面向地理模型共享與集成的數(shù)據(jù)適配方法研究.pdf

1、地理建模與模擬是現(xiàn)代地理學(xué)研究的重要方法。隨著地球系統(tǒng)研究的不斷深入，來自不同領(lǐng)域的研究者針對不同的地理問題構(gòu)建了大量的地理模型。然而，地球系統(tǒng)作為一個復(fù)雜的巨系統(tǒng)，其綜合性和復(fù)雜性特征導(dǎo)致了難以基于單一模型來解釋其中的所有現(xiàn)象與過程。因此，地理模型的共享與集成逐漸成為了地理學(xué)綜合研究的普遍方法。面向綜合地理模擬的實際需求，通過開放式合作式的地理模型共享與集成，可以有效地利用跨學(xué)科跨領(lǐng)域的模型資源，進而支撐復(fù)雜的地理問題求解和決策支持。

2、
　　地理模型的共享與集成在具體的實現(xiàn)與應(yīng)用時，最終都要面對模型能否正確運行的問題。模型的正確運行與數(shù)據(jù)有著直接的關(guān)系:必須通過輸入數(shù)據(jù)來驅(qū)動模型運行，通過輸出數(shù)據(jù)來獲得計算結(jié)果。由于模型本身所定義的數(shù)據(jù)規(guī)格與模型使用者所提供的數(shù)據(jù)之間往往并不直接匹配，針對模型運行的數(shù)據(jù)兼容性處理成為了模型應(yīng)用過程中繁瑣而關(guān)鍵的工作。在跨學(xué)科跨領(lǐng)域背景下的開放式地理模型共享與集成中，這種從原始數(shù)據(jù)向模型的數(shù)據(jù)規(guī)格之間的適配問題更加突出，也亟需解決

3、。
　　本文以模型使用者正確理解地理模型的數(shù)據(jù)規(guī)格為切入點，通過設(shè)計地理模型數(shù)據(jù)規(guī)格的結(jié)構(gòu)化描述方法，實現(xiàn)模型的數(shù)據(jù)需求的無歧義傳遞。在此基礎(chǔ)上，提出了一套完整的模型數(shù)據(jù)適配方法，通過模型數(shù)據(jù)接口的統(tǒng)一映射和數(shù)據(jù)重構(gòu)方法庫的建立，形成融合數(shù)據(jù)表達、數(shù)據(jù)接口映射與數(shù)據(jù)重構(gòu)的數(shù)據(jù)適配方案，從而將模型構(gòu)建、數(shù)據(jù)處理和模型集成應(yīng)用之間解耦。
　　主要研究內(nèi)容與結(jié)論如下:
　　(1)地理模型數(shù)據(jù)規(guī)格的結(jié)構(gòu)化描述。設(shè)計了統(tǒng)一數(shù)據(jù)表

4、達-交換模型，從地理模型數(shù)據(jù)規(guī)格的表現(xiàn)形式、內(nèi)容結(jié)構(gòu)和內(nèi)蘊信息三個方面對模型的數(shù)據(jù)規(guī)格進行統(tǒng)一的描述;構(gòu)建了基于Node-Kernel結(jié)構(gòu)的數(shù)據(jù)內(nèi)容配置方法，通過語義概念資源庫、空間參考資源庫、單位量綱資源庫和數(shù)據(jù)表達模板庫來支撐對模型數(shù)據(jù)的語義內(nèi)涵信息描述;設(shè)計了擴展謂詞函數(shù)庫和數(shù)據(jù)約束文檔來對模型數(shù)據(jù)規(guī)格中內(nèi)涵的約束信息進行描述。
　　(2)地理模型數(shù)據(jù)接口的統(tǒng)一映射。提出了地理模型數(shù)據(jù)接口向統(tǒng)一數(shù)據(jù)表達-交換模型Node-K

5、ernel結(jié)構(gòu)映射的基本方法，從領(lǐng)域通用數(shù)據(jù)格式、模型自定義格式和語言相關(guān)的內(nèi)存結(jié)構(gòu)三個方面分別設(shè)計了API函數(shù)映射方法、分隔符-狀態(tài)機解析方法和內(nèi)存變量的擴展注釋方法來實現(xiàn)模型數(shù)據(jù)接口的統(tǒng)一映射，為后續(xù)的模型數(shù)據(jù)適配提供統(tǒng)一的數(shù)據(jù)視圖。
　　(3)地理模型數(shù)據(jù)重構(gòu)方法庫的構(gòu)建。分析地理模型數(shù)據(jù)重構(gòu)在信息內(nèi)容和數(shù)據(jù)組織兩個主要方面的需求，在基于Node-Kernel結(jié)構(gòu)的統(tǒng)一數(shù)據(jù)視圖之上，設(shè)計了數(shù)據(jù)重構(gòu)方法的原子操作函數(shù)和統(tǒng)一調(diào)用

6、接口，由此構(gòu)建外觀統(tǒng)一的數(shù)據(jù)重構(gòu)方法組件，并作為數(shù)據(jù)重構(gòu)方法庫中的資源條目實現(xiàn)共享與重用。
　　(4)地理模型數(shù)據(jù)適配方案的構(gòu)建。整合前面三個研究內(nèi)容，提出了地理模型數(shù)據(jù)適配方案的構(gòu)建方法，討論了適配方案的要素組織、數(shù)據(jù)規(guī)格匹配和數(shù)據(jù)接入的設(shè)計。從數(shù)據(jù)重構(gòu)方法的一般性特征和地理模型運行的個性化特征出發(fā)，設(shè)計了數(shù)據(jù)適配方案的執(zhí)行驅(qū)動，并按照“控制反轉(zhuǎn)”的思路設(shè)計了不同風(fēng)格的數(shù)據(jù)接入。
　　四個研究內(nèi)容之間相互聯(lián)系又相互解耦，模

7、型數(shù)據(jù)規(guī)格的描述是整個研究的基礎(chǔ)，模型數(shù)據(jù)接口的統(tǒng)一映射為數(shù)據(jù)適配提供統(tǒng)一的數(shù)據(jù)視圖，數(shù)據(jù)重構(gòu)方法為數(shù)據(jù)適配提供可組合可重用的方法組件，最終形成了同樣可共享的數(shù)據(jù)適配方案資源。在開放式網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中的構(gòu)建原型系統(tǒng)，對數(shù)據(jù)適配資源的組織管理服務(wù)、共享平臺門戶和輔助應(yīng)用工具進行了相應(yīng)的實現(xiàn)，驗證了數(shù)據(jù)規(guī)格描述、數(shù)據(jù)接口映射、數(shù)據(jù)重構(gòu)等方法的可行性。通過典型目標驅(qū)動的集成模擬實驗和典型探索驅(qū)動的綜合模擬實驗，對數(shù)據(jù)適配方法的實用性進行了驗證。