本發明涉及軟件技術和信息處理,特別是涉及一種利用自適應分段多項式插值算法的海洋環境要素信息處理系統。
背景技術:
1、海洋環境要素信息處理是增強水路運輸、海洋開發的核心技術。隨著大型貨物水路運輸需求的增加,海洋開發活動的日益活躍,提高海洋環境要素信息處理技術已經成為必然。海洋環境要素信息處理系統是一個集可視化、高效化、集成化為一體的系統,可以實現對數據的快速處理。自適應分段多項式插值算法可以用于填補數據集中的缺失值,或用于預測新的數據點的值,可以保證插值函數的整體連續性和光滑性,有助于數據的平穩傳遞。利用自適應分段多項式插值算法可以快速、準確地處理海洋環境要素信息,并填補數據中的缺失值,預測新的數據點的值,以達到減震避災的目的。
2、海洋環境復雜多變,時間、地理位置的改變均會對各項要素信息產生影響。隨著插值點數量的增加,多項式插值的計算復雜度會顯著提高,且多項式插值在整個區間內使用同一個多項式,不足以捕捉函數在局部區域的復雜行為,而分段插值在每個子區間內使用不同的插值多項式,會導致插值函數在子區間交界處出現不連續的現象。單獨使用這兩個插值算法時,無法準確且有效地填補海洋環境要素信息數據集中的缺失值以及預測新的數據點的值。
技術實現思路
1、本發明的目的在于避免多項式插值算法計算復雜度過高、局部控制不足,分段插值算法子區間交界處不連續的問題而提出的一種利用自適應分段多項式插值算法的海洋環境要素信息處理系統,可實現數據采集、數據處理、數據可視化一體化。本發明技術方案如下:
2、一種利用自適應分段多項式插值算法的海洋環境要素信息處理系統:
3、(1)基于spring?boot分層框架搭建系統,包括config層、controller層、service層、dao層、model層以及test層;
4、(2)對海洋信息數據的讀取和處理,海洋環境信息處理信息共包括數據采集、數據處理、數據可視化三個功能模塊,同時便于服務的更新及擴展;
5、(3)利用測溫儀、測深儀、水文儀、海洋氣象儀、聲吶探測器完成海洋要素信息的采集;
6、(4)構建海洋信息預處理單元,分離出不同海洋要素信息;
7、(5)構建人工標注單元,為不同海洋要素信息原始數據集添加標簽;
8、(6)構建數據處理模塊,根據不同海洋要素信息標簽執行篩選數據任務并完成顯示數據的功能;
9、(7)構建數據顯示模塊,根據不同海洋要素信息標簽篩選數據后,執行數據可視化任務,完成圖像繪制。
10、海洋環境要素信息處理系統的config層用于存放spring?boot相關的配置類和啟動類;controller層存放每個模塊于前端界面之間的接口,并對前端傳來的請求數據完成解析;servic?e層負責完成業務邏輯處理,并進行數據傳遞;dao層負責隱藏底層數據訪問細節,將業務邏輯層與數據訪問細節分離;model層提供訪問數據庫的方法,完成數據的查詢、修改、增加、刪除功能;test層用于開發過程中的測試。
11、系統通過vue框架完成前端界面的搭建。
12、海洋環境要素信息處理系統采用達夢數據庫對系統數據集、算法實例、模型實例以及用戶信息進行存儲和維護。通過xml映射配置文件為數據庫curd操作提供交互接口。系統創建新的數據集、算法或者模型實例,都會通過model層對數據庫完成相應操作。
13、數據采集模塊包括nc文件導入并解析、設備類別選擇、數據類別選擇、數據篩選功能。nc文件導入并解析可讀取nc文件中的數據并存入數據庫中,數據篩選為根據所選設備類別、數據類別顯示對應數據;
14、數據處理模塊包括nan缺失數據插值、空間插值、針對缺失時間的時間插值、針對單位調整的時間插值四種插值方式以及時間檢驗、位置檢驗、范圍檢驗功能。本系統采用了基于多項式插值算法和分段插值算法,設計出的一種新型的自適應分段多項式插值算法。本算法整合了多項式插值的精度和分段插值的靈活性,提高了插值過程的效率和準確性;
15、數據可視化模塊可讀取數據采集模塊解析出的nc文件中的數據以及數據庫中原有數據,并具有數據集文件選擇、數據要素選擇、時間選擇、高度或深度選擇功能,可將所篩選數據繪制成圖像并加以呈現。
16、本發明的有益效果是:
17、(1)系統采用spring?boot框架,可以快速搭建和運行系統,在多系統中均可運行,且系統維護、更新簡易。
18、(2)本系統集數據采集、數據處理于一體,用戶可根據具體要求選擇數據集文件,并調用不同插值算法進行數據處理。
19、(3)本系統提供數據可視化模塊,用戶可篩選所需數據對其進行可視化處理,根據生成圖像可預測海洋要素數據,為提升海洋利用能力提供幫助。
1.一種利用自適應分段多項式插值算法的海洋環境要素信息處理系統,其特征在于:
2.根據權利要求1所述的一種利用自適應分段多項式插值算法的海洋環境要素信息處理系統,其特征在于,所述步驟(1)中系統的架構劃分:
3.根據權利要求1所述的一種利用自適應分段多項式插值算法的海洋環境要素信息處理系統,其特征在于,所述步驟(2)中系統的模塊劃分: