一种基于GIS的涉海数字化融合系统及方法

本发明涉及涉海数字化，特别涉及一种基于gis的涉海数字化融合系统及方法。

背景技术：

1、应用场景是数字化改革的主要载体，是实现数字赋能、制度重塑的支柱和纽带。近年来，在数字化改革的浪潮下，诞生了一批又一批优秀的数字化应用成果，为城市智治提供了高效、稳定、可靠的技术支撑与决策辅助。然而不可避免的一些问题也随之而来，例如部分研发成果在数据治理、应用开发方面存在着重复建设的问题；部分地区因系统运维人员技术有限，导致基层工作负担不降反增等问题，系统的重复建设以及基层运维负担的增加进一步提升了数字化应用管理的复杂性和运维成本，尤其在涉海业务领域，涉及了多个独立的系统。因此，基于此难题，本技术提出了一种基于gis的涉海数字化融合系统及方法。

技术实现思路

1、技术目的

2、为了解决上述问题，本发明的目的在于提供一种基于gis的涉海数字化融合系统及方法，其针对海洋空间资源监管、海洋生态预警评价、海洋灾害感知预防、海洋经济监测评估四类涉海业务系统及应用场景，分别从业务、技术、交互三个维度实现了业务系统与应用场景的业务融合、技术融合以及交互融合，该系统及方法的应用场景广泛，解决了部分涉海数字化研发成果在数据治理、应用开发方面存在重复建设的问题，减轻了基层运维的负担。

3、技术方案

4、为了实现上述目的，本发明提供了一种基于gis的涉海数字化融合系统及方法，其通过数据融合和应用融合实现了原本独立的业务模块能同时为多个应用提供数据支撑，通过框架融合和技术栈融合实现了不同应用间的技术互通，通过ui融合和web组件融合实现了基于业务逻辑的可视化交互设计，从而实现了涉海数字化业务系统与应用场景在业务、技术和交互三个维度的深度融合。

5、第一方面，本发明提供了一种基于gis的涉海数字化融合系统，包括：

6、业务融合模块，用于通过数据融合和应用融合实现原本独立的业务模块能同时为多个应用提供数据支撑；

7、技术融合模块，用于通过框架融合和技术栈融合实现不同应用间的技术互通；

8、交互融合模块，用于通过ui融合和web组件融合实现基于业务逻辑的可视化交互设计。

9、进一步的，所述数据融合具体包括：在现有业务运行的基础上增加空间和时间为索引，并根据数据可视化和存储调度要求，针对物联感知、gis矢量、影像地图等数据类型，在cgcs2000坐标系的基础上基于webgis标准数据格式geojson对gdb、mdb、shp、ascⅱ、netcdf等格式数据进行二维空间可视化以及三维多源数据融合治理。

10、进一步的，根据应用需求将数据库分为业务数据库和空间数据库，所述业务数据库采用mysql存储，所述空间数据库采用postgresql存储，从而实现图斑数据和属性数据的分离存储；通过minio等对象存储技术提高geojson空间数据的存储及传输效率，从而减轻空间数据并发重载时服务端的响应负载。

11、进一步的，基于空间治理数字化平台和一体化智能化公共数据平台，根据数据治理、存储的融合结果，并通过数据转换和映射技术搭建数据仓管理子模块，所述数据仓管理子模块包括：服务发布、应用监测、调用趋势、数据共享等功能，其实现了多源异构涉海数据的融合管理，能够统一调度二三维空间gis和业务数据。

12、进一步的，所述应用融合具体包括：基于海洋空间资源数据，结合数据研发智能选址应用；结合海洋经济运行监测评估数据研发海洋经济热力图、涉海企业空间分布等应用；结合前端物联感知数据研发违规用海行为智能识别和海洋灾害预警观测应用；结合海洋综合管理数据研发综合决策驾驶舱应用。

13、进一步的，所述技术融合模块基于前后端分离方法和nginx代理转发方法实现框架的融合，其中，前端采用vue方法，后端采用springboot方法，并根据微服务理念设计不同应用中的server组件，通过nginx代理转发技术实现新老后端应用服务的独立部署与负载分流。其提升了融合及后续应用研发工作的效率，提高了涉海应用的兼容与扩展性。

14、进一步的，所述技术栈融合具体包括：通过二次开发对差异较大的代码进行封装，前端采用webgl三维图形渲染方法和openlayers二维gis渲染方法，以满足各类图形引擎平台的前端渲染应用；后端采用服务注册方法，按类型对平台提供的各类服务进行统一调度，以最大程度提高服务兼容性。

15、进一步的，根据涉海系统的业务需求和交互逻辑基于css3方法实现ui的融合，应用驾驶舱首页包括gis底座、顶部标题栏及业务管理入口、分析总览、工具箱和融合应用快捷入口五个交互区域，其交互区域内的元素内容根据不同的应用场景确定。

16、进一步的，基于mvvm方法在gis底座区域二三维可视化组件不重载的前提下将顶部标题栏及业务管理入口、分析总览、工具箱和融合应用快捷入口四个交互区域覆盖于gis底座区域之上并对各区域内相同的组件元素进行复用以降低前端重载与后端请求负载，从而实现各应用场景间的无缝切换。

17、进一步的，所述系统还包括应用研发模块，其在postgresql方法的基础上，将gdal和postgis进行技术融合，以作为支撑平台之外的空间分析定制引擎，通过空间分析函数满足各类应用需求；在rest与geojson方法的基础上，融合webgl和openlayers前端渲染方法，以实现高效的二三维数据查询和空间分析的功能；在ffmpeg方法的基础上，融合video.js和flv.js方法，以满足各类视频流数据的传输与加载，从而保障业务应用与融合应用的研发需求。

18、进一步的，所述系统还包括海洋地质数据三维显示模块，其通过对gis数据进行空间内插插值运算以生成数字高程模型，并通过将由栅格数据转换而成的不规则三角网进行垂直拉伸以建立海底地层的三维模型。其能够为海洋资源的开发和管理提供科学依据；提升数据的利用效率，减少信息孤岛现象。

19、进一步的，所述系统还包括机器学习模块，其通过对gis数据进行特征提取，将更具语义信息的数据表示通过随机森林模型进行训练，并通过自适应交叉验证方法对海洋环境监测项目的未来走向进行预测。其能够实现海洋环境监测的自动化和智能化，减少人工干预，提高监测的效率和响应速度；为海洋环境管理提供科学依据，帮助决策者制定更有效的环境管理策略。

20、第二方面，本发明还提供一种基于gis的涉海数字化融合方法，所述方法基于前述第一方面所述系统，包括：

21、通过数据融合和应用融合实现原本独立的业务模块能同时为多个应用提供数据支撑；

22、通过框架融合和技术栈融合实现不同应用间的技术互通；

23、通过ui融合和web组件融合实现基于业务逻辑的可视化交互设计。

24、第三方面，本发明还提供了一种计算机设备，包括处理器和存储器，所述处理器与所述存储器相连，所述存储器用于存储计算机程序，所述处理器用于执行所述存储器中存储的计算机程序，以使得所述计算机设备执行实现前述所述基于gis的涉海数字化融合方法。

25、第四方面，本发明还提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质中存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现前述所述基于gis的涉海数字化融合方法。

26、本发明通过业务、技术和交互三个维度的深度融合，提升了涉海业务系统的整体效能，具体包括对海洋空间资源监管、海洋生态预警评价、海洋灾害感知预防、海洋经济监测评估等四类业务系统的应用场景融合；在数据融合方面，采用统一的cgcs2000坐标系和webgis标准，实现了二维和三维空间数据的综合管理与调度；在技术融合方面，通过前后端分离技术、微服务架构、nginx代理等手段，整合了不同的开发框架和技术栈，提升了系统的兼容性和扩展性；在交互融合方面，通过统一设计的用户界面，优化各类涉海应用的操作体验，实现了业务系统的无缝切换和协同工作；该系统和方法有效避免了涉海数字化研发成果在数据治理、应用开发方面存在重复建设的问题，减轻了基层运维的负担，提升了数字化改革的成效，为未来涉海业务的扩展提供了稳定可靠的技术支撑。

27、有益效果

28、通过实施上述本发明提供的基于gis的涉海数字化融合系统及方法，具有以下技术效果：

29、(1)通过数据融合和应用融合实现原本独立的业务模块能同时为多个应用提供数据支撑，能够丰富分析决策依据、强化业务协同，减轻了空间数据并发重载时服务端的响应负载，提高了geojson空间数据的存储及传输效率，实现了以物理统一为主，逻辑统一为辅的多源异构涉海数据融合管理。

30、(2)框架融合和技术栈融合实现了不同应用间的技术互通，其提升了融合及后续应用研发工作的效率，提高了涉海应用的兼容与扩展性，能够满足各类图形引擎平台的前端渲染应用，在最大程度提高了服务的兼容性。

31、(3)ui融合和web组件融合可实现基于业务逻辑的可视化交互设计，以“简单易用”为原则同时满足了监管统筹与科学研究两种用户画像，在降低前端可视化引擎与浏览器间产生的运行与渲染压力的同时减少了后端数据调度及统计分析服务的计算负荷，实现了各应用场景之间的无缝切换。

32、(4)对gis数据进行空间内插插值运算以生成数字高程模型，并通过将由栅格数据转换而成的不规则三角网进行垂直拉伸以建立海底地层的三维模型，能够为海洋资源的开发和管理提供科学依据，提升了数据的利用效率，减少信息孤岛现象。

33、(5)本发明方案还通过对gis数据进行特征提取，将更具语义信息的数据表示通过随机森林模型进行训练，并通过自适应交叉验证方法对海洋环境的变化趋势进行预测，能够实现海洋环境监测的自动化和智能化，减少人工干预，提高监测的效率和响应速度，为海洋环境管理提供科学依据，帮助决策者制定更有效的环境管理策略。

技术特征：

1.一种基于gis的涉海数字化融合系统，其特征在于：包括：

2.根据权利要求1所述的基于gis的涉海数字化融合系统，其特征在于：所述数据融合具体包括：在不影响原有业务运行的基础上增加空间和时间为索引，根据数据可视化和存储调度要求基于标准数据格式对数据进行二维空间可视化以及三维多源数据融合治理，并通过区分数据库实现图斑数据和属性数据的分离存储。

3.根据权利要求1所述的基于gis的涉海数字化融合系统，其特征在于：所述技术融合模块基于前后端分离方法和代理转发方法实现框架的融合，并根据微服务理念设计不同应用中的server组件；在技术栈的融合过程中，前端采用webgl三维图形渲染方法和openlayers二维gis渲染方法，后端采用服务注册方法。

4.根据权利要求1所述的基于gis的涉海数字化融合系统，其特征在于：根据涉海系统的业务需求和交互逻辑实现ui的融合，其交互区域内的元素内容根据应用场景确定；在gis底座区域二三维可视化组件不重载的前提下通过将交互区域覆盖于gis底座区域之上并对各区域内相同的组件元素进行复用实现web组件的融合。

5.根据权利要求1所述的基于gis的涉海数字化融合系统，其特征在于：所述系统还包括应用研发模块，其通过空间分析定制引擎中的空间分析函数满足业务应用与融合应用的研发需求，通过融合webgl和openlayers前端渲染方法实现二三维数据查询和空间分析的功能，并通过融合video.js和flv.js方法实现各类视频流数据的传输与加载。

6.根据权利要求1-5任一项所述的基于gis的涉海数字化融合系统，其特征在于：所述系统还包括海洋地质数据三维显示模块，其通过对gis数据进行空间内插插值运算以生成数字高程模型，并通过将由栅格数据转换而成的不规则三角网进行垂直拉伸以建立海底地层的三维模型。

7.根据权利要求1-5任一项所述的基于gis的涉海数字化融合系统，其特征在于：所述系统还包括机器学习模块，其通过对gis数据进行特征提取，将更具语义信息的数据表示通过随机森林模型进行训练，并通过自适应交叉验证方法对海洋环境的变化趋势进行预测。

8.一种基于gis的涉海数字化融合方法，其特征在于：

9.一种计算机设备，包括处理器和存储器，所述处理器与所述存储器相连，所述存储器用于存储计算机程序，其特征在于：所述处理器用于执行所述存储器中存储的计算机程序，以使得所述计算机设备执行如权利要求8所述基于gis的涉海数字化融合方法。

10.一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质中存储有计算机程序，其特征在于：所述计算机程序被运行时实现权利要求8所述基于gis的涉海数字化融合方法。

技术总结
本发明公开一种基于GIS的涉海数字化融合系统及方法，涉及涉海数字化技术领域，所述系统包括：业务融合模块，用于通过数据融合和应用融合实现原本独立的业务模块能同时为多个应用提供数据支撑；技术融合模块，用于通过框架融合和技术栈融合实现不同应用间的技术互通；交互融合模块，用于通过UI融合和Web组件融合实现基于业务逻辑的可视化交互设计。根据本申请的技术方案，可以实现涉海数字化业务系统与应用场景的业务融合、技术融合及交互融合，具有较高的应用价值。

技术研发人员：朱骏侠,茅克勤,李勇,吴雪,戚劲,潘照杰
受保护的技术使用者：浙江省海洋科学院
技术研发日：
技术公布日：2024/12/5