基于多源异构数据的海洋生态异常危险识别方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种基于多源异构数据的海洋生态异常危险识别方法，包括：获取目标海域的多源异构数据文件；根据多源异构数据文件生成质控报告；根据符合数据质量标准的多源异构数据建立海洋信息数据库；通过在云平台建立海洋数值模型，更新海洋信息数据库，得到更新海洋信息数据库；根据更新海洋信息数据库获取一级海洋生态异常指数数据产品；对每一海洋生态异常指数数据产品进行加权平均，得到目标海域的二级海洋生态异常指数数据产品；对二级海洋生态异常指数数据产品进行阈值检测，若存在大于第一预设阈值的异常指数，则发送预警信息。本发明专利技术提供的基于多源异构数据的海洋生态异常危险识别方法，能够有效提高海洋生态异常危险识别的准确性。

The method and device of marine ecological anomaly risk identification based on multi-source and heterogeneous data

【技术实现步骤摘要】
基于多源异构数据的海洋生态异常危险识别方法及装置
本专利技术涉及生态监测
，尤其涉及一种基于多源异构数据的海洋生态异常危险识别方法及装置。
技术介绍
近年来，我国沿海生态灾害频发，有关生态灾害的研究已成为学术界关注的热点问题。海洋生态灾害的概念最初是借用陆地生态灾害的定义引申而来的，将赤潮、海域污染、溢油等事故造成的海岸带和近海生态环境恶化，都归入海洋生态灾害之中。2008年和2012年浒苔绿潮灾害对青岛市奥帆赛和海阳市亚沙会等重大国际赛事造成了严重的威胁；2009年7月青岛发电厂遭遇的水母灾害最为严重，影响了电厂的安全运行，其取水口最大日清除水母量大10万斤以上。目前我国的海洋生态灾害已越发严重，因此需要对海洋生态灾害进行预警，最大限度地减少海洋灾害带来的损失。研究表明利用遥感影像以及数值模拟等方法是海洋生态灾害预警和灾害应急决策的有效手段。海洋生态灾害本身就是一个多因素影响的事件，其发展消亡过程的生物、化学、物理机理较为复杂，因此，基于大数据高智能并行计算来解决海洋生态水体异常这类复杂多变的问题是进一步提高海域资源管理的主要发展方向。如何获取大数据以及从这些海量的海洋观测和环境数值预报数据中挖掘出潜在价值是当前信息技术支撑下海洋大数据的核心。作为高价值的资源，海洋大数据具有广阔的应用前景和开发潜力，是当前海洋信息领域研究的一个热点问题，也是实施海洋强国战略、开发海洋资源、拉动海洋经济、维护国家海洋权益的重要基础。现有的海洋生态异常危险识别方法主要通过叶绿素浓度异常识别或水色识别，从而实现对海洋生态异常危险的识别。使用现有的海洋生态异常危险识别方法，存在以下技术问题：考虑海洋生态灾害的诱发因子较单一，没有充分考虑海洋生态灾害的复杂特性；应用的数据源单一，没有充分利用多元海洋环境信息；分析方法单一，没有充分考虑海洋物理-生物耦合过程，从而无法准确识别海洋生态危险等级。
技术实现思路
本专利技术实施例提供一种基于多源异构数据的海洋生态异常危险识别方法及装置，能够有效提高对海洋生态异常危险识别的准确性。为达到上述目的，一方面，本专利技术的一个实施例提供了一种基于多源异构数据的海洋生态异常危险识别方法，包括：通过自动抓取的方式获取目标海域的多源异构数据文件；根据数据质量标准对所述多源异构数据文件进行自动检测并生成质控报告；根据所述质控报告中符合所述数据质量标准的多源异构数据建立海洋信息数据库；通过在云平台建立海洋数值模型，根据所述云平台环境配置和目标海域水体特性设定参数调式模型，并行计算输出三维流场并进行质控管理，更新所述海洋信息数据库，得到更新海洋信息数据库；根据所述更新海洋信息数据库中环境参数的时空分布特征和阈值判断法，获取一级海洋生态异常指数数据产品；对每一所述海洋生态异常指数数据产品进行加权平均，得到所述目标海域的二级海洋生态异常指数数据产品；根据自动阈值检测技术对所述二级海洋生态异常指数数据产品进行阈值检测，若存在大于第一预设阈值的异常指数，则向预设的地址发送所述目标海域二级海洋生态异常指数数据产品的预警信息。进一步地，所述通过自动抓取的方式获取目标海域的多源异构数据文件，具体为：通过下载接口或者网页数据智能抽取的方式，定时或实时更新下载目标海域的多源异构数据文件，所述多源异构数据文件包括：遥感数据、气象数据、定点在线监测数据和再分析资料数据。进一步地，根据所述元信息和与所述元信息对应的数据实体建立海洋信息数据库，具体为：根据符合所述数据质量标准的多源异构数据中数据实体对应的参数物理特性，对所述数据实体进行质量控制管理，采集符合所述数据质量标准的多源异构数据的数据属性，构建描述数据实体特性的元信息进行保存；根据所述元信息与所述元信息对应的数据实体建立海洋信息数据库。进一步地，通过在云平台建立海洋数值模型，根据所述云平台环境配置和目标海域水体特性设定参数调式模型，并行计算输出三维流场并进行质控管理，更新所述海洋信息数据库，得到更新海洋信息数据库，具体为：根据所述海洋信息数据库中气候态数据生成模型开边界的边界条件数据，并根据所述云平台环境配置和所述目标海域水体特性选择参数，调整所述海洋数值模型在所述目标海域复杂地形的解析能力，根据所述海洋信息数据库中历史实测海洋调查数据对所述参数进行优化，订正模型区域性误差，通过多线程对所述海洋数值模型进行并行计算得到三维流场信息，通过输出参数物理意义对数据进行质控管理；根据所述海洋数值模型模拟流场的数据属性构建元信息，并结合所述元信息对应的数据实体编目入库，更新所述海洋信息数据库，得到更新海洋信息数据库。进一步地，所述一级海洋生态异常指数数据产品包括：叶绿素a浓度异常生态灾害识别指数、浮游植物荧光高度FLH异常生态灾害识别指数和有效光合辐射PAR生态灾害识别指数；所述根据所述更新海洋信息数据库中环境参数的时空分布特征和阈值判断法，获取一级海洋生态异常指数数据产品，具体为：根据所述更新海洋信息数据库获取水色遥感卫星L1b辐亮度、遥感反射率Rrs、几何定位信息GLT进行基于短波红外波段外推的大气校正和多源数据融合技术得到L2遥感反射率Rrs，应用浮游植物荧光特性的水色参数反演算法得到叶绿素a浓度；基于L2遥感反射率反演算法得到浮游植物荧光高度FLH和有效光合辐射PAR；对所述叶绿素a浓度减去所述云平台数据库中的历史遥感数据气候态月平均叶绿素a浓度，得到叶绿素a浓度异常时空分布数据，并将叶绿素a浓度正异常的海域标记为海洋生态正异常，赋值为2，其他海域赋值为0，得到叶绿素a浓度异常生态灾害识别指数；对所述浮游植物荧光高度FLH减去所述云平台数据库中的历史遥感数据气候态月平均浮游植物荧光高度FLH，得到浮游植物荧光高度FLH异常时空分布数据，将所述浮游植物荧光高度FLH正异常的海域标记为海洋生态正异常，赋值为2，其他海域赋值为0，得到浮游植物荧光高度FLH异常生态灾害识别指数；计算所述有效光合辐射PAR的3天均值，平均有效光合辐射PAR大于第二预设值阈值的海域标记为海洋生态正异常，赋值为1，其他海域赋值为0，得到有效光合辐射PAR生态灾害识别指数。进一步地，所述一级海洋生态异常指数数据产品还包括降水生态灾害识别指数、海表温度生态灾害识别指数、海面风场风速生态灾害识别指数和表层海流生态灾害识别指数，所述根据所述更新海洋信息数据库中环境参数的时空分布特征和阈值判断法，获取一级海洋生态异常指数数据产品，具体为：根据所述更新海洋信息数据库获取NASA发布的GPML3网格化的降水参数precipitationCal，获取所述目标海域的GPML3降水数据；根据所述更新海洋信息数据库获取NOAA发布的AVHRR网格化海表温度反演参数sst，提取所述目标海域的AVHRR海表温度数据；根据所述更新海洋信息数据库获取NOAA发布的Ascat网格化10m风场数据，提取目标水体的10m海面风场风速数据；根据所述更新海洋信息数据库获取数值模式输出本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于多源异构数据的海洋生态异常危险识别方法，其特征在于，包括：/n通过自动抓取的方式获取目标海域的多源异构数据文件；/n根据数据质量标准对所述多源异构数据文件进行自动检测并生成质控报告；/n根据所述质控报告中符合所述数据质量标准的多源异构数据建立海洋信息数据库；/n通过在云平台建立海洋数值模型，根据所述云平台环境配置和目标海域水体特性设定参数调式模型，并行计算输出三维流场并进行质控管理，更新所述海洋信息数据库，得到更新海洋信息数据库；/n根据所述更新海洋信息数据库中环境参数的时空分布特征和阈值判断法，获取一级海洋生态异常指数数据产品；/n对每一所述海洋生态异常指数数据产品进行加权平均，得到所述目标海域的二级海洋生态异常指数数据产品；/n根据自动阈值检测技术对所述二级海洋生态异常指数数据产品进行阈值检测，若存在大于第一预设阈值的异常指数，则向预设的地址发送所述目标海域二级海洋生态异常指数数据产品的预警信息。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于多源异构数据的海洋生态异常危险识别方法，其特征在于，包括：
通过自动抓取的方式获取目标海域的多源异构数据文件；
根据数据质量标准对所述多源异构数据文件进行自动检测并生成质控报告；
根据所述质控报告中符合所述数据质量标准的多源异构数据建立海洋信息数据库；
通过在云平台建立海洋数值模型，根据所述云平台环境配置和目标海域水体特性设定参数调式模型，并行计算输出三维流场并进行质控管理，更新所述海洋信息数据库，得到更新海洋信息数据库；
根据所述更新海洋信息数据库中环境参数的时空分布特征和阈值判断法，获取一级海洋生态异常指数数据产品；
对每一所述海洋生态异常指数数据产品进行加权平均，得到所述目标海域的二级海洋生态异常指数数据产品；
根据自动阈值检测技术对所述二级海洋生态异常指数数据产品进行阈值检测，若存在大于第一预设阈值的异常指数，则向预设的地址发送所述目标海域二级海洋生态异常指数数据产品的预警信息。


2.如权利要求1所述的基于多源异构数据的海洋生态异常危险识别方法，其特征在于，所述通过自动抓取的方式获取目标海域的多源异构数据文件，具体为：
通过下载接口或者网页数据智能抽取的方式，定时或实时更新下载目标海域的多源异构数据文件，所述多源异构数据文件包括：遥感数据、气象数据、定点在线监测数据和再分析资料数据。


3.如权利要求1所述的基于多源异构数据的海洋生态异常危险识别方法，其特征在于，根据所述元信息和与所述元信息对应的数据实体建立海洋信息数据库，具体为：
根据符合所述数据质量标准的多源异构数据中数据实体对应的参数物理特性，对所述数据实体进行质量控制管理，采集符合所述数据质量标准的多源异构数据的数据属性，构建描述数据实体特性的元信息进行保存；根据所述元信息与所述元信息对应的数据实体建立海洋信息数据库。


4.如权利要求1所述的基于多源异构数据的海洋生态异常危险识别方法，其特征在于，通过在云平台建立海洋数值模型，根据所述云平台环境配置和目标海域水体特性设定参数调式模型，并行计算输出三维流场并进行质控管理，更新所述海洋信息数据库，得到更新海洋信息数据库，具体为：
根据所述海洋信息数据库中气候态数据生成模型开边界的边界条件数据，并根据所述云平台环境配置和所述目标海域水体特性选择参数，调整所述海洋数值模型在所述目标海域复杂地形的解析能力，根据所述海洋信息数据库中历史实测海洋调查数据对所述参数进行优化，订正模型区域性误差，通过多线程对所述海洋数值模型进行并行计算得到三维流场信息，通过输出参数物理意义对数据进行质控管理；根据所述海洋数值模型模拟流场的数据属性构建元信息，并结合所述元信息对应的数据实体编目入库，更新所述海洋信息数据库，得到更新海洋信息数据库。


5.如权利要求1所述的基于多源异构数据的海洋生态异常危险识别方法，其特征在于，所述一级海洋生态异常指数数据产品包括：叶绿素a浓度异常生态灾害识别指数、浮游植物荧光高度FLH异常生态灾害识别指数和有效光合辐射PAR生态灾害识别指数；所述根据所述更新海洋信息数据库中环境参数的时空分布特征和阈值判断法，获取一级海洋生态异常指数数据产品，具体为：
根据所述更新海洋信息数据库获取水色遥感卫星L1b辐亮度、遥感反射率Rrs、几何定位信息GLT进行基于短波红外波段外推的大气校正和多源数据融合技术得到L2遥感反射率Rrs，应用浮游植物荧光特性的水色参数反演算法得到叶绿素a浓度；基于L2遥感反射率反演算法得到浮游植物荧光高度FLH和有效光合辐射PAR；
对所述叶绿素a浓度减去所述云平台数据库中的历史遥感数据气候态月平均叶绿素a浓度，得到叶绿素a浓度异常时空分布数据，并将叶绿素a浓度正异常的海域标记为海洋生态正异常，赋值为2，其他海域赋值为0，得到叶绿素a浓度异常生态灾害识别指数；
对所述浮游植物荧光高度FLH减去所述云平台数据库中的历史遥感数据气候态月平均浮游植物荧光高度FLH，得到浮游植物荧光高度FLH异常时空分布数据，将所述浮游植物荧光高度FLH正异常的海域标记为海洋生态正异常，赋值为2，其他海域赋值为0，得到浮游植物荧光高度FLH异常生态灾害识别指数；
计算所述有效光合辐射PAR的3天均值，平均有效光合辐射PAR大于第二预设值阈值的海域标记为海洋生态正异常，赋值为1，其他海域赋值为0，得到有效光合辐射PA...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨超宇，许炜铭，江丽芳，
申请(专利权)人：国家海洋局南海预报中心国家海洋局广州海洋预报台，
类型：发明
国别省市：广东;44