面向地理模型集成与运行的数据适配方法研究

Geographic modeling and simulation has become an important method in the field of geographic research. The input and output data is one of the most important elements of geo-model, which can drive geo-model running by input data and get the result through output data in the application environment. The difference between model-data requirement and application data definition leads to the compatibility or consistency processing of model-data become a tedious but critical work during the application of geo-model. The target of this project is to build a highly flexible data adapter method, and bridge the geo-model and application target to form a fast channel. The project will establish a structured data representation model for geographic data, to express model-data lossless in the logic and content level. And the project will study the reconstruction method system and encoding pattern of geo-model input/output data in the data-logic level and format encoding level, to build an extensible data-reconstruction method library. The project will build a script-driven geo-model data reconstruction engine to provide a fast reconstruction platform of geo-model data adaption solution. This research is a fundamental work, the research production would reduce the tightly couple relationship between geo-model and data, and broaden the data channel of geo-model integration, and finally achieve the transition from data-depend to information-depend of geo-model application.

地理建模与地理模拟已经成为地理学研究的重要方法，而模型的使用与数据有着直接的关系，必须通过输入数据驱动模型运行，通过输出数据获得计算结果。模型定义的数据规格与模型使用者提供的数据规格往往并不直接匹配，所以模型运行的数据兼容性处理经常是模型使用中繁琐而关键的工作。本项目研究一种具有高度柔性的数据适配方法，形成地理模型与集成目标在数据层面的快捷通道与转换桥梁。将建立面向地理模型数据的结构化表达模型，实现地理模型数据接口在逻辑与内容层面的无损表达；研究地理模型输入、输出数据在逻辑层次和格式编码层次的重构方法体系与映射模式，构建可扩展的地理模型输入、输出数据重构方法库，实现脚本驱动的地理模型数据重构引擎，完成地理模型数据适配方案的快速构建。研究成果将有效降低数据、模型之间的紧密耦合关系，拓宽模型集成的数据通道，支撑模型运行从数据依赖向信息依赖的转变。

地球系统作为一个复杂的巨系统，其综合性和复杂性特征导致了难以基于单一模型来解释其中的所有现象与过程。因此，地理模型的共享与集成逐渐成为了地理学综合研究的普遍方法。地理模型的共享与集成在具体的实现与应用时，最终都要面对模型能否正确运行的问题。模型的正确运行与数据有着直接的关系：必须通过输入数据来驱动模型运行，通过输出数据来获得计算结果。因此模型运行的数据处理经常是模型使用中繁琐而关键的工作，本项目旨在研究一种具有高度柔性的数据适配方法，形成地理模型与集成目标在数据层面的快捷通道与转换桥梁。.主要内容包括如下几点：以模型建立面向地理模型数据的结构化表达模型，实现地理模型数据接口在逻辑与内容层面的无损表达；构建地理模型输入、输出数据在逻辑层次和格式编码层次的重构方法体系与映射模式，实现可扩展的地理模型输入、 输出数据重构方法库；实现脚本驱动的地理模型数据重构引擎，完成地理模型数据适配方案的快速构建。.本课题取得了如下的研究成果：.（1）从地理模型使用者需要理解如何为地理模型的运行提供合理数据的角度出发，确定了地理模型数据规格的表现形式、内容结构和内蕴信息。.（2）通过对地理模型数据接口的异构性特征的分析，实现了了地理模型数据接口与统一数据表达-交换模型之间的基本映射方法。.（3）在统一的数据视图上，通过数据节点的灵活配置操作可以实现数据的信息内容和数据组织重构。.（4）从地理模型集成运行的需求出发，分析了地理数据适配工作中既存在重构方法的一般性特征，又存在与具体模型应用相关的个性特征。基于此，要素组织、数据规格的匹配和模型数据的接入等方面研究了地理模型数据适配方案的构建方法。.（5）基于开放的网络环境，设计并实现了地理模型数据适配的原型系统。.本课题的科学意义在于将模型构建、数据处理和模型集成应用之间解耦，降低数据、模型之间的紧密耦合关系，拓宽模型集成的数据通道。地理模型数据适配方案的构建是面向开放式地理模型共享与集成的整体化解决方案，可以有效应对各种不同的地理模型集成运行对数据适配的需求，从而支撑模型运行从数据依赖向信息依赖的转变。