论文部分内容阅读
当前以“全球气候变化”为代表的全球性问题已经越来越成为关乎人类未来稳定生存与可持续发展的核心问题。特别自工业革命以来,气候状态波动日益剧烈,全球气候条件日益恶化。相对于持续恶化的地球生态环境,我们至今还无法彻底明确控制气候变化的关键参量到底是什么。
因此,这一切问题的解决都需要我们借助“数字地球”技术站在全球的视角,全面量化地球系统各组分之间的相互依赖和相互作用的关系,对地球系统进行全面综合地分析与研究。然而,现有的数字地球技术仍属于被动式的数据提供与浅层次的应用,还无法完全满足于面向地球系统尺度的科学问题的求解。
论文基于复杂系统建模理论,空间信息网格模型与云计算模式,融合工作室十五863既有成果CyberSIG Studio v1.0(数字地球v1.0),探讨面向问题求解的新一代数字地球系统模型,通过将对地观测技术,地球生态系统碳水循环模型和计算机模拟模型相结合,为设计实现具有感知和模拟地球生态系统过程,求解中国区域碳当量,能够支持实施碳管理(碳计量)的系统平台(CyberClould Studio)提供理论认知和相应的技术框架,并为验证数字地球参考模型DERM v2.0提供了应用示范。
论文的研究内容主要包括:
(1)研究新一代数字地球系统模型的体系框架,主要内容包括对现实空间、人脑空间、赛博空间这三者间协同关系的研究,以及新一代数字地球系统模型的特征、系统架构及生命周期。
(2)研究新一代数字地球系统模型中的各主要模型及其相互之间的关系,重点是:数学地球的数学框架、数字地球时空数据模型、数字地球语义数据模型、数字地球应用建模框架。
(3)研究云计算环境下的地球系统云计算平台的系统架构与技术体系,重点研究实现该平台所需的关键技术及按需聚合的云服务应用。如对气候变化的响应与适应的碳管理技术。
论文的主要研究成果和创新点主要有:
(1)提出了“三个空间协同”的理念,基于地球系统模式,提出了新一代数字地球系统模型,继承和拓展了数字地球参考模型,即DERMV2.0。
(2)基于地球生态系统碳循环模型,提出地球系统分布式计算体系构架,系统分析和设计了地球系统云计算平台,提出了原型和关键技术。
(3)通过“数字北京碳管理”、“钢铁行业碳管理”两个“先导示范应用”项目验证和实践了所提出的理论。