面向数值天气预报研究的数据管理系统

论文摘要

数值天气预报研究是气象应用界的热点问题之一,随着气象科学、数值预报理论以及高性能计算机技术的不断发展,特别是SOA（Service-OrientedArchitecture）技术的迅猛发展,拉开了气象数值预报从传统基于脚本的方式到基于SOA工作流方式的转变序幕。而对气象数据集成与访问业务自动化的支持是SOA数值预报工作流中迫切需要解决的问题。数据集成是应对信息孤岛、解决数据共享与访问的有效方法。但目前的气象数据集成与访问系统主要是应对储存气象资料和用户检索的需求,提供的接口也是人机交互的方式,需要用户的参与,且有太多的手动操作,很难满足数据集成与访问业务的自动化需求。本文针对SOA数值预报工作流对气象数据集成和访问的需求,研究了基于元数据的气象数据集成的技术和方法。通过研究SOA数值天气预报中元数据自动生成技术,提出了两种元数据掘取框架,解决了气象资料元数据的自动生成问题;通过研究XML的存取技术,针对原生XML（eXtensible Markup Language）数据库存取速度慢的现状,提出了一种在关系数据库上存取XML元数据的方法,解决了元数据目录的构建问题;在Globus已有的数据服务组件基础上,通过服务整合,形成了一个可用于气象数据资料传输、主副本和数据cache管理的综合数据服务,解决了自动检索后的数据访问与传输等问题。最后在以上研究的基础上,使用Web服务技术,设计和实现了支持SOA数值预报工作流的气象数据集成和访问系统,较好的满足了引入SOA技术后,数值预报工作流中所面临的数据集成和访问业务自动化的需求。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• §1.1 研究背景
• §1.2 气象数据集成的研究现状
• §1.3 本文的内容和工作
• §1.4 论文的结构
• 第二章 数据集成与访问基础
• §2.1 引言
• §2.2 数据集成的平台
• 2.2.1 数据库发展与现状
• 2.2.2 数据库与数据集成的关系
• 2.2.3 Globus与OGSA-DAI
• §2.3 传统的数据集成方法
• 2.3.1 数据集成的方法
• 2.3.2 数据集成的问题
• 2.3.3 小结
• §2.4 新兴的数据集成技术
• 2.4.1 元数据与科学数据集成
• 2.4.2 XML及其在数据集成中的应用
• 2.4.3 Web服务与SOA
• §2.5 本章小结
• 第三章 XML元数据的存取研究
• §3.1 引言
• §3.2 基于SOA的科学数据集成
• §3.3 原生XML数据库与关系数据库的对比测试
• §3.4 关系数据库上基于缓存技术存取XML数据的方法
• 3.4.1 引言
• 3.4.2 需求分析
• 3.4.3 关系数据库上基于缓存技术存取XML数据方法的简介
• 3.4.4 XML Schema到关系模型的映射
• 3.4.5 关系模型到数据库表的转化
• 3.4.6 处理流程分析
• 3.4.7 XML-Relational存取方法评价
• §3.5 本章小结
• 第四章 数值天气预报中元数据自动生成的分析与研究
• §4.1 引言
• §4.2 应用环境
• 4.2.1 数值天气集合预报环境
• 4.2.2 脚本数值预报工作流与SOA数值预报工作流的比较
• §4.3 数值天气预报中气象数据元数据的自动生成模式
• §4.4 spider——对气象资料元数据的挖掘
• 4.4.1 spider简介及架构
• 4.4.2 spider的分析与设计
• 4.4.3 spider的实现
• 4.4.4 小结
• §4.5 ETrace——对数值天气预报实验的追踪
• 4.5.1 用工作流事件跟踪实验
• 4.5.2 工作流中对象的编号
• 4.5.3 实验跟踪的回溯算法
• §4.6 本章小结
• 第五章 MeteorStudio个人数据空间管理系统
• §5.1 引言
• §5.2 MeteorStudio系统的设计
• 5.2.1 MeteorStudio总体设计
• 5.2.2 MeteorStudio与工作流的协同
• §5.3 MeteorStudio的数据模型
• §5.4 分布式环境下的综合数据服务
• 5.4.1 DSP组件的架构
• 5.4.2 DSP组件系统的实现
• §5.5 MeteorStudio系统的实现
• §5.6 本章小结
• 第六章 结束语
• 致谢
• 参考文献
• 攻读硕士期间发表的论文
• 攻读硕士学位期间参加的科研项目