面向云的智能遥感应用系统构建研究

来源 :中国科学院大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:zjyeling
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遥感具有应用领域广泛、服务用户规模庞大的特点。当前的遥感应用还存在一颗卫星构建一套系统的特点,重用性低,灵活性不足、重复投入的问题,缺乏面向“多星、多领域”的工程化技术复用体系。随着信息技术的进步,“智能”、“云”等概念逐步渗透到了遥感应用领域。“智能”强调对任务或工作的语义层的理解和灵活性,体现在遥感应用处理过程中数据、软件、硬件等资源的按照规则的灵活、自动的组织;“云”强调按需服务,体现在遥感应用过程处理中的多个环节的功能都可以以服务方式提供、资源可以动态扩展。云和智能化密切相关又侧重不同,云为智能化提供了应用环境和基础条件,智能化是为云服务能够更加精准的需求满足提供支持,它们是遥感应用系统的重要发展方向。实际运行的遥感应用系统的应用需求有多种类型,可以归结为:运行系统进行数据处理的工作需求,运行系统进行扩展性开发的科研需求以及系统构建的定制需求。论文从这些应用需求的特点出发,重点研究如何方便灵活地实现卫星数据处理方法加载,形成满足应用需求的遥感业务系统。  本文在研究过程采用“分治法”的策略,通过对遥感应用的流程进行解析,形成规范化的遥感应用系统组成部件(“工具”),利用本体技术实现遥感应用工具的标准化组织,设计了一种新型面向应用的遥感应用“元器件”的组织管理方法,提出并设计了以语言的方式对遥感应用系统的各种组成单元的有效组织封装,实现了面向云的智能遥感应用系统的构建,为提升遥感应用系统的复用度、灵活性、可扩展性提供支持。  论文通过对遥感应用系统的组成进行界定,围绕在面向云的智能遥感应用系统构建这一问题进行研究,研究内容和创新之处包括4个方面:  1、遥感应用系统模型分析。解析现有的遥感应用系统的组成,提出了遥感应用系统的组成框架模型,将遥感应用系统从宏观上划分为硬件、软件平台、工具集、知识库以及网络五部分,硬件为遥感应用系统的运行提供基础运行环境,软件平台为各种资源的统筹管理提供服务,工具集是遥感应用系统中完成各种信息提取的核心,知识库是进行系统构建和决策推理的驱动器,网络是软硬件互联互通的外部条件,解决了遥感应用系统组成资源标准化的问题;  2、研究遥感应用模板语言。论文在基于本体的遥感应用工具集构建的基础上,以遥感应用工具为基本构成单元,创新性的设计了一种脚本式的动态封装语言,实现了遥感数据处理工具的动态重组、系统的动态构建以及运行、扩展性开发等等应用的需求,为满足多应用需求的智能遥感应用系统的构建提供支持。  3、基于模板语言的智能遥感数据处理系统的动态构建。利用本文所设计的遥感应用系统模型,依托本体技术对遥感处理流程进行标准化、同时参考专家知识,设计构建出基于本体的遥感应用工具集,为方便的重用遥感应用工具模型提供智能应用支持,实现了基于语义层级的智能工具应用;通过Agent方法动态发现收集遥感应用系统中运行的各种软硬件资源,根据构建本体遥感应用工具过程中形成的推理规则,按照应用需求的不同,解决了遥感应用系统的自组织问题,研究实现了对遥感应用处理过程的智能分析和协作处理的支持,形成一种适合于云的遥感大数据的智能遥感应用处理环境。  4、系统模型特性验证与分析。讨论了系统构架及系统中云计算环境的部署,实现了系统模拟运行,通过系统的不同运行应用对系统原型进行验证分析,实验结果表明所设计的系统模型是可行的。  研究结果表明,采用遥感应用模板语言加遥感应用工具库构建智能化的遥感应用系统的方法,能够为对智能遥感应用系统构建、智能化运行、按需的扩展性开发提供支持和服务。同时,随着系统的运行,可以考虑利用本文对遥感应用系统的界定和形式化定义,结合对收集到的遥感应用系统的各种运行参数,如硬件参数、网络带宽、数据规模、运行时长、任务规模等处理过程信息的挖掘统计,构建出定量化的遥感应用系统评价模型,为遥感应用系统建设的定量化评估提供基础。
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