目錄
第1章概述 1
1.1 大數(shù)據(jù)與海洋大數(shù)據(jù) 1
1.1.1 大數(shù)據(jù)概述 1
1.1.2 海洋大數(shù)據(jù)概述 1
1.2 海洋大數(shù)據(jù)特征 2
1.2.1 多源性 2
1.2.2 多模態(tài) 3
1.2.3 3B 挑戰(zhàn) 4
1.2.4 小樣本貧信息 4
1.2.5 高不確定性 5
參考文獻 6
第2章海洋大數(shù)據(jù)資源 7
2.1 面向分析預報的海洋大數(shù)據(jù) 7
2.1.1 海洋實測數(shù)據(jù) 7
2.1.2 海洋遙感數(shù)據(jù) 10
2.1.3 海洋數(shù)值預報產(chǎn)品 11
2.1.4 再分析產(chǎn)品 13
2.1.5 專題數(shù)據(jù) 16
2.1.6 網(wǎng)絡大數(shù)據(jù) 17
2.2 數(shù)據(jù)處理 17
2.2.1 數(shù)據(jù)清洗 18
2.2.2 標準處理 19
2.2.3 數(shù)據(jù)融合 21
2.3 數(shù)據(jù)質量控制與評估 23
2.3.1 數(shù)據(jù)質量控制 23
2.3.2 數(shù)據(jù)質量評估 26
2.3.3 數(shù)據(jù)不確定性分析 28
參考文獻 30
第3章海洋大數(shù)據(jù)管理技術 31
3.1 海洋大數(shù)據(jù)平臺架構 31
3.1.1 大數(shù)據(jù)平臺發(fā)展概況 31
3.1.2 主流的大數(shù)據(jù)架構 35
3.1.3 海洋大數(shù)據(jù)平臺總體架構 38
3.2 海洋大數(shù)據(jù)存儲管理 40
3.2.1 海洋大數(shù)據(jù)存儲架構 40
3.2.2 海洋大數(shù)據(jù)存儲模式 41
3.2.3 海洋大數(shù)據(jù)管理技術 46
3.3 海洋大數(shù)據(jù)分析處理 51
3.3.1 海洋大數(shù)據(jù)分析處理架構 51
3.3.2 海洋大數(shù)據(jù)分析處理技術 52
3.3.3 方法庫構建技術 56
參考文獻 58
第4章海洋大數(shù)據(jù)典型挖掘分析方法概述 60
4.1 回歸方法 60
4.1.1 KNN 回歸 60
4.1.2 線性回歸 63
4.1.3 logistic 回歸 65
4.1.4 EM 回歸 67
4.2 聚類方法 69
4.2.1 k-means 聚類算法 69
4.2.2 動態(tài)時間規(guī)整 71
4.3 關聯(lián)方法 74
4.3.1 Apriori 算法 75
4.3.2 基于Spark 的并行關聯(lián)分析方法 76
4.3.3 列聯(lián)表 79
4.3.4 皮爾遜相關系數(shù) 80
4.3.5 肯德爾/斯皮爾曼等級相關系數(shù) 81
4.4 分類方法 82
4.4.1 支持向量機 82
4.4.2 隨機森林 84
4.5 可視分析方法 85
4.5.1 平行坐標可視分析 86
4.5.2 散點圖可視分析 87
參考文獻 89
第5章海洋大數(shù)據(jù)深度學習預測方法 91
5.1 傳統(tǒng)機器學習預測方法 91
5.2 典型深度學習預測方法 94
5.2.1 海洋數(shù)據(jù)時間序列預測與深度學習 94
5.2.2 典型深度學習預測分析算法 95
5.2.3 神經(jīng)網(wǎng)絡 97
5.3 遞歸神經(jīng)網(wǎng)絡預測方法 98
5.3.1 LSTM 模型與原理 98
5.3.2 LSTM 特性與用途 100
5.3.3 GRU 神經(jīng)網(wǎng)絡 101
5.3.4 ConvLSTM 101
5.3.5 EEMD 102
5.3.6 注意力機制 102
5.3.7 雙階段注意力機制 104
5.4 卷積神經(jīng)網(wǎng)絡預測方法 106
5.4.1 卷積神經(jīng)網(wǎng)絡概述 106
5.4.2 卷積神經(jīng)網(wǎng)絡結構 107
5.4.3 卷積神經(jīng)網(wǎng)絡原理 108
5.4.4 卷積神經(jīng)網(wǎng)絡特性 109
5.4.5 幾種典型卷積神經(jīng)網(wǎng)絡 110
5.4.6 卷積神經(jīng)網(wǎng)絡應用 113
參考文獻 115
第6章海表溫度大數(shù)據(jù)分析預報 117
6.1 海表溫度預報概況 117
6.1.1 統(tǒng)計預報 117
6.1.2 數(shù)值預報 117
6.1.3 大數(shù)據(jù)分析預報 118
6.2 海表溫度多尺度時空特征和規(guī)律分析 119
6.2.1 海表溫度年尺度時空特征 119
6.2.2 海表溫度月尺度時空特征 121
6.2.3 海表溫度日尺度時空特征 126
6.2.4 海表溫度變化規(guī)律分析 132
6.3 海表溫度環(huán)境要素關聯(lián)關系 132
6.3.1 基于相關分析的海表溫度的時空相關影響分析 132
6.3.2 基于熵和信息流的海氣界面多物理過程對海表溫度的影響分析 137
6.3.3 基于信息流的上層海洋多環(huán)境因子對海表溫度的影響分析 141
6.4 海表溫度大數(shù)據(jù)預報應用 144
6.4.1 基于動態(tài)時間規(guī)整分析的海表溫度大數(shù)據(jù)分析預報模型 144
6.4.2 基于時空注意力機制的海表溫度大數(shù)據(jù)分析預報模型 146
6.4.3 海表溫度大數(shù)據(jù)預報示范應用 152
參考文獻 162
第7章海面高度大數(shù)據(jù)分析預報 165
7.1 海面高度預報概況 165
7.1.1 統(tǒng)計預報 165
7.1.2 數(shù)值預報 165
7.1.3 大數(shù)據(jù)預報 166
7.2 海平面高度多尺度時空特征和規(guī)律分析 168
7.2.1 全球海平面高度變化規(guī)律 168
7.2.2 我國海平面高度變化規(guī)律 170
7.2.3 南海海平面高度變化規(guī)律 171
7.3 海面高度動力環(huán)境要素關聯(lián)關系分析 173
7.3.1 基于關聯(lián)分析的海氣界面多物理過程對海平面高度的影響分析 173
7.3.2 基于相關分析的上層海洋多環(huán)境因子對海平面高度的影響分析 177
7.4 海面高度大數(shù)據(jù)預報應用 179
7.4.1 基于通道殘差注意力機制的海面高度異常大數(shù)據(jù)分析預報模型 179
7.4.2 基于多模態(tài)融合的海面高度異常大數(shù)據(jù)分析預報模型 181
7.4.3 海面高度異常大數(shù)據(jù)預報示范應用 183
參考文獻 187
第8章海洋三維溫鹽大數(shù)據(jù)分析預報 191
8.1 海洋三維溫鹽場構建概況 191
8.1.1 統(tǒng)計方法 191
8.1.2 動力學方法 192
8.1.3 大數(shù)據(jù)方法構建 193
8.2 海洋三維溫鹽垂向建模及規(guī)律分析 194
8.2.1 多源多要素動態(tài)分析垂向建模規(guī)律 194
8.2.2 主模態(tài)多約束最優(yōu)分析垂向建模規(guī)律 199
8.2.3 卷積神經(jīng)網(wǎng)絡垂向建模規(guī)律 208
8.2.4 長短期記憶網(wǎng)絡垂向建模規(guī)律 210
8.3 海洋三維動力環(huán)境要素關聯(lián)建模分析 213
8.3.1 溫度和鹽度剖面延拓分析 213
8.3.2 水團模糊聚類分析 215
8.3.3 模型方法比較分析 216
8.4 海洋三維溫鹽要素大數(shù)據(jù)預報應用 220
8.4.1 基于垂向映射方法的水下三維溫鹽大數(shù)據(jù)分析預報模型 220
8.4.2 海洋三維溫鹽大數(shù)據(jù)預報系統(tǒng)業(yè)務化運行 222
8.4.3 海洋三維溫鹽大數(shù)據(jù)預報示范應用 225
參考文獻 227
第9章臺風路徑大數(shù)據(jù)分析預報 230
9.1 臺風路徑預報概況 230
9.2 西北太平洋臺風移動規(guī)律分析 231
9.2.1 臺風路徑時空分布特征分析 231
9.2.2 臺風路徑聚類分析 235
9.3 西北太平洋臺風路徑關聯(lián)因子分析 242
9.3.1 逐步回歸與互信息結合的大氣、海洋因子與臺風路徑的關聯(lián)分析 242
9.3.2 基于注意力機制的關鍵因子與臺風路徑的關聯(lián)分析 246
9.4 西北太平洋臺風路徑大數(shù)據(jù)預報應用 248
9.4.1 基于CNN 的臺風路徑大數(shù)據(jù)分析預報模型 248
9.4.2 基于DNN 的臺風路徑大數(shù)據(jù)分析預報模型 251
9.4.3 臺風路徑大數(shù)據(jù)預報示范應用 253
參考文獻 256
第10章赤潮發(fā)生概率大數(shù)據(jù)分析預報 259
10.1 赤潮發(fā)生概率預報概況 259
10.1.1 赤潮災害概況 259
10.1.2 分析預報概況 262
10.2 赤潮發(fā)生規(guī)律分析 264
10.2.1 我國近海赤潮發(fā)生規(guī)律分析 264
10.2.2 福建沿海赤潮特征 267
10.2.3 赤潮發(fā)生前后環(huán)境狀況特征 268
10.3 赤潮發(fā)生因子關聯(lián)分析 269
10.3.1 基于列聯(lián)表方法的赤潮發(fā)生因子關聯(lián)分析 270
10.3.2 赤潮發(fā)生因子閾值范圍 274
10.4 赤潮發(fā)生概率大數(shù)據(jù)預報應用 278
10.4.1 基于BP-RBF 的赤潮發(fā)生概率大數(shù)據(jù)分析預報模型 279
10.4.2 基于GRU 的赤潮發(fā)生概率大數(shù)據(jù)分析預報模型 280
10.4.3 赤潮發(fā)生概率大數(shù)據(jù)預報示范應用 283
參考文獻 288