[发明专利]一种海洋多维数据的查询及可视化方法

说明书

本发明涉及一种海洋多维数据的查询及可视化方法，基于地理信息二次开发平台，首先读取目标海域的高分辨率遥感影像表示为海洋环境空间，然后获取目标海域的水动力模拟的海洋环境多维要素数据集，其次利用一系列地理信息技术集成流程对多维海洋变量进行提取，实现了海洋多维数据变量的透明化。不仅实现了海洋多维数据所属任一变量的栅格化，即获取任一时点某一变量的空间分布；还可实现海洋多维数据所属任一空间位置所属任一变量的时间序列化，即用鼠标点击海域某一空间位置就可实现对任一变量时间序列的可视化。该发明对海洋环境变量参数透明化具有重要的意义，能为当地的涉海产业发展提供数据支持，也能为当地海洋管理部门提供相应的决策参考。

技术领域

本发明涉及海洋水动力数据处理技术领域，特别涉及一种海洋多维数据变量透明化的实现方法及流程。

背景技术

海洋是典型的多维动态变化环境，包括时间维、空间维、海洋环境要素维。不仅包括风、浪、流、潮汐、风暴潮等海表要素，还包括温度、盐度、密度、内波、环流、跃层等海洋水体要素等。NetCDF是目前通用数据采集软件生成的文件格式。利用NetCDF可以对网格数据进行高效地存储、管理、获取和分发等操作。由于其灵活性，能够传输海量的面向阵列数据，目前广泛应用于大气科学、水文、海洋学、环境模拟、地球物理等诸多领域。

NetCDF的灵活性允许数据提供者和用户创建NetCDF模式来满足自己特殊的需求。通常处理方法是采用fortran、matlab、python等不同编程语言处理，不同语言都提供了对NetCDF库中多个函数的访问接口，或者用grads、ferret等地学中常用的绘图软件实现，地理信息系统Argcis软件也提供了相应的工具箱处理。这些处理对物理海洋、测绘、地理信息等相关专业人员相对容易；但对于海水养殖、海洋管理等非专业人士来说，由于存在多次坐标互相转换等关键技术比较难于操作，使用和了解NetCDF数据都是一件比较困难的事情。

国内对海洋环境可视化的研究集中在针对单一要素“三维空间+时间”的四维时空过程表达，对多维要素表达的研究处于探索发展阶段，这些研究通过不同可视化方法的集成在一定程度上实现了海洋数据的多维可视化，但这些研究仅仅针对可视化本身，在数据管理和用户友好等功能方面存在明显不足。目前以OpenGL作为三维图形渲染工具，研究海洋时空数据的组织及海洋环境数据多维动态可视化方法，但只实现了三维可视化，且分辨率为1°×1°，可视化分辨率不够高；GDAL是一个操作各种栅格地理数据格式的开源库，在读取、写入、转换、处理各种栅格数据格式，具有良好的操作性、兼容性和可集成性，虽然可以实现了基于GDAL的NetCDF数据的信息提取及格式转换以及可视化表达，但在面向非专业用户操作查询和屏幕动态互动查询等方面没有进一步开展研究。

发明内容

针对上述技术不足，为了克服现有水动力海洋多维数据可视化查询中存在的不足，本发明不仅实现了海洋多维数据所属任一变量的栅格化，即获取任一时点某一变量的空间分布；还可实现海洋多维数据所属任一空间位置所属任一变量的时间序列化，即用鼠标点击海域某一空间位置就可实现对任一变量时间序列的可视化。该发明对海洋环境变量参数透明化具有重要的意义，不仅能为当地的涉海产业发展提供数据支持，也能为当地海洋管理部门提供相应的决策参考。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种海洋多维数据的查询及可视化方法，包括以下步骤：

基于地理信息二次开发平台，首先读取目标海域的遥感影像表示为海洋环境空间，然后获取目标海域的水动力模拟的海洋多维数据集，其次对海洋多维数据时间维度上所属变量任一时点进行栅格化，并对海洋多维数据所属任一变量在所属任一空间位置时间维度上进行序列化显示。

所述地理信息二次开发平台为以Java或C#为开发语言的程序构建平台，该平台包括ArcEngine控件、NetCDF动态链接库和GDAL动态链接库。

所述遥感影像为来源于分辨率在1～15m/像素的卫星影像。