[发明专利]基于时空双重近似索引的台风海域Argo资料的快速查询方法

说明书

技术领域

本发明涉及海洋数据处理领域，尤其涉及一种基于时空双重近似索引的台风海域Argo资料的快速查询方法。

背景技术

近年来，台风对我国沿海地区人民的生命财产以及海上交通、海洋渔业等造成了巨大威胁，已成为我国海洋经济可持续发展的一个制约因素。因此，深化对台风生成与发展机理的认识，提高对台风预测预报的能力，无疑是防灾减灾、保障海洋环境安全的迫切需要。过去的台风观测手段主要有抛弃式温度测量仪、锚碇浮标以及调查船等，这些观测手段容易受到台风恶劣天气的影响，观测寿命比较短，且成本和维护费用都非常大。

21世纪初国际Argo计划实施以来，一个由3000个Argo剖面浮标组成的全球海洋观测网已经建立，可实时收集深海大洋上从海面到2000米深层的海水温度和盐度资料。十五年以来，各国在全球海洋布放的Argo浮标数量超过12,000个，已累计获得了约150万条温、盐度剖面，形成了庞大的全球Argo数据海洋。这些Argo资料将会有效的改善台风的基础研究。

然而随着全球Argo资料数据量的不断递增，如何从特定台风海域中快速统计查询出符合条件的Argo资料成为一个挑战性的难题。目前通常的方法是人工手动从海量的全球Argo资料集中进行层层筛选，挑选出符合条件的Argo资料，这种方法非常耗时，且经常会漏掉一部分Argo资料；另一种较为先进的方法是使用传统的数据库用一张表存储全部的全球Argo资料，然后进行查询，但使用该方法来进行查询得效率很低，当需要统计查询特点台风海域的Argo资料时，则需要遍历整个数据表从上百万条记录中查询特定的资料，也非常耗费时间，且对数据的可靠性也得不到充分的保障。

发明内容

本发明的目的是为克服现有技术存在的问题，提供一种基于时空双重近似索引的台风海域Argo资料的快速查询方法。

基于时空双重近似索引的台风海域Argo资料的快速查询方法，它的步骤如下：

1)从全球Argo资料集中提取元数据文件按照年份与月份分表存储记录到PostgreSQL数据库；

2)对元数据表中的时间字段和空间字段建立索引；

3)将全球Argo资料原文件存储到分布式文件系统HDFS；

4)将Argo资料原文件在HDFS上的存储地址记录到PostgreSQL数据库中对应的元数据 索引字段中；

5)服务器基于特定台风的轨迹路径构建时间与空间组合的查询条件；

6)移动时空窗口以快速的近似匹配用户的时空查询条件，并将初步的匹配结果放到数据库缓存池中；

7)在数据库缓存池中，将初步的匹配结果与时空查询条件进行精确的逐一匹配，快速定位到符合条件的Argo资料并将结果返回给用户。

所述的步骤1)具体为：从全球Argo资料集中提取元数据时，分别提取该Argo资料的年份信息、月份信息、经纬度信息、海区信息，视用户的查询需求也可及再继续提取其他有用信息，并按照年份信息和月份信息将元数据存储记录到PostgreSQL数据库对应的表中。

所述的步骤2)具体为：对元数据表中的时间字段Time和空间字段Latitude和Longitude分别建立R树索引。

所述的步骤3)具体为：将全球Argo资料原文件存储到分布式文件系统HDFS，存储时进行三重冗余备份。

所述的步骤4)具体为：将Argo资料原文件存储到HDFS上后，自动将存储地址记录到PostgreSQL数据库中该原文件对应的元数据索引字段中。

所述的步骤5)具体为：当用户统计查询某一台风海域的Argo资料时，服务器依据该台风发生的时间和空间，按照公式(1)构建统计查询条件；

STSql＝∮(dist<d_max∩time<t_max) (1)

其中∮表示时空影响域约束运算符，dist<d_max为空间影响域条件，表示小于最大台风影响距离d_max的为有效距离空间，time<t_max为时间影响域条件，表示小于最大台风影响时间t_max为有效时间范围，通过空间和时间的影响域条件筛选，构建了该台风海域符合条件Argo资料的时空统计查询条件STSql。