技術領域

本發明涉及海洋數據處理領域，尤其涉及一種基于時空雙重近似索引的臺風海域Argo資料的快速查詢方法。

背景技術

近年來，臺風對我國沿海地區人民的生命財產以及海上交通、海洋漁業等造成了巨大威脅，已成為我國海洋經濟可持續發展的一個制約因素。因此，深化對臺風生成與發展機理的認識，提高對臺風預測預報的能力，無疑是防災減災、保障海洋環境安全的迫切需要。過去的臺風觀測手段主要有拋棄式溫度測量儀、錨碇浮標以及調查船等，這些觀測手段容易受到臺風惡劣天氣的影響，觀測壽命比較短，且成本和維護費用都非常大。

21世紀初國際Argo計劃實施以來，一個由3000個Argo剖面浮標組成的全球海洋觀測網已經建立，可實時收集深海大洋上從海面到2000米深層的海水溫度和鹽度資料。十五年以來，各國在全球海洋布放的Argo浮標數量超過12,000個，已累計獲得了約150萬條溫、鹽度剖面，形成了龐大的全球Argo數據海洋。這些Argo資料將會有效的改善臺風的基礎研究。

然而隨著全球Argo資料數據量的不斷遞增，如何從特定臺風海域中快速統計查詢出符合條件的Argo資料成為一個挑戰性的難題。目前通常的方法是人工手動從海量的全球Argo資料集中進行層層篩選，挑選出符合條件的Argo資料，這種方法非常耗時，且經常會漏掉一部分Argo資料；另一種較為先進的方法是使用傳統的數據庫用一張表存儲全部的全球Argo資料，然后進行查詢，但使用該方法來進行查詢得效率很低，當需要統計查詢特點臺風海域的Argo資料時，則需要遍歷整個數據表從上百萬條記錄中查詢特定的資料，也非常耗費時間，且對數據的可靠性也得不到充分的保障。

發明內容

本發明的目的是為克服現有技術存在的問題，提供一種基于時空雙重近似索引的臺風海域Argo資料的快速查詢方法。

基于時空雙重近似索引的臺風海域Argo資料的快速查詢方法，它的步驟如下：

1)從全球Argo資料集中提取元數據文件按照年份與月份分表存儲記錄到PostgreSQL數據庫；

2)對元數據表中的時間字段和空間字段建立索引；

3)將全球Argo資料原文件存儲到分布式文件系統HDFS；

4)將Argo資料原文件在HDFS上的存儲地址記錄到PostgreSQL數據庫中對應的元數據 索引字段中；

5)服務器基于特定臺風的軌跡路徑構建時間與空間組合的查詢條件；

6)移動時空窗口以快速的近似匹配用戶的時空查詢條件，并將初步的匹配結果放到數據庫緩存池中；

7)在數據庫緩存池中，將初步的匹配結果與時空查詢條件進行精確的逐一匹配，快速定位到符合條件的Argo資料并將結果返回給用戶。

所述的步驟1)具體為：從全球Argo資料集中提取元數據時，分別提取該Argo資料的年份信息、月份信息、經緯度信息、海區信息，視用戶的查詢需求也可及再繼續提取其他有用信息，并按照年份信息和月份信息將元數據存儲記錄到PostgreSQL數據庫對應的表中。

所述的步驟2)具體為：對元數據表中的時間字段Time和空間字段Latitude和Longitude分別建立R樹索引。

所述的步驟3)具體為：將全球Argo資料原文件存儲到分布式文件系統HDFS，存儲時進行三重冗余備份。

所述的步驟4)具體為：將Argo資料原文件存儲到HDFS上后，自動將存儲地址記錄到PostgreSQL數據庫中該原文件對應的元數據索引字段中。

所述的步驟5)具體為：當用戶統計查詢某一臺風海域的Argo資料時，服務器依據該臺風發生的時間和空間，按照公式(1)構建統計查詢條件；

STSql＝∮(dist<d_max∩time<t_max) (1)

其中∮表示時空影響域約束運算符，dist<d_max為空間影響域條件，表示小于最大臺風影響距離d_max的為有效距離空間，time<t_max為時間影響域條件，表示小于最大臺風影響時間t_max為有效時間范圍，通過空間和時間的影響域條件篩選，構建了該臺風海域符合條件Argo資料的時空統計查詢條件STSql。