研究背景与挑战
海洋孪生空间
海洋孪生空间由真实海洋、虚拟海洋与它们之间的双向链接组成，需要对研究区内所有海洋对象、现象以及它们之间的关系同时进行表达与建模。
现有问题
- 侧重于单一海洋现象的建模
- 缺乏统一的组织结构
- 静动数据割裂问题严重
模型架构图示
面向孪生空间的海洋静动一体图
模型核心组件
统一组织结构
建立"实体对象-数据描述-数据序列"的统一组织结构，实现四类对象的统一组织
关系表达
设计孪生空间中海洋静动要素之间的关系表达，支持复杂相互作用建模
五层图框架
构建"孪生场景-孪生对象-实体对象-数据序列-时间"的五层图表达框架
五个核心元素
时间 (Time)
事物存在或事件发生的时刻或持续的时间段，用于描述实体对象、孪生对象以及孪生场景的时间属性，保证静动要素的时间一致性。
实体对象 (Entity Object)
海洋环境中具有位置、形状、大小及变化等特征的对象，用于组织人工或者自然的静动要素，是静动要素经过海洋时空建模的初步结果。
孪生对象 (Twin Object)
真实海洋对象在虚拟海洋中的数字映射，用于组织实体对象及其相关的语义信息，可以由单一实体对象或多个实体对象组合而成。
孪生场景 (Twin Scene)
聚焦于研究区域或问题时，真实海洋环境在虚拟海洋中的数字映射，用于组织孪生对象、实体对象和关系，支撑复杂问题的计算和分析。
关系 (Relationship)
描述时间、实体对象、孪生对象及孪生场景之间的多维联系，包括时间拓扑关系、空间拓扑关系、演变关系、结构关系和相互作用关系。
案例验证：银屿岸线变化分析
研究区域
海南省三沙市西沙群岛永乐环礁东北部的银屿及其周边海洋要素
数据规模
模型对比分析
四个模型能力对比
| 模型 | 优势 | 局限性 |
|---|---|---|
| 对象和场的混合模型 | 通过函数可实现对象与场之间的转换及综合分析 | 关系和语义表达能力不足，缺乏对场景的支持 |
| GeoKG | 关系表达灵活，具备知识表达能力 | 地理对象演变信息表达较弱，存在重复记录问题 |
| GEKG | 描述地理实体的演变过程，记录变化原因 | 缺乏对场景的支持，支撑能力不足 |
| 海洋静动一体图模型 | 统一组织多种静动数据，记录变化原因，具备知识表达能力 | 推理能力较弱，结构复杂，构建效率较低 |
研究意义与价值
数据统一
解决孪生空间中静动数据割裂的问题
效率提升
提升海洋数据管理与利用效率
智能化发展
推动海洋管理从数字化到智能化发展