[01384790]基于渤海海洋环境大数据的智能决策关键技术研究

本成果“基于渤海海洋环境大数据的智能决策关键技术研究”来源于国家重点海洋公益性科研专项“渤海海洋环境信息集成及动态管理技术示范应用”中的子任务三。 渤海,旧称北海,是我国的内海,三面环陆,周围有辽东湾、渤海湾、莱州湾三个主要海湾,具有优越的渔业、港口、石油、旅游和海盐五大资源。渤海海洋对环渤海地区的经济发展有着巨大的支撑作用。然而,渤海海域也是自然灾害（如风暴潮）的多发地带,如莱州湾和天津滨海新区。虽然国内外对风暴潮进行了相关研究,但风暴潮灾害的评估与对策辅助决策是一个复杂的过程,具有与多种因素有关、带有很强的区域性的特点。因此,为保障渤海海洋管理决策信息化,实现环渤海经济区的可持续发展,利用大数据科学的理论和技术分析、认识风暴潮的发生、发展变化过程,对风暴潮的预测、评价、预警提供智能决策,对“数字渤海”的建设以及渤海综合整治具有重要的理论和现实意义。 本成果正是在此背景下,针对渤海风暴潮灾害,全面调查环渤海区域的地貌特征、城市基本建设情况、产业特点、人居环境等情况,选取莱州湾和天津滨海新区为示范区,设计了面向服务的示范区风暴潮灾害辅助决策应用系统框架,研究渤海海洋环境大数据的分布式云存储模式,在融合、存储多分辨率、高维、动态渤海海洋环境大数据的基础上,耦合集成渤海海洋观测预报、监测评价、灾害评估与应急指挥模型,利用机器学习、人工智能、数学分析等理论和技术对渤海自然灾害进行预警和智能决策。从而构建渤海信息服务示范平台,实现了渤海海洋专业信息应用的规范化、时序化、动态化、系统化。 本成果较早地采用大数据分析处理技术,突破了多源、高维、强时空关联的海洋环境大数据的分布式存储的难题,实现了渤海海洋风场、海浪、海流的数值预报产品,渤海海海域点源污染分析评价产品和渤海海洋风暴潮灾害模型的集成,为渤海风暴潮灾害的灾情预测、灾后经济损失评估和受灾人员撤离等工作提供智能决策。其创新型主要体现在： （1）基于混合云的海洋环境大数据存储模式。针对混合云存储中的数据迁移关键问题,将海洋数据的敏感度、数据访问频率,数据大小,数据时间长度等因素作为迁移因子,提出混合云存储中海洋环境大数据的迁移算法。 （2）面向应用的多模态海洋环境大数据深度分析及智能决策方法。构建全要素支持的海洋环境大数据多维时空过程表达模型,提出融合水动力模型、多元统计、模糊神经网络的决策方法,制定人口和重要物资的适宜安全的迁移量、迁移地点、重要抗灾物资配送、选址以及抢险救灾人员的输送方案。 （3）基于GIS和SOA的示范区风暴潮灾害辅助决策应用系统集成框架。利用GIS共享平台获取风场、海浪、海流的数值预报产品和监测产品,进行数据处理,达到格式的统一。对不同的渤海海洋风暴潮灾害模型进行汇总,修正和分类,完成最优化集成。 本成果已经在北海监测中心、天津海洋环境监测中心站和潍坊市海洋环境监测中心站等多家涉海单位进行业务化运行,获得了用户的好评,产生了显著的经济和社会效益。