一种轻量级的海洋标量场可视化方法技术

一种轻量级的海洋标量场可视化方法，包括以下步骤：1、选择网格形式的海洋环境数据源；2、数据处理，将原始的网格海洋环境数据源转换为shp格式海洋标量场可视化数据，并进一步统一输出为文本格式；3、数据存储，将生成完毕的海洋标量场可视化数据文件在服务器端部署存储至固定目录，以供读取调用；4、基于ArcG I S AP Ifor Javascr i pt在二维地图上完成海洋标量场可视化数据文件的可视化表达。该方法为用户提供大规模时空范围内海洋标量场的可视化表达，将海洋环境数据文件转换为文本格式(txt)的标量场可视化文件，再通过ArcG I S API for Javascr i pt将数据文件在浏览器端进行可视化表达，从而在保证可视化响应速度前提下直观展示数据的变化，同时节省大量的服务器资源。器资源。器资源。

【技术实现步骤摘要】
一种轻量级的海洋标量场可视化方法


[0001]本专利技术属于海洋环境可视化领域，特别是一种轻量级的海洋标量场可视化方法。

技术介绍

[0002]海洋环境数据是表示海洋环境状态或特征的海洋要素数据，可以分为标量场数据和矢量场数据。海洋标量场数据是只有海洋要素值的大小，而没有方向的海洋环境数据，如温度、盐度、海面高、叶绿素浓度等要素数据。
[0003]海洋标量场可视化是指通过可视化图像实时动态展示海洋环境标量场数据的动态变化过程。海洋标量场可视化对于科研人员分析海洋极端天气，船只航线划定以及预测渔船捕鱼地点的鱼群数量都有着诸多益处，大范围时间或空间的海洋标量场可视化更可以有效探究海洋的内在规律及发展变化。
[0004]目前，国内的海洋环境数据管理和可视化平台大多基于三维球体开发而成，如“中国近海数字海洋信息基础框架”、“iOcean中国数字海洋公众版”和“数字海洋应用服务系统”均采用B/S架构，基于Skyline开发完成。B/S架构下海洋标量场可视化有两种主要的实现方式：
[0005]第一种是在服务器端部署海洋环境数据文件并发布服务，通过网络传输文件数据，在客户浏览器端完成文件解析、标量场可视化渲染、几何图形绘制等工作，如图1所示。
[0006]第二种是在服务器端部署海洋环境数据文件，并完成文件解析、生成shp文件、发布海洋环境标量场可视化服务(如WFS要素服务)等工作，通过网络传输在客户浏览器端完成可视化服务加载，如图2所示。
[0007]这两种海洋标量场可视化方法存在如下缺点：
[0008]1、服务器资源占用多
[0009]现有的两种海洋标量场可视化方法均存在占用服务器资源过多的情况。第一种方法需要在服务器端存储发布大量的海洋环境数据文件服务。以国家海洋科学数据中心提供的再分析产品(CORA V2.0)为例，数据涵盖温度、盐度、海面高等标量要素，时间范围从1989年至今，时间分辨率包括月平均、日平均等，数据量高达12000余个文件、12TB，极大地占用了服务器的存储资源。第二种方法需要在服务器端部署海洋环境可视化服务，同样以再分析产品为例，垂向层深为50层，即每个文件均需发布50个可视化服务，总计需要发布6万余个服务，占用大量服务器资源的同时极易造成宕机。
[0010]2、可视化响应速度不高
[0011]现有的海洋标量场可视化方法均需要网络传输数据，而且数据量较大，导致系统响应速度不高。第一种方法需要从服务器端将选定日期的海洋环境数据文件通过网络传输至浏览器前端，并完成文件解析才能调用GIS平台加载展示。以再分析产品(CORA V2.0)为例，文件大小通常超过1GB，网络传输就消耗了较多的时间，而过大的文件又增加了后续文件解析所花费的时间，因此可视化的响应速度不高，用户体验不佳。第二种方法需要从服务器端将选定日期、层深的可视化服务数据通过网络传输至浏览器前端，而过多的可视化服
务必然造成服务器性能下降，因此可视化的响应速度通常也不高。3、客户端设备性能要求较高
[0012]现有的海洋标量场可视化方法大多基于三维球体研发，三维球体的加载需要占用客户端的大量内存及计算资源，因此对于客户端设备性能要求较高。而在航海及渔业捕捞活动中，船舶大多仅携带有存储容量有限、计算性能较差的嵌入式设备，同时网络传输速度也较差，导致现有的海洋标量场可视化方法无法在该环境下有效应用。

技术实现思路

[0013]本专利技术的目的在于提供一种轻量级的海洋标量场可视化方法，该方法为用户提供大规模时空范围内海洋标量场的可视化表达，将海洋环境数据文件转换为文本格式(txt)的标量场可视化文件，再通过ArcGIS API for Javascript将数据文件在浏览器端进行可视化表达，从而在保证可视化响应速度前提下直观展示数据的变化，同时节省大量的服务器资源。
[0014]为了实现上述目的，本专利技术的技术方案如下：一种轻量级的海洋标量场可视化方法，包括以下步骤：
[0015](1)选择网格形式的海洋环境数据源；
[0016](2)数据处理，将原始的网格海洋环境数据源转换为shp格式海洋标量场可视化数据，并进一步统一输出为文本格式；
[0017](3)数据存储，将生成完毕的海洋标量场可视化数据文件(txt)在服务器端部署存储至固定目录，以供读取调用；
[0018](4)基于ArcGIS API for Javascript在二维地图上完成海洋标量场可视化数据文件的可视化表达。
[0019]优选地，所述适用于网格形式的海洋环境数据源采用国家海洋科学数据中心提供的再分析产品CORA V2.0。
[0020]优选地，所述步骤(2)的具体步骤是：
[0021]步骤1，读取某海洋环境数据文件，选择其中一未被处理的要素转换输出成shp格式的格点数据，将各格点的数值写入属性表；
[0022]步骤2，读取步骤1中生成的shp文件，按顺序将未被处理的下一层数据进行空间处理分析操作，将格点数据转换为等值面，并根据各个面的数值为其分配颜色信息，输出为shp文件；
[0023]步骤3，将步骤2形成的等值面作为输入要素，使用矢量格式的全球陆地边廓图层对其进行裁剪，将裁剪后的数据输出成为shp格式的可视化图层，各面所属的数值范围及对应颜色信息写入属性表，同时删除步骤2生成的shp文件；
[0024]步骤4，读取步骤3形成的可视化图层，使用“要素转点”地理处理操作生成点状的shp格式标记图层，将各点所对应的要素数值范围写入标记图层的属性表；
[0025]步骤5，读取可视化图层shp，将等值面的坐标及颜色信息写入文本文件；
[0026]步骤6，读取标记图层shp，将各点坐标信息和温度范围写入步骤5生成的文本文件；
[0027]步骤7，判断各层深数据是否已全部读取、生成完毕，如是则转步骤1处理下一要
素，否则转步骤2。
[0028]优选地，所述步骤(4)可视化表达的具体方法是：使用ArcGIS API for Javascript加载基础底图后，针对海洋标量场可视化数据文件，采用从服务器端读取文件并拼接生成几何图形数据，浏览器前端进行解析绘制的方法完成；当后台收到浏览器前端用户申请查看某个日期、层深可视化的请求时，首先根据日期、层深、要素拼接形成对应的可视化文件名称，根据名称前往固定目录读取相应可视化数据文件，然后拼接成为可供ArcGIS API for Javascript解析的JSON格式字符串，再将其返回至浏览器前端，浏览器前端完成JSON序列化，并读取其中的等值面、RGB颜色、标注点和注记信息，最后利用ArcGIS API for Javascript提供的接口绘制到地图中。
[0029]优选地，所述步骤(4)采用异步方式从浏览器前端向服务器端发送数据请求。
[0030]优选地，所述步骤(4)采用限制单次读取面数量和多次读取绘制的方式完成前后端数据传递与可视化绘制。
[0本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种轻量级的海洋标量场可视化方法，其特征在于：包括以下步骤：(1)选择网格形式的海洋环境数据源；(2)数据处理，将原始的网格海洋环境数据源转换为shp格式海洋标量场可视化数据，并进一步统一输出为文本格式；(3)数据存储，将生成完毕的海洋标量场可视化数据文件在服务器端部署存储至固定目录，以供读取调用；(4)基于ArcGIS API for Javascript在二维地图上完成海洋标量场可视化数据文件的可视化表达。2.根据权利要求1所述的一种轻量级的海洋标量场可视化方法，其特征在于：所述适用于网格形式的海洋环境数据源采用国家海洋科学数据中心提供的再分析产品CORA V2.0。3.根据权利要求1所述的一种轻量级的海洋标量场可视化方法，所述步骤(2)的具体步骤是：步骤1，读取某海洋环境数据文件，选择其中一未被处理的要素转换输出成shp格式的格点数据，将各格点的数值写入属性表；步骤2，读取步骤1中生成的shp文件，按顺序将未被处理的下一层数据进行空间处理分析操作，将格点数据转换为等值面，并根据各个面的数值为其分配颜色信息，输出为shp文件；步骤3，将步骤2形成的等值面作为输入要素，使用矢量格式的全球陆地边廓图层对其进行裁剪，将裁剪后的数据输出成为shp格式的可视化图层，各面所属的数值范围及对应颜色信息写入属性表，同时删除步骤2生成的shp文件；步骤4，读取步骤3形成的可视化图层，使用“要素转点”地理处理操作生成点状的shp格式标记图层，将各点所对应的要素数值范围...

【专利技术属性】
技术研发人员：何隆，郭雪，康林冲，赵龙飞，
申请(专利权)人：国家海洋信息中心，
类型：发明
国别省市：