原理

4.3 Web Services技术在海洋环境数据处理方法集成中的适应性

4.4基于Web Services的海洋环境数据处理方法集成实践

第5章基于本体的海洋知识集成初步研究

5.1知识集成和本体论

5.1.1知识和知识集成

5.1.2本体和本体论

5.2基于本体的海洋知识集成的必要性和可行性

5.2.1海洋知识集成的必要性

5.2.2基于本体的海洋知识集成的可行性

5.3基于本体的海洋知识集成的内容和方法

5.4基于本体的海洋知识集成的初步实践

第6章基于集成思想的新一代MAGIS平台软件的研发

6.1 MAGIS概述

6.2 MAGIS升级的必要性

6.3新一代MAGIS的原理和关键技术

6.3.1新一代MAGIS的原理

6.3.2新一代MAGIS的关键技术

6.4新一代MAGIS的实现

第7章总结和展望

7.1总结

7.2展望

参考文献

致谢

攻读博士学位期间主要学术成果与交流

论文发表和版权登记情况

获奖情况

参加项目情况

学术交流情况