青島哈爾濱工程大學創新發展中心;哈爾濱工程大學黃禮敏獲國家專利權
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龍圖騰網獲悉青島哈爾濱工程大學創新發展中心;哈爾濱工程大學申請的專利一種基于HDF5的多源海洋環境數據存儲方法及系統獲國家發明授權專利權,本發明授權專利權由國家知識產權局授予,授權公告號為:CN120336278B 。
龍圖騰網通過國家知識產權局官網在2025-09-23發布的發明授權授權公告中獲悉:該發明授權的專利申請號/專利號為:202510804363.9,技術領域涉及:G06F16/182;該發明授權一種基于HDF5的多源海洋環境數據存儲方法及系統是由黃禮敏;劉育良;孫元慶設計研發完成,并于2025-06-17向國家知識產權局提交的專利申請。
本一種基于HDF5的多源海洋環境數據存儲方法及系統在說明書摘要公布了:本發明屬于數據存儲技術領域,公開了一種基于HDF5的多源海洋環境數據存儲方法及系統。該方法構建分層化存儲框架,進行領域?類型?來源三級目錄架構的構建、執行時空維度動態擴展機制、時空復合編碼;設計HDF5嵌套分組存儲架構,包括進行網格拓撲結構定義、動態分辨率自適應存儲、多源數據處理、元數據管理;構建分布式數據關聯與索引,包括進行數據標準化預處理、跨源數據關聯;對存儲性能進行優化與擴展,包括進行密度敏感分塊和分層壓縮。本發明大幅降低了高緯度區域的冗余存儲,并支持局部加密網格的動態適配。本發明有助于跨學科數據資源的開放流通與協同利用。
本發明授權一種基于HDF5的多源海洋環境數據存儲方法及系統在權利要求書中公布了:1.一種基于HDF5的多源海洋環境數據存儲方法,其特征在于,該方法包括以下步驟: S1:構建分層化邏輯目錄與編碼體系;以領域-類型-來源為主線,構建三級目錄架構,結合時空維度動態擴展機制與時空復合編碼方法,形成統一的數據邏輯組織體系,為后續的數據存儲與檢索提供目錄索引基礎與精細化的時間-空間表達; S2:設計存儲結構與多源適配機制;基于構建的目錄與時空編碼體系,設計HDF5嵌套分組存儲結構,支持規則與不規則網格的拓撲定義存儲、動態分辨率自適應存儲、圖像與視頻的多模態數據存儲;構建元數據管理機制,確保數據的描述一致性與跨源兼容性; S3:構建面向多源協同的數據索引與關聯機制;針對多源異構數據的整合需求,設計標準化預處理流程,統一時間基準與物理單位體系,構建分布式的時空索引機制,實現跨來源數據的精準匹配與高效聯動查詢; S4:開展性能優化與存儲壓縮策略;完成邏輯組織、物理存儲與數據索引后,引入密度敏感分塊與多層級壓縮策略,根據網格密度與訪問模式動態調整分塊方式,并采用ZFP與JPEG2000的壓縮算法,實現高性能、高壓縮比的多源數據存儲優化; 在步驟S1中,時空維度動態擴展機制,包括: 時間軸組織,在數據源分組內按YearMonthDay嵌套創建時間序列目錄;在IndexTimeIndex中存儲時間戳數組,并建立時間目錄與數據集的映射關系; 球面時空混合索引,引入緯度依賴的分辨率函數動態調整網格單元大小,并通過H3地理網格算法生成唯一網格編碼;在HDF5文件中嵌入時空R樹索引結構,索引節點包含時間范圍、空間網格編碼及數據塊物理地址; H3六邊形網格編碼,采用H3地理網格,將球面劃分為多分辨率六邊形單元; 分級時空編碼,根據數據時空特性動態選擇編碼粒度和維度,同時針對海洋和大氣的剖面數據的高維數據,在編碼中嵌入垂直維度標識,與海氣剖面數據的深度關聯; 緯度依賴的分辨率函數為: ; 式中,為緯度為的分辨率,為赤道分辨率,為極地分辨率,為分辨率切換閾值; 通過H3地理網格算法生成唯一網格編碼,包括: (1)經緯度轉三維坐標; ; ; ; 式中,為經度; (2)確定分辨率等級,根據緯度依賴的分辨率函數確定分辨率等級; (3)計算六邊形中心,計算多個節點形成的六邊形的中心位置; 設六邊形頂點的經緯度坐標為: ; 則幾何中心為: ; ; 式中,和分別為六邊形第個頂點的經度和緯度; 生成H3編碼,根據六邊形中心位置,生成64位H3索引; 在步驟S2中,動態分辨率自適應存儲,包括:將網格節點的基礎坐標以三維浮點數組形式存儲,屬性中聲明坐標系標準;在相同分組下創建輔助數據集,存儲平面投影坐標,并標注投影方法;規則網格記錄固定分辨率,不規則網格按區域劃分分辨率標識,并在屬性中記錄赤道與極地的差異; 所述元數據管理包括針對不同類型數據,設計數據集基本元數據,數據集基本元數據包括科學數據元數據、圖像數據元數據、視頻數據元數據; 在步驟S4中,所述密度敏感分塊,包括:根據網格節點密度動態調整HDF5分塊大小,根據數據訪問模式動態調整分塊維度,時間序列數據按時間軸分塊;空間柵格數據按經緯度分塊; 實現高性能、高壓縮比的多源數據存儲優化,包括:浮點型科學數據采用ZFP浮點壓縮算法對坐標數據采用無損壓縮;圖像視頻數據應用JPEG2000有損壓縮。
如需購買、轉讓、實施、許可或投資類似專利技術,可聯系本專利的申請人或專利權人青島哈爾濱工程大學創新發展中心;哈爾濱工程大學,其通訊地址為:266400 山東省青島市黃島區三沙路1777號;或者聯系龍圖騰網官方客服,聯系龍圖騰網可撥打電話0551-65771310或微信搜索“龍圖騰網”。
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