大数据可视分析在海洋领域的应用.docx
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大数据可视分析在海洋领域的应用 大数据可视分析技术的发展为海洋领域的研究带来了新的机遇和挑战。随着海洋观测技术和数值仿真技术的发展,人们能获取到规模更大、分辨率更高的海洋数据,这为复杂多元海洋环境要素及结构现象的分析带来了机遇,同时也给传统的分析方法带来了挑战。 因此,将大数据可视分析方法引入了海洋数据分析,并探索了其在多元海洋时空数据分析、海洋重要结构的时空特征和演化分析等方面的应用价值,开发了多个可视分析系统,并通过全球和我国周边一些海域数据分析的案例研究,提出了海洋数据可视分析的基本框架,展示了可视分析是大数据时代海洋复杂数据分析方面一种很有前途的技术。 大数据可视分析技术可以从大规模和复杂数据中多尺度地提取有用的信息和有意义的知识,并通过交互可视化数据探索生成假设和验证,以获得对物理现象的科学洞察。为此,笔者将先进的可视分析技术引入复杂海洋数据分析中,开发了多个可视分析系统,用于辅助领域专家探索多元海洋环境要素的时空特征或相关性,分析涡旋及海洋锋等重要海洋结构(现象)的时空特征及其演化规律,呈现可视分析技术在海洋数据分析领域的应用前景,并总结了海洋数据可视分析的基本框架。 在多元海洋时空数据可视分析方面, Stein R J 等人提出了一个用于水质研究的交互式可视分析系统,该系统利用剖面、等值面、轮廓面、矢量箭头等方法,对水源盐度和流场数据的时空特征进行多视图协同交互分析。Su T Y 等人开发了海洋数据可视分析系统,它支持对等高线、等值面、体绘制和流场的动态模拟,该集成系统采用基于图形处理器(graphics processing unit,GPU)的渲染方法加速标量或矢量场的绘制,直观地分析海量海洋水文环境要素的空间特征,提升了数据分析时交互的速度。 此外,Guo H Q 等人提出了一种针对多变量体数据的可视分析系统,利用平行坐标图和基于多维比例尺图对多变量体数据进行可视化和交互分析,实验证明,该系统对不同大小和不同属性的数据集的可视分析具有较高的可扩展性。Yano M 等人提出了一个三维可视化系统,利用平行坐标图对全球多个模态水域的多元属性(温度、密度和盐度)进行对比分析,以发现模态相似的水域。 在海洋结构(现象)的可视分析方面,大规模海洋数据中隐含着与复杂海洋过程相关的多种结构或现象,包括海洋锋、涡旋等重要海洋结构。海洋锋的检测方法主要有梯度法、直方图法、熵方法、Can等。海洋锋的时空特征分析和演化规律分析对海洋环境的研究和管理至关重要。 大数据可视分析技术在海洋领域的应用前景广阔,能够帮助领域专家更好地理解和分析复杂海洋过程,提高海洋环境的研究和管理水平。
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