【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(huì)等領(lǐng)域監(jiān)測分析能力的增強(qiáng),地理信息系統(tǒng)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展,形成了海量的時(shí)空場數(shù)據(jù)。氣候模式通過對(duì)氣候系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)學(xué)表達(dá)建模,借助巨型計(jì)算機(jī)對(duì)氣候系統(tǒng)涉及的復(fù)雜演變過程進(jìn)行定量的、長時(shí)間的、大數(shù)據(jù)量的運(yùn)算。氣候模式運(yùn)行產(chǎn)生的時(shí)空場數(shù)據(jù),具有海量性、多維性、復(fù)雜性和面向分析等特點(diǎn),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(xué)術(shù)界研究的熱點(diǎn)問題。張量是高維數(shù)據(jù)最自然的表現(xiàn)形式,可以保持?jǐn)?shù)據(jù)的原始結(jié)構(gòu),同時(shí)張量可用于進(jìn)行多變量、多坐標(biāo)系統(tǒng)對(duì)象的統(tǒng)一表達(dá),因此對(duì)于解決氣候模式運(yùn)行產(chǎn)生的多地理要素的多維時(shí)空場數(shù)據(jù)組織存儲(chǔ)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(xué)理論,構(gòu)建基于張量的多維時(shí)空場數(shù)據(jù)表達(dá)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(jié)構(gòu)和文件存儲(chǔ)方案;構(gòu)建基于張量數(shù)據(jù)模型的時(shí)空場數(shù)據(jù)檢索策略和多尺度分析方法。在此基礎(chǔ)上以地球氣候模式運(yùn)行結(jié)果數(shù)據(jù)為例,以vmmlib和Eigen矩陣庫作為數(shù)據(jù)運(yùn)算引擎,融合VTK( Visualization Toolkit)可視化引擎,構(gòu)建基于張量的氣候模式時(shí)空場數(shù)據(jù)組織管理與可視化系統(tǒng),從而實(shí)現(xiàn)了對(duì)時(shí)空場數(shù)據(jù)的壓縮存儲(chǔ)、維度透視以及動(dòng)態(tài)分析等數(shù)據(jù)管理與可視化表達(dá)框架。本文的研究工作主要包括以下幾個(gè)方面:(1)基于張量的時(shí)空場數(shù)據(jù)模型與存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)。根據(jù)氣候模式數(shù)據(jù)不同的組織管理與分析需求,構(gòu)建時(shí)空場數(shù)據(jù)模型;基于張量構(gòu)建原始張量時(shí)空場數(shù)據(jù)模型;基于張量Tucker分解和層次分解構(gòu)建時(shí)空場數(shù)據(jù)壓縮模型和文件存儲(chǔ)方案。定義了時(shí)空場張量數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu),實(shí)現(xiàn)了模式數(shù)據(jù)的文件存儲(chǔ)。(2)基于張量數(shù)據(jù)模型的時(shí)空場數(shù)據(jù)檢索與分析。在張量Tucker分解和層次分解構(gòu)建時(shí)空場數(shù)據(jù)模型的基礎(chǔ)上,以張量分解數(shù)學(xué)理論為基礎(chǔ),通過對(duì)時(shí)空場數(shù)據(jù)分解結(jié)果進(jìn)行檢索和采樣,實(shí)現(xiàn)了對(duì)基于張量的時(shí)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(shí)現(xiàn)對(duì)時(shí)空場數(shù)據(jù)的壓縮存儲(chǔ)與動(dòng)態(tài)追加。(3)構(gòu)建基于張量的時(shí)空場數(shù)據(jù)管理與可視化系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)時(shí)空場數(shù)據(jù)的壓縮存儲(chǔ)、維度透視、動(dòng)態(tài)分析以及數(shù)據(jù)的多維可視化表達(dá),并用氣候模式時(shí)空場數(shù)據(jù)進(jìn)行案例驗(yàn)證與分析。本文基于張量數(shù)學(xué)理論,構(gòu)建時(shí)空場張量數(shù)據(jù)模型與組織存儲(chǔ),實(shí)現(xiàn)對(duì)氣候模式模擬產(chǎn)生的地學(xué)時(shí)空場數(shù)據(jù)的壓縮存儲(chǔ)、時(shí)空檢索、多尺度分析及動(dòng)態(tài)追加,對(duì)于解決地學(xué)時(shí)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(shù)路線圖逡逑１．３．３論文組織逡逑本文基于張量數(shù)學(xué)理論，構(gòu)建基于張量的時(shí)空場數(shù)據(jù)模型與組織存儲(chǔ)方案，逡逑實(shí)現(xiàn)對(duì)氣候模式模擬產(chǎn)生的地學(xué)時(shí)空場數(shù)據(jù)的壓縮存儲(chǔ)、時(shí)空檢索、多尺度分以及動(dòng)態(tài)追加。基于全球氣候模式時(shí)空場數(shù)據(jù)和ＷＲＦ模式颶風(fēng)模擬數(shù)據(jù)，構(gòu)基于張量的氣候模式時(shí)空場數(shù)據(jù)組織管理與可視化系統(tǒng)，并進(jìn)行相關(guān)分析。逡逑本文論文組織結(jié)構(gòu)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(jié)國內(nèi)關(guān)于時(shí)空場數(shù)據(jù)的組織管理與可視化研究現(xiàn)狀。對(duì)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�。辶x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(hào)：2544836