海洋渔业GIS时空数据组织与分析
【摘要】：随着海洋监测技术的不断应用和提高，人类获得了巨量的海洋数据。由于海洋本身所具有的动态性、多维性、多尺度性、周期性、模糊性等特征，现有的面向陆地GIS的时空数据组织模型均不能完全适应于海洋时空数据的组织。在借鉴前人对海洋数据组织问题的讨论的基础上，论文提出了全新的海洋渔业时空数据组织框架模型，该框架模型从海洋原始数据集的定义、时空数据仓库的内涵、时空数据组织的层次、算法的应用层次等多个方面进行全新的总结和设计。该框架模型的提出和建立为进一步的分析和研究提供了框架基础。基于这种新框架模型，针对时空数据仓库中基础时态数据的组织，提出了基于格网的时序快照修正模型(GSSADM)，并针对GSSADM模型中修正快照的存储，提出了行式数据压缩编码方案。在数据格式转换算法中，提出了基于格网空间索引的顾及方向的单点八向移面的矢量等值线格点内插算法。
海洋渔业多维时空数据仓库是整个框架模型的核心部分，论文在分析了海洋渔业所面临的主题问题的基础上，提出了海洋渔业多维数据库的形式化描述和定义，这是进行海洋渔业时空数据仓库构建的概念基础。在进一步的事实、维度、维层次、维层次关系的识别过程中，特别对时空维的组织和检索进行了研究，并以混合多维数据模型结构进行了仓库的构建。为提高海洋渔业数据仓库的数据查询效率，依据多维视图之间的查询依赖关系，并根据主题分析需求，拟定了顶端视图和物化视图的选择策略。并在时空数据的聚集中，提出以五数总括值的中位数来表达聚集结果的思路，提高了结果的可靠度。
海洋渔业时空数据组织的目的是为了便于面向海洋渔业主题问题的应用和分析。作为应用和验证，论文对时空数据仓库中的北太平洋渔获生产数据，进行了分析和信息提取。为研究北太平洋鱿鱼沿时空维的聚集特征，论文首次创新性的提出了基于生产力影响强度的层次树近邻函数聚类法(IPHTNFCA)，并运用该聚类算法进行了北太平洋鱿鱼渔场在时空维上的聚类分析，最后运用聚类分析结果，提取了在时空维度上鱿鱼中心渔场与海水表层水温(SST)的相关关系，可为北太平洋的鱿鱼生产提供一定参考。
基于论文提出的海洋渔业时空数据组织框架模型和时空数据仓库的构建策略，作为应用范例，论文还进行了“西北太平洋生产辅助决策支持系统”的开发和研究工作。该系统的建立完成，对于促进远洋渔业生产的现代化管理、提高远洋生产的国际竞争力、维护国家的海洋权益等方面都将起到非常显著的作用。
本文的研究内容结合国家863计划课题(818-07-02、818-11-03)和国家自然科学基金项目(4007400)，研制开发了一批可业务化运行的软件产品。目前部分软件产品已应用到一些具体的渔业生产单位，获得业内人士的关注和好评。
【关键词】：海洋渔业 地理信息 系统 时空数据 数据组织 数据仓库 多维数据库 聚类分析 决策支持系统 渔场分析 渔船动态监控 【学位授予单位】：山东科技大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2004
【分类号】：S951.2
【目录】：
- 1 绪论10-24
- 1.1 海洋渔业与信息技术10-13
- 1.2 海洋渔业GIS的发展现状13-17
- 1.3 海洋渔业GIS发展中的关键问题17-19
- 1.4 论文研究内容19-20
- 参考文献20-24
- 2 海洋渔业时空数据组织24-68
- 2.1 海洋数据获取手段与特点24-30
- 2.2 现有时空数据组织模型30-41
- 2.3 海洋GIS时空数据模型评述41-45
- 2.4 海洋GIS时空数据组织框架45-49
- 2.5 数据仓库中基于格网的时态数据组织模型研究49-59
- 2.6 原始数据转换中的矢量等值线格网插值59-65
- 2.7 小结65-66
- 参考文献66-68
- 3 面向海洋渔业主题的多维数据仓库构建68-101
- 3.1 数据仓库和时空数据仓库68-75
- 3.2 海洋渔业领域主题内容分析75-77
- 3.3 海洋渔业多维数据仓库构建77-89
- 3.4 海洋渔业数据仓库多维视图的物化89-92
- 3.5 海洋环境要素数据时空维聚集92-98
- 3.6 小结98-99
- 参考文献99-101
- 4 基于海洋渔业数据仓库的北太平洋鱿鱼资源时空分析101-128
- 4.1 北太平洋海洋环境状况概述101-103
- 4.2 生产信息的对比分析103-110
- 4.3 中心渔场时空聚类分析110-121
- 4.4 聚类结果时空分布分析及中心渔场与SST相关分析121-126
- 4.5 小结126-127
- 参考文献127-128
- 5 海洋渔业时空数据组织框架应用范例128-150
- 5.1 系统建设意义以及框架功能划分128-130
- 5.2 海洋渔业底层综合数据库管理系统开发130-136
- 5.3 远洋渔船动态监控模块开发136-141
- 5.4 基于空间叠加的渔场动态对比分析模块开发141-144
- 5.5 远洋渔船避风模块开发144-146
- 5.6 小结146
- 参考文献146-150
- 6 结论、成果与展望150-152
- 致谢152-154
- 攻读博士期间主要研究成果154-155
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