本文關(guān)鍵詞：日地空間可計(jì)算時(shí)空框架

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【摘要】：日地空間物理是以科學(xué)數(shù)據(jù)為核心的學(xué)科,該學(xué)科的科學(xué)發(fā)現(xiàn)與預(yù)報(bào)保障等業(yè)務(wù)均依賴于對(duì)科學(xué)數(shù)據(jù)的處理、共享與計(jì)算分析。除了具有海量、多源、異構(gòu)的大數(shù)據(jù)特征外,日地空間物理數(shù)據(jù)資源還具有空間圈層分布、多時(shí)空分辨率等明顯的時(shí)空特征,且根據(jù)面向的問題不同使用多種不同的時(shí)空坐標(biāo)系。此外,時(shí)空特征還是日地空間物理的研究目標(biāo),精細(xì)結(jié)構(gòu)識(shí)別、耦合關(guān)系研究、時(shí)空關(guān)聯(lián)與演化分析等數(shù)據(jù)時(shí)空特征分析研究日益突出。學(xué)科內(nèi)現(xiàn)有數(shù)據(jù)資源通常采用基于語義的數(shù)據(jù)組織方式而忽略了數(shù)據(jù)間廣泛存在的時(shí)空關(guān)系,因此數(shù)據(jù)組織和計(jì)算應(yīng)用分別由獨(dú)立系統(tǒng)完成,難以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)組織與應(yīng)用的無縫連接。本文提出了時(shí)空數(shù)據(jù)組織、存儲(chǔ)與計(jì)算一體化的日地空間可計(jì)算時(shí)空框架,分析了框架的基本構(gòu)成以及亟待解決的熱點(diǎn)問題,并針對(duì)框架中的時(shí)空數(shù)據(jù)組織模型和時(shí)空計(jì)算算子開展具體分析,通過時(shí)空數(shù)據(jù)組織模型支持日地空間物理數(shù)據(jù)的時(shí)空離散化組織、分布式存儲(chǔ),利用時(shí)空計(jì)算算子提供科學(xué)數(shù)據(jù)的時(shí)空查詢、度量計(jì)算以及拓?fù)潢P(guān)系計(jì)算等基礎(chǔ)性時(shí)空計(jì)算,基于上述研究內(nèi)容構(gòu)建了日地空間可計(jì)算時(shí)空框架的原型系統(tǒng)從而驗(yàn)證了框架的有效性和高效性。論文圍繞以下方面展開工作:1.日地空間可計(jì)算時(shí)空框架概念分析與設(shè)計(jì)。本文在分析了日地空間物理數(shù)據(jù)時(shí)空特征與現(xiàn)有的空間和時(shí)空數(shù)據(jù)組織模型的基礎(chǔ)上,提出了日地空間可計(jì)算時(shí)空框架的設(shè)計(jì)目標(biāo)、基本概念以及組成結(jié)構(gòu),將框架劃分為時(shí)空數(shù)據(jù)組織模型和時(shí)空計(jì)算算子,明確了組織模型的設(shè)計(jì)原則、研究基礎(chǔ)和路線,同時(shí)簡要總結(jié)了框架支持的時(shí)空計(jì)算算子類型。2.HTM-ST時(shí)空數(shù)據(jù)組織模型設(shè)計(jì)。針對(duì)日地空間物理數(shù)據(jù)圈層結(jié)構(gòu)、多時(shí)空分辨率的時(shí)空特征,本文在HTM網(wǎng)格的基礎(chǔ)上進(jìn)行了時(shí)間等長剖分?jǐn)U展從而構(gòu)建了HTM-ST模型的時(shí)空剖分方案,并設(shè)計(jì)、比較了模型中網(wǎng)格單元的耦合編碼和非耦合編碼方案,同時(shí)結(jié)合耦合編碼和日地空間物理數(shù)據(jù)語義特征設(shè)計(jì)了符合HBase數(shù)據(jù)庫RowKey存儲(chǔ)規(guī)則的日地空間物理數(shù)據(jù)時(shí)空存儲(chǔ)方案。3.基于HTM-ST數(shù)據(jù)模型的時(shí)空計(jì)算算子設(shè)計(jì)。在HTM-ST時(shí)空數(shù)據(jù)模型的基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)了多種時(shí)空計(jì)算算子,以實(shí)現(xiàn)日地空間可計(jì)算時(shí)空框架對(duì)上層數(shù)據(jù)服務(wù)應(yīng)用的基礎(chǔ)計(jì)算支持。本文研究了時(shí)空數(shù)據(jù)查詢、空間度量計(jì)算與時(shí)空拓?fù)潢P(guān)系計(jì)算3類常用計(jì)算算子。4.原型系統(tǒng)構(gòu)建與關(guān)鍵技術(shù)驗(yàn)證�；贖Base分布式數(shù)據(jù)庫與現(xiàn)有日地空間物理數(shù)據(jù)資源設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了可計(jì)算時(shí)空框架原型系統(tǒng),重點(diǎn)實(shí)現(xiàn)了HTM-ST時(shí)空數(shù)據(jù)模型和時(shí)空計(jì)算算子并在其之上構(gòu)建了數(shù)據(jù)服務(wù)應(yīng)用,分別從數(shù)據(jù)模型、數(shù)據(jù)查詢以及基于地方時(shí)的全球數(shù)據(jù)插值等方面對(duì)框架進(jìn)行驗(yàn)證。
【學(xué)位授予單位】：中國科學(xué)院大學(xué)(中國科學(xué)院國家空間科學(xué)中心)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號(hào)】：P353;TP311.13

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本文編號(hào)：1261396