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定量遥感(Remote Sensing Quantitative Retrieval)属于遥感学科中注重遥感建模与各种前向模型、反演模型和反演策略的研究领域。随着遥感技术近几十年来的飞速发展、应用的不断深入,基于多源遥感数据的各种分析处理新算法不断的涌现,积累了大量的反演模型,但目前仍然没有一个统一的共享框架能够实现在领域范围内的模型资源共享,造成了大量信息的冗余和资源的浪费。因此,利用相关的技术构建一个基于知识(Knowledge)的遥感反演应用资源共享框架,实现模型资源的高度共享、提高其重用度的同时,防止模型在其有效范围以外的滥用,是本文立足解决的问题。
网格技术提供无缝集成的计算和协作环境,完成在动态多机构虚拟组织中协调资源的共享和科学问题的解决,实现异构资源的协同工作,并负责资源的管理和任务的调度。而遥感定量反演网格工作流作为遥感网格的中间件,能支持建模、重构和执行大规模遥感科学复杂应用。
本文以遥感定量反演网格化应用为背景,以遥感定量反演动态网格工作流和分布式模型库为依托,以模型的知识表示为手段,围绕“共享体系结构—共享标准—共享平台—合理共享”这一主题展开,具体研究内容如下:
1)首先分析了遥感领域资源共享现状及共享标准,模型库、网格工作流在地学中的应用现状,以及遥感领域知识表示的相关研究,从网格技术、模型库技术、工作流技术三者结合应用的角度,指出目前实现模型资源共享所存在的问题。
2)共享框架是实现共享的前提,为了架构基于网格的应用资源共享体系,本文从网格的体系结构分析入手,提出了遥感网格的体系结构,指出实现共享的两个关键组件——遥感定量反演网格工作流和遥感定量反演模型库。并在这个共享框架的设计理念下搭建了遥感信息服务网格节点。
3)共享标准是实现共享的基本准则,缺乏统一的遥感模型元数据标准是目前无法实现模型共享的主要制约因素之一,本文给出基于知识的模型本体(ModelOntology)定义,根据模型本体提出了表达模型知识的元数据描述,用于表达模型个体及多模型过程耦合知识。
4)共享平台是实现共享的具体依托,本文从模型库的结构、模型库与工作流的耦合机制入手详述了基于网格工作流的模型集成方式,并提出了基于知识的模型检索机制。
5)合理共享是指符合专业逻辑的模型共享方式。动态定制的遥感反演网格工作流必须符合专业逻辑,针对目前的网格工作流无法给出符合遥感业务流程的验证方法,本文从处理流程逻辑一致性、数据源一致性和参数匹配度三个方面考虑,提出了工作流有效性分析验证机制。