分布式海洋監(jiān)測與信息發(fā)布系統(tǒng)實時性的研究.pdf

1、我國是海洋大國，海洋資源的合法開發(fā)利用關(guān)系到我國的經(jīng)濟、政治、國防和文化等方面的發(fā)展。但隨著大規(guī)模開發(fā)利用海洋，海洋的污染程度日趨嚴重，導致赤潮等災害不斷發(fā)生，對我國沿海的海洋生態(tài)環(huán)境產(chǎn)生了嚴重的影響并導致巨大的直接和間接的經(jīng)濟損失。因此，研究建立實時可靠的海洋監(jiān)測采集網(wǎng)絡(luò)、災害數(shù)據(jù)分析和信息發(fā)布系統(tǒng)，已經(jīng)成為維護海洋健康環(huán)境和合理開發(fā)海洋資源的迫切要求。 本文在山東省關(guān)于海洋監(jiān)測和災害預警項目的課題背景下，主要針對海洋監(jiān)測與災

2、害預警系統(tǒng)中的監(jiān)測子系統(tǒng)和臺站信息發(fā)布子系統(tǒng)，從提高監(jiān)測采集和信息挖掘與發(fā)布的實時性所采取的技術(shù)和策略方面進行研究，為實現(xiàn)海洋災害的實時監(jiān)控提供保障。 文中首先對海洋實時監(jiān)測發(fā)布系統(tǒng)的研究背景和現(xiàn)狀進行分析，在此基礎(chǔ)上給出了論文的主要研究內(nèi)容和意義以及結(jié)構(gòu)安排。隨后開始介紹海洋監(jiān)測和信息發(fā)布兩個子系統(tǒng)的架構(gòu)設(shè)計和關(guān)鍵技術(shù)。整個監(jiān)測發(fā)布系統(tǒng)采用三層網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，負責數(shù)據(jù)采集的監(jiān)測子站分布在監(jiān)測海域中，它們由相應的監(jiān)測臺站負責集成處理其

3、采集的數(shù)據(jù)，臺站與子站之間采用無線移動網(wǎng)絡(luò)相互通訊，而多個監(jiān)測臺站在數(shù)據(jù)中心的管理下對采集數(shù)據(jù)進行實時的分布式聚類挖掘，并將采集數(shù)據(jù)上傳到數(shù)據(jù)中心，以供進一步的災害分析和預警。 在監(jiān)測子系統(tǒng)方面，針對數(shù)據(jù)采集和封裝傳輸?shù)确矫妫o出了本系統(tǒng)所采用的無線網(wǎng)絡(luò)通訊、GPS實時定位和基于XML的數(shù)據(jù)封裝與訪問等關(guān)鍵技術(shù)，以及采用這些技術(shù)在實時性提升上的考慮。信息發(fā)布主要關(guān)注的是臺站級的信息發(fā)布，由于監(jiān)測臺站位于整個監(jiān)測發(fā)布系統(tǒng)的中心，信

4、息發(fā)布具有發(fā)布對象和形式多樣化的特點。針對臺站級發(fā)布的上述需求，給出了本文所設(shè)計的分布式信息發(fā)布子系統(tǒng)的架構(gòu)與模塊劃分。發(fā)布平臺的核心是建立在臺站系統(tǒng)之上的嵌入式GIS發(fā)布系統(tǒng)，在此基礎(chǔ)上，平臺向監(jiān)測子站、Internet瀏覽器和手機等多種類型的用戶提供多種形式的發(fā)布服務(wù)。嵌入式GIS發(fā)布系統(tǒng)的實時性能對于整個信息發(fā)布子系統(tǒng)的性能起關(guān)鍵作用，因此本文對嵌入式Linux平臺上的GIS系統(tǒng)研究進行綜述，分析了海洋環(huán)境發(fā)布的嵌入式GIS平臺的

5、設(shè)計需求，給出了平臺的實時架構(gòu)和實現(xiàn)類圖，并對提高平臺實時性、降低存儲耗費等方面采取的技術(shù)和策略進行研究。 論文最后給出了兩種針對不同環(huán)境災害挖掘的實時聚類算法，前者應用于臺站分布式信息發(fā)布子系統(tǒng)的災害數(shù)據(jù)挖掘，該算法采用基于核心集抽樣的改進聚類框架，有效的降低了節(jié)點間的數(shù)據(jù)傳輸量，加快了災害聚類挖掘的速度；后者針對數(shù)據(jù)中心實時數(shù)據(jù)挖掘和歷史數(shù)據(jù)庫增量式挖掘的要求，給出了一種基于熵的增量式聚類算法，并將其應用于數(shù)據(jù)中心的災害挖掘