基于本体论的海洋流动场时空数据建模与可视化

项目名称： 基于本体论的海洋流动场时空数据建模与可视化

项目编号： No.41471330

项目类型： 面上项目

立项/批准年度： 2015

项目学科： 天文学、地球科学

项目作者： 季民

作者单位： 山东科技大学

项目金额： 90万元

中文摘要： 针对风、浪、流、涡等海洋现象，以海洋流动场概念进行抽象和概括，在最新海洋时空数据模型研究成果的基础上，以地理本体论为指导，进行海洋流动场时空数据建模与可视化表达方法研究。主要包括：（1）基于位置论和拓扑学理论，建立一套满足海洋流动场基本表述的公理体系，通过对OWL本体定义语言时空表达特征的扩充，进行海洋流动场时空语义层次上的统一描述与定义；（2）通过对海洋流动场四维时空立方体状态的马尔科夫特性分析，引入马尔科夫链模型，构建一套更符合海洋连续运动场特征的时空数据模型；（3）基于新的时空数据模型，进行海洋流动场多维时空数据库/数据仓库的构建研究；（4）在新的时空数据组织框架体系下，通过时序八叉树及不同深度节点串行访问机制的建立，进行海洋流动场标量信息的动态表达，并结合光滑粒子流体动力学（SPH）模型及Gerstner-Rankine模型构建的风浪场表面运动方程，进行风浪场的动态模拟与仿真。

中文关键词： 海洋流动场；时空数据建模；时空数据组织；本体论；三维可视化

英文摘要： For the marine phenomenas, such as the wind, wave, flow, vortex and so on, we presented the marine flow field to conceptualize these phenomenas.Based on the latest research of marine spatio-temporal data model, guided by the spatio-temporal ontology theory, we begin the new research for marine flow field spatio-temporal data modeling and visualization. The research contents include the follow items. (1)Based on the position theory and topology, to establish a set of axiom system for meeting the marine flow field expression. Through extending the spatio-temporal expression for the OWL web ontology langugage, to give the spatio-temporal semantic description and difination for marine flow field. (2)Trough analyzing the Markov characteristics for the 4D space-time cube status of marine flow field, to introduce the Markov chain model, and coustruct a new marine spatio-temporal data model which would be more suitable for the continous movement characters of marine flow field. (3)Based on the new spatio-temporal data model, to construct a multi-dimensional spatio-temporal database / data warehouse, and realize the data integration and management. (4)Under the new data organization framework, through buliding the sequential octrees and estiblishing nodes serial accessing mechanism, to visualize dynamicly the scalar informations. At the same time, combining the smoothed particle hydrodynamics(SPH) model and the the marine wave surface motion equation formed by Gerstner-Rankine model, to simulate the wave field dynamicly in 3D computer enviroment.

英文关键词： Marine flow field;spatio-temporal data modeling;spatio-temporal data organization;ontology;3D visualization