【摘要】：隨著地理空間觀測數(shù)據(jù)的積累,地球環(huán)境、氣象和社會等領域監(jiān)測分析能力的增強,地理信息系統(tǒng)和計算機技術的發(fā)展,形成了海量的時空場數(shù)據(jù)。氣候模式通過對氣候系統(tǒng)進行數(shù)學表達建模,借助巨型計算機對氣候系統(tǒng)涉及的復雜演變過程進行定量的、長時間的、大數(shù)據(jù)量的運算。氣候模式運行產生的時空場數(shù)據(jù),具有海量性、多維性、復雜性和面向分析等特點,管理和分析上述數(shù)據(jù)已成為現(xiàn)有信息系統(tǒng)的重要瓶頸,并成為學術界研究的熱點問題。張量是高維數(shù)據(jù)最自然的表現(xiàn)形式,可以保持數(shù)據(jù)的原始結構,同時張量可用于進行多變量、多坐標系統(tǒng)對象的統(tǒng)一表達,因此對于解決氣候模式運行產生的多地理要素的多維時空場數(shù)據(jù)組織存儲與管理問題是一種很好的手段。本文基于張量與張量分解數(shù)學理論,構建基于張量的多維時空場數(shù)據(jù)表達模型和數(shù)據(jù)壓縮模型,并定義基于該數(shù)據(jù)模型的數(shù)據(jù)結構和文件存儲方案;構建基于張量數(shù)據(jù)模型的時空場數(shù)據(jù)檢索策略和多尺度分析方法。在此基礎上以地球氣候模式運行結果數(shù)據(jù)為例,以vmmlib和Eigen矩陣庫作為數(shù)據(jù)運算引擎,融合VTK( Visualization Toolkit)可視化引擎,構建基于張量的氣候模式時空場數(shù)據(jù)組織管理與可視化系統(tǒng),從而實現(xiàn)了對時空場數(shù)據(jù)的壓縮存儲、維度透視以及動態(tài)分析等數(shù)據(jù)管理與可視化表達框架。本文的研究工作主要包括以下幾個方面:(1)基于張量的時空場數(shù)據(jù)模型與存儲結構。根據(jù)氣候模式數(shù)據(jù)不同的組織管理與分析需求,構建時空場數(shù)據(jù)模型;基于張量構建原始張量時空場數(shù)據(jù)模型;基于張量Tucker分解和層次分解構建時空場數(shù)據(jù)壓縮模型和文件存儲方案。定義了時空場張量數(shù)據(jù)結構,實現(xiàn)了模式數(shù)據(jù)的文件存儲。(2)基于張量數(shù)據(jù)模型的時空場數(shù)據(jù)檢索與分析。在張量Tucker分解和層次分解構建時空場數(shù)據(jù)模型的基礎上,以張量分解數(shù)學理論為基礎,通過對時空場數(shù)據(jù)分解結果進行檢索和采樣,實現(xiàn)了對基于張量的時空場壓縮數(shù)據(jù)模型的檢索和多尺度分析,基于張量層次分解實現(xiàn)對時空場數(shù)據(jù)的壓縮存儲與動態(tài)追加。(3)構建基于張量的時空場數(shù)據(jù)管理與可視化系統(tǒng),實現(xiàn)時空場數(shù)據(jù)的壓縮存儲、維度透視、動態(tài)分析以及數(shù)據(jù)的多維可視化表達,并用氣候模式時空場數(shù)據(jù)進行案例驗證與分析。本文基于張量數(shù)學理論,構建時空場張量數(shù)據(jù)模型與組織存儲,實現(xiàn)對氣候模式模擬產生的地學時空場數(shù)據(jù)的壓縮存儲、時空檢索、多尺度分析及動態(tài)追加,對于解決地學時空場數(shù)據(jù)爆炸式增長和從海量數(shù)據(jù)中信息挖掘具有一定的參考意義。
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圖１．１研究技術路線圖逡逑１．３．３論文組織逡逑本文基于張量數(shù)學理論，構建基于張量的時空場數(shù)據(jù)模型與組織存儲方案，逡逑實現(xiàn)對氣候模式模擬產生的地學時空場數(shù)據(jù)的壓縮存儲、時空檢索、多尺度分以及動態(tài)追加�；谌驓夂蚰Ｊ綍r空場數(shù)據(jù)和ＷＲＦ模式颶風模擬數(shù)據(jù)，構基于張量的氣候模式時空場數(shù)據(jù)組織管理與可視化系統(tǒng)，并進行相關分析。逡逑本文論文組織結構如下：逡逑第１章：緒論。本章分析了氣候模式的研宄背景以及研宄意義，總結國內關于時空場數(shù)據(jù)的組織管理與可視化研究現(xiàn)狀。對張量理論研[傁腫唇兇芙崮桑允笨粘∈菘墑踴兇芙峁檳�，綑{鼙疚鬧饕繡襯諶鶯圖際趼廢摺ｅ義系冢艙攏夯謖帕康鈉蚰Ｊ絞笨粘∈葑櫓媧�。本章牙C沉似蚰Ｊ狡涫笨粘∈蕕奶氐愫駝帕糠紙獾幕±礪郟徊⒃詿嘶∩涎繡沉嘶謖帕康暮蚰Ｊ絞笨粘∈葑櫓ɑ讜頰帕康氖葑櫓�、基又q帕浚裕酰悖耄澹蚍鄭稿義，

本文編號：2544836