在海洋信息网格中，空间数据是以 Web 服务的形式对外提供的，这些空间数据服务广泛分布在广域网中，并发布在网格资源管理调度中心，当系统需要数据时，只需要查找相应的数据服务，加载到本地，即可进行相应的操作。海洋信息网格平台包含三种数据服务: Argo 数据服务、海洋矢量场数据服务和海洋标量场数据服务。Argo 数据服务包括二维数据服务和三维数据服务，分别是由 ArgoDataService 和 ArgoData3DService 两个 Web 服务提供的; 海洋矢量场二维数据服务是基于 CurrentsDataService，OceanCurrents，Winds-DataService，OceanWinds 四个 Web 服务提供的，海洋矢量场三维数据服务是由 CurrentDa-ta3DService 服务提供的。海洋标量场数据服务也包括二维数据服务和三维数据服务，分别是由 ScalarDataService 和 ScalarData3DService 这两个 Web 服务提供的，层次关系如图 6.1所示:
表 6.1 空间服务的顶级分类
6.1.1.1 Argo 数据服务
Argo 数 据 网 格 服 务 模 块 主 要 提 供 两 个 Web 服 务: ArgoDataService 和ArgoData3DService，其中 ArgoDataService 为二维服务，ArgoData3DService 为三维服务。Ar-goDataService 服务提供 Argo 数据的各种操作及分析功能，主要包括两个子功能: ①Argo数据信息请求，该功能向用户提供可以使用的 Argo 数据信息，包括 Argo 浮标编号、周期、某一剖面的温度、盐度、压力等; ②Argo 数据的温、盐、密图的生成，该功能提供两种方式: 根据空间位置选生成曲线图; 根据属性生成曲线图。
图 6.1 数据服务层次结构
二维服务模块的功能主要体现在 ArgoDataService 这个 Web 服务的三个方法上，即 Ar-go 数据服务、Argo 曲线图生成服务(按空间位置)、Argo 曲线图生成服务(按属性)。基于 Web 页面，用户使用相应的方法，可以得到预期的结果。功能可用图 6.2 表示为:
图 6.2 Argo 数据模型图
Argo 数据三维网格服务 ArgoData3DService，是从发布的 Argo 服务(MapService 或者GlobeService)中获取 Argo 数据，然后在海洋信息网格多维操作分析平台中根据所得到的Argo 数据，生成 Argo 在垂直方向上的三维温度曲线图，三维盐度曲线图，实现对海洋温度场，盐度场的时空变化分析，其可视化效果如彩图 6.1，6.2 所示。
6.1.1.2 海洋矢量场数据网格服务
海洋矢量场数据模块的实现主要是由四个二维数据服务 CurrentsDataService，Ocean-Currents，WindsDataService，OceanWinds 和一个三维数据服务 CurrentsData3DService 这五个Web 服务的，下面分别介绍这五个 Web Services。
(1)CurrentsDataService 服务。该服务向用户提供在网格资源管理调度中心所注册的所有海流数据目录列表，用户通过查询可以得到海流数据的列表，可以知道目前服务器端提供了哪些海流数据，从而可以根据自身的需要选择某一海流数据进行相应的应用分析(图 6.3)。
图 6.3 海洋流场数据请求图
(2)OceanCurrents 服务。该服务提供对海流数据的三种功能服务: 包括海洋流场数据显示、海洋流场数据属性查询和海洋流场数据过程化显示。该服务需要保证坐标数据和时间数据的有效性。对于属性查询而言，其操作过程是通过空间坐标选取而获得相应选取点的海流数据属性，因而在进行空间选择时需要保证空间选取的准确性。对于时间序列的可视化应保证时间序列的正确性，应和现实时间序列相对应(图 6.4)。
图 6.4 海洋流场数据查询与过程化服务图
(3)WindsDataService 服务。该服务向用户提供网格资源管理调度中心发布的所有海风数据目录列表。由于海风数据和海流数据都是矢量数据，因而其处理方式与海流数据的处理方式有很多相同的地方。对于海流数据其管理方式同样是文件管理，所不同的是其管理的文件格式为 NetCDF 文件(图 6.5)。
图 6.5 风场数据请求图
(4)OceanWinds 服务。该服务提供对海风数据处理与分析功能，包括海洋风场数据显示，海洋风场数据属性查询，海洋风场数据玫瑰图生成和海洋风场数据过程化显示(图 6.6)。
图 6.6 海洋风场查询与过程化服务图
(5)CurrentsData3DService 服务。海洋矢量场三维显示与功能分析服务提供对海洋矢量数据的三维可视化与三维操作分析功能。
对于海洋数据而言，其具有动态性和多维性。因而，利用观测的海洋数据对海洋中的要素进行多维可视化表达，并提供多维的可视化分析功能能够更加直观地展示海洋要素的现象和过程，有利于对海洋要素的分析和利用，进而更加直观的认识海洋。
在该服务中，由于系统所选择的结构为松耦合，各功能的实现都基于 Web Service，因而需要保证服务的稳定性。在调用服务时需要判断返回值的状态，以判断服务是否正确执行。同时由于 Web 服务的请求具有时间限制，因而在调用时须保证拥有足够的调用时间。通常可以将调用时间设为无限长。
该服务主要提供了对海流数据三维可视化表达与分析功能(图 6.7)。具体功能如下:
图 6.7 海流数据三维可视化表达与分析功能图
生成的曲线图包括 a、任意点某一时刻不同海深流速曲线图; b、任意点某一时刻不同海深水平流速曲线图; c、任意点某一时刻不同海深垂直流速曲线图。对于该功能可以分为竖直剖面时间序列的显示，水平剖面时间序列的显示，以及体过程的时间序列的显示。
6.1.1.3 海洋标量场数据网格服务
该服务主要提供对海洋标量场数据进行 GIS 的可视化和分析功能。海洋的温、盐、密、浪、潮、流等数据具有很强的动态性和多样性，单纯用图片或多帧图片的可视化方式进行表达，不能满足对任意时间和空间的查询需求，同时也很难满足用户获取海洋标量场时空动态变化的需求，无法满足海洋现象的网络实时定量化分析和高精度定量计算的需求。总之，无法实现用户与网络的 “交互”需求。在海洋分析领域，通常对各要素以场为对象进行处理，以求海洋数据的发布具有动态连续性，并能动态显示诸多海洋现象的变化过程。
海洋地理信息系统将海洋过程从现实海洋客观中抽象出来，使之成为能够在数字世界中表达现实海洋客观的动态图景，该图景描述了海洋中物质能量在时空中的形态、结构、过程、关系、功能的分布方式和分布格局。海洋地理信息系统中的时空过程是一个逻辑缩小的、高度信息化的对象，从视觉、计量和逻辑上对过程对象在功能形态等方面进行模拟，信息的流动以及信息流动的结果，完全由计算机程序的运行和数据的变换来仿真。在海洋地理信息系统的支持下提取海洋现象或过程的各个不同侧面、不同层次的空间和时间特征，也可以快速的模拟海洋过程的演变和思维的过程。
海洋地理信息系统可视化将抽象的数据信息转化为静态或动态的图形图像，以便研究者能够观察其模拟和计算的过程和结果。可视化包括图像的理解和综合，用来解释图像数据和根据复杂的多维数据生成图像，交互是 “人—机”怎样协调一致的接受、使用和交流视觉信息。
海洋地理信息系统实现对海洋中时空过程及其关系的数值化模拟，使用户对于在时空中各时空过程有一个非常直观的感受。无论是在屏幕上展示一个可以无级缩放和信息查询的海洋表面温度变化过程，还是展现一个剖面的时间动态过程，对海洋现象的时空关系认识更为具体、直观。
因此，本服务从海洋标量场数据的网络服务这一需求出发，实现海洋标量场时空过程可视化和分析，实现海洋标量场数据的远程定位查询，海洋标量场时间变化的动态可视化表达，海洋标量场时间变化的趋势分析及时空变化的过程网络动态模拟。
在具体实现上，为了体现网格的特点，通过以实现具体功能的 Web Service 的功能服务和提供数据的 ArcGIS Server MapService 一起完成具体的功能服务。完成具体功能的 WebService 和提供数据的 ArcGIS Server MapService 都符合 Web Service 技术标准，具有通用性和扩展性。
海洋标量场数据网格服务模块主要是基于 ScalarDataServcie 这个 Web 服务的，下面将介绍该服务。
(1)ScalarDataService 服务。海洋标量场主要是海洋中一些只有数据值大小而无方向的数据，在表达中为了实现海洋动态的特点，主要分两个功能实现，一个是定点的海洋时间序列数据的动态过程可视化分析，主要以温度曲线的形式来实现; 二是实现海洋大面的场数据时间序列的动态模拟表达，以表达海洋表面的动态变化。本服务主要选择对海洋表面温度场和叶绿素场进行动态表达。
在该 Web 服务中实现海洋标量场数据的应用主要包含两个方面，一个是定点的海洋时间序列数据的动态过程可视化分析，主要以温度曲线的形式来实现; 二是实现海洋大面数据的时间序列的动态模拟表达。对于 ScalarDataServcie 这个 Web 服务中两个方面应用的实现流程如图 6.8，6.9 所示。
图 6.8 标量场过程曲线功能流程图
图 6.9 标量场大面动态模拟流程图
在具体编码过程中，按照上面的流程编写海洋表面温度和叶绿素的过程曲线功能和海洋大面标量场数据的动态演进功能，根据需要具体设置接口参数。
标量场数据三维网格服务模块的详细设计说明主要针对 ScalarData3DService 这个 Web服务，下面将具体说明 Web 服务 ScalarData3DService。
(2)ScalarData3DService 服务。该服务基于发布的海洋标量场数据服务(MapService或 GlobeService)，从海洋标量场数据服务中检索出相应的数据，并根据检索得到的数据，生成剖面图以及三维展示效果图，实现对海洋标量场的时空变化分析。其效果如彩图6.3，6.4 所示。
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