“统一时空体系下的多源信息实时接入与异构信息自主加载技术”课题2013年度总结报告

针对城市多源异构传感器信息难以互联、互通、互用、无法实现综合运行管理等限制智慧城市建设的瓶颈问题,本课题的目标是着力突破描述各种类型传感器及其相互联系的通用规范编码框架、统一时空下的多源传感器信息实时接入与关联、多源异构信息的自主加载与内容融合、面向变化的高效信息更新等核心技术,构建多源信息实时接入、异构信息自主加载、面向智慧城市的分布式、多源、异构信息管理平台。在2013年度的研究工作中,课题组主要从需求调研、标准规范、关键技术、系统研发和示范应用五个层次开展了深入研究。本年度取得的主要进展如下:(1)通过组织多次调研,明确了智慧城市交通领域和城市矿区应急安全领域已开展的传感器数据采集、处理、融合、仿真决策等方面的应用研究现状、典型业务模式和潜在的技术需求,为计划实施的示范应用奠定了业务基础;(2)通过组织课题的方案设计及研讨会,形成总体设计方案,明确了课题的总体研究思路、技术难点和技术路线;(3)结合现有多项相关标准内容和调研实验分析,形成了智慧城市《传感器观测资源共享元数据》标准(草案初稿),为城市多源异构传感器数据的一体化实时接入奠定了规范基础;(4)在前期研究基础上,突破了典型传感器数据实时接入、传感器时空标签提取、天地一体影像融合处理、基于多层次约束的空间异常探测等关键技术;(5)开展了多源传感器实时接入与加载软件平台的设计工作,并以面向服务的体系结构为基础、以插件技术为开发集成方式,采用"服务+插件技术+高速管道"的方式构建了城市多源传感器实时接入与加载软件平台原型框架;(6)开展了面向矿区应急安全的示范系统总体设计,并基于多源传感器实时接入与加载软件平台研发了示范系统雏型。该年度课题组认真执行了2013年年度计划,课题整体进展顺利,已完成年度目标和计划,完成了年度考核指标。相关成果已发表科技论文5篇、申请发明专利6项。     

面向综合智能交通系统的多源异构数据集成框架研究

综合智能交通系统,能够提高交通基础设施的有效利用率,缓解我国日益突出的交通拥堵问题.数据是综合智能交通系统运行的核心,综合智能交通系统的有效运行离不开大量多源实时基础交通数据的支持.如何及时并有效地对综合智能交通系统所采集的多源异构数据进行有效集成,是目前智能交通系统研究领域亟待解决的基础问题之一.以云南省"七彩云南智慧出行云服务平台"的建设过程为基础,介绍了一种在面向综合智能交通系统的多源异构数据集成框架,该框架是一种基于元数据的异构数据集成框架.通过该框架,能够对综合智能交通系统中的静态结构化异构数据和动态非结构化异构数据进行及时有效的数据集成.     

基于物联网的城市环境风险监测预警技术的研究

针对水源地突发污染事件、工业废水排放、重点区域大气环境、城市噪声等的监测需求,及城市环境数据多元化、海量化和多源异构的特点,通过污染源模式识别算法、异构网络构建技术、嵌入式数据融合技术等的研究及智能网关设备的研制,实现环境感知数据的融合、筛选、集成和标准化快速处理,并通过基于物联网的云可视分析技术、数据驱动的环境噪声分级评价模型、城市环境噪声预测模型、环境传感器优化布局模型等,准确、客观反映目前城市环境污染状况、特征、规律和趋势并实现城市污染源溯源,为建设基于统一云计算平台的环境信息管理系统提供数据支持,为城市环境管理与应急提供科学决策支持。     

基于数据仓库的4G地学空间数据集成技术研究

针对多源、 海量、 异构分布的4G地学空间数据集成难题, 在分析联邦数据库、 中间件集成、 数据仓库等常用数据集成方法优劣的基础上, 提出基于数据仓库与中间件的地学数据集成管理模式; 以JB地区2005年度矿区及所属矿山的10种矿产作为数据源, 构建基于SQL(Structured Query Language) Server的面向服务的体系结构进行验证。结果表明, 该模式既能满足4G地学空间数据异构分布、 网络化传输的特点, 又能满足数据更新快、 实时一致性高的要求, 便于在云平台上实现。     

智能交通系统本体数据集成

针对国内交通运输行业普遍存在的多源异构交通数据难以充分共享的问题,提出一种基于本体的智能交通系统ITS数据集成框架.该框架以Protégé工具开发的OWL本体作为ITS共享数据语义的标准化定义,使用D2RQ引擎实现了遗留交通数据向本体形式数据片段的映射功能,通过JENA本体中间件将多源本体数据片段集成为一个统一的数据语义视图,从而实现面向主题的ITS信息数据服务组件的数据共享与互操作.为验证框架的正确性和可行性,以国内区域高速公路网交通地理信息数据集成为例,从共享本体开发、本体数据映射文件设计和本体中间件开发等方面完成了ITS数据集成系统的实现.系统示范应用表明,该成果可用于ITS系统对多源异构交通数据的一致理解和充分共享,在我国交通运输行业的信息化建设中具有应用价值.     

面向国土空间规划的智能优化关键技术及应用示范

正我校地理科学学院牛继强教授负责的"面向国土空间规划的智能优化关键技术及应用示范"科研团队2020年荣获"河南省科学技术进步奖二等奖".获奖者单位:信阳师范学院,郑州轻工业大学,武汉大学.获奖者:牛继强,焦利民,刘殿锋,徐丰,王华,李志刚,王伟,陈时雨,张兵兵,赵翔.针对大数据背景下国土空间规划存在的多源异构数据整合难度大、领域空间知识利用不足、多目标协同程度低、海量数据导致的计算密集等问题,在国家自然科学基金和地方合作项目的持续支持下,     

教育大数据智能分析平台研究与实践

中国教育资源虽丰富但数据分散、数据收集与分析手段落后,为此,研究了教育大数据智能分析平台及关键技术。提出多源异构教育大数据的集成和融合方案,搭建教育大数据智能分析平台以打破教育信息孤岛,实现信息共享。研究结果可为后续教育质量综合分析、教育质量预警和教育决策支持等提供参考,从而推进教育现代化发展。     

文物保护单位安全监测信息集成共享模式研究

文物保护单位由于保存文物价值高、游客数量多、社会影响大，安全事件复杂多样。近年来随着信息化、智能化技术发展，互联网传感器、移动设备、社交网络等方式涌现出海量数据，为实时的报警信息提供了异构、多源化的信息源头。目前，文物保护单位虽然建立了多种事件信息监测与分析系统，但受建设技术因素影响，缺乏统一规划，“数据孤岛”问题突出。因此，如何充分利用现有的资源以及数据价值升级和科学高效的应急决策，建立数据输入输出汇集“中枢”，实现信息增值、辅助应急决策是目前亟需解决的关键问题。本研究通过对文物保护单位内安全监测要素分析和现有监测信息类型分类，给出了信息集成共享的4种主要方式，并从子系统管理、平台控制、消息过滤、接口管理、日志管理等方面给出了信息集成共享平台原型的设计，为安全监测信息集成共享体系建设提供了支撑。     

多源遥感资源协同调度系统架构技术研究

为解决多源遥感卫星数据快速共享过程中异地和异构数据集成、实时交互数据监控和业务流程动态更新问题,提出了基于应用层、逻辑层、支撑层和数据层的4层软件架构体系。在实际软件架构设计中,采用基于JEE6框架的面向服务架构体系,并引入分布式工作流技术来搭建调度系统的服务器端软件;同时,搭建基于Socket协议的客户端来实现与服务器端的实时通信,以便于监控系统中交互数据的状态。从而形成了混合结构（浏览器／N务器、客户端／服务器）下处理多源、异地和异构遥感数据快速共享的集成软件架构体系。经过实验室模拟仿真运行和实际环境试运行结果来看,本软件系统架构能够满足多用户对多源异构遥感数据快速请求服务的需求,有效地实现了对多源异构遥感数据的综合处理,提高了系统数据访问的安全性。     

多源异构文化大数据融合平台设计

介绍了文化大数据的概念与特点,对文化大数据平台的研究现状进行了总结,详细分析了具有代表性的2个多源异构文化大数据融合平台,最后在多源异构文化大数据应用的基础上,提出支持横向扩展、面向设计和支持元数据融合的文化大数据平台系统架构,并从数据流的角度给出了多源异构文化大数据平台流程图。就平台设计过程中涉及的关键技术进行了分析,阐述了多源异构文化大数据平台建设面临的挑战,结合大数据技术分析了文化大数据平台须解决的难点,为多源异构文化大数据平台的设计提供有价值的参考。     

基于物联网的数字化矿山异构信息集成处理模型

为研究煤矿企业安全生产中出现的如何将现有智能物件和子系统链接起来的问题,如何实现应用系统数据大集成的问题,以及如何解决物联网的数字化矿山中海量的异源、异构数据的问题,提出采用基于XML的异构数据源集成算法(XUTD),首先将异构数据转换成统一的XML格式的数据,提高异构处理数据的能力,然后将异源海量数据在物联网的数字化矿山异构信息集成处理模型(DMIT)中应用,将集成的复杂系统数据进一步的通过数字化矿山异构信息集成处理模型进行负载分散,增加了网络传输压力,从而满足煤矿企业异构数据集成的要求,实现了异构、异源数据信息建设的总体思想。为有效利用物联网技术实现数字化矿山数据大集成提出了有效的解决方案。模型在煤矿企业应用后证明,基于物联网的数字化矿山异构信息集成处理模型可以有效解决异源、异构数据接入的问题,满足了煤矿企业异构数据集成的需求。     

一种面向医药制造业的数据整合和信息服务平台设计

本文提出一种针对医药制造企业的数据整合和信息服务平台设计方案,引入面向服务的SOA架构,致力于为医药制造企业打造＂数据实时采集整合、工作流引导数据仓库构建、多源数据挖掘、智能决策支持＂的信息服务平台。     

基于Service GIS的震害应急数据集成方法研究与应用

针对多源异构数据难于集成的问题,在城市震害单元化应急管理机制的基础上,分析了城市震害单元化应急管理系统所涉及的数据,提出了一种基于Service GIS的数据集成框架,阐述了框架的概念、构成及运行过程等细节.该框架集成了已有系统的数据和功能,同时结合新的地震应急指挥业务数据,经服务层封装成可复用的Web服务后供应用层调...     

GIS技术在气象领域应用综述

GIS凭借强大的空间数据采集、储存、管理、分析、显示能力已在气象领域中得到广泛应用。该文综述了国内外学者对GIS技术在气象行业应用及GIS关键技术在气象领域中的时空一体化的海量气象数据管理、气象数据展示分析、气象数据发布与共享、空间分析及辅助决策的应用,得出了GIS技术在气象领域中在海量多源实时数据管理能力、深层次分析决策能力及三维GIS气象应用中面临的强大的机遇与挑战,为GIS技术在气象行业的应用提供了科学参考。     

国家公园安全事件监测预警现状、挑战与对策——基于多源信息集成共享的研究

随着智慧城市的发展,国家公园依靠多传感器部署、视频图像处理以及无线通信等技术的集成应用,成为安全事件实时监测预警的有效手段。根据国家公园安全信息管理与应用的需求,建立基于多源信息集成共享的监测预警体系,对安全事件监测预警分类及信息源进行划分,规范多源、异构信息源之间的数据内容、组织及交换方式,从应用、数据、网络等方面构建国家公园安全事件监测预警的集成,实现国家公园内部监测预警信息之间以及与国家公园主体范围外的监测预警信息的数据交换和共享。     

一种基于智能体的决策支持系统集成模型研究

讨论了基于智能体的决策支持系统框架集成模型．对系统中的领域决策支持功能进行Agent化，把决策支持系统按照相对独立的领域决策支持功能改造成为一个或一组具有自主能力的Agent；采用面向应用框架的集成方法建立多智能体系统，实现决策支持系统在决策支持功能层次上的集成和复用．     

基于“天地图”地震信息集成的设计与实现

传统的地震信息服务模式存在数据来源的多样性、数据交互的高耦合性、表现形式的单一性等特点,难以满足多源异构地震信息快速、准确、综合发布的要求.为了有效、及时地管理地震信息,在“天地图”地理信息服务的基础上,提出了一种多源异构信息在线集成服务的方法,将“天地图”的地理信息与地震信息进行了有效的集成服务,基于此方法,开发了原型系统,并实时集成了地震空间统计与分析服务,有利于地震信息的快捷发布与辅助决策.     

星机地综合观测定量遥感融合处理与共性产品生产系统关键技术研究与系统设计

针对全球资源环境监测需求,本课题作为"星机地综合定量遥感系统与应用示范(二期)"项目的一部分,将集成和突破在"一期"研究中形成的卫星数据库分布式组网技术、多尺度遥感数据同化与真实性检验技术、面向应用的遥感数据融合处理与生成技术等关键技术,重点突破运行性多源遥感共性产品生产系统构建中的一系列相关技术,研制星机地综合观测定量遥感数据融合处理与共性产品生产系统。该年度基于项目一期相关技术成果,初步实现连通6个以上卫星数据中心的能力,建立虚拟组网分布式卫星数据服务系统;研究多源遥感数据的辐射归一化、几何归一化、定量遥感产品反演、星机地观测数据同化、时空无缝融合和多尺度真实验证等技术,对虚拟组网的分布式卫星数据服务系统、多源遥感数据辐射归一化系统、多源遥感数据几何归一化系统、多源数据融合定量遥感产品生产系统、多源数据融合产品生产系统、时间连续共性产品同化系统、定量遥感产品真实性检验系统、多中心海量遥感数据协同处理支撑系统八个子系统进行实际的系统设计工作,包括顶层设计、需求分析及概要设计。     

MapGIS7．0数据中心地理数据库驱动的研究与实现

MapGIS7.0数据中心是一个面向主题的资源管理器,可以集成各种多源异构数据。数据中心驱动机制是一种集成多源异构数据的理想解决方案。本文以MapGIS7.0数据中心地理数据库驱动为例,详细介绍了数据中心驱动的设计与实现流程。地理数据库驱动提供了访问和操作MapGIS空间数据和非空间数据的接口,为研究和开发数据中心其它数据驱动提供了参考比较以及共同完善的依据。     

星机地综合观测定量遥感融合处理与共性产品生产系统关键技术研究与系统设计

针对全球资源环境监测需求,该课题作为"星机地综合定量遥感系统与应用示范(二期)"项目的一部分,将集成和突破在"一期"研究中形成的卫星数据库分布式组网技术、多尺度遥感数据同化与真实性检验技术、面向应用的遥感数据融合处理与生成技术等关键技术,重点突破运行性多源遥感共性产品生产系统构建中的一系列相关技术,研制星机地综合观测定量遥感数据融合处理与共性产品生产系统。该年度基于项目一期相关技术成果,初步实现连通6个以上卫星数据中心的能力,建立虚拟组网分布式卫星数据服务系统;研究多源遥感数据的辐射归一化、几何归一化、定量遥感产品反演、星机地观测数据同化、时空无缝融合和多尺度真实验证等技术,对虚拟组网的分布式卫星数据服务系统、多源遥感数据辐射归一化系统、多源遥感数据几何归一化系统、多源数据融合定量遥感产品生产系统、多源数据融合产品生产系统、时间连续共性产品同化系统、定量遥感产品真实性检验系统、多中心海量遥感数据协同处理支撑系统八个子系统进行实际的系统设计工作,包括顶层设计、需求分析及概要设计。