海洋信息管理系统的设计与实现黄冬梅田瑜基王建(上海海洋大学信息学院上海201306)摘要为了解决海洋数据的多源异构问题，使用户对大量复杂的海洋数据进行有效的管理，本文设计实现了一套海洋信息管理系统。本文首先介绍了系统的体系结构，然后对各模块进行了详细的阐述，并对海洋数据进行了详细的分析。针对海洋数据存在数据不一致、数据空缺和数据冗余等问题，使用了基于累积变化量的时间序列异常检测方法，有效检测出海洋数据中的异常点，再对异常点进行修正，保证了海洋数据的质量，从而建立一套完善的海洋信息管理系统，使得海洋相关部门的业务流程更加科学化和规范化。关键词海洋信息管理系统海洋数据数据预处理数据管理时间序列异常检测中图分类号TP302文献标识码ADESIGNANDIMPLEMENTATIONOFANOCEANINFORMATIONMANAGEMENTSYSTEMHuangDongmeiTianYujiWangJian(CollegeofInformationScience,ShanghaiOceanUniversity,Shanghai201306)AbstractInordertosolvethemulti-sourceheterogeneousproblemoftheoceandataandmakeuserstomanagealargenumberofcomplexoceandataefficiently,anoceaninformationmanagementsystemhasbeendesignedandimplementedinthispaper.Thispaperfirstintroducesthearchitectureofthesystem,thengivesadetailedexpositionofthevariousfunctionalmodules,andcarriesondetailedanalysisfortheoceandata.Becausetheoceandatahastheseproblems:datainconsistencies,datagapsanddataredundancyandsoon.Usingtimeseriesanomalydetectionmethodwhichisbasedonthecumulativevariationcandetectoutliersoftheoceandataeffectivelyandamendoutliers.Themethodensuresthequalityoftheoceandata,therebyacomprehensiveoceaninformationmanagementsystemhasbeenestablishedandguidesthebusinessprocessofmarinerelevantdepartmentsscientificandstandardized.KeywordsOceaninformationmanagementsystemOceandataDatapreprocessingDatamanagementTimeseriesanomalydetection0引言随着国家用海需求的日益增长及海洋经济的快速发展，对海洋局的管理和服务能力提出了更高的要求。为了满足涉海单位和用户对海洋数据管理和海洋数据分析统计的需求，设计建设海洋信息管理系统势在必行。然而，海洋数据质量的好坏直接影响海洋信息管理系统决策的科学性，目前国内还没有系统的海洋数据质量控制方法，一般采用手工校正处理进行控制，针对大量的海洋数据，本文使用基于累计变化量的时间序列异常检测技术，对采集的海洋数据进行异常检测，将合格的数据及异常修正后的合法数据，存储到海洋信息数据库中，对海洋数据进行管理及应用展示。1系统体系结构设计海洋信息管理系统主要包括数据采集，数据预处理，异常检测，数据存储，数据管理和数据展示六部分。该系统的体系结构如图1所示。海洋公益性专项项目：苏北浅滩“怪潮”灾害监测预警关键技术研究及示范应用(20905014-06)。科技部973项目：海量信息的可用性，知识发现和进化(2012CB316200)。黄冬梅，教授，主研领域：辅助决策，GIS，数据库。田瑜基，硕士，主研领域：辅助决策，GIS。王建，讲师，主研领域：辅助决策，GIS。移动信息服务器实时通信服务器气象传感器数据采集水文传感器……数据存储海洋信息数据库数据预处理数据管理查询与分析数据展示涉海单位增加、删除、修改实时信息传输清理政府用户公众服务不合格……Web服务器统计打印……集成变换归约合格海洋水文数据海洋气象数据海洋生物数据异常检测基于累计变化量的时序异常检测分析异常点修正异常点存储异常点异常修正图1海洋信息管理系统的体系结构2系统功能模块设计与实现2.1数据采集模块数据采集模块包括气象传感器、水文传感器和生物传感器气象传感器采集气象类数据，包括风速风向，气温，降水量和雾等数据；水文传感器采集数据包括水温、盐度、海流、波浪、潮位、含沙量和悬沙等；生物传感器采集浮游动物、浮游植物和底栖生物等数据。通过分析，发现采集的原始数据存在以下问题：（1）海洋数据在某些字段上存在空值。因此需要对这些数据进行转换和集成工作，对于空值字...