農(nóng)情監(jiān)測是遙感與地理信息應(yīng)用中最重要和最廣泛的研究領(lǐng)域之一。農(nóng)業(yè)地理信息對農(nóng)產(chǎn)品市場、食品價(jià)格、糧食安全、經(jīng)濟(jì)繁榮及農(nóng)業(yè)相關(guān)政策制定都具有極其重要的意義,農(nóng)情監(jiān)測對全球農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展和全球農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)鏈有舉足輕重的作用。遙感與地理信息技術(shù)的快速發(fā)展使其成為農(nóng)業(yè)信息化的重要途徑。遙感衛(wèi)星能夠快速準(zhǔn)確地獲取地面信息,結(jié)合地理信息系統(tǒng)等其他現(xiàn)代高新技術(shù),可以在農(nóng)業(yè)數(shù)據(jù)規(guī)劃、采集、管理、轉(zhuǎn)換、分析、編目、分發(fā)、訪問、挖掘、可視化、質(zhì)量控制等方面發(fā)揮重要作用。隨著傳感器技術(shù)與空間信息服務(wù)技術(shù)的發(fā)展,農(nóng)情監(jiān)測地理空間數(shù)據(jù)與處理功能可按照標(biāo)準(zhǔn)接口,以服務(wù)的方式在網(wǎng)絡(luò)上進(jìn)行獲取和共享,這使得農(nóng)情監(jiān)測地理空間數(shù)據(jù)、處理、模型等資源呈現(xiàn)前所未有的爆炸式增長。然而,相關(guān)數(shù)據(jù)與信息模型的異構(gòu)性、數(shù)據(jù)的快速獲取與數(shù)據(jù)信息高效處理能力不足,使用戶面臨“數(shù)據(jù)海量,信息泛濫,知識難求”的局面,對網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下農(nóng)業(yè)自然災(zāi)害與農(nóng)情監(jiān)測等重大社會問題帶來了很大的挑戰(zhàn)。國際開放地理信息聯(lián)盟(Open Geospatial Consortium,OGC)制定的一系列網(wǎng)絡(luò)空間數(shù)據(jù)服務(wù)和處理服務(wù)標(biāo)準(zhǔn),極大的提高了數(shù)據(jù)服務(wù)和處理服務(wù)的互操作性,也提高了人們獲取農(nóng)情監(jiān)測地理空間數(shù)據(jù)與信息的能力。對于長期復(fù)雜的農(nóng)情監(jiān)測任務(wù),如農(nóng)作物產(chǎn)量評估,往往需要多個(gè)數(shù)據(jù)與功能相互協(xié)作以共同完成,這需要空間信息網(wǎng)絡(luò)服務(wù)和工作流技術(shù)的支持。隨著數(shù)據(jù)規(guī)模的增加,云計(jì)算技術(shù)為農(nóng)業(yè)地理信息領(lǐng)域提供了海量數(shù)據(jù)分布式存儲、管理和查詢以及高性能分布式計(jì)算能力,為解決數(shù)據(jù)量和計(jì)算量問題提供了有效方法。如何利用這些技術(shù)手段,快速的從多源農(nóng)業(yè)地理空間數(shù)據(jù)中提取有價(jià)值的信息,滿足各農(nóng)情監(jiān)測部門的決策需求,是當(dāng)前農(nóng)業(yè)遙感與地理信息領(lǐng)域的重點(diǎn)研究課題,涉及到多源數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)獲取、農(nóng)情監(jiān)測信息模型動態(tài)交互、數(shù)據(jù)和處理異構(gòu)等難點(diǎn)。本文提出了一套面向農(nóng)情監(jiān)測領(lǐng)域的地理信息智能服務(wù)理論與方法,旨在利用網(wǎng)絡(luò)地理信息服務(wù)領(lǐng)域的知識與技術(shù),解決相關(guān)農(nóng)業(yè)問題。本文的基本研究思路是:首先,針對當(dāng)下農(nóng)情監(jiān)測數(shù)據(jù)與信息化運(yùn)行時(shí)系統(tǒng)應(yīng)具備的核心功能,利用空間信息網(wǎng)絡(luò)服務(wù)的現(xiàn)有技術(shù),建立農(nóng)情監(jiān)測地理信息服務(wù)體系架構(gòu),并設(shè)計(jì)服務(wù)的功能模塊;其次,針對典型農(nóng)情監(jiān)測任務(wù),設(shè)計(jì)農(nóng)情監(jiān)測業(yè)務(wù)流程建模語言,對業(yè)務(wù)需求和邏輯流程進(jìn)行分析與形式化描述;最后,提出基于地理信息服務(wù)與科學(xué)工作流的業(yè)務(wù)模型驅(qū)動方法,以及服務(wù)性能的優(yōu)化方法。本文的主要研究內(nèi)容包括:(1)農(nóng)情監(jiān)測地理信息服務(wù)架構(gòu)。根據(jù)農(nóng)情監(jiān)測數(shù)據(jù)與信息化運(yùn)行時(shí)智能服務(wù)系統(tǒng)的核心功能和特點(diǎn)需求,建立農(nóng)情監(jiān)測地理信息服務(wù)邏輯架構(gòu),在此基礎(chǔ)上,設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)與處理服務(wù)功能模塊,并為網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下農(nóng)情監(jiān)測業(yè)務(wù)模型集成提供支持。(2)農(nóng)情監(jiān)測領(lǐng)域建模與描述方法。針對農(nóng)情監(jiān)測領(lǐng)域的典型科學(xué)應(yīng)用,對業(yè)務(wù)需求與邏輯流程進(jìn)行分析,設(shè)計(jì)農(nóng)情監(jiān)測領(lǐng)域建模描述語言,建立業(yè)務(wù)邏輯的形式化描述方法。(3)農(nóng)情監(jiān)測模型驅(qū)動的地理信息智能服務(wù)方法。提出基于地理信息服務(wù)與科學(xué)工作流的業(yè)務(wù)模型驅(qū)動與執(zhí)行方法。提出服務(wù)性能優(yōu)化方法,包括農(nóng)情監(jiān)測地理信息服務(wù)與工作流的異步調(diào)用方法,基于云計(jì)算平臺的農(nóng)情監(jiān)測數(shù)據(jù)與處理服務(wù)等。(4)原型系統(tǒng)開發(fā)。針對本文提出的方法,開發(fā)農(nóng)情監(jiān)測地理信息服務(wù)原型系統(tǒng)和農(nóng)情監(jiān)測模型驅(qū)動原型系統(tǒng),并結(jié)合農(nóng)作物減產(chǎn)評估案例進(jìn)行實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。本文的主要?jiǎng)?chuàng)新點(diǎn)包括:(1)提出了農(nóng)情監(jiān)測地理信息服務(wù)架構(gòu),實(shí)現(xiàn)了農(nóng)業(yè)地理空間數(shù)據(jù)與處理服務(wù)功能。(2)提出了農(nóng)情監(jiān)測元模型與形式化描述方法。通過分析典型農(nóng)情監(jiān)測業(yè)務(wù)邏輯與需求,建立了農(nóng)情監(jiān)測流程模型的形式化描述方法。(3)提出了農(nóng)情監(jiān)測模型驅(qū)動的地理信息服務(wù)方法。
【學(xué)位單位】：武漢大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：S127
【部分圖文】：

如作物類型、狀態(tài)和編碼）、ＮＡＳＳ每年６月的農(nóng)業(yè)調(diào)查數(shù)據(jù)（Ｊｕｎｅ??Ａｇｒｉｃｕｌｔｕｒａｌ?Ｓｕｒｖｅｙ，?ＪＡＳ）、ＵＳＧＳ?的國家土地覆蓋數(shù)據(jù)集（Ｎａｔｉｏｎａｌ?Ｌａｎｄ?Ｃｏｖｅｒ??Ｄａｔａｓｅｔｓ，?ＮＬＣＤ）作為地面真實(shí)數(shù)據(jù)（圖２－３）。ＵＳＤＡ將標(biāo)準(zhǔn)的ＣＤＬ數(shù)據(jù)產(chǎn)品??在Ａｌｂｅｒｓ?ｅｑｕａｌ－ａｒｅａ投影下以ＧｅｏＴＩＦＦ格式發(fā)布，其空間分辨率達(dá)到３０ｍ。自??１９９７年起至今，ＵＳＤＡ每年都持續(xù)發(fā)布一份ＣＤＬ數(shù)據(jù)，并且自２００８年起，ＣＤＬ??數(shù)據(jù)覆蓋了所有全美４８個(gè)州和哥倫比亞特區(qū)。??ＣＤＬ數(shù)據(jù)來源于遙感數(shù)據(jù)和地面真實(shí)數(shù)據(jù)，它可以通過統(tǒng)計(jì)某特定感興趣??區(qū)域內(nèi)像素?cái)?shù)量來計(jì)算農(nóng)作物的覆蓋面積。其衍生數(shù)據(jù)產(chǎn)品（州／國家／ＡＳＤ／地區(qū)??級另Ｕ）可以通過?ＵＤＳＡ?旗下網(wǎng)站（ｈｔｔｐｓ：／／ｎａｓｓｇｅｏｄａｔａ．ｇｍｕ＿ｅｄｕ／ＣｒｏｐＳｃａｐｅ）進(jìn)行下載。??ＣＤＬ數(shù)據(jù)在美國被視為農(nóng)業(yè)研宄領(lǐng)域的重要的數(shù)據(jù)源之一，在農(nóng)作物輪作、土??地覆蓋監(jiān)測、干旱監(jiān)測、洪水監(jiān)測，生物量監(jiān)測和碳會計(jì)等方面都有大量應(yīng)用與??研宄（Ｓｔｅｍ?ｅｔ?ａｌ．，?２０１２?，?Ｗｅｓｔ?ｅｔ?ａｌ．，２０１０，Ｈａｎｓｅｎ?ａｎｄ?Ｌｏｖｅｌａｎｄ，?２０１２?，?Ｄｅｎｇ?ｅｔ?ａｌ．，??２０１２，Ｄｉ?ｅｔ?ａｌ．，２０１７，Ｃｈａｎｄｏｌａ?ａｎｄ?Ｖａｔｓａｖａｉ，?２０１１）。??１８??

它對農(nóng)業(yè)土壤濕度監(jiān)測的有著巨大潛力。盡管ＳＭＡＰ數(shù)據(jù)的空間分辨率??不是很高（９ｋｍ），但高時(shí)間分辨率使其仍具有較好的研究與應(yīng)用價(jià)值。Ｙａｎｇ（２０１７）??等在其研宄中驗(yàn)證了?ＳＭＡＰ數(shù)據(jù)與實(shí)測數(shù)據(jù)的對比。圖２－４顯示了美國２０１６年??９月２６日的ＳＭＡＰ表層土壤濕度數(shù)據(jù)產(chǎn)品樣例，以及Ｉｏｗａ州ＳＭＡＰ數(shù)據(jù)與真??實(shí)數(shù)據(jù)對比情況。??１９??

和Ｉｎｔｅｒｎｅｔ協(xié)議，解決特定問題滿足用戶需求。網(wǎng)絡(luò)服務(wù)是基于面向服務(wù)的體系??架構(gòu)（Ｓｅｒｖｉｃｅ?Ｏｒｉｅｎｔｅｄ?Ａｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒｅ，?ＳＯＡ），并且支持網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下共享和互操作。??如圖２－５所示，ＳＯＡ中指定了三類角色（服務(wù)提供者Ｓｅｒｖｉｃｅ?Ｐｒｏｖｉｄｅｒ、服務(wù)注冊??中心Ｓｅｒｖｉｃｅ?Ｒｅｇｉｓｔｒｙ和服務(wù)請求者Ｓｅｒｖｉｃｅ?Ｒｅｑｕｅｓｔｏｒ）和三個(gè)基本操作（發(fā)布、??査詢和調(diào)用）。服務(wù)提供者負(fù)責(zé)創(chuàng)建和執(zhí)行網(wǎng)絡(luò)服務(wù)，并將服務(wù)發(fā)布至服務(wù)注冊??中心。服務(wù)注冊中心負(fù)責(zé)注冊、存儲和管理來自不同服務(wù)提供者的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)，并??為服務(wù)請求者提供了服務(wù)查詢接口。服務(wù)請求者可向服務(wù)注冊中心檢索目標(biāo)服務(wù)，??也可向服務(wù)提供者發(fā)送調(diào)用服務(wù)的請求。??服務(wù)注冊??查找發(fā)布??１／??服務(wù)請求＾Ｊ服務(wù)提供??者???＞？?者??綁定＆調(diào)用?丨??圖２－６面向服務(wù)體系架構(gòu)??空間信息服務(wù)是指遵循網(wǎng)絡(luò)服務(wù)體系架構(gòu)和標(biāo)準(zhǔn)，在網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下提供時(shí)空數(shù)??２３??
【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2847631