气象网格中气象数据获取方法的研究

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1、气象网格中气象数据获取方法的研究摘要本文首先介绍了气象应用网格的基本框架，然后介绍了开放网格服务构架-数据访问与集成（OpenGridServicesArchitecture-DataAccessandIntegration，OGSA-DAI）以及Agent技术在网格计算中的应用，最后讨论了气象网格中气象数据的按需获取方法。关键词气象应用网格，开放网格服务构架-数据访问与集成，代理，按需获取网格(Grid)计算源于元计算（Metaputing），其初衷是将分布的多台超级计算机连接成为一个可远程控制和访问的元计算系统，逐步发展为遵循开放标准、聚集网络上广泛分布的计算、存

2、储、数据、软件、仪器设备和传感器等各种资源的分布合作计算平台，以服务的方式支撑大规模计算和数据处理等各种应用，将Inter变为一个功能强大、无处不在的计算设施。开放网格服务构架-数据访问与集成（OGSA-DAI）是一种中间件，其设计目标是提供一种简便的方法，在网格环境中实现数据的访问和集成。而将Agent技术应用在网格计算中可以有有效地节约网络带宽，提供实时的远程交互，支持离线计算等诸多优点。气象网格则是网格技术的一个具体应用，它的作用是实现网络环境下的按需预报，有效提升科研业务体系、聚合高性能计算资源，提高资源的利用率、建立异地协同攻关的网络环境，加快重点攻关项目的

3、研究进度、实现气象信息的共享、增加信息反馈的渠道。目前的气象数据获取方式主要是各个台站被动的接受来自主站的气象数据进行筛选、分析，预报。这无疑产生处理效率低、实时性较差、网络带宽资源严重浪费等缺点，且人力物力花费大。本文在以下的章节里，介绍气象应用网格框架，引入Agent技术和OGSA-DAI，在此基础上提出一种新型、高效的气象数据获取方法。1气象应用网格1.1网格技术概述网格(Grid)的概念诞生于20世纪90年代中期,它借鉴了电力网的思想,希望利用互联网或专用网络,把地理上广泛分布的各种计算资源互连在一起,使得分布在各地的计算资源相互连接,组成充分共享的资源集成(

4、即虚拟组织)。高度的资源共享是网格计算技术追求的目标。目前已出现的解决资源共享的方案和技术,如:因特网,企业计算,对等计算,分布计算等,均难以满足直接对计算机、软件、数据和其他资源的灵活访问以及可控的高度共享。网格技术致力于达到这个目标,提供建立虚拟组织所需要的资源共享的灵活性和可控性。1.2气象应用网格简介以中国气象应用网格为例，它是由中国气象科学研究院发起，许多相关单位参加的科研应用网格。主要研制基于网格技术的数值天气预报软件及其支持软件，研究观测资料和数值预报气象数据的海量处理技术，实现应用网格对海量气象数据集的远程访问和智能请求管理等。利用中国气象局已有的卫星

5、气象通讯网络和高性能计算资源，在2005年，建立包括国家气象中心、气象科学研究院、广州区域气象中心、北京区域气象中心和上海区域气象中心的中国气象网格平台，为行业内部的研究人员提供一个资源共享、远程高性能科学计算的数值预报技术研究和模拟环境，实现数值预报应用层的互联互通、资源共享和协同工作。提供网格中尺度气象数值天气预报模式系统、海量气象数据处理系统、网格气象可视化系统、气象软件开发协同工作环境。逐步形成气象网格的技术标准，指导中国气象局的业务系统现代化建设，提升我国的气象应用水平，促进全国气象数值预报的整体可持续性发展。它的结构如图1所示：图1气象应用网格系统框架各系

6、统的作用和特点：代码共享和协同开发系统：1.为不同的用户设置新一代数值预报系统的使用、源代码浏览和修改等共享权限，实现网上的代码版本控制；2.提供远程应用的协同工作环境，提供远程气象数据的访问与服务能力。网格数值预报系统：1.良好的可移植性：模式时间、空间分辨率可随意调节；2.程序执行时的可定制性：因不同需求而定制程序运行方式、预报区域大小及动力框架主干及物理过程；3.良好的可维护性及可扩充性：模式动力框架及物理过程可任意插拔；4.单一原码程序保正能够在多种机型上有效运行。海量气象数据处理系统：1.数据存储设计：采取online和offline方式，根据用户对数据的访

7、问频率和访问响应时间要求的不同分别在一级磁盘阵列、二级磁带库、三级脱机磁带等设备上进行存储；2.数据迁移；3.数据采集；4.数据检索服务网格气象可视化系统：用户可以在客户端通过菜单方式选择显示的数据源和显示方式。数据源包括数据库系统和网格数值预报的输出，以及一些常用的文件类型；显示方式包括不同类型数据的显示，如向量场和标量场，不同的地图投影方式，时间演变曲线，直方图，剖面图，探空图，时间动画等。2.开放网格服务构架-数据访问与集成OGSA-DAI即开放网格服务架构数据访问和集成(OpenGridServicesArchitecture-DataAcc