海洋環(huán)境信息可視化網(wǎng)格平臺(tái)關(guān)鍵技術(shù)研究.pdf

1、海洋是一巨大復(fù)雜、各種因素相互影響，多類過程彼此作用的動(dòng)態(tài)時(shí)變系統(tǒng)。海洋科學(xué)研究中，為揭示某種海洋現(xiàn)象及其動(dòng)力機(jī)制，確定和找出影響這一現(xiàn)象的海洋要素主要特征結(jié)構(gòu)，即海洋空間數(shù)據(jù)場中具有特定屬性的形狀、結(jié)構(gòu)和區(qū)域，并加以量化分析、可視化和虛擬仿真是十分關(guān)鍵性的。 中國是一個(gè)海洋大國，社會(huì)和經(jīng)濟(jì)發(fā)展必然越來越多地依賴海洋。為了迎接海洋21世紀(jì)，我國從國家發(fā)展戰(zhàn)略的高度出發(fā)，將“數(shù)字海洋”列入“十一五”和國家海洋科學(xué)技術(shù)發(fā)展計(jì)劃?！皵?shù)

2、字海洋”是隨著“數(shù)字地球”戰(zhàn)略的提出應(yīng)運(yùn)而生的，由海量、多分辨率、多時(shí)相、多類型海洋監(jiān)測監(jiān)視數(shù)據(jù)及其分析算法和模型構(gòu)建而成的海洋信息系統(tǒng)?！皵?shù)字海洋”采用網(wǎng)絡(luò)、虛擬現(xiàn)實(shí)、科學(xué)計(jì)算可視化等技術(shù)手段，以數(shù)字化、可視化、動(dòng)態(tài)顯示等方式，模擬重現(xiàn)或預(yù)現(xiàn)真實(shí)海洋世界的各種狀況變化，全面提高我國海洋管理與服務(wù)信息化水平，實(shí)現(xiàn)開放架構(gòu)整合和海洋信息共享服務(wù)，更好支撐海洋信息應(yīng)用，無疑具有十分重大的現(xiàn)實(shí)意義. 本文的工作是863計(jì)劃“基于網(wǎng)格的

3、海洋環(huán)境數(shù)據(jù)共享與信息服務(wù)技術(shù)的研究，(No.2006AA09Zl39)的重要組成部分，已實(shí)現(xiàn)的主要工作和創(chuàng)新如下： 1、海洋環(huán)境信息可視化網(wǎng)格平臺(tái)的架構(gòu)設(shè)計(jì)為滿足海洋環(huán)境信息數(shù)據(jù)可視化在時(shí)效性、動(dòng)態(tài)性、精度和規(guī)模等方面的處理需求，達(dá)到為廣大用戶提供海洋環(huán)境信息數(shù)據(jù)的遠(yuǎn)程可視化服務(wù)目的，以網(wǎng)格為技術(shù)支撐平臺(tái)實(shí)現(xiàn)海洋環(huán)境信息可視化網(wǎng)格平臺(tái)的架構(gòu)設(shè)計(jì)。 可視化網(wǎng)格平臺(tái)的體系結(jié)構(gòu)模型分為應(yīng)用門戶層、可視化服務(wù)層、網(wǎng)格中間件層和

4、可視化資源層。應(yīng)用門戶層：接收用戶的交互信息，生成可視化任務(wù)描述文件，向用戶顯示可視化任務(wù)執(zhí)行結(jié)果?？梢暬?wù)層：響應(yīng)可視化應(yīng)用門戶的任務(wù)請求，利用可視化網(wǎng)格資源完成具體的可視化任務(wù)。其中，可視化任務(wù)解析服務(wù)負(fù)責(zé)解析XML格式的可視化任務(wù)描述文件，并調(diào)用其他可視化服務(wù)完成可視化任務(wù)。網(wǎng)格中間件層：完成可視化服務(wù)的部署、注冊、調(diào)度、服務(wù)發(fā)現(xiàn)等網(wǎng)格資源管理功能?？梢暬Y源層：提供網(wǎng)格調(diào)度使用的各種可視化資源，包括可視化工具、圖形繪制硬件等。

5、可視化網(wǎng)格平臺(tái)的層次劃分清晰、功能定位明確、層間耦合性低，具有很好的可擴(kuò)展性。 2、可擴(kuò)展的數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換服務(wù)針對海洋環(huán)境信息的數(shù)據(jù)格式異構(gòu)性特點(diǎn)，在分析國內(nèi)外目前常用的8種海洋環(huán)境信息數(shù)據(jù)格式的基礎(chǔ)上，利用XML技術(shù)設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了海洋環(huán)境信息數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換服務(wù)，建立標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一的格式描述規(guī)范和數(shù)據(jù)格式。數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換服務(wù)根據(jù)原始元數(shù)據(jù)和目的元數(shù)據(jù)的描述特征，通過標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一的數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換的網(wǎng)格服務(wù)，為海洋科學(xué)工作者提供方便的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換，實(shí)現(xiàn)應(yīng)用

6、數(shù)據(jù)的無縫自動(dòng)轉(zhuǎn)換。 3、基于物理特征的平面離散流場并行拓?fù)浜喕滤惴ū疚奶岢鲆环N基于物理特征的平面離散流場并行拓?fù)浜喕滤惴?。算法以場的物理特征?jì)算參數(shù)為基礎(chǔ)，采用圖像融合與分割技術(shù)從參數(shù)圖像中抽取滿足物理特征的參數(shù)進(jìn)行有選擇性的可視化表現(xiàn)。由于物理特征計(jì)算分析和流線計(jì)算的數(shù)據(jù)量大、處理耗時(shí)，算法實(shí)現(xiàn)引入并行處理機(jī)制，以提高算法效率、滿足遠(yuǎn)程可視化的需求。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，算法在完全保持場的物理特征不便情況下，能有效地對平面離散流