《基於本體論的海洋流動場時空數據建模與可視化》是依託山東科技大學，由季民擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：基於本體論的海洋流動場時空數據建模與可視化
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：季民
- 依託單位：山東科技大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
針對風、浪、流、渦等海洋現象，以海洋流動場概念進行抽象和概括，在最新海洋時空數據模型研究成果的基礎上，以地理本體論為指導，進行海洋流動場時空數據建模與可視化表達方法研究。主要包括：（1）基於位置論和拓撲學理論，建立一套滿足海洋流動場基本表述的公理體系，通過對OWL本體定義語言時空表達特徵的擴充，進行海洋流動場時空語義層次上的統一描述與定義；（2）通過對海洋流動場四維時空立方體狀態的馬爾科夫特性分析，引入馬爾科夫鏈模型，構建一套更符合海洋連續運動場特徵的時空數據模型；（3）基於新的時空數據模型，進行海洋流動場多維時空資料庫/數據倉庫的構建研究；（4）在新的時空數據組織框架體系下，通過時序八叉樹及不同深度節點串列訪問機制的建立，進行海洋流動場標量信息的動態表達，並結合光滑粒子流體動力學（SPH）模型及Gerstner-Rankine模型構建的風浪場表面運動方程，進行風浪場的動態模擬與仿真。
結題摘要
海洋流動場現象是海洋各類信息和變化特徵的承載體，進行海洋流動場遷移變化規律的分析以及流動場多維特徵可視化表達方法的研究，可為海洋各領域深層次問題研究提供重要參考和依據。本項目藉助本體論思想，在對海洋流場領域知識進行特徵分析的基礎上，進行海洋流場本體語義分析與概念分層，通過擴展本體建模原語，藉助OWL語言的優勢，進行海洋流場本體的構建與形式化表達，在此基礎上，為了進一步分析海洋流場的時空變化特徵，分別運用基於歐拉描述和拉格朗日描述的方法，進行了海洋流場時空動態三維可視化表達研究，從而為海洋流場的數據共享和深層規律分析提供了理論和方法支持。項目的主要研究內容包括：①海洋流場時空特性分析，根據洋流的受力狀態、成因、空間分布等特徵，進行了流場在海洋領域內的概念分類定義，及拓撲特徵、多尺度特徵、多維特徵、時變特徵等的分析與研究，為海洋流場語義分析提供了概念基礎；②海洋流動場特徵分析及特徵提取，套用模糊理論和拓撲學思想，對海洋流場邊界區域進行規則定義。引入臨界點理論，採用限差法、計算物理特徵量等方法進行特徵點的提取，對海洋流場進行拓撲區域劃分；③海洋流場本體語義分析與建模，藉助本體論思想，在混合本體建模的基礎上，進行了海洋流場局部本體、海洋流場特徵結構局部本體、海洋流場數據結構局部本體、海洋流場時空過程本體的語義分析與構建，並利用OWL語言進行了海洋流場現象本體、特徵局部本體、數據結構本體等的建模與形式化表達；④海洋流場時空特徵可視化表達，為了從多個角度展示海洋流場的動態變化特徵，提出了一種新的基於歐拉法描述的海洋流線積分自適應步長追蹤模型，並基於光滑粒子的流體動力學法，進行了海洋流場的時序過程模擬與三維可視化表達，提出了SPH與移動立方體算法相融合的海浪建模及動態可視化表達方法。項目研究成果在海洋溢油應急回響決策支持系統、海洋預報要素預警報可視化表達系統等建設中進行了廣泛套用，取得了良好套用效果。
