基于OAI PMH协议的WMO信息系统元数据同步功能设计与实现

WMO信息系统(WIS)的一项重要功能是提供与数据存储位置无关的数据发现、访问和检索服务,而实现这一功能的最简便途径之一就是元数据同步。OAI-PMH协议因其简单性、开放性和可操作性,在元数据同步领域得到广泛应用。在简要介绍OAI-PMH协议的基础上,设计了WIS元数据同步功能。WIS元数据同步模块由元数据仓储、元数据提供服务和元数据收割服务组成。详细介绍了元数据仓储的组成,以及元数据提供服务和收割服务的处理流程。采用Java语言实现了WIS元数据同步功能,并进行了详细测试。其中,元数据提供服务分别通过了开源软件JOAI和OAI官方网站的测试;元数据收割服务可成功收割DLESE和德国气候中心提供的元数据。     

WMO信息系统中气象元数据的设计与实现

随着越来越多基于网络、自动化的信息共享系统的广泛使用,元数据已成为不同学科间共享信息的关键。近年来气象数据的应用领域不断扩展,气象数据面临着海量信息流通共享的迫切需要,由此气象元数据应运而生。该文介绍的气象元数据是在满足WMO (世界气象组织) 信息系统提出的包括提供在线元数据、数据目录服务和提高元数据定义、收集、归档和交换的标准化水平在内的总体需求的背景下,依据WMO核心元数据标准设计并由自开发程序自动生成的。北京GISC系统是WMO信息系统中承担区域间及全球资料交换的主干通信中心之一,至2012年1月,北京GISC系统制作并提供系统内全部数据对应的气象元数据,共计约12万条。     

WIS服务监视门户的设计与实现

世界气象组织信息系统(WMO Information System,WIS)为WMO各项计划及各成员提供实时观测数据和产品的收集和分发,以及发现、访问和检索服务。WIS服务的可靠性和高效性是最根本的业务运行指标。为保障WIS服务的可靠性和高效性,解决目前WIS服务缺乏监视的问题,需要建设WIS服务监视。WIS服务监视门户基于一致的JSON格式规范监视信息下,实现了对各中心服务状态和指标的定时采集和统计,覆盖了WIS监视要求的服务可用性、服务连接延时、WIS核心网络流量、元数据数量、数据缓存数据量(个数和字节数)等监视项目。北京WIS服务监视门户采用开源企业应用框架和非关系型数据库实现,实现了通过WIS服务监视门户的及时展示,通过互联网提供公开服务及时发现了WIS服务的问题,为提高WIS服务质量和能力的不断改进提供了有效手段。     

分布式气象元数据同步系统的探索研究

WMO对未来信息系统提出了包括提供在线元数据、数据目录服务和提高元数据定义、收集、归档和交换的标准化水平在内的总体需求,正在建设的“新一代天气雷达信息共享平台”也对解决气象元数据在气象宽带网环境下的全网同步问题提出了现实要求。该文首先从现有气象元数据标准着手阐述同步系统所承载主体——气象元数据在数据发现、数据应用及服务、数据展示和信息冗余度方面的不足,提出相应的改进措施,并对同步系统的数据一致性模型以及OAI PMH元数据同步协议等同步机制进行研究,分析FIFO、单调读和单调写等几种典型一致性模型的特点和适用范围以及OAI PMH协议的可行性,给出同步系统的总体设计思路,针对由总体设计思路形成的原型系统进行试验。分析试验结果数据表明：气象元数据全网同步系统原型基本满足符合WMO核心元数据标准的气象元数据在广域网分布环境下的多节点同步交换需求。     

北京全球信息系统中心的数据缓存功能优化

世界气象组织信息系统 (WMO Information System,WIS) 是一个支撑全球气象数据交换共享的通用信息服务平台,北京全球信息系统中心作为WIS的核心功能中心之一,必须缓存最近24 h内的WMO全球交换数据以提供高效的数据访问服务。为了检查收集到的全球交换数据的合法性,需要校验每条数据是否存在与之匹配的元数据,这些元数据信息以关系型数据库方式存储在北京全球信息系统中心中。由于每日接收到的WMO全球交换数据文件个数多且收集时间分布不均,大量频繁的数据库查询操作导致处理性能下降,特别在数据密集收集的情况下容易产生较大延迟,直接影响业务的实时性。设计并实现一种基于内存对象缓存的应用优化现有通过数据库查询的校验方式,实现在内存中一次性载入元数据信息,并在内存中完成缓存数据校验的操作,以此来减少磁盘的读写访问,提升处理效率。此外,还通过多线程方法实现与缓存数据相关的功能,使该方案具有良好的扩展性。实际应用表明:数据缓存功能优化后能满足实时业务性能要求。     

基于消息中间件技术的分布式气象数据同步系统设计和实现

本文针对新的资料传输流程建立后江苏省气象数据实时共享需求,基于消息中间件技术,设计并实现了一种省市气象数据同步系统。提出数据同步系统的总体架构和实现方案,基于业务需求设计了数据库表和消息模型,开发了数据同步状态信息查询Web页面。目前系统已在全省多个地市部署应用,为省市县3级气象业务提供稳定、及时有效的数据支撑,取得较好的应用效果。     

NASA卫星观测及模式资料和WMO气象站点资料的可视化集成简介

1概况众所周知,目前可以从大量分散的气象数据服务中心获取卫星和站点观测资料,以及模式资料,但是对资料的检索、访问和处理要耗费很多的时间和精力。为此,南京信息工程大学大气资料服务中心（NADSC）和NASA（National Aeronautics and Space Administration）戈达德地球科学数据和信息服务中心（GES DISC,Goddard Earth Sciences Data and Information Services Center）开展了国际合作研究,     

中国区域多种数值模式资料的地面气象要素评估

利用中国气象局国家级自动站(2421个站)的观测资料,分别对2010年7月1日至2013年6月30日的欧洲中期数值预报中心(ECMWF)、日本气象厅(JMA)和美国国家海洋大气局的全球预测系统(GFS)数值模式资料的地面气温、相对湿度和风速在中国区域的适用性进行了比较研究。结果表明,3种数值模式资料都能在一定程度上反映观测资料所具有的时间和空间分布特征,东部地区的适用性要高于西部地区。不同的地面气象要素,差异较大:对于地面气温和地面相对湿度,ECMWF比JMA和GFS更接近实际观测,ECMWF和JMA的分析场数据质量要好于预报场;ECMWF和JMA地面气温在冬季与观测差异最大,GFS地面气温在夏季与观测差异最大;3种数值模式资料的地面相对湿度在秋季和冬季与观测差异最大;对于地面风速,在江淮流域和华南等东部区域JMA与实际观测差异最小,在北部和西部区域ECMWF最好,JMA和GFS地面风速在冬季与实际观测差异最大。     

最不稳定层的确定及应用

以清远探空站资料为基础,对2003-2004年清远及其附近地区强对流(雷雨大风、冰雹、龙卷风,下同)日最不稳定层位置及状态进行了统计,并把最不稳定层同几个规定层进行比较,总结出三种主要的产生强对流天气的T-LnP图型,为强对流天气的预报提供了极为有利的参考。     

TIGGE技术对西南地区地面要素预报性能的分析

基于TIGGE中欧洲中期天气预报中心和美国国家环境预报中心全球集合预报系统(EC_GEPS和NCEP_GEPS)的2016年1月1日—2017年12月31日连续2 a的预报资料,对两套系统在西南地区10 d以内的2 m温度和24 h定量降水预报进行检验评估和综合分析。2 m温度预报检验结果表明:EC_GEPS和NCEP_GEPS的2 m温度控制预报和集合平均预报的均方根误差均普遍偏高且NCEP_GEPS总体而言优于EC_GEPS;两套系统集合平均均方根误差相对于控制预报改进不明显;集合离散度均明显偏低;Talagrand分布均呈现出非常明显的"J型"分布特征,Outlier评分普遍偏高且EC_GEPS的Outlier评分明显低于NCEP_GEPS;从集合最小值到集合最大值,随着集合百分位的增大,各个预报时效的均方根误差逐渐减小,集合最大值预报技巧最高。降水预报检验结果表明:EC_GEPS和NCEP_GEPS的24 h定量降水预报的Talagrand分布总体而言均呈现出"L型"分布特征且NCEP_GEPS更加明显;NCEP_GEPS各个预报时效的Outlier评分均普遍偏高且明显高于EC_GEPS;EC_GEPS的降水概率预报技巧明显优于NCEP_GEPS;EC_GEPS的70%集合百分位预报技巧最高,NCEP_GEPS的80%集合百分位预报技巧最高。EC_GEPS和NCEP_GEPS在西南地区的2 m温度预报和降水预报均存在一定的系统性误差,进行相应的集合预报系统性偏差订正应该能较好地改进预报技巧。     

世界气象组织综合观测系统（WIGOS）

回首世界气象组织(WMO)成立以来的60年光辉历程,突出的成就之一就是所建立的功能强大、标准化的全球观测网,结合开放的数据政策及强大的实时数据交换业务能力,大大促进了全球、区域和国家级气象业务的发展,满足了不断增长和日趋复杂的社会需求,为人类安全和福祉做出了巨大贡献。世界天气监视计划(WWW)建立的全球观测系统(GOS)是世界气象组织国际合作的重要里程碑。本文首先回顾了世界天气监视计划全球观测系统(GOS)的起源、演进和现状,及其对全球气象业务发展的巨大贡献。第二部分描述了滚动需求评估过程的要点,即世界气象组织如何评估观测能力满足用户的过程,这使得我们得以更好地指导观测系统的发展。第三部分给出了全球观测系统到2025年发展的远景的描述,解释了未来观测系统的主要组成部分的发展要点。第四部分阐述世界气象组织新举措:WMO全球综合观测系统(WIGOS),一个综合、全面和协调的观测系统,它将以高效益成本比和可持续的方式,满足世界气象组织成员国日益增长的观测需求,提升他们为天气、气候、水和有关的环境领域的服务能力,同时加强与世界气象组织观测系统与伙伴组织观测系统的协调合作,造福社会。     

气象地理信息系统的设计与实现

微软.NET平台上采用C#语言编程, 从低层开发成功面向气象应用的专题型地理信息系统———气象地理信息系统 (MeteoGIS)。该系统以满足气象防灾减灾工作对GIS功能的迫切需求为目标, 实现了一个拥有自主版权的独立GIS内核, 不依赖于任何商业GIS系统及其二次开发接口。介绍了该系统开发的背景、目的、意义与若干关键技术, 简述了该系统的结构、功能与推广应用前景。     

地基导航卫星遥感水汽数据管理系统的设计与实现

中国大陆构造环境监测网络("陆态网络")项目建成了覆盖全国的由260个站组成的GPS综合应用网,中国气象局利用"陆态网络"的资料进行全国地基实时水汽总量的监测。针对"陆态网络"的GPS数据管理问题,基于B/S架构、开源WebGIS进行系统构建和网页发布,并采用Flex、JSP和Applet等技术搭建了地基导航卫星遥感水汽数据管理系统,实现了GPS站数据传输的实时监控、台站信息的统一管理等功能,用以满足当前对地基GPS站的监控和保障。     

基于Flex的气象信息网络发布平台设计与实现

通过分析气象数据的特点和RIA (Rich Internet Applications) 技术的优势,结合系统建设目标提出了基于Flex的网络GIS气象信息发布平台的总体框架, 并详细介绍了该平台的主要功能。对系统建设的关键技术问题进行详细分析,主要包括数据组织与管理、气象数据转换、地图服务缓存以及基于Flex的地图展现技术等。系统运行结果表明:与传统气象网络GIS相比该系统具有界面元素丰富、交互响应快、大数据量的显示效率大大提高等方面的优势。该系统为气象工作人员、应急气象服务及公众提供了一个实时、快速、基于网络的气象信息共享平台。     

地理信息系统(GIS)与农业结构调整

文中简要介绍了地理信息系统(GIS)的基本概念和现今农业结构战略性调整的具体内涵,介绍了地理信息系统应用于农业气候区划工作的背景和制作专题农业气候区划的步骤,同时对"3S"集成技术进行了简单的综述。     

新型台风海洋网络气象信息系统的设计与实现

该文将时空数据模型的概念引入台风海洋网络气象信息系统,旨在构建一个多源、异构气象服务产品与数据按照统一的时空数据模型进行组织、集成和融合,并在互联网上实时展现的信息系统平台。介绍了该系统的设计思路和技术框架,同时分析了该系统中引入时空数据模型的技术难点和关键技术,重点展示了系统构建成型后能实现的主要功能,包括台风路径信息与卫星云图、天气形势场等多种气象信息的叠加显示;多功能历史台风路径信息查询;台风实况路径信息与城市风雨监测实况、卫星云图、雷达图的同步动画显示;气象灾害预警信息、气象资讯、城市天气实况及预报等内容的集成发布等。该研究成果已在中国天气台风网（typhoon.weather.com.cn）得到实际应用。     

灾害性天气个例库智能分析系统的设计与实现

灾害性天气个例库智能分析系统是由基础数据支持子系统(数据层)、气象数据应用中间件子系统(服务层)和个例库综合分析业务子系统(应用层)3部分组成,综合运用HTML5 Canvas技术、数据库技术、GIS技术、高效可视化渲染技术等实现了气象灾害性天气个例的交互式录入、关键词查询与检索以及相关气象资料智能再分析等功能。文章针对系统的组成架构、个例库设计、功能特点等关键技术进行了重点探讨,并详细介绍个例库录入与查询、WebGIS组件、可视化渲染以及气象资料再分析等功能的设计和实现。系统投入业务运行结果表明,页面响应速度快、兼容浏览器性能佳、人机交互体验好,能够满足高效、智能、灵活的业务需求,在为预报员建立正确的预报思路、提升天气过程分析能力等方面发挥了重要作用。     

地理信息系统在广东省农业气候资源分析中的应用

利用地理信息系统和广东省新30年气候资料,制作了“广东省农业气候资源数据层集”,可实现对广东省农业气候资源的综合查询分析,为广东省农业气候区划打下坚实的基础。