[發明專利]面向全球變化研究的空間科學數據元數據自動匯聚方法

有效

• 申請號: 201110220537.5
• 申請日: 2011-08-02
• 公開（公告）號: CN102289483A
• 公開（公告）日: 2011-12-21
• 發明（設計）人: 楊風雷;林青慧;黎建輝;沈志宏;胡良霖;周園春
• 申請（專利權）人: 中國科學院計算機網絡信息中心
• 主分類號: G06F17/30
• 分類號: G06F17/30
• 代理公司: 北京君尚知識產權代理事務所(普通合伙) 11200
• 代理人: 余長江

技術領域

本發明屬于信息技術、全球變化研究領域，尤其涉及在面向全球變化研究領域中采用信息技術對分布、多源、異構空間科學數據元數據進行自動匯聚方法。

背景技術

隨著全球變化的負面影響越來越嚴重、全球環境問題的日益突出，全球變化的研究正在受到空前的重視。這一點可從國際科學聯合會理事會(ICSU)等國際科學組織陸續發起的四大全球環境變化研究計劃表現出來：1980年發起世界氣候研究計劃(WCRP)、1987年發起國際地圈生物圈計劃(IGBP)、1991年發起生物多樣性計劃(DIVERSITAS)、1996年發起國際全球環境變化的人文因素計劃(IHDP)。并且，這四大科學計劃于2001年聯合組建了地球系統科學聯盟(ESSP)，聯盟的目的在于推動對地球系統的綜合集成研究、促進地球系統各研究計劃之間的合作、加強人類對地球系統的深入認識。

目前全球變化研究主要采用的手段和方法包括發展全球分析、模擬、數據挖掘等。在當前的大科學時代，無論上述的哪一種研究手段，都需要大量的科學數據作為研究的基礎和支持。觀測技術，特別是衛星遙感技術的快速發展，提供了對整個地球系統行為進行監測的能力，而基于此的空間科學數據則為全球變化的研究提供了直接的基礎。

在全球變化研究領域中，不同層次、角度的研究模型眾多，而這通常需要各種來源的科學數據作為基礎。即使針對一個研究模型，也常常需要匯聚多個數據源的遙感空間科學數據來支持，而這些遙感科學數據源一般情況下處于分布、異構狀態。比如遙感數據由于氣象等自然條件影響，單一數據源的遙感影像無法覆蓋整個研究區域，通常需要使用其他數據源進行替補。在無法快速、準確定位、匯聚分布、異構遙感空間科學數據的情況下，這些遙感空間科學數據的空間分布、結構多樣性在很大程度上限制了科學研究的計算尺度范圍。此問題需要一個功能完善的空間科學數據自動匯聚平臺去解決。

考慮到空間科學數據自動匯聚的前提是元數據的自動匯聚，全球變化的研究計劃和科學家迫切需要一種能對分布式、多源、異構空間科學數據元數據進行自動匯聚的平臺。它能方便科學數據元數據的查詢、定位，最終使得科學家可以方便地、一站式地查詢分布在全球各地的海量全球變化空間科學數據元數據資源。經過查詢文獻，目前尚未發現能解決上述問題的方法和平臺。

發明內容

針對上述需要對全球變化空間科學數據元數據資源自動匯聚的問題，本發明的目的在于提供一種面向全球變化研究的空間科學數據元數據自動匯聚方法。本發明提出結合空間科學數據的特點，根據系統工程分而治之的思路，通過元數據資源動態發現、元數據動態匯聚、元數據一致化表達及轉換、元數據統一快速準確檢索等步驟實現空間科學數據元數據資源的自動匯聚。

本發明包括以下步驟(如圖1所示)：

(1)元數據資源動態發現

考慮到全球變化科學數據海量膨脹，涌現出了大量的優質數據資源，且多數數據資源的元數據資源都采用友好的數據共享政策。不斷擴展新的元數據資源，并實現元數據資源的動態發現是元數據資源自動匯聚的一個關鍵。為此需要建立兼容性強的數據源匯聚接口，通過透明、快捷的方式對元數據資源進行動態發現和確認，以更好地整合分布式遙感空間科學數據元數據資源。

(2)元數據動態匯聚

即如何保持數據提供方和面向全球變化研究的空間科學數據元數據自動匯聚平臺之間元數據記錄的一致性問題。為此，需要在分析數據源的元數據資源更新狀況基礎上，形成不同的元數據收割方式和頻率，及基于此的元數據下載模塊，以滿足數據更新需求和減輕系統負載之間的良好折中，實現元數據實時或準實時同步。

(3)元數據一致化表達及轉換

分布式空間科學數據元數據的表達具有多樣性特征，要實現對元數據的統一化管理和檢索，必須實現全球變化科學數據元數據的一致化表達。為解決不同來源元數據的表達多樣性問題，需要在全球變化科學數據領域的國際通用數據表達和數據互操作規范的基礎上建立本地兼容性良好的元數據信息模型，并開發本地元數據轉換器對不同來源的元數據進行解析、轉換、信息提取，以實現元數據的一致化表達。

(4)元數據統一快速準確檢索

如上述，全球變化相關數據具有關系復雜、非結構化、數據量大、多比例尺、隨時間變化等特點，異構性強。在進行元數據的一致化轉換和表達基礎上，面對超大規模的海量科學數據元數據，需要建立高效快速索引(數字)系統和元數據庫系統，以實現統一、快速、準確的元數據檢索、定位。

為實現上述目的，本發明采用如下的技術方案：