本文關(guān)鍵詞：海洋數(shù)值預(yù)報產(chǎn)品綜合處理平臺開發(fā)研究　出處：《華東師范大學(xué)》2014年碩士論文　論文類型：學(xué)位論文

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【摘要】：大氣和海洋的運動遵循一定的規(guī)律,受到流體力學(xué)、熱力學(xué)等物理規(guī)律的支配,并且可以用方程組的形式定量表達。給定邊界條件,通過數(shù)值方法求解這些方程組,由已知時刻的狀態(tài)分析未來時刻的狀態(tài),這一過程就是數(shù)值模擬。海洋數(shù)值預(yù)報產(chǎn)品是指利用數(shù)值模擬方法得到的海洋氣象、波浪、海流等預(yù)報數(shù)據(jù)。目前,數(shù)值模擬方法已經(jīng)廣泛的應(yīng)用于大氣和海洋環(huán)境預(yù)報中,常見的數(shù)值模型有WRF、WW3、SWAN和FVCOM等,可以為特定的區(qū)域提供海洋氣象、海浪和海流等要素的精細化預(yù)報。這些模型的產(chǎn)品往往以NetCDF格式或易于轉(zhuǎn)化為NetCDF格式的其他數(shù)據(jù)格式存儲。 由于NetCDF格式的可自定義的優(yōu)點,這些數(shù)據(jù)在存儲上具有一些個性化的特征,如采用不同的維度名,變量名和邏輯關(guān)系等,即同樣NetCDF格式的數(shù)值模擬產(chǎn)品,其讀寫方式也不相同。目前已開發(fā)的海洋數(shù)值預(yù)報產(chǎn)品的應(yīng)用系統(tǒng),基本上都是針對某個NetCDF格式數(shù)據(jù),如果要處理別的模式的產(chǎn)品,只能重新開發(fā)。同時,這也導(dǎo)致了計算資源的浪費和重復(fù)計算的問題。以國家海洋局東海預(yù)報中心為例,在這一個單位內(nèi),就建設(shè)了江海直航、蘇北淺灘“怪潮”、漁業(yè)保障和近岸浪項目等多個類似的數(shù)值模式GIS處理和展示平臺,造成了極大的浪費。 為了提高海洋數(shù)值預(yù)報產(chǎn)品的綜合使用效率,本文探索了海洋數(shù)值預(yù)報數(shù)據(jù)的統(tǒng)一存儲規(guī)范和數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換方法。在此基礎(chǔ)上,開發(fā)了“海洋數(shù)值和預(yù)報產(chǎn)品綜合處理系統(tǒng)”,使得海洋數(shù)值預(yù)報產(chǎn)品能夠在GIS平臺中得到有效的展示。另外,考慮到海洋數(shù)值預(yù)報產(chǎn)品數(shù)據(jù)量大,時效性要求高,利用了VMware虛擬化平臺設(shè)計了并行計算架構(gòu),使得產(chǎn)品的處理效率得到了明顯的提高。 論文的主要研究成果包括以下幾個方面 (1)設(shè)計了NetCDF海洋數(shù)值預(yù)報產(chǎn)品存儲規(guī)范 在總結(jié)了常用海洋數(shù)值預(yù)報產(chǎn)品格式的基礎(chǔ)上,本文提出了一種海洋數(shù)值預(yù)報產(chǎn)品的存儲規(guī)范,使得不同格式的海洋數(shù)值預(yù)報產(chǎn)品能夠轉(zhuǎn)化到一個統(tǒng)一的邏輯結(jié)構(gòu),實現(xiàn)了數(shù)據(jù)的規(guī)范化。 (2)開發(fā)海洋數(shù)值預(yù)報產(chǎn)品到GIS數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)化模塊 海洋數(shù)值預(yù)報產(chǎn)品一般以NetCDF格式存儲,這一數(shù)據(jù)格式并不能被通用GIS軟件直接支持。本系統(tǒng)開發(fā)了由NetCDF數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為GIS數(shù)據(jù)(包括GIS格式的柵格數(shù)據(jù)和矢量數(shù)據(jù),如等值線等)的轉(zhuǎn)化模塊,使得這些數(shù)據(jù)能夠在GIS系統(tǒng)中顯示。 (3)提出了利用虛擬化和并行計算技術(shù)加快處理速度的方法 由于海洋數(shù)值預(yù)報產(chǎn)品數(shù)據(jù)的生成和計算需要相當(dāng)長的時間,而ArcGIS的部分類和方法不能支持在一臺計算機上多線程的運行,因此,本研究采用了虛擬化多臺客戶機并行計算的方法來加快處理的速度。 (4)建立了“海洋數(shù)值預(yù)報產(chǎn)品綜合處理平臺” 在上述研究成果的基礎(chǔ)上,搭建了“海洋數(shù)值預(yù)報產(chǎn)品綜合處理平臺”,并且為“甌飛灘精細化預(yù)報系統(tǒng)”等專用系統(tǒng)提供數(shù)據(jù)服務(wù)。
【學(xué)位授予單位】：華東師范大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號】：P731.3;P732.4

【參考文獻】

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2 李月安;曹莉;高嵩;羅兵;;MICAPS預(yù)報業(yè)務(wù)平臺現(xiàn)狀與發(fā)展[J];氣象;2010年07期

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本文編號：1330161