氣象數(shù)據(jù)可視化精選(九篇)

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第1篇：氣象數(shù)據(jù)可視化范文

關(guān)鍵詞 D3.JS；大數(shù)據(jù)；可視化；氣象；吉林省

中圖分類號 S165 文獻標識碼 A 文章編號 1007-5739（2016）04-0345-02

近年來我國氣象事業(yè)有了長足的進步和發(fā)展，吉林省建設(shè)了大量的常規(guī)、特種自動氣象探測設(shè)備，其傳輸、處理和服務(wù)應(yīng)用的信息量呈指數(shù)式增長。吉林省氣象信息網(wǎng)絡(luò)中心每天接收海量的數(shù)據(jù)，其中大部分數(shù)據(jù)都是非結(jié)構(gòu)化的大數(shù)據(jù)，但目前對這些大數(shù)據(jù)僅能做到初步的實時業(yè)務(wù)應(yīng)用，無法進行大數(shù)據(jù)的長時間序列存儲及進一步的分析處理和決策分析應(yīng)用，這就造成了極大的氣象數(shù)據(jù)價值浪費。因此，氣象行業(yè)迫切需要進行氣象大數(shù)據(jù)的應(yīng)用分析研究。

1 氣象大數(shù)據(jù)可視化現(xiàn)狀

數(shù)據(jù)的可視化，可以更直觀地分析數(shù)據(jù)之間的關(guān)系和數(shù)據(jù)形成的規(guī)律，這些對于氣象來說是非常重要的：一是便于研究存儲數(shù)據(jù)的特點。二是便于分析氣象數(shù)據(jù)的形成規(guī)律，為理論研究工作提供依據(jù)。

目前，美國的尼古拉斯?加西亞?貝爾蒙特（Nicolas Garcia Belmonte）根據(jù)美國國家氣象局的氣象數(shù)據(jù)開發(fā)的風場可視化系統(tǒng)，以圓圈和線條為基本圖形元素，輔助以顏色變化來表現(xiàn)美國1 200多個氣象站的實時風場情況。美國的馬丁?瓦滕伯格（Martin Wattenberg）和費爾蘭達?維埃加斯（Fernanda Viegas）合作研發(fā)的風場可視化系統(tǒng)WIND MAP，以線條為主要元素，順著風的方向利用線條的動畫繪制出風場，利用黑白明暗的變化表現(xiàn)風的強度。這2個系統(tǒng)都已經(jīng)非常成熟，還有東京氣象局研發(fā)的東京風場系統(tǒng)，都是非常成熟的B/S結(jié)構(gòu)的風場可視化系統(tǒng)[1-3]。但是國內(nèi)并沒有成熟的B/S風場可視化系統(tǒng)，在預(yù)報資料的要素可視化領(lǐng)域，國外的氣象同行已經(jīng)遠遠的走在了我們的前面。

英國開發(fā)的英國氣溫史（UK TEMPERATURE HISTORY）網(wǎng)站，如圖1所示。通過利用D3.JS，只需要1張圖就可以直觀看到1911―2012年的溫度變化曲線，并且其中還標注了有特別氣象災(zāi)害的時期。100年的歷史僅僅用1張可交互的D3圖形就清新明了地展現(xiàn)出來。還有東京氣象局開發(fā)的風場網(wǎng)站，如圖2所示，是將實時數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為風場，并以動畫形式直觀明了地顯現(xiàn)出來，為預(yù)報員的預(yù)報提供參考。

2 吉林省WRF模式數(shù)值預(yù)報可視化系統(tǒng)總體設(shè)計

該文利用D3.JS設(shè)計的氣象大數(shù)據(jù)顯示系統(tǒng)是一個以東三省歷史數(shù)據(jù)和實時數(shù)據(jù)為數(shù)據(jù)源，主要顯示溫度、濕度、氣壓和風場等氣象要素的大數(shù)據(jù)可視化系統(tǒng)。此系統(tǒng)可以直觀的通過東北區(qū)域的整個氣象要素分布和歷史氣象情況來指導(dǎo)現(xiàn)在的工作。

D3通過TOPOJSON的地理信息數(shù)據(jù)繪制東北區(qū)域地圖，通過編寫的小程序?qū)RIDS數(shù)據(jù)解析為JSON格式的要素信息。將溫度濕度數(shù)據(jù)解析為色斑圖，將風的強度用色斑形式顯示，根據(jù)風的方向數(shù)據(jù)繪制成風場動畫圖。When.js將系統(tǒng)任務(wù)分為地圖繪制、GRIDS數(shù)據(jù)解析、公式計算和D3數(shù)據(jù)可視化4個部分。

3 D3.JS和SVG相關(guān)技術(shù)

D3.JS是數(shù)據(jù)驅(qū)動文檔（Data-Driven-Documents），產(chǎn)生于htmL5之后新興起的javascript組件，它集成了htmL5的功能，重新封裝成了一個便于對大數(shù)據(jù)可視化進行處理的js組件。因為它的產(chǎn)生就是因為大數(shù)據(jù)，所以一經(jīng)就在國外引起了非常多的大數(shù)據(jù)程序開發(fā)者的注意。

D3.JS是2009年斯坦福大學可視化研究組研發(fā)的項目，從一開始就是開源和友好的，它將數(shù)據(jù)處理成數(shù)據(jù)模型的形式，然后通過HTML中的超文本文檔將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換到其中。并且由于HTML5的新特性，D3.JS是支持SVG技術(shù)的，也就是可縮放矢量圖形，比前幾代的HTML有了巨大進步。

D3.JS起源于斯坦福大學在2009年的一個研發(fā)項目，2011年開始。從2011年至今，D3.JS組件一直在更新和完善。該文所使用的D3.JS版本是2012年的3.0版本。3.0版本在集成可視化方面有了更加長足的進步。無論是可視化表現(xiàn)還是框架的易用性都變得更加突出。

吉林省氣象前端可視化系統(tǒng)作為一個區(qū)域性的WEB前端可視化系統(tǒng)，SVG的網(wǎng)絡(luò)性和可伸縮的矢量圖形是最好的選擇。SVG本身的語言特性遵從于XML的語法，用文本格式的描述性語言來編寫矢量圖形的內(nèi)容。不涉及標量圖形的分辨率問題，也是現(xiàn)在使用比較廣泛的圖形模式。

D3核心功能就是處理矢量圖形圖，因為矢量圖形是由數(shù)據(jù)方程定義，無論是圖形放大還是縮小，都會重新確定點的相對坐標位置和線的位置，不會造成失真。D3是基于Javascript語言開發(fā)的，其代碼在客戶端（也就是用戶瀏覽器）上執(zhí)行，這使得數(shù)據(jù)必須發(fā)送到客戶端才能進行D3可視化的轉(zhuǎn)化生成。這就要求數(shù)據(jù)必須是用戶共享的，而研討可視化有一個目的就是實現(xiàn)研討信息的共享。

3.1 異步處理

因為系統(tǒng)要顯示風場、溫度、濕度、氣壓等多個要素，所以需要引入任務(wù)調(diào)度機制保證系統(tǒng)的運行速度。本系統(tǒng)選擇了速度快，體積小的when.js組件作為任務(wù)調(diào)度模塊。

When.js是cujojs的輕量級的 Promises/A和when（）實現(xiàn)，從wire.js的異步核心和cujojs的IOC容器派生而來。包含很多其他有用的Promiss 相關(guān)概念，任務(wù)在when.js中存在3種狀態(tài)即默認（pending）、完成（fulfilled）、失?。╮ejected）。默認狀態(tài)可以單向轉(zhuǎn)移到完成狀態(tài)，這個過程叫resolve，對應(yīng)的方法是deferred.resolve（promiseOrValue）；默認狀態(tài)還可以單向轉(zhuǎn)移到失敗狀態(tài)，這個過程叫reject，對應(yīng)的方法是deferred.reject（reason）；默認狀態(tài)時，還可以通過deferred.notify（update）來宣告任務(wù)執(zhí)行信息，如執(zhí)行進度；狀態(tài)的轉(zhuǎn)移是一次性的，一旦任務(wù)由初始的pending轉(zhuǎn)為其他狀態(tài)，就會進入到下一個任務(wù)的執(zhí)行過程中。

when.js的異步處理機制大大的方便了D3.JS在處理大數(shù)據(jù)時的任務(wù)調(diào)度問題。

3.2 MVC

在WEB開發(fā)中框架的選擇至關(guān)重要，因為框架決定著開發(fā)的難度和軟件維護的成本。因為本身D3.JS就是開源的，該文選擇了同樣開源的backbone.js作為軟件開發(fā)的MVC框架。Backbone.js是一個重量級javascript MVC 框架，主要組件是模型、視圖、集合和路由器。作為前端顯示的氣象大數(shù)據(jù)可視化系統(tǒng)，MVC是一個便于開發(fā)和管理代碼的選擇。

Backbone.js依賴于Underscore.js，部分依賴于jquery，因此在熟悉Backbone.js之前必須對Underscore.js和jquery的語法特點完全了解。某種程度上來說必須有Underscore.js和jquery的開發(fā)經(jīng)驗才能更好的使用Backbone.js。它可以根據(jù)MVC當中模型中的數(shù)據(jù)更新，自動對超文本進行更新。這種特點無疑為程序開發(fā)和代碼維護提供了方便。并且restful的代碼風格也是現(xiàn)在使用最廣泛的代碼風格，更加方便了程序的開發(fā)。

3.3 后臺搭建

后臺使用JS開發(fā)的node.js開源平臺，作為JS開發(fā)的平臺，node.js在性能上非常強大。簡單的說node.js就是運行在服務(wù)端的JavaScript，并有著有優(yōu)秀的并發(fā)功能。

node.js是建立在Chrome的JavaScript運行時之上的平臺，它用于構(gòu)建快速、可擴展的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用程序[4]。node.js使用一種事件驅(qū)動、非阻塞的I/O模型，這也使得跨分布式設(shè)備的數(shù)據(jù)密集型實時應(yīng)用更加輕量、高效和完美[5]。node.js良好的并發(fā)性能無疑是氣象大數(shù)據(jù)可視化最好的選擇。

4 結(jié)語

D3通過TOPOJSON的地理信息數(shù)據(jù)繪制吉林省區(qū)域地圖，通過編寫的小程序?qū)RIDS數(shù)據(jù)解析為JSON格式的要素信息。將溫度濕度數(shù)據(jù)解析為色斑圖，將風的強度用色斑形式顯示，根據(jù)風的方向數(shù)據(jù)繪制成風場動畫圖。When.js將系統(tǒng)任務(wù)分為地圖繪制，GRIDS數(shù)據(jù)解析，公式計算和D3數(shù)據(jù)可視化4個部分。作為D3繪制的可視化系統(tǒng)優(yōu)點就是交互速度快，量化清晰，便于分析和研究。

5 參考文獻

[1] DEWAR M.Getting Started with D3[M].England：O′Reilly Media，2012.

[2] 張運良，張兆鋒，張曉丹，等.使用D3.js的知識組織系統(tǒng)Web動態(tài)交互可視化功能實現(xiàn)[J].現(xiàn)代圖書情報技術(shù)，2013（增刊1）：127-131.

[3] 朱建軍.基于D3的可視化組件開發(fā)及其在研討系統(tǒng)中的應(yīng)用[D].武漢：湖北工業(yè)大學，2015.

第2篇：氣象數(shù)據(jù)可視化范文

關(guān)鍵詞：可視化；遠程；視頻會議；天氣會商

引言

隨著多媒體信息技術(shù)的發(fā)展，語音、視頻、數(shù)據(jù)融為1體，這項技術(shù)在工作中得到廣泛應(yīng)用。氣象部門將這種技術(shù)加以改進，推廣至全國各個氣象部門，中國氣象局召開視頻會議，省、市、縣氣象局既可通過PCVSAT衛(wèi)星多媒體廣播系統(tǒng)接收語音和視頻，也可以通過建立在寬帶網(wǎng)基礎(chǔ)上的視頻會議系統(tǒng)進行接收；省氣象局召開視頻會議，市、縣氣象局通過建立在2Mbps的SDH數(shù)字專網(wǎng)上的萬事通視頻會議系統(tǒng)接收會議；每天省局和市局進行天氣會商，參會的每個成員都可以發(fā)言，并發(fā)送相關(guān)天氣圖供參會人員參考。

一、系統(tǒng)簡介

1.1覆蓋范圍

視頻會議系統(tǒng)在各級氣象部門中日益普及，應(yīng)用范圍和深度也逐步提高?？梢暬h程會議所涉及的范圍，可以說遍布華夏大地。由國家氣象局發(fā)起，各個省、市、縣的氣象人員都可以參加。也可以由各個省氣象局自行組織，參會人員為市、縣氣象局的有關(guān)人員。也可以由各個市氣象局組織，與縣氣象局的人員開會。

1.2傳輸線路

目前所使用的通訊線路有兩種：寬帶網(wǎng)和衛(wèi)星通訊網(wǎng)。國家氣象局和省氣象局之間通過6Mbps的SDH數(shù)字專網(wǎng)進行通訊，省氣象局和市氣象局、市氣象局和縣氣象局都通過2Mbps的SDH數(shù)字專網(wǎng)進行通訊。衛(wèi)星通訊網(wǎng)包括衛(wèi)星數(shù)據(jù)網(wǎng)、衛(wèi)星話音網(wǎng)和PCVSAT單向數(shù)據(jù)廣播系統(tǒng)，在此我們使用其中的PCVSAT衛(wèi)星多媒體廣播系統(tǒng)。該系統(tǒng)采用PC插卡式衛(wèi)星數(shù)據(jù)接收機作為終端設(shè)備，將PC機變成了VSAT終端，從而實現(xiàn)了VSAT通信系統(tǒng)面向網(wǎng)絡(luò)和多媒體的無縫聯(lián)接。

1.3系統(tǒng)功能

可視化遠程會商系統(tǒng)的數(shù)據(jù)和圖像傳送功能是傳統(tǒng)會議不可取代的。它結(jié)合了電話會議和網(wǎng)絡(luò)會議的方便快捷，實現(xiàn)了網(wǎng)絡(luò)語音和視頻相互交流，不但可以節(jié)省大量成本，而且可以提高工作效率。該系統(tǒng)同時結(jié)合了網(wǎng)絡(luò)會議系統(tǒng)所需要的全部功能，使可視化遠程會商管理方便、文件傳送便捷。

參加會議的各個會場間可進行實時視頻、音頻交互通訊。由主持會議的會場決定發(fā)言會場，發(fā)言會場在發(fā)言時，所有參見會議的會場都可以看到發(fā)言會場所發(fā)送的視頻，可以聽到發(fā)言會場的音頻信息。每個會場在本端既可以看到兩個畫面，即本地會場畫面和遠端會場畫面，也可以只看1個畫面，在本地會場畫面和遠端會場畫面之間進行切換。

可視化遠程會商系統(tǒng)還可以傳輸數(shù)據(jù)，會議過程中發(fā)言會場可以發(fā)送Word、Excel、Powerpoint、圖形圖像等電子文檔，任何1個分會場都可以接收到。該系統(tǒng)還具有資源共享功能，將局域網(wǎng)上的文件發(fā)送出去或下載到本地。

二、應(yīng)用情況

隨著中國氣象系統(tǒng)信息化建設(shè)的發(fā)展，視頻會議系統(tǒng)在氣象系統(tǒng)中得到廣泛應(yīng)用，除了基本的遠程會議外，在遠程可視天氣會商中也得到了越來越多的應(yīng)用，通過視頻會議系統(tǒng)各級預(yù)報員之間可以進行充分、及時的交流，天氣預(yù)報的時效性和準確性都有了提高。

2.1天氣會商

每天早上9：20省氣象臺和市氣象臺進行天氣會商，省氣象臺的主班主持會議，呼叫所有參會人員，參會人員聽到呼叫進行應(yīng)答，確保參會人員到齊后，首先發(fā)送有關(guān)天氣會商的資料，包括天氣趨勢圖、衛(wèi)星云圖和word文件等，然后結(jié)合天氣圖介紹天氣趨勢，最后得出預(yù)報結(jié)論。省氣象臺的主班發(fā)言完畢后，由各個市氣象臺的主班輪流發(fā)言，說出自己的預(yù)報理由并得出預(yù)報結(jié)論。最后由省氣象臺的首席預(yù)報員進行總結(jié)發(fā)言，有不同意見的進行訂正，提高預(yù)報的準確性。每逢復(fù)雜天氣過程，隨時可以進行會商，1旦確定為災(zāi)害性天氣，及時告知廣大群眾及有關(guān)領(lǐng)導(dǎo)和新聞單位，盡量減少災(zāi)害性天氣所造成的損失。如4月1日預(yù)報出當天晚上至次日白天氣溫下降8℃左右，4月2日晚上至4月3日白天氣溫繼續(xù)下降10℃左右，有霜凍。預(yù)報員及時將這1預(yù)報結(jié)論告知有關(guān)領(lǐng)導(dǎo)和新聞單位，廣大群眾采取有效措施，減少了災(zāi)害性天氣所帶來的各種損失。

2.2視頻會議

氣象部門召開“2007年全國氣象業(yè)務(wù)汛前檢查電視電話會議”，由國家氣象局主持會議，會議覆蓋范圍涉及各?。▍^(qū)）、市、縣氣象局，會議覆蓋范圍廣，參加人員多，各?。▍^(qū)）、市、縣氣象局的參會人員坐在各自的會議室，就可以看到、聽到會議實況，使會議內(nèi)容及時、準確傳達給相關(guān)人員。

省財政廳利用氣象局現(xiàn)有設(shè)備、線路、系統(tǒng)召開“山西省‘財政支農(nóng)資金管理年’活動視頻會議”，財政廳相關(guān)領(lǐng)導(dǎo)、省農(nóng)口部門財務(wù)處負責同志、各市縣財政局分管領(lǐng)導(dǎo)參加會議。省財政廳有關(guān)參會人員在省氣象局會議室，市財政局的參會人員在市氣象局的會議室，縣財政局的參會人員在縣氣象局的會議室，所有參會人員就近開會，省去旅途勞頓，節(jié)省時間，節(jié)約開資，提高工作效率。

利用該系統(tǒng)還可以進行教育培訓(xùn)，坐在自己的會議室里可以聽到老師講課，可以看到具體的操作過程，與工作相關(guān)的新知識、新技術(shù)及時得到更新。

三、系統(tǒng)維護

召開視頻會議過程中，出現(xiàn)畫面馬賽克現(xiàn)象，聲音卡可、回音大、嘯叫等現(xiàn)象，現(xiàn)將處理過程介紹給大家，與大家共同分享。

音頻輸入處進行設(shè)置：打開萬視通（WST）視頻會議系統(tǒng)客戶端程序，出現(xiàn)登錄對話框，將該對話框關(guān)閉，點擊系統(tǒng)的“設(shè)置”菜單，選擇“系統(tǒng)設(shè)置”，在“發(fā)送設(shè)置”中選中“啟用靜音檢測（噪音過濾）”，對噪音進行過濾。在“接收設(shè)置”中不要選中“自動打開所有用戶接收窗口”，默認情況下，自動打開六個用戶接收窗口，打開用戶窗口過多，傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量加大，影響音頻和視頻效果，使聲音斷續(xù)、卡可，畫面出現(xiàn)馬賽克現(xiàn)象，動畫起來?！拜斎胍袅俊敝羞x擇麥克風，點擊“高級”，進入“麥克風的高級控制”，在“其他控制”中取消“1MicBoost(1)”，即取消對麥克風的加強功能，消除回音。

畫面馬賽克現(xiàn)象：可以將傳輸畫面的采樣大小設(shè)置小1些，使得傳輸畫面的字節(jié)流減少，通訊線路中的傳輸量減少，解除畫面馬賽克現(xiàn)象。同時聲音效果也會好些。

聲音卡可：將采樣頻率設(shè)置小1些，由5幀/秒改為2幀/秒，可以解決聲音卡可想象。出現(xiàn)嘯叫有可能是地線接觸不好，回音大1般情況是喇叭與麥克風距離過近，或麥克風質(zhì)量差1些。

這些僅僅是在現(xiàn)有傳輸線路基礎(chǔ)上提出的改進意見，當然能使傳輸帶寬加寬就更好。

第3篇：氣象數(shù)據(jù)可視化范文

【關(guān)鍵詞】電網(wǎng)調(diào)度自動化；可視化技術(shù)

電網(wǎng)調(diào)度自動化集成系統(tǒng)可視化的目的是將計算中所產(chǎn)生的數(shù)字信息轉(zhuǎn)變成直觀的以圖形或圖像形式表示的信息，使用戶對仿真計算的對象有形象而全面的了解，并使用戶可以觀察到數(shù)值模擬和計算的過程，甚至可以在仿真過程中對象進行交互控制，從而更加有效地處理和分析海量的工程數(shù)據(jù)，為工程人員提供一個探索和研究物理現(xiàn)象的先進工具，反映客觀世界的本質(zhì)和內(nèi)在聯(lián)系。

一、電網(wǎng)調(diào)度自動化集成系統(tǒng)可視化技術(shù)的研究背景

隨著大電網(wǎng)的發(fā)展趨勢，同時智能化調(diào)度的要求越來越高，監(jiān)控系統(tǒng)數(shù)據(jù)多元化　，使得傳統(tǒng)數(shù)據(jù)展現(xiàn)手段有所局限，需要將電力系統(tǒng)運行狀態(tài)利用可視化技術(shù)將系統(tǒng)運行狀態(tài)以圖形或圖像方式予以顯示，使系統(tǒng)運行人員更方便、更直觀地了解當前系統(tǒng)的運行狀態(tài)，以便其采取的運行控制措施更有效、更有針對性。

電網(wǎng)運行規(guī)模向巨型網(wǎng)絡(luò)發(fā)展，分區(qū)電網(wǎng)之間得相互支援、相互補充成為現(xiàn)實和趨勢。精確化數(shù)據(jù)來源（PMU，　IED等）使數(shù)據(jù)采集種類大大增加。天氣監(jiān)控，環(huán)境監(jiān)控，地理信息的融入使得電力系統(tǒng)運行成為一門綜合類學科。電網(wǎng)規(guī)模的增加使得采集數(shù)據(jù)的數(shù)量和頻度都在急劇增加，需要監(jiān)視分析的數(shù)據(jù)量巨大。面對海量的不斷變化的信息，調(diào)度員往往對數(shù)字并不敏感，同時靜態(tài)的數(shù)據(jù)式表達無法滿足電力系統(tǒng)運行對發(fā)展趨勢，變化區(qū)域，運動速率和方向觀察和分析需求。電網(wǎng)運行裕度越來越小，為了保障電網(wǎng)安全運行的動態(tài)響應(yīng)能力，對智能調(diào)度提出了更高的要求。

二、電網(wǎng)調(diào)度自動化集成系統(tǒng)可視化技術(shù)的引入意義

可視化核心思想是Show me what I need to see Less is More　.采用可視化技術(shù)實現(xiàn)對電網(wǎng)的監(jiān)視，讓調(diào)度員在很短的時間內(nèi)直觀地感受到電網(wǎng)運行的情況和趨勢；提高電網(wǎng)的調(diào)度水平，有助于電網(wǎng)調(diào)度向“智能化”轉(zhuǎn)變，減輕調(diào)度人員分析壓力，將會給電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運行帶來明顯的社會效益和經(jīng)濟效益。。智能調(diào)度是今后調(diào)度自動化的發(fā)展方向，而可視化技術(shù)是智能調(diào)度的重要展現(xiàn)手段，因此具有很強的技術(shù)研究和應(yīng)用意義。

三、電網(wǎng)調(diào)度自動化集成系統(tǒng)可視化技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀

第4篇：氣象數(shù)據(jù)可視化范文

關(guān)鍵詞：可視化技術(shù)；圖像理解

中圖分類號：TP391.4

可視化技術(shù)是計算機圖形學的一個重要研究方向，是圖形科學的新領(lǐng)域。它是指是運用圖形學原理和方法，將大規(guī)模的科學數(shù)據(jù)-數(shù)值和圖像，轉(zhuǎn)換為可視的圖形和圖。它能夠給予人們深刻與意想不到的洞察力，在很多領(lǐng)域使科學家的研究方式發(fā)生了根本變化。它涉及的研究領(lǐng)域很廣，成為計算機科學研究領(lǐng)域中不可缺少的組成部分，例如計算機圖形學、圖像處理、計算機視覺等，它也是理解復(fù)雜現(xiàn)象和大規(guī)模數(shù)據(jù)的重要工具。

自從1986年可視化概念提出以來，發(fā)達國家紛紛開始研究可視化理論、方法，開發(fā)可視化工具與環(huán)境，它們的研究成果已廣泛應(yīng)用于石油勘探、氣象預(yù)報、航天航空、核武器研制、醫(yī)學圖像處理等科學與工程領(lǐng)域以及自然科學領(lǐng)域中。

90年代初，我國開始了科學計算可視化技術(shù)的研究工作，一般需要使用巨型計算機和高檔圖形工作站處理龐大的數(shù)據(jù)量以及相關(guān)復(fù)雜的圖像生成算法。所以，在高水平的大學、大公司和國家級的研究中心才有實力對可視化技術(shù)進行研究和應(yīng)用。近幾年來，隨著處理器功能的不斷提高，可視化技術(shù)的飛速發(fā)展，它的應(yīng)用已經(jīng)擴展到科學研究、工程、軍事、醫(yī)學、經(jīng)濟等各個領(lǐng)域，但是，與國外先進水平還有差距，因此還需要在在醫(yī)學、地質(zhì)、海洋、氣象、航空等行業(yè)加大應(yīng)用力度。

1 可視化的基本概念

可視化是一種計算技術(shù)，它將符號轉(zhuǎn)換成幾何，使研究者能觀察到他們的研究工作?？梢暬夹g(shù)能夠?qū)⒖床灰姷氖挛锿ㄟ^計算機變?yōu)槟軌蚩匆姷氖挛?，提供了科學發(fā)現(xiàn)和展現(xiàn)事物的新途徑，改變了科學家原有的研究方式，能夠給人們意想不到的啟示。

根據(jù)可視化技術(shù)的交互性、多維性、和可視性的特點，以及考慮結(jié)合程度，可視化技術(shù)可以分為后置處理，實時跟蹤處理和實時繪制及交互控制三個層次。后置處理指的是將計算結(jié)果解釋或顯示為可視化的圖形，目前大部分應(yīng)用軟件屬于這一層次；實時跟蹤處理強調(diào)它的實時性，因此要求計算與顯示必行同步進行，這樣能夠隨時發(fā)現(xiàn)執(zhí)行中的錯誤以便日后改正；實時繪制及交互控制一方面強調(diào)它的實時性，另外能夠根據(jù)顯示結(jié)果隨時改變執(zhí)行過程中的參數(shù)以便得到滿意的結(jié)果，因此具有交互界面。近二十多年來，在美國、德國、日本等發(fā)達國家的著名大學都在致力于可視化技術(shù)的研究，而且已經(jīng)重點向?qū)崟r處理和交互控制方面發(fā)展。

2 國內(nèi)外比較著名的研究成果

2.1 流體可視化軟件

這是美國國家超級計算機應(yīng)用中心（NCSA，National center of supercomputer Application）的研究成果。該軟件通過多個相聯(lián)系的模型，在交互及分布環(huán)境下研究暴風雨的形成規(guī)律。其中安裝在NCSA的超級計算機CRAY-YMP進行模型計算，VGX工作站則用來實現(xiàn)二、三維圖形顯示，提供用戶接口，二者之間使用網(wǎng)絡(luò)連接。

2.2 醫(yī)學可視化技術(shù)

醫(yī)學數(shù)據(jù)的可視化，已成為數(shù)據(jù)可視化領(lǐng)域中最為活躍的研究領(lǐng)域之一。由于近代非侵入診斷技術(shù)如CT、MRI和正電子放射斷層掃描（PET）的發(fā)展，醫(yī)生已經(jīng)可以非常容易獲得病人有關(guān)部位的一組二維斷層圖像。因為核磁共振、CT掃描等設(shè)備能夠產(chǎn)生人體病變區(qū)域的多個方面多個剖面的圖像，或者重建為具有不同細節(jié)程度的三維真實圖像，使醫(yī)生對病灶部位的大小、位置，不僅有定性的認識，而且有定量的認識，從而及時高效地診斷疾病。CT圖像打破傳統(tǒng)的膠片感光成像模式，借助于計算機重構(gòu)人體器官或組織的圖像，使醫(yī)學圖像從二維走向三維，使人們從人體外部可以看到內(nèi)部。利用可視化技術(shù)軟件，能夠重構(gòu)有關(guān)器官和組織的三維圖像，例如美國加洲的ADAC實驗室，約翰.霍普金斯大學等開發(fā)出的軟件已在許多醫(yī)院得到應(yīng)用。利用可視化技術(shù)可以以獲得心臟的三維圖像，并用于監(jiān)控心臟的形狀、大小和運動，為綜合診斷提供依據(jù)，例如中國協(xié)和醫(yī)科大學等進行的主動脈病變的臨床診斷和冠狀動脈搭橋術(shù)（CABG）后的血管顯示等。正是應(yīng)用了可視化技術(shù)，變不可見為可見，從而大大提高了手術(shù)的成功率。

耿國華教授實現(xiàn)了醫(yī)學圖象數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)MidBASE。在數(shù)據(jù)庫設(shè)計、基于內(nèi)容的圖象檢索、嵌入三維可視化構(gòu)件、WEB方式遠程查詢等方面特色明顯。已在多個醫(yī)院使用，效果良好[1]。

2.3 地學可視化技術(shù)

科學可視化應(yīng)用到地學中，產(chǎn)生了地學可視化。1990年的勘探地球物理學家協(xié)會的舉辦“科學可視化”專題討論會，促進了地球物理勘探中的可視化研究。進而在1995年舉辦的“可視化技術(shù)用于發(fā)現(xiàn)和開發(fā)更多的油氣資源”會議，使得科學可視化技術(shù)在油氣工業(yè)中的應(yīng)用成果大放光彩。目前，美國的SGI公司在可視化技術(shù)方面是處于世界領(lǐng)先地位，它在地學中主要應(yīng)用于油田開發(fā)、油藏數(shù)值模擬、石油地質(zhì)、地震勘探、鉆井、測井、遙感測繪等方面。

2.4 人類胚胎的可視化

這是美國依利諾大學芝加哥分校研制的成果。首先依據(jù)美國衛(wèi)生和醫(yī)學國家博物館所得到的胚胎數(shù)據(jù)重構(gòu)人類胚胎模型，其次將該模型進行三維顯示。這一成果預(yù)示著人類可以遠程訪問人類性態(tài)數(shù)據(jù)，可以進行分布式計算。

2.5 數(shù)字博物館的可視化技術(shù)

數(shù)字博物館最突出的特點是：虛擬現(xiàn)實技術(shù)。虛擬技術(shù)通過計算機圖形構(gòu)成三度空間或把現(xiàn)實環(huán)境編制到計算機中去，產(chǎn)生逼真的虛擬環(huán)境，從而使得用戶在視覺上產(chǎn)生一種沉浸于虛擬環(huán)境中的感覺。數(shù)字博物館借助這樣的技術(shù)，對珍貴藏品進行三維可視化的建模。在追求視覺真實感受的同時，最大限度地保存了物體真實數(shù)據(jù)。研究者可以直接測量模型得到標本的形態(tài)結(jié)構(gòu)信息，為遠程標本研究提供可靠翔實的基礎(chǔ)，真正地做到了輔助科學研究及數(shù)據(jù)保存的作用。例如中國地質(zhì)大學地學數(shù)字博物館、中山大學生物數(shù)字博物館、清華大學美術(shù)數(shù)字博物館、西北大學考古數(shù)字博物館、北京航空航天大學航空航天數(shù)字博物館等，這些數(shù)字博物館不僅為學者提供了一個高水平高質(zhì)量的學習平臺，有利于院校之間的學術(shù)信息和研究資源的共享，而且滿足用戶的交互性、參與性和沉浸性。

2.6 大場景及文物的虛擬修復(fù)可視化技術(shù)

大場景與文物虛擬修復(fù)還原和展示的研究涉及多個研究領(lǐng)域，需要綜合應(yīng)用數(shù)字圖象處理、計算機圖形學、模式識別、可視化技術(shù)等研究領(lǐng)域。目前，在我國很多研究機構(gòu)已在與大場景和文物的虛擬修復(fù)技術(shù)相關(guān)的領(lǐng)域內(nèi)進行了一些研究工作，也取得了一些研究成果。但是，還沒有研制出完全自動的虛擬修復(fù)和還原系統(tǒng)，并且這些研究成果相對獨立，沒有一個綜合文物復(fù)原和大場景虛擬還原展示的系統(tǒng)。

3 結(jié)束語

NCSA（美國國家超級計算應(yīng)用中心）是國際上從事可視化研究的權(quán)威單位，一直從事可視化算法如軟件的開發(fā)研究。而在國內(nèi)，清華、北大、國防科大、中科院軟件所等單位相繼開展了可視化算法的研究及可視化工具的開發(fā)，都已取得了一大批可喜的成果。隨著計算機硬件條件的改善和諸如人工智能、機器學習等可視化算法的成熟，可視化技術(shù)一定會產(chǎn)生一個大的飛躍。

參考文獻：

[1]榮國棟，孟祥旭.Inspeck3D-DF三維掃描儀在數(shù)字博物館中的應(yīng)用[J].計算機工程與應(yīng)用，2002，38（16）：237-239.

第5篇：氣象數(shù)據(jù)可視化范文

信息可視化的研究是綜合計算機技術(shù)、數(shù)字多媒體等技術(shù)，在短時間內(nèi)將大量冗雜的信息以動態(tài)交互等形式，直觀反映到各種終端設(shè)備上，幫助用戶獲取所需信息。實現(xiàn)準確的圖形信息傳遞效果。視覺信息設(shè)計不需要過分追求華麗的形式，也不能只是僵硬的圖標數(shù)據(jù)，而是兼具美的視覺享受與準確的信息內(nèi)容。在這個數(shù)字化媒體時代，信息可視化勢必成為信息傳遞的未來發(fā)展方向。

【關(guān)鍵詞】信息；可視化；傳播；視覺傳達設(shè)計

一、引論

當前，我們生活在一個數(shù)字化媒體盛行的時代，明天面對海量的信息。微信朋友圈、個人微博、各大門戶網(wǎng)站搜索一下各種各樣的新聞從時政到娛樂、社會民生等信息瞬間映入眼簾?？旃?jié)奏的城市生活決定我們在信息的處理上不可能花費很長時間。但是對信息的收集與處理確是不可或缺的。信息可視化提高我們對信息接收的速度，通過簡明、清晰的圖形文字信息傳遞，讓數(shù)據(jù)的使用與共享可以在瞬時完成，通過可視化的動態(tài)效果可以將內(nèi)容烙在我們的腦海中。但由于信息可視化與視覺傳達設(shè)計的結(jié)合時間不長，在我國發(fā)展的歷程較短，雖然已經(jīng)在市場上獲得廣泛認可，但是還存在不少亟待解決的問題，才能更加有利于雙方的長遠發(fā)展。

二、信息可視化與視覺傳達設(shè)計結(jié)合的現(xiàn)狀及分析

（一）信息可視化與視覺傳達的關(guān)系

信息可視化是通過計算機技術(shù)，通過對數(shù)據(jù)的可視化分析，利用圖像、數(shù)據(jù)分析軟件與技術(shù)，幫助人們進行信息分類、檢索，提高人們對信息的使用效率。信息可視化概念起源于1989年美國，核心要義是如何將信息交互與視覺傳達設(shè)計有機結(jié)合。這一概念引入我國后，形成的信息可視化共識是利用信息的關(guān)聯(lián)性，在現(xiàn)代存儲技術(shù)基礎(chǔ)上，分類處理豐富的信息資源，解決查詢與獲取信息的負擔。

（二）信息可視化中視覺傳達設(shè)計的作用

信息可視化是要將各種信息源的核心部分挖掘成呈現(xiàn)在用戶面前。在設(shè)計前需要足夠的理論和技術(shù)支撐。這要求視覺傳達設(shè)計師在信息的處理環(huán)節(jié)，要依據(jù)嚴格的數(shù)學推理與算法，在同類型圖形中使用數(shù)據(jù)邏輯進行推論，構(gòu)思嚴謹，才能使傳遞的信息不會失真。在此期間應(yīng)注意信息的主次順序、視覺元素的色彩對比與相對位置。從以人為本的設(shè)計角度引導(dǎo)用戶。

（三）覺傳達設(shè)計促進信息可視化進程

信息可視化要通過電子產(chǎn)品的外設(shè)裝置顯示為人們提供數(shù)據(jù)服務(wù)。利用了人們基本的處理信息的能力。人們通過視覺傳達的信息進行即時交互活動，使信息處在動態(tài)循環(huán)中，提高了信息的準確率和及時性。我國在信息可視化的應(yīng)用上已經(jīng)初見成效，比如氣象服務(wù)、地理遙感的資源管理方面。隨著與發(fā)達國家在信息可視化科研合作上的密切，視覺傳達設(shè)計與信息可視化的融合將推向深入。

（四）商業(yè)活動對信息可視化的巨大需求

信息可視化為用戶和潛在的消費者提供了便捷的信息分析。使視覺傳達設(shè)計在其中發(fā)揮的作用大放異彩。面對巨大的商業(yè)需求，視覺傳達設(shè)計藝術(shù)被寄予更大期望。

第一，圖示廣告適用范圍更廣。人們已經(jīng)習慣了配發(fā)圖形的廣告宣傳形式。因為每人每天接觸的大量信息，大腦會自動過濾，但是當中新奇的、視覺效果強烈的圖像加文字的組合會被記憶。而且大腦處理視覺信息的能力速度是文字的數(shù)倍之多。這也是為什么圖示廣告形式當前大行其道的生理原因。視覺傳達設(shè)計應(yīng)該抓住這一重要科學依據(jù)，通過專業(yè)手段將各種復(fù)雜信息進行整合，讓消費者在短時間獲取產(chǎn)品的詳細信息，為商家和用戶節(jié)省時間成本。

第二，交互體驗的需求逐步增加。交互體驗?zāi)軌蜉p松將產(chǎn)品的特性與用戶在同時間實現(xiàn)連通。因為交互設(shè)計是建立在對目標群體的需求基礎(chǔ)上的延伸，不可能只在有限的需求領(lǐng)域徘徊，而用戶通過視覺傳達設(shè)計出的信息可以在第一時間由內(nèi)而外對產(chǎn)品的特點，以及對自己需求的匹配程度進行了解。同時可以在互動平臺上提出個人的看法和建議對生產(chǎn)經(jīng)營企業(yè)提供參考。

第三，可視化信息線上線下的配合，能增強宣傳覆蓋面?？梢暬畔⒉皇庆o止不動的?？梢酝ㄟ^微信平臺與社交平臺，也可以通過其他平面媒體方式（戶外的燈箱、廣告單頁、DM等）。而這些信息傳遞方式都是視覺傳達設(shè)計的常規(guī)范圍，只需要在多種方式種擇優(yōu)選用最具表現(xiàn)力的平衡點，增強宣傳效果。

三、信息可視化過程中視覺傳達設(shè)計的運用前景

（一）動態(tài)信息與交互性將更為普遍

隨著智能手機和多種移動終端的普及為我們提供了更多傳播信息的載體。因此接收信息形式將改變?nèi)藗償?shù)據(jù)接收的體驗?；釉谝曈X傳達設(shè)計師的設(shè)計之下，可以有針對性的引導(dǎo)受眾進行交流。很多無法實現(xiàn)的信息可視，將通過視覺傳達設(shè)計輸送到用戶面前。

（二）信息可視與多學科融合的趨勢不可逆轉(zhuǎn)

信息可視化與計算機科學、圖像學等學科關(guān)系密切。視覺傳達設(shè)計主要將記錄看到的、聽到的各種信息，利用視覺設(shè)計的軟件工具，跨學科領(lǐng)域進行技術(shù)融合，以用戶不斷變動的訴求為設(shè)計核心，增加用戶體驗，培養(yǎng)消費群體，讓信息可視化更好的服務(wù)人類的生產(chǎn)生活，提高信息資源的有效利用率。

參考文獻：

[1]王凱《信息可視化設(shè)計藝術(shù)》遼寧科技出版社2013年

第6篇：氣象數(shù)據(jù)可視化范文

[關(guān)鍵詞] 安全應(yīng)急； 管理； 信息系統(tǒng)； 建設(shè)

[中圖分類號] tp39； tu714 [文獻標識碼] a [文章編號] 1673 - 0194（2013）07- 0059- 03

1 引 言

為加強企業(yè)安全生產(chǎn)應(yīng)急管理，完善應(yīng)急預(yù)測預(yù)警、信息報送、輔助決策、指揮調(diào)度和總結(jié)評估等應(yīng)急管理工作，嚴格企業(yè)安全管理，及時排查治理安全隱患，有效預(yù)防和妥善處置安全生產(chǎn)事故，加強安全應(yīng)急信息系統(tǒng)的建設(shè)已成為實現(xiàn)上述管理目標的必要手段。

從應(yīng)急業(yè)務(wù)本身特點來看，突發(fā)事件的應(yīng)急救援指揮需要上級機關(guān)、國家主管部門參與決策。因此，企業(yè)需要建立應(yīng)急管理平臺，使參與應(yīng)急救援指揮的各部門都能夠基于該平臺開展救援任務(wù)下達、作戰(zhàn)指揮部署、救援分析決策、指揮意圖展示等工作，從而為實現(xiàn)快速的應(yīng)急救援指揮提供保障。

從應(yīng)急管理現(xiàn)狀來看，突發(fā)事件情況下現(xiàn)場災(zāi)情、事故發(fā)展態(tài)勢、周邊信息難以獲取。企業(yè)需要將生產(chǎn)環(huán)境和實際狀況真實再現(xiàn)，基于此真實場景進行災(zāi)情的模擬，將獲取的災(zāi)情信息直觀展示，在突發(fā)事件情況下快速定位到現(xiàn)場場景，為人員快速疏散提供幫助。

因此，無論是企業(yè)的日常安全監(jiān)管和應(yīng)急管理，還是突發(fā)事件的應(yīng)急救援，都需要一個基礎(chǔ)可視化的信息平臺進行信息的直觀展示和有效管理，為企業(yè)的安全平穩(wěn)運行提供有力的保障。

2 需求分析

應(yīng)急管理需解決平時針對應(yīng)急預(yù)案模擬演練的有效性，突發(fā)應(yīng)急事件發(fā)生時應(yīng)急響應(yīng)的速效性，并驗證應(yīng)急預(yù)案的實用性。

充分利用現(xiàn)有信息系統(tǒng)，進行信息整合，實現(xiàn)信息綜合管理，為突發(fā)事件發(fā)生時的應(yīng)急響應(yīng)提供支持。

需要將裝置區(qū)域、設(shè)備設(shè)施以及管線清晰直觀展示，并關(guān)聯(lián)查詢詳細屬性信息。

需要建立一套隱患動態(tài)管理機制，將廠區(qū)內(nèi)各隱患從排查、整改到消除全過程管理起來，及時有效消除裝置存在的隱患。

需要將日常設(shè)備檢修維護信息統(tǒng)一儲存管理，便于直觀查詢調(diào)閱。

3 系統(tǒng)建設(shè)

3.1 系統(tǒng)設(shè)計策略

系統(tǒng)設(shè)計策略參見圖1。

3.2 系統(tǒng)總體架構(gòu)

三維應(yīng)急管理系統(tǒng)是安全應(yīng)急管理的現(xiàn)代化管理手段，是企業(yè)信息化的發(fā)展趨勢。系統(tǒng)層次結(jié)構(gòu)如圖2所示。

本系統(tǒng)是建立在三維gis平臺基礎(chǔ)之上的，將廠區(qū)設(shè)備、設(shè)施管線各類基礎(chǔ)數(shù)據(jù)進行采集、整合與植入，包括基礎(chǔ)地理要素、設(shè)計施工數(shù)據(jù)、廠區(qū)運營數(shù)據(jù)、周邊社會經(jīng)濟信息等。完成三維gis平臺建設(shè)和基礎(chǔ)的數(shù)據(jù)整合后，就可根據(jù)業(yè)務(wù)需求建設(shè)三維應(yīng)急管理系統(tǒng)，開發(fā)其上的各個應(yīng)用模塊。同時，結(jié)合企業(yè)實際情況，可以擴展其他業(yè)務(wù)，如設(shè)備完整性管理、相關(guān)外系統(tǒng)的信息集成。

該層次結(jié)構(gòu)充分考慮到系統(tǒng)的靈活性和未來的擴展性，無論是擴展更多的地理場景、業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)、專業(yè)模型，還是開發(fā)更多的應(yīng)用系統(tǒng)，都能借助平臺提供的各類服務(wù)來方便快速地完成。

3.3 系?a href="baidu.com" target="_blank" class="keylink">陳嘸仄松杓?

擁有web服務(wù)器，3d-gis服務(wù)器，應(yīng)用服務(wù)器及數(shù)據(jù)庫服務(wù)器。服務(wù)器的描述為：

3.3.1 web服務(wù)器

以web的形式數(shù)據(jù)、進行數(shù)據(jù)交互。web程序操作快捷、方便，集成支持系統(tǒng)功能和集成其他服務(wù)器功能靈活，可以超鏈接的形式集成支持系統(tǒng)web服務(wù)器，也可以com組件、網(wǎng)絡(luò)等形式集成應(yīng)用服務(wù)器、3d-gis服務(wù)器、數(shù)據(jù)庫服務(wù)器功能。

3.3.2 3d-gis服務(wù)器

存放地理信息數(shù)據(jù)、數(shù)字場景數(shù)據(jù)、各種模型等。為空間量計算等gis操作功能提供支持。

3.3.3 應(yīng)用服務(wù)器

進行用戶登錄的認證管理，可根據(jù)負載來自動調(diào)整用戶使用的服務(wù)器。提供系統(tǒng)的自動升級功能，當系統(tǒng)的版本改變時，可以進行客戶端的自動升級功能，不用每個客戶端進行重新安裝。

3.3.4 數(shù)據(jù)庫服務(wù)器

安裝數(shù)據(jù)庫軟件，存放除地理信息數(shù)據(jù)以外的所有數(shù)據(jù)，并對數(shù)據(jù)進行管理，如：生產(chǎn)工藝流程、危險源、應(yīng)急預(yù)案、歷史災(zāi)情、系統(tǒng)配置等，并

對所存數(shù)據(jù)進行同步管理操作。

3.4 數(shù)據(jù)庫設(shè)計方案

各業(yè)務(wù)系統(tǒng)通過地理信息共享平臺（中間層）訪問數(shù)據(jù)層，實現(xiàn)信息的共享、交互、集成。數(shù)據(jù)層包括基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)庫、設(shè)備監(jiān)控數(shù)據(jù)庫、動態(tài)業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)。基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)庫包括各類地圖數(shù)據(jù)、遙感影像數(shù)據(jù)、周邊社會環(huán)境數(shù)據(jù)。業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)是指各業(yè)務(wù)部門日常工作流程所產(chǎn)生的數(shù)據(jù)。

三維應(yīng)急管理信息系統(tǒng)是個復(fù)雜的大系統(tǒng)，一方面需要在應(yīng)用層與數(shù)據(jù)層之間加入中間層，從技術(shù)層面上進行信息采集整理、信息分析處理、信息輸出，實現(xiàn)空間數(shù)據(jù)的共享、融合；另一方面需建立一整套完整的數(shù)據(jù)組織標準、數(shù)據(jù)維護標準、數(shù)據(jù)管理標準，保證地理信息共享平臺的正常運行。中間層還需要提供系統(tǒng)安全管理、系統(tǒng)性能監(jiān)控、均衡網(wǎng)絡(luò)負載、標準數(shù)據(jù)交換等功能，在應(yīng)用層與數(shù)據(jù)層之間建立一條安全、可靠的“訪問通道”。使用sql server 2005標準版，可滿足系統(tǒng)對數(shù)據(jù)庫的安全性、高性能、可靠性的要求，且實施性價比高。后期系統(tǒng)的可擴展性好。

4 系統(tǒng)功能及要求

4.1 地理信息及場景全息化展示

4.1.1 三維地理信息構(gòu)建

三維場景中的廠區(qū)建筑、設(shè)施設(shè)備等均采用實體建模，用戶可以實時查看關(guān)注實體的地理位置，并可以編輯和拖放，便于用戶根據(jù)生產(chǎn)規(guī)劃調(diào)整和改擴建項目情況自行更新場景信息，提高系統(tǒng)使用維護效率，降低維護成本。系統(tǒng)支持實時地理信息查詢、標繪等功能，用戶可以在三維場景下進行道路、建筑物、區(qū)域等信息的標繪。

4.1.2 工藝流程信息管理

系統(tǒng)提供工藝流程可視化制作工具，不僅可以顯示整個工藝流程的線路、流經(jīng)設(shè)備的名稱和屬性參數(shù)，而且可以通過對工藝流程動態(tài)演示的方式實現(xiàn)對員工的生產(chǎn)工藝培訓(xùn)。通過生產(chǎn)過程中的主要設(shè)備、工藝流程的查看功能，了解介質(zhì)名稱、流向等信息。

當突發(fā)事故發(fā)生時，可以通過工藝流程的動態(tài)演示查看與事發(fā)設(shè)備相關(guān)聯(lián)的設(shè)備、管線、閥門等，以便于應(yīng)急指揮人員根據(jù)事故情況及時關(guān)斷受影響的工藝過程，避免次生、衍生事故的發(fā)生，最大限度地減少事故損失。

4.1.3 設(shè)備設(shè)施可視化管理

系統(tǒng)可對廠區(qū)內(nèi)設(shè)備設(shè)施進行管理。將設(shè)施設(shè)備分類管理，可在三維場景中查詢設(shè)備設(shè)施的地理位置、基本屬性等信息，通過系統(tǒng)設(shè)備編輯器實時動態(tài)編輯設(shè)備屬性信息?？蓪θ我庠O(shè)施或裝置提供多種查看方式，包括隱藏外層、透視、超視圖瀏覽等。在三維場景中系統(tǒng)可以顯示地下設(shè)施的位置，在場景中點擊目標對象就會將地表其他覆蓋物隱去或半透從而實現(xiàn)直觀查看的效果。

4.1.4 地質(zhì)災(zāi)害區(qū)域查詢

對廠區(qū)內(nèi)容易遭受大風、暴雨等氣象災(zāi)害的地點，可以在系統(tǒng)三維地景中標繪其位置或影響范圍，實現(xiàn)邏輯信息可視化。通過錄入歷史災(zāi)情信息和可能引發(fā)災(zāi)害的氣象條件進行地質(zhì)災(zāi)害預(yù)警，當可能有惡劣天氣出現(xiàn)時，系統(tǒng)可根據(jù)前期標繪的地質(zhì)災(zāi)害和氣象災(zāi)害易發(fā)地點、災(zāi)害條件，自動篩選排查可能發(fā)生的災(zāi)害，并可自動鎖定報警地點。

4.1.5 空間測量標繪

系統(tǒng)可通過對圖進行空間量測等操作，支持地表距離、直線距離、投影距離測量，地表面積、投影面積測量，高度、坡度、北向夾角測量等。

4.1.6 系統(tǒng)設(shè)置維護

系統(tǒng)提供豐富的管理維護功能，可以對系統(tǒng)中所有信息進行實時的日常維護，實現(xiàn)數(shù)據(jù)同步；還可以根據(jù)實際角色需要進行設(shè)置管理；保證系統(tǒng)正常運行，當災(zāi)情發(fā)生時數(shù)據(jù)能夠及時更新。

4.2 日常安全生產(chǎn)管理

4.2.1 安全設(shè)備設(shè)施信息管理

通過系統(tǒng)可直觀地查看廠區(qū)內(nèi)的消防設(shè)備、設(shè)施的位置，用戶不但可以查詢消防水、消防炮等設(shè)備的屬性信息，還可動態(tài)展示消防設(shè)備的有效作用半徑，為突發(fā)事故的應(yīng)急救援提供決策支持。

4.2.2 重大危險源信息管理

將企業(yè)內(nèi)的重大危險源信息進行分類匯總并保存，用戶可以在三維場景下全方位、多角度地定位查看危險源的空間分布，如查看儲罐等重大危險源的基本屬性信息及圖片。在查看重大危險源的基本信息時，可隨時調(diào)閱相關(guān)聯(lián)的應(yīng)急預(yù)案。

4.2.3 重大危險源風險評估

系統(tǒng)提供兩種風險評估的方法。一種是通過集成的火災(zāi)、爆炸、擴散專業(yè)事故后果評價模型，結(jié)合廠區(qū)的實際天氣狀況、事發(fā)設(shè)備類型、事故類型等分析出重大危險源的事故影響范圍和后果

。另外一種是根據(jù)企業(yè)的安全預(yù)評價報告，將某些重大危險源的泄漏擴散、火災(zāi)爆炸事故的危險評價結(jié)果進行集成并可視化展現(xiàn)，用戶只需選擇關(guān)注的區(qū)域、設(shè)備、事故類型等，系統(tǒng)會給出模擬計算的結(jié)果，并結(jié)合三維場景進行可視化展現(xiàn)。

4.3 全息化應(yīng)急預(yù)案管理

系統(tǒng)可提供專門的全息化預(yù)案制作工具，結(jié)合真實的三維可視化場景，可將文本預(yù)案進行全息化制作，并將全息化預(yù)案進行保存和動態(tài)展示。在平時可作為預(yù)案培訓(xùn)教材，并在突發(fā)事故情況下輔助應(yīng)急指揮人員正確下達指令，快速、有效地應(yīng)對突發(fā)事故。

企業(yè)上級部門或當?shù)卣踩O(jiān)管部門也可以通過各自的三維應(yīng)急平臺查看企業(yè)已制訂的各種預(yù)案情況，并可通過預(yù)案推演驗證預(yù)案的合理性。

4.4 應(yīng)急響應(yīng)與輔助決策

4.4.1 應(yīng)急資源查詢管理

應(yīng)急資源查詢管理模塊可以對企業(yè)內(nèi)應(yīng)急人員和機構(gòu)、應(yīng)急裝備物資、周邊應(yīng)急救援力量、救援專家信息、應(yīng)急避難場所等進行管理及可視化查詢顯示。通過系統(tǒng)分類列表可以定位查詢和顯示某一類或某一個應(yīng)急救援機構(gòu)及應(yīng)急物資情況，并以著色、閃爍、圖標、動態(tài)標牌等方式立體展示應(yīng)急資源的數(shù)量和分布情況、救援力量的分布和救援路線、道路封閉情況等信息。

4.4.2 現(xiàn)場災(zāi)情三維再現(xiàn)

系統(tǒng)可將整個救援過程進行全息化制作，并傳給不同的人員。通過上報的事故信息以及對應(yīng)的三維畫面，分公司、總公司的領(lǐng)導(dǎo)、專家及其他應(yīng)急相關(guān)人員能夠及時、詳細地了解現(xiàn)場情況，結(jié)合歷史類似事故的處置措施及結(jié)果，采取相應(yīng)的救援措施。

4.4.3 救援路線尋優(yōu)

系統(tǒng)提供路由分析功能，可按時間最短、路程最短等方式規(guī)劃出最佳的應(yīng)急疏散及救援路線，同時三維顯示需疏散區(qū)域及應(yīng)急避難場所，通過將所規(guī)劃路線與事故推演結(jié)果進行對比，對可能受到影響的道路會做出警戒提示。

4.4.4 災(zāi)情推演與輔助決策

系統(tǒng)可模擬火災(zāi)、爆炸、氣體泄漏擴散事故，通過集成專業(yè)的事故后果分析數(shù)學模型，根據(jù)事故情況和實際環(huán)境參數(shù)進行災(zāi)情推演，在系統(tǒng)中輸入災(zāi)情發(fā)生的位置、事發(fā)物質(zhì)的特性，結(jié)合風向、風速、溫度、濕度等氣象信息，可通過數(shù)學模型分析出事故的爆炸范圍、擴散范圍、死亡半徑、重傷半徑、安全距離等關(guān)鍵數(shù)據(jù)，并能夠通過三維畫面展示模擬分析的結(jié)果。根據(jù)事故狀況，可以提出初步的行動方案，并可對周邊的環(huán)境、建筑物的影響進行風險分析，為事故救援決策提供依據(jù)。

4.4.5 救援評估

在事故應(yīng)急救援過程中，系統(tǒng)可以記錄現(xiàn)場匯報的事故災(zāi)情、應(yīng)急決策信息、應(yīng)急資源調(diào)配過程、現(xiàn)場應(yīng)急行動過程、應(yīng)急決策指令等重要信息和經(jīng)過，并實時更新傷亡人員數(shù)量、財產(chǎn)損失數(shù)量、調(diào)用應(yīng)急力量的名稱和數(shù)量等，在應(yīng)急救援（或應(yīng)急演練）結(jié)束后可以將上述記錄的信息再現(xiàn)為一個完整的事故發(fā)展過程，可以為事故救援評估或演習點評提供參考依據(jù)。

4.5 無線視頻遠程監(jiān)控系統(tǒng)集成

無線視頻監(jiān)控系統(tǒng)的信息集成到三維應(yīng)急信息展示平臺后，可借助該可視化平臺實現(xiàn)視頻監(jiān)控設(shè)備的可視化查詢，在三維場景中調(diào)閱相應(yīng)的視頻監(jiān)控畫面，還可控制監(jiān)控設(shè)備的云臺參數(shù)。通過與平臺的全息視頻監(jiān)控畫面進行對比顯示，可彌補在突發(fā)事件或惡劣天氣情況下真實視頻監(jiān)控畫面不清晰，無法快速掌握監(jiān)控范圍內(nèi)設(shè)備設(shè)施信息的缺陷，為突發(fā)事件的快速救援指揮提供有力的支持。

4.6 dcs系統(tǒng)集成

通過集成dcs系統(tǒng)的實時數(shù)據(jù)信息，實時監(jiān)測相關(guān)設(shè)備參數(shù)的實時數(shù)值，可在平臺中直觀看到實時數(shù)據(jù)的分布情況及分類，查看重大危險源的實時數(shù)據(jù)，為事故應(yīng)急救援提供準確的數(shù)據(jù)支持。

5 結(jié) 語

通過三維安全應(yīng)急管理信息系統(tǒng)，建立了應(yīng)對突發(fā)事件的的應(yīng)急聯(lián)動機制；提高了企業(yè)應(yīng)急管理信息系統(tǒng)的整體管理水平，適應(yīng)企業(yè)高速發(fā)展帶來的應(yīng)急管理新需求；有機整合現(xiàn)有應(yīng)急信息資源，建立統(tǒng)一、集成、可控、共享的應(yīng)急信息化協(xié)同平臺；基于“平戰(zhàn)結(jié)合”的理念，利于平時有效預(yù)防事故的發(fā)生和應(yīng)急狀態(tài)下的快速應(yīng)急響應(yīng)； 集成實時數(shù)據(jù)，使安全應(yīng)急與生產(chǎn)緊密結(jié)合； 提供可擴展應(yīng)用的三維平臺，為建設(shè)“數(shù)字企業(yè)”，促進“兩化融合”奠定了基礎(chǔ)。

主要參考文獻

[1] 李永麗. 應(yīng)急平臺建設(shè)若干問題研究[d]. 長春：吉林大學，2010：27-43.

[2] 李娜. 基于soa架構(gòu)的應(yīng)急管理信息系統(tǒng)

分析與設(shè)計[d]. 濟南：山東大學，2009：30-57.

第7篇：氣象數(shù)據(jù)可視化范文

【關(guān)鍵詞】科學探究；學習平臺；科學教育

【中圖分類號】G40057【文獻標識碼】A【論文編號】1009―8097 (2008) 09―0056―04

我國在貫徹落實“科教興國”戰(zhàn)略、全面推進素質(zhì)教育的進程中，改革與加強中小學的科學教育，切實有效地提高青少年的科學素養(yǎng)，已經(jīng)引起人們的高度重視?！犊茖W課程標準（3－6年級）》中明確指出：科學課程“以培養(yǎng)小學生科學素養(yǎng)為宗旨”[1]，要把科學探究作為科學學習的核心。但是，許多研究表明，常規(guī)教學方式無法有效地支持科學探究的開展。當前應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)來支持教學科學探究也成為了信息技術(shù)與科學課程整合的研究焦點，本研究力圖構(gòu)建一個基于網(wǎng)絡(luò)的科學探究學習平臺，促進科學探究在中小學科學教育的開展。

一 概念界定

本文所涉及到的“科學探究”是指：在科學教學中，以培養(yǎng)學生科學探究能力、提升科學素養(yǎng)為目的，在教師引導(dǎo)下，學生通過模擬類似科學家的探究過程來理解科學概念和探究的本質(zhì)的一種學習活動。一般認為，科學探究的基本步驟有形成問題，建立假設(shè)，制定研究方案，檢驗假設(shè)，作結(jié)論，表達與交流。

由于目前學術(shù)界對什么是科學探究平臺尚無定義，本文所使用的“科學探究平臺”是指面向中小學科學教學，以科學探究理論為指導(dǎo)，以支持科學探究的活動過程、培養(yǎng)科學探究技能為目標的基于網(wǎng)絡(luò)的教學軟件系統(tǒng)。

二 國內(nèi)對科學探究學習平臺的研究

國內(nèi)對科學探究學習平臺設(shè)計與開發(fā)方面的研究只有以下一些：

《高中物理探究型網(wǎng)絡(luò)課件的設(shè)計研究》一文就如何設(shè)計、開發(fā)培養(yǎng)高中學生科學探究能力物理網(wǎng)絡(luò)課件進行了探討，劉海華[2]提出的“設(shè)計支持科學探究的教學軟件必須結(jié)合科學探究的要素”值得借鑒，即科學探究一般分為形成問題，建立假設(shè)，制定研究方案，檢驗假設(shè)，作結(jié)論，表達與交流的步驟等步驟，教學軟件要支持這些步驟。但是作者開發(fā)的案例《單擺周期》在支持科學探究方面還存在一些不足，功能很少，不具備科學探究所需的檢驗假設(shè)、數(shù)據(jù)搜集分析等學習工具，不具備對科學探究過程的支持功能。此外，文章也沒有對設(shè)計支持科學探究的網(wǎng)絡(luò)課件的一般方法進行總結(jié)歸納。

上海市寶山區(qū)月浦新村小學“因特網(wǎng)支持下小學科學探究學習的實踐研究”總結(jié)出了因特網(wǎng)支持下的小學科學探究活動基本的操作模式、評價方案并開發(fā)了兩個主題網(wǎng)站。在主題網(wǎng)站建設(shè)方面，建設(shè)了“網(wǎng)上少科院”和“小學生做研究”兩個主題學習網(wǎng)站，它們對科學探究活動的支持還有一些不足：“網(wǎng)站是靜態(tài)的，交互性不夠，除了BBS論壇，更多的是信息的展示。以探究科學小課題為主的科學探究活動，需要網(wǎng)上調(diào)查、數(shù)據(jù)分析等活動，網(wǎng)站的功能不夠?？茖W探究的成果必須通過網(wǎng)站管理人員上傳，學生沒有自，上傳后也不能進行反復(fù)修改。”[3]

我國臺灣地區(qū)的科學探究研究項目主要有臺北市教育局主辦的“臺北市2006氣象探究網(wǎng)絡(luò)競賽”1。這個項目是面向中學生的課外活動，它依托臺北市校園氣象臺，開展網(wǎng)絡(luò)科學探究競賽。參加活動的學生從競賽網(wǎng)站上限定的主題中，選擇一個要探究的主題。進行探究活動時，使用臺北市校園氣象臺提供的氣象數(shù)據(jù)、學生結(jié)成學習小組圍繞該主題設(shè)計科學探究活動，請專家學者評分及學員互評選出優(yōu)秀的設(shè)計方案。校園氣象臺作為氣象數(shù)據(jù)、資源和信息呈現(xiàn)工具，而在競賽過程中的擬定計劃、交流討論、作品互評等活動是通過另外設(shè)置的論壇以及相應(yīng)的作品提交系統(tǒng)來實現(xiàn)的。總體而言，校園氣象臺不是一個完備的科學探究支持平臺，缺乏對科學探究活動過程的支持。

三 國外對科學探究學習平臺的研究

美國對科學探究支持軟件工具進行了較系統(tǒng)研究的主要有美國密歇根大學教育學院HI－CE的Krajcik教授，以及加州大學柏克萊分校TELS的Linn教授等人。他們根據(jù)實踐經(jīng)驗進行了設(shè)計方法與原則的歸納。

Quintana和Krajcik等人[4]提出了設(shè)計支持科學探究軟件的理論框架。該理論框架圍繞學習者進行科學探究活動時可能遇到的三個主要的障礙設(shè)計支持策略：“第一，針對理解科學性內(nèi)容提出的支持策略：軟件應(yīng)包含科學內(nèi)容的表征，這些表征應(yīng)該可以讓學習者從不同角度進行操縱、觀察，這樣才能幫助學習者理解該表征的不同特征。第二，針對探究過程管理提出的支持策略：把復(fù)雜的探究過程用結(jié)構(gòu)化的形式表現(xiàn)出來。第三，針對反思和溝通提出的溝通支持策略：學習者不僅需要對某個科學知識點進行反思與交流，還需要對自己的學習流程如探究計劃、探究過程進行反思，軟件應(yīng)該提供指示使學習者能跟蹤自己的學習進程。”

此外，美國開展的應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)支持科學探究的研究項目比較多，如GLOBE2（Global Learning and Observations to Benefit the Environment）、GEODE3（Geographic Data on Education）和實時數(shù)據(jù)項目4。這些研究的共同之處在于：

首先，均應(yīng)用了某個科學領(lǐng)域的大量數(shù)據(jù)，并且開發(fā)了相應(yīng)的數(shù)據(jù)處理軟件工具，如GEODE是利用地理地圖數(shù)據(jù)、CIESE則應(yīng)用了包括氣象、洋流、航空等多個領(lǐng)域的科學數(shù)據(jù)。這說明基于網(wǎng)絡(luò)的科學探究活動不僅是搜集網(wǎng)絡(luò)資源，獲取并分析、解讀科學數(shù)據(jù)是很重要的活動，科學探究平臺需要對這方面提供支持。

其次，各項目都重視開發(fā)課程資源，課程資源分為技術(shù)工具和相應(yīng)的使用方案（如教材、專題探究活動）。Simons和Clark[5]指出，“探究活動的成功最終取決于精心設(shè)計的教學活動而不是基于計算機的工具，當然這些工具在對學習者理解什么是數(shù)據(jù)、如何收集、處理、轉(zhuǎn)化數(shù)據(jù)方面乃至理解科學知識上起著不可或缺的作用”，Edelson[6]發(fā)現(xiàn)了利用可視化技術(shù)來支持地理科學的探究學習項目中出現(xiàn)的阻礙因素，并提出解決的辦法是設(shè)計相應(yīng)的技術(shù)工具和課程。這啟示我們在設(shè)計開發(fā)科學探究平臺的時候，需要設(shè)置各種學習工具，同時還要有配套的學習活動。

四 科學探究支持軟件案例分析

國外（主要是美國）開展了許多應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)支持科學探究研究的項目，這些項目均開發(fā)了一些軟件工具，按照軟件工具對科學探究過程的支持程度進行分類，筆者把目前用于支持科學探究的軟件工具分為兩大類：科學探究支持工具與科學探究支持平臺。

1 科學探究支持工具

“科學探究支持工具”是指只支持科學探究的某個環(huán)節(jié)的軟件工具?？茖W探究一般有提出科學性問題、進行假設(shè)、制定研究計劃、搜集證據(jù)、檢驗假設(shè)、交流協(xié)作等環(huán)節(jié)，科學探究支持工具是針對支持某個或幾個環(huán)節(jié)而設(shè)計的軟件。目前學術(shù)界常提及的這一類軟件工具主要有以下一些，見表1。

（1） 科學探究支持工具的優(yōu)點：

它們是專門化的工具，針對科學探究的某個環(huán)節(jié)而設(shè)計，專門設(shè)計這一方面的功能從而使其具有“專而深”的特點。

它們提供專門科學領(lǐng)域的原始數(shù)據(jù)，以及數(shù)據(jù)可視化、數(shù)據(jù)分析工具。以大量的科學數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，開發(fā)相應(yīng)的數(shù)據(jù)分析工具，學生在探究過程中應(yīng)用這些工具進行數(shù)據(jù)獲取與分析，檢驗假設(shè)。

（2） 科學探究支持工具的缺點

這些軟件工具只支持科學探究活動的某個環(huán)節(jié)，因而功能單一，缺少配套的學習工具以及配套的活動案例。因而在應(yīng)用到科學教學時，教師需要根據(jù)軟件工具的功能重新設(shè)計探究活動、尋找配套的學習工具。

2 科學探究支持平臺

科學探究支持平臺可以支持科學探究活動的多個環(huán)節(jié)，應(yīng)用比較多的系統(tǒng)是WISE9（Web-based Inquiry Science Environment）。WISE即“基于網(wǎng)絡(luò)的科學探究平臺”，其特點是按照科學探究的程序，一步一步引導(dǎo)學生開展活動，并提供了一系列工具來支持學生的探究。

（1） 科學探究支持平臺的優(yōu)點

支持科學探究活動的多個環(huán)節(jié)，學生可以在平臺上進行諸如提出科學性問題、進行假設(shè)、制定研究計劃、搜集證據(jù)、交流協(xié)作等系列活動，這是科學探究支持平臺一個明顯的優(yōu)點，使它成為一個完備的基于網(wǎng)絡(luò)的科學學習環(huán)境。

（2） 科學探究支持平臺的缺點

WISE本身只提供系統(tǒng)功能，如用戶管理、作業(yè)評價、提供各種學習工具等，但不提供學習資源，科學探究活動所需的學習資源由“項目”開發(fā)者整理而來。相比之下前文介紹的以提供科學數(shù)據(jù)為特點的科學探究支持工具，由建設(shè)好的科學儀器自動探測到某個科學領(lǐng)域的數(shù)據(jù)，不用人工干預(yù)就可獲得，大量的數(shù)據(jù)本身就是學習資源。

其次，現(xiàn)有的活動項目里的科學探究活動一般是由閱讀材料、整理網(wǎng)絡(luò)資料、形成結(jié)論構(gòu)成，缺少獲取直接證據(jù)的活動，如何獲取科學數(shù)據(jù)、處理并解讀數(shù)據(jù)的活動很少。對于自然科學類的課程的學習而言，不能僅通過網(wǎng)上資源的閱讀來完成，其中很重要的一個方面就是對數(shù)據(jù)的分析處理。

五 中小學科學探究學習平臺的設(shè)計

綜合以上文獻分析與軟件調(diào)研結(jié)果，作者發(fā)現(xiàn)科學探究支持工具長于提供專門化工具與資源（包括大量科學數(shù)據(jù)），但難以支持完整的科學探究活動；而作為應(yīng)用最廣泛的科學探究支持平臺WISE，在支持完整的探究過程、提供相應(yīng)的活動案例方面是其顯著優(yōu)點，但缺少提供專門領(lǐng)域科學數(shù)據(jù)的功能。并且從文獻分析與研究項目的分析中得出，開發(fā)科學探究平臺需要注意兩個問題，一是科學探究平臺需要支持科學數(shù)據(jù)的獲取并支持學生分析、解讀科學數(shù)據(jù)能力的培養(yǎng)；二是科學探究平臺需要設(shè)計學習工具和相應(yīng)的探究活動。

因而，綜合以上觀點，可以構(gòu)建出如圖1所示的科學探究平臺的模型框架。

1 活動層

活動層是指在平臺上開展的科學探究活動。根據(jù)科學探究的含義，每個活動按照科學探究的基本程序分為提出問題、猜想與假設(shè)、制定計劃、觀察實驗制作、搜集證據(jù)、交流討論、成果7個步驟進行。

2 工具層

工具層是指用以支持科學探究活動開展和進行的一系列認知工具，本平臺的認知工具包括某個科學學習領(lǐng)域的科學數(shù)據(jù)、數(shù)據(jù)可視化工具和分析工具、網(wǎng)絡(luò)資源以及探究活動創(chuàng)編工具。

（1） 科學數(shù)據(jù)：指由專門的數(shù)據(jù)采集器及配套軟件采集到的各類物理、化學、生物、環(huán)境等領(lǐng)域內(nèi)科學問題的數(shù)據(jù)，如位移、速度、溫度、濕度、聲音、光、電、力、pH值等等?？茖W數(shù)據(jù)還可分為和歷史數(shù)據(jù)：實時數(shù)據(jù)是指由數(shù)據(jù)采集器探測到的科學數(shù)據(jù)并實時上傳到學習平臺的數(shù)據(jù)。歷史數(shù)據(jù)是指探測到的科學數(shù)據(jù)自動存儲在數(shù)據(jù)庫中，長期積累下來的數(shù)據(jù)就是歷史數(shù)據(jù)，歷史數(shù)據(jù)可以反映某一科學現(xiàn)象變遷的趨勢。

（2） 數(shù)據(jù)可視化工具和分析工具：在大量的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)上，利用計算機的高速計算能力，進行簡單的2－D繪圖或者3－D繪圖，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的圖形可視化，提高數(shù)據(jù)的直觀性。學生可以通過數(shù)據(jù)可視化工具和分析工具來進行驗證假設(shè)、搜集證據(jù)、探察科學現(xiàn)象的變化規(guī)律等活動。

（3） 網(wǎng)絡(luò)資源：提供與活動主題相關(guān)的網(wǎng)絡(luò)資源，包括名詞解釋、相關(guān)網(wǎng)址、多媒體資源等。

（4） 探究活動創(chuàng)編工具：為教師提供的設(shè)計符合自己教學需要的探究活動的工具，可以通過活動創(chuàng)編工具來修改平臺自帶的探究活動，也可以自行設(shè)計出新的探究活動。

（5） 探究過程支持工具：針對科學探究活動的不同環(huán)節(jié)，提供不同的支持工具。如針對制定計劃環(huán)節(jié)，提供計劃模板與編輯工具；針對表達與交流環(huán)節(jié)，設(shè)計異時交互工具。

3 硬件層

特指用于采集數(shù)據(jù)的的數(shù)據(jù)采集器及配套軟件。

六 中小學科學探究學習平臺的應(yīng)用前景

科學探究平臺適于基于某一科學專題（氣象、環(huán)境、生物等），因為通用的平臺難以提供有針對性的資源與硬件工具，而科學探究所需的支持工具往往是專業(yè)性非常強的工具。平臺應(yīng)用于科學及其他學科教學（化學、物理、生物等理科科目）都有很好的應(yīng)用前景，例如,以手持技術(shù)、自動氣象站為硬件基礎(chǔ)，可以構(gòu)建基于專題的科學探究平臺。

“手持技術(shù)（Hand-held Technology），可以方便而迅速地收集各類物理、化學、生物、環(huán)境等數(shù)據(jù)，如位移、速度、溫度、聲音、光、電、力、pH值等，廣泛應(yīng)用于理科實驗中”[7]。它是用傳感器獲取數(shù)據(jù)信息，以計算機和數(shù)據(jù)采集器為核心的實驗平臺，能夠?qū)嶒灁?shù)據(jù)進行數(shù)字化并通過計算機完成對實驗數(shù)據(jù)的顯示、分析、存儲以及傳輸。利用手持技術(shù)，構(gòu)建基于手持技術(shù)的科學探究平臺，可以促進手持技術(shù)的應(yīng)用范圍，開展基于網(wǎng)絡(luò)的校際協(xié)作學習。

自動氣象站是由電子設(shè)備或計算機控制的自動進行氣象觀測和資料收集傳輸?shù)臍庀笳尽Ｗ詣犹綔y基本的氣象信息項目如氣壓、氣溫、相對濕度、風向、風速、雨量，并把數(shù)據(jù)保存到計算機數(shù)據(jù)庫中，還可以通過網(wǎng)絡(luò)、遠程查詢、生成統(tǒng)計圖表。利用自動氣象站，在校園里建立氣象科學探究平臺，讓同學們通過網(wǎng)絡(luò)學習平臺學習氣象知識，不僅能使同學們掌握氣象觀測的基本方法，更重要的是能夠激發(fā)同學們學習自然地理、科學的興趣和熱情，提高他們的科學素養(yǎng)，掌握科學探究的理念和方法。

七 結(jié)語

利用信息技術(shù)開展科學探究，促進科學課程的改革，培養(yǎng)學生的科學素養(yǎng)，這是教育技術(shù)研究的一個重要領(lǐng)域，本文在對國內(nèi)外應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)支持科學探究的研究分析的基礎(chǔ)上，就如何構(gòu)建網(wǎng)絡(luò)學習平臺以支持科學探究活動做一些探索性研究，提出了中小學科學探究學習平臺的設(shè)計方法。本文作者已經(jīng)按照此設(shè)計方法，以自動氣象臺為基礎(chǔ)，采用.net開發(fā)平臺和SQL Server數(shù)據(jù)庫開發(fā)了基于氣象專題的科學探究平臺，并進行了初步的應(yīng)用。

注：

臺灣校園氣象臺網(wǎng)站：

5 Rivere Run網(wǎng)站：

8 Progress Portfolio網(wǎng)站：

9 WISE基于網(wǎng)絡(luò)的科學探究平臺：wise.berkeley.edu

參考文獻

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第8篇：氣象數(shù)據(jù)可視化范文

關(guān)鍵詞： 遙感； 可視化； 工作流； 組件

中圖分類號：TP311 文獻標志碼：A 文章編號：1006-8228（2015）02-01-03

Research of visual customized production platform of remote sensing products based on workflow

Wang Qiang， Li Xiaoli

（College of Software， Henan University， Kaifeng， Henan 475000， China）

Abstract： In order to design a system which can support visual customization production， a visual customization platform of remote sensing products based on workflow is proposed. The architecture and the composition of platform are introduced. The workflow model， algorithm components， interface between the platform and the algorithm， and implementation techniques of visual design are described. The platform is realized under the environment. The application shows that the system could effectively realize the project management process.

Key words： remote sensing； visualization； workflow； component

0 引言

遙感技術(shù)已廣泛應(yīng)用于國土資源、農(nóng)業(yè)、海洋、氣象、測繪、軍事、城市規(guī)劃及航空航天等領(lǐng)域，遙感產(chǎn)品已成為這些領(lǐng)域的重要信息資源之一。然而，隨著遙感技術(shù)應(yīng)用的逐步普及和深化，以及我國航天技術(shù)的不斷發(fā)展，造成衛(wèi)星數(shù)據(jù)量大與數(shù)據(jù)處理時間長之間的矛盾，且矛盾日益突出，如何能夠方便快捷的生產(chǎn)遙感產(chǎn)品成為一個廣泛關(guān)注的問題。

可視化的工作流技術(shù)有利于用戶更好的理解和設(shè)計業(yè)務(wù)流程，分析流程中存在的問題，從而制定有效的解決方案。目前已有一些關(guān)于工作流模型可視化[1-4]以及工作流應(yīng)用于遙感圖像處理的研究[5-6]，但是，這些并不能很好的解決遙感產(chǎn)品生產(chǎn)復(fù)雜的特點。本文通過將可視化的工作流技術(shù)引入到遙感產(chǎn)品生產(chǎn)的定制過程中，設(shè)計了基于工作流的遙感產(chǎn)品生產(chǎn)可視化定制平臺來模擬遙感產(chǎn)品生產(chǎn)流程，可以方便快捷的定制遙感產(chǎn)品生產(chǎn)流程，大大提高遙感算法的可重用性，從而提高遙感產(chǎn)品的生產(chǎn)效率。

1 平臺總體結(jié)構(gòu)

1.1 平臺體系結(jié)構(gòu)

遙感產(chǎn)品生產(chǎn)可視化定制平臺應(yīng)滿足快速、高效的需求，基于這一考慮，結(jié)合遙感產(chǎn)品生產(chǎn)的特點，提出遙感產(chǎn)品生產(chǎn)可視化定制平臺的系統(tǒng)架構(gòu)，系統(tǒng)自上而下可分為三層：應(yīng)用層、業(yè)務(wù)層和數(shù)據(jù)層，如圖1所示。

[應(yīng)用層（用戶界面）][產(chǎn)品生產(chǎn)流程制定][算法組件維護][產(chǎn)品生產(chǎn)算法的生成][業(yè)務(wù)層] [數(shù)據(jù)庫]

圖1 系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)圖

⑴ 數(shù)據(jù)庫用于存儲算法組件以及遙感產(chǎn)品生產(chǎn)算法。

⑵ 業(yè)務(wù)層利用消息傳遞接口對平臺的各個功能（如已有算法的添加，產(chǎn)品生產(chǎn)算法的生成）進行處理。

⑶ 應(yīng)用層（用戶界面）用戶可以根據(jù)需求從組件箱中選擇相應(yīng)的組件用于遙感產(chǎn)品生產(chǎn)流程的制定。

1.2 平臺的組成

平臺主要功能為實現(xiàn)遙感產(chǎn)品生產(chǎn)的可視化定制，平臺由算法組件管理模塊、算法流程文件管理模塊、算法流程繪制管理模塊和流程布局管理模塊構(gòu)成，如圖2所示。

該模塊實現(xiàn)對算法流程可視化繪制界面設(shè)置。此模塊包含網(wǎng)格顯示、調(diào)整顯示比例、調(diào)整畫布高寬、組件對齊功能。

平臺的工作流程圖如圖3所示，當用戶啟動平臺時，平臺會首先進行初始化工作，算法組件管理模塊及流程文件管理模塊會首先從數(shù)據(jù)庫獲取算法組建描述信息、算法流程描述信息，供其構(gòu)建流程定制模塊中的算法組件工具欄。算法可視化定制模塊初始化完成后，用戶可以向算法組建管理模塊發(fā)出組件瀏覽、選擇請求，或者向流程繪制管理模塊發(fā)出繪制相應(yīng)的流程組件請求，在流程繪制區(qū)繪制出相應(yīng)的算法組件；也可以向流程布局管理模塊發(fā)出流程布局操作請求，實現(xiàn)流程繪制區(qū)中所繪組件的各類布局操作；還可以向流程文件管理模塊發(fā)出指定算法流程或者導(dǎo)入本地流程繪制文件的請求，實現(xiàn)對流程文件的修改、保存、導(dǎo)出等各類操作。

2 平臺的實現(xiàn)

2.1 算法組件

算法組件是一個能夠自動、獨立完成某種產(chǎn)品生產(chǎn)或處理功能的程序。平臺的算法組件從功能上分為三類，即：輸入組件、輸出組件和產(chǎn)品生產(chǎn)算法組件。輸入組件用于描述為讀取影像數(shù)據(jù)；輸出組件用于描述加工的數(shù)據(jù)結(jié)果；產(chǎn)品生產(chǎn)算法組件用于描述遙感影像產(chǎn)品生產(chǎn)的功能。

平臺描述產(chǎn)品生產(chǎn)算法的方式是，將一個產(chǎn)品的生產(chǎn)過程拆分成若干獨立的算法組件。比如，森林蓄積量指數(shù)產(chǎn)品生產(chǎn)過程[7]就可以分為：歸一化植被指數(shù)產(chǎn)品生產(chǎn)組件、總初級生產(chǎn)力產(chǎn)品生產(chǎn)組件、凈初級生產(chǎn)力產(chǎn)品生產(chǎn)組件和土地利用一級分類產(chǎn)品生產(chǎn)組件，如圖4所示。

接下來，用生產(chǎn)流程將這些算法組件組織起來描述產(chǎn)品的生產(chǎn)流程。因此定制的產(chǎn)品算法可以由若干算法組件組成。

2.2 工作流模型

使用工作流模型來描述遙感產(chǎn)品生產(chǎn)過程，需要由若干個節(jié)點組成，通過這些節(jié)點的組合，可以描述一個遙感產(chǎn)品生產(chǎn)流程。這些節(jié)點可以分為如下三類點集。

⑴ 活動：說明遙感產(chǎn)品生產(chǎn)的方向。使用帶箭頭的直線表示，帶箭頭的一端稱為活動的入端，另一端稱為活動的出端。

⑵ 產(chǎn)品生產(chǎn)起始點集：代表產(chǎn)品生產(chǎn)的開始與結(jié)束。使用包含實心圓的圓形表示，其中開始節(jié)點只能和活動的出端相連，結(jié)束節(jié)點只能和活動的入端相連。

⑶ 產(chǎn)品生產(chǎn)點集：代表某個遙感產(chǎn)品生產(chǎn)的算法，使用矩形與雙矩形表示，其中單矩形框表示單期產(chǎn)品，雙矩形框表示多期產(chǎn)品。該節(jié)點至少和一個活動的入端或出端連接。

下面以森林蓄積量指數(shù)產(chǎn)品為例來說明，如圖5所示，從左部開始，沿箭頭順序，依次調(diào)用產(chǎn)品算法。其中，F(xiàn)GSIP代表森林蓄積量指數(shù)產(chǎn)品，NPP代表凈初級生產(chǎn)力產(chǎn)品，LUC1L代表土地利用一級分類產(chǎn)品，GPP代表總初級生產(chǎn)力產(chǎn)品，NDVI代表歸一化植被指數(shù)產(chǎn)品。

由此可見，使用工作流模型可以很方便的描述遙感產(chǎn)品生產(chǎn)的流程。此外，該模型還可以提供算法的可重用性，即某一步產(chǎn)品已生產(chǎn)，可以跳過該步驟直接生產(chǎn)下一步產(chǎn)品。比如：在圖5中，若LUC1L已經(jīng)生產(chǎn)過，那么可以直接跳過LUC1L的生產(chǎn)過程，如圖6所示。

2.3 平臺與產(chǎn)品算法接口

系統(tǒng)生產(chǎn)一個產(chǎn)品的算法是由若干算法組件組成的。利用一個XML文件，來描述算法組件之間的調(diào)用順序和輸入/輸出之間的依賴關(guān)系，從而形成一個產(chǎn)品生產(chǎn)算法流程。該XML文件稱產(chǎn)品生產(chǎn)算法流程描述文件，其詳細描述如下：

…

…

文件包含兩部分信息：產(chǎn)品算法信息和算法組件信息。產(chǎn)品算法信息描述該遙感產(chǎn)品的信息，包括產(chǎn)品名稱（ProName），產(chǎn)品描述（ProDesc），產(chǎn)品算法版本（ProVersion），所需算法組件（Relations）及各組件之間的關(guān)系；算法組件信息描述生產(chǎn)該產(chǎn)品所需各算法組件的詳細信息，包括算法名稱（AlgorithmName），算法描述（AlgorithmDesc），算法版本（AlgorithmVersion），該算法組件在圖形顯示流程時的X軸（X）和Y軸（Y）坐標，以及算法所需的參數(shù)（Parameters）和各參數(shù)的信息，即：參數(shù)名稱（ParaName）、參數(shù)描述（ParaDesc）、參數(shù)類型（ParaType）和參數(shù)默認值（DefaultValue）。

2.4 工作流的可視化

可視化是實現(xiàn)產(chǎn)品生產(chǎn)流程設(shè)計功能的關(guān)鍵?？梢暬慕缑嬗欣谟脩舾玫乩斫夂驮O(shè)計遙感產(chǎn)品生產(chǎn)流程，分析流程中存在的問題。此外，可視化技術(shù)引入到遙感算法的設(shè)計不僅可以使遙感算法靈活處理，而且大大提高遙感算法的可重用性。

Web環(huán)境下的信息可視化有多種技術(shù)可供選擇，但歸類起來大多屬于瀏覽器插件技術(shù)或者客戶端腳本技術(shù)，或兩者的結(jié)合。Silverlight內(nèi)建強大的矢量繪圖功能，可用來實現(xiàn)互動性較強的Web應(yīng)用程序，且Silverlight技術(shù)具備跨平臺、跨瀏覽器的能力，本文使用Silverlight實現(xiàn)遙感產(chǎn)品生產(chǎn)過程的可視化，可視化體系結(jié)構(gòu)如圖7所示。

3 應(yīng)用實例

以總初級生產(chǎn)力產(chǎn)品（Gross Primary Productivity，GPP）為例，GPP指單位時間、單位面積內(nèi)植物把無機物質(zhì)合成為有機物質(zhì)的總量或固定的總能量，其生產(chǎn)需要多個歸一化植被指數(shù)產(chǎn)品（Normalized Difference Vegetation Index，NDVI）[8-9]，因此，需要以下兩個處理步驟。

步驟1：NDVI產(chǎn)品生產(chǎn)，對于長時間序列的遙感影像數(shù)據(jù)進行NDVI產(chǎn)品的生產(chǎn)。

步驟2：GPP產(chǎn)品生產(chǎn)，根據(jù)步驟1所得長時間序列NDVI產(chǎn)品生產(chǎn)GPP產(chǎn)品。

用戶只需登錄到平臺，進入到如圖8所示的圖形化交互界面，根據(jù)自己的需求選用上述兩個步驟中對應(yīng)的組件，填寫相應(yīng)的參數(shù)，并用流程標志定義執(zhí)行的先后關(guān)系，構(gòu)造出遙感產(chǎn)品生產(chǎn)的流程圖，可解決這一復(fù)雜的遙感產(chǎn)品生產(chǎn)流程定制問題。

圖8 遙感產(chǎn)品生產(chǎn)可視化定制平臺界面

4 結(jié)束語

本文以實現(xiàn)遙感產(chǎn)品生產(chǎn)可視化定制平臺為目的，提出了一種基于工作流的遙感產(chǎn)品生產(chǎn)的可視化定制平臺。設(shè)計了平臺的體系結(jié)構(gòu)和系統(tǒng)組成，詳細描述了平臺的工作流模型的建立、算法組件的構(gòu)成、平臺與算法組件的接口處理以及可視化技術(shù)實現(xiàn)的具體方法。該平臺具有遙感產(chǎn)品生產(chǎn)過程的可視化設(shè)計功能，經(jīng)過應(yīng)用表明，該平臺能夠很好的表現(xiàn)出遙感產(chǎn)品的生產(chǎn)過程，且能夠有效提高遙感產(chǎn)品的生產(chǎn)效率。

平臺雖然實現(xiàn)了遙感產(chǎn)品生產(chǎn)的可視化定制，但是，平臺仍有很多方面有待改進。進一步的研究將包括：如何改進工作流模型，使其能夠更好的表示遙感產(chǎn)品的生產(chǎn)過程；提供系統(tǒng)外部接口，使平臺可以與其他系統(tǒng)進行交互處理；加入程序編輯功能，使遙感產(chǎn)品的生產(chǎn)過程定制可以更為靈活、操作性更強。

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第9篇：氣象數(shù)據(jù)可視化范文

關(guān)鍵詞：海洋環(huán)境；數(shù)字化試驗海區(qū)；水下環(huán)境測量系統(tǒng)

1 數(shù)字化試驗海區(qū)建設(shè)內(nèi)容

1.1 數(shù)字化試驗海區(qū)的基本概念

所謂數(shù)字化試驗海區(qū)，就是指信息化的試驗海域，它包括了試驗海區(qū)大部分要素的數(shù)字化、智能化、可視化的全過程，是依托各種測量設(shè)備，利用地理信息系統(tǒng)（GIS）、衛(wèi)星遙感（RS）、全球定位系統(tǒng)（GPS）等技術(shù)與現(xiàn)代海洋技術(shù)相結(jié)合，把大量的、多分辨率的、動態(tài)的各類海洋信息資源進行整合、集成、分析處理、利用和有效管理，組合形成一個大系統(tǒng)，快速、完整、便捷地為決策者提供全面、多層次的試驗海區(qū)海洋環(huán)境信息，為試驗的組織實施和結(jié)果評定提供強有力的技術(shù)支撐。

1.2 數(shù)字化試驗海區(qū)的建設(shè)內(nèi)容

數(shù)字化試驗海區(qū)的建設(shè)是一個復(fù)雜的系統(tǒng)工程，從我部試驗任務(wù)對海洋環(huán)境的需求考慮，主要建設(shè)內(nèi)容包括數(shù)字化試驗海域海洋環(huán)境信息基礎(chǔ)平臺、數(shù)字化試驗海域原型系統(tǒng)兩大部分。

1.2.1 海洋環(huán)境信息基礎(chǔ)平臺

1.2.1.1 數(shù)字化試驗海域標準規(guī)范的確立

海洋空間信息的來源多種多樣，要把這些數(shù)據(jù)資料按統(tǒng)一的參考坐標系統(tǒng)、統(tǒng)一的結(jié)構(gòu)組織到數(shù)據(jù)庫中，應(yīng)制定數(shù)據(jù)標準化處理、數(shù)據(jù)庫建設(shè)、數(shù)據(jù)交換、產(chǎn)品制作等系列規(guī)程和規(guī)范，以確保有效地開發(fā)與利用信息資源和信息技術(shù)。

1.2.1.2 試驗海區(qū)海洋環(huán)境信息的獲取

實現(xiàn)數(shù)字化試驗海域的基礎(chǔ)和關(guān)鍵是數(shù)據(jù)。海洋數(shù)據(jù)反映了海洋基本特征和動態(tài)變化，是海洋自然特征的數(shù)字化表現(xiàn)形式。隨著數(shù)據(jù)獲取方法手段的更新，數(shù)據(jù)獲取的時效性大大提高，數(shù)據(jù)更新周期已由過去的按年、多年，逐步發(fā)展為按日、時，甚至按分鐘計量。海洋數(shù)據(jù)的快速獲取和更新，將使海洋觀測數(shù)據(jù)形成海量積累，并逐步實現(xiàn)海洋的數(shù)字化，同時也為海洋的數(shù)字化表達及利用數(shù)字化和虛擬現(xiàn)實的手段還原海洋的真實情境創(chuàng)造了條件，這對靶場更客觀地認識了解海洋現(xiàn)象，探究發(fā)現(xiàn)海洋規(guī)律等具有重要的意義。

1.2.1.3 海洋環(huán)境信息數(shù)據(jù)倉庫的建設(shè)

數(shù)據(jù)倉庫系統(tǒng)是數(shù)字化試驗海域信息基礎(chǔ)平臺的核心，通過數(shù)據(jù)倉庫系統(tǒng)的建設(shè)和運行，實現(xiàn)海洋環(huán)境數(shù)據(jù)的統(tǒng)一高效管理，把分散的、多源的、海量的、內(nèi)容多樣的、標準不一的各類海洋數(shù)據(jù)進行處理，為數(shù)字化試驗海域原型系統(tǒng)提供多源、多尺度的數(shù)據(jù)支撐。

數(shù)據(jù)倉庫由海洋水文、海底底質(zhì)、海洋基礎(chǔ)地理數(shù)據(jù)庫等幾大類數(shù)據(jù)。具備數(shù)據(jù)查詢檢索、統(tǒng)計分析、數(shù)據(jù)抽取及更新等功能。

1.2.2 數(shù)字化試驗海域原型系統(tǒng)

數(shù)字化試驗海域原型系統(tǒng)是指在對大量海洋基礎(chǔ)數(shù)據(jù)和產(chǎn)品進行整合的基礎(chǔ)上，形成的一個信息集成與可視化顯示基礎(chǔ)平臺。它集成了海洋環(huán)境信息基礎(chǔ)平臺的各種數(shù)據(jù)和海洋計算模式，并基于三維球體模型，利用三維可視化、動態(tài)仿真等技術(shù)，對這些海洋環(huán)境信息進行空間分析和動態(tài)、直觀的可視化表達，并可以實現(xiàn)多類信息的綜合查詢。根據(jù)我部試驗任務(wù)的特點，此原型系統(tǒng)包括基礎(chǔ)信息模塊和海洋環(huán)境模塊等三大模塊。

1.2.2.1 基礎(chǔ)信息模塊

可以實現(xiàn)試驗海域海底地形的三維可視化表達與定位查詢。從不同角度對幾大試驗海區(qū)的海底地形地貌進行海洋基礎(chǔ)信息的全方位展示。

1.2.2.2 海洋環(huán)境模塊

利用統(tǒng)計、再分析、預(yù)報等多種類型數(shù)據(jù)，以單點查詢、過程曲線、顏色梯度填充、三維虛擬仿真等多種形式動態(tài)表達溫度、鹽度、密度、聲速、流速流向、波浪等水文要素。

2 數(shù)字化試驗海區(qū)建設(shè)方案

2.1 制定相關(guān)的標準規(guī)范

依據(jù)數(shù)字化試驗海域建設(shè)的總體要求和頂層設(shè)計，開展數(shù)字化試驗海域標準的總體設(shè)計，確定標準化目標、標準體系框架，編制數(shù)字化試驗海域標準化工作指南。分析現(xiàn)有與數(shù)字化試驗海域相關(guān)的行業(yè)標準、國家標準，研究確定擬采用的國際標準和國外相關(guān)標準，指定基礎(chǔ)性、關(guān)鍵性標準。

2.2 建立數(shù)字化試驗海域海洋信息獲取與更新體系

信息獲取與更新體系是數(shù)字化試驗海域建設(shè)的重要基礎(chǔ)和保持生命力的重要保障。目前，依托我部的水下環(huán)境測量系統(tǒng)（包括溫鹽深剖面儀、多普勒流速剖面儀、GPS羅經(jīng)、側(cè)掃聲納、單波束測深儀、風速風向儀、測波雷達等）已初步形成由海底到海面的海洋立體監(jiān)測數(shù)據(jù)獲取體系，形成了分布密度合理、監(jiān)測要素齊全的數(shù)據(jù)采集體系，為實現(xiàn)海洋數(shù)據(jù)獲取與更新的實時化、自動化提供了技術(shù)支撐。

事實上，海量的海洋信息是數(shù)字化試驗海域建設(shè)的重要基礎(chǔ)。目前靶場已投入部分資金購置了水下環(huán)境測量系統(tǒng)這套海洋環(huán)境調(diào)查設(shè)備，并結(jié)合試驗任務(wù)和錨訓(xùn)進行不同時間和不同地點對進行了觀測。但這些有限的數(shù)據(jù)量遠遠不能滿足數(shù)字化試驗海域建設(shè)低于海洋信息的大范圍、高精度、時空連續(xù)的全面要求。后續(xù)應(yīng)在全面收集、利用各類海洋調(diào)查資料的基礎(chǔ)上，加大對海洋環(huán)境調(diào)查的投入力度，充分利用我部的水下環(huán)境測量系統(tǒng)進行海洋環(huán)境調(diào)查，為建立海洋數(shù)據(jù)倉庫系統(tǒng)提供強有力的數(shù)據(jù)支撐。

2.3 研究數(shù)字化試驗海域建設(shè)的關(guān)鍵技術(shù)

2.3.1 海洋信息處理技術(shù)

由于海洋是流動的水體，并且邊界模糊，導(dǎo)致獲取的海洋數(shù)據(jù)的誤差和用來描述海洋自然要素屬性或海洋物理性質(zhì)的數(shù)據(jù)的復(fù)雜性。因此，有必要開展有關(guān)海洋數(shù)據(jù)的資料處理與質(zhì)量控制技術(shù)、海洋特征的信息提取技術(shù)以及海洋重構(gòu)與預(yù)測技術(shù)等。針對我部水下環(huán)境測量系統(tǒng)的設(shè)備組成，主要研究溫鹽深剖面儀、多普勒流速剖面儀、GPS羅經(jīng)、側(cè)掃聲納、單波束測深儀、風速風向儀、測波雷達的的信息處理技術(shù)。

2.3.2 海洋數(shù)據(jù)組織與管理技術(shù)

隨著測量數(shù)據(jù)的爆炸性的增長和不斷積累，在海量的數(shù)據(jù)面前，反而更不容易發(fā)現(xiàn)有用的信息和知識。為此，有必要充分利用信息技術(shù)的最新研究成果，對海洋數(shù)據(jù)的組織管理等進行深入的研究。

2.3.3 海洋信息可視化與虛擬現(xiàn)實技術(shù)

可視化技術(shù)涉及計算機圖形學、圖像處理、計算機視覺、計算機輔助設(shè)計等多個領(lǐng)域，是研究數(shù)據(jù)表示、數(shù)據(jù)處理、決策分析等一系列問題的綜合技術(shù)。利用此項技術(shù)，可以使海洋自然屬性與要素的表達更逼真，更有利于揭示隱藏在大量數(shù)據(jù)和信息背后的海洋現(xiàn)象和變化規(guī)律。

3 結(jié)束語

數(shù)字化試驗海域建設(shè)是一項長期的具有戰(zhàn)略性和前瞻性的系統(tǒng)工程，是當前乃至今后一段時期靶場信息化領(lǐng)域的重要工作。在今后工作中，要在吸收和借鑒國內(nèi)外相關(guān)領(lǐng)域工作經(jīng)驗的基礎(chǔ)上，結(jié)合靶場試驗任務(wù)實際，盡快建立數(shù)字化試驗海域基礎(chǔ)平臺，建立健全海洋信息更新能力和機制保障，建立權(quán)威的海洋信息基礎(chǔ)平臺，搭建逼真的原型系統(tǒng)，探索符合靶場實際的海洋信息化建設(shè)模式，使之在為試驗組織實施和結(jié)果評定等方面發(fā)揮越來越重要的作用。

參考文獻

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