《气象信息系统》PPT课件.ppt
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1、,气象信息与技术保障体系,主要内容,一、概述二、发展历程和现状三、存在的不足和改革目标四、改革的重点任务,一、概述,气象信息系统(以下简称为信息系统)是气象信息与技术保障体系的组成部分,是气象业务的公共技术基础支撑系统,主要包括通信与网络、高性能计算机、信息存储与共享、数据处理与管理、探测数据质量控制、气象仪器与观测方法研究、气象技术装备管理、气象仪器的计量检定、技术保障等。本卷的内容为气象信息与技术保障体系中的气象信息系统。,1.1 内涵与定位,气象信息系统负责收集、处理、存储、交换与分发各种气象信息和相关非气象信息。承担信息的集中统一管理,数据质量控制和信息服务。主要包括通信网络系统、高性
2、能计算机系统、数据处理与管理、信息存储与信息共享服务。,信息系统与信息共享平台的内涵(1),1、信息系统信息系统是包括计算机、网络、通信、数据存储和数据管理等系统在内的公共性基础支撑系统。2、信息系统结构信息系统结构是指信息系统内在的、支持高效组织运行与服务的、在全国范围内不同层次部门、单位进行配置、布局并有机连接成一个统一体的逻辑结构、物理布局和内在联系体。,信息系统与信息共享平台的内涵(2),3、信息共享平台信息共享平台指信息系统为各方面用户提供信息系统资源共享(数据、信息、计算等)的服务系统,是信息系统面向用户的窗口。4、高性能计算机系统所谓高性能计算,即为高性能计算机和高性能服务器的应
3、用,是各国特别是发达国家竟相争夺的战略制高点。作为国家信息基础设施的核心,就气象部门而言,高性能计算对我们的科学研究和技术创新具有战略性影响。,信息系统与信息共享平台的内涵(3),5、通信、网络系统通信是通过某种媒体进行的信息传递。计算机网络是利用通信设备和介质将地理位置不同的、功能独立的多个计算机系统连接起来,以功能完善的网络软件实现资源共享和信息传递的系统。简单的说即连接两台或多台计算机进行通信的系统。6、信息存储检索系统信息存储检索系统是指用于各类气象信息规范化存储管理、支持各领域用户信息获取的数据库系统,是气象数据综合管理平台,其中的用户服务部分,称之为信息共享平台。,信息系统与信息共
4、享平台的内涵(4),7、信息安全信息安全从技术角度来看是指对信息系统的固有状态(即“序”)的攻击与保护的过程,它以攻击保护信息系统、信息自身以及信息利用三个层面中的机密性、可鉴别性、可控性和可用性等四个核心安全属性为目标,确保信息与信息系统不被非法授权所掌握,这是机密性;信息系统的信息与操作是可鉴别的,这是鉴别性;信息与系统是可控的,这是可控性;能随时为授权者提供信息及系统服务,这是可用性。具体反应在物理安全、运行安全、数据安全、内容安全等四个层面上。,信息系统与信息共享平台的定位,气象信息系统是整个气象事业的公共技术基础设施,是国家信息基础设施的重要平台和组成部分,是世界气象(气候系统)基础
5、设施的重要节点,是整个多轨道业务技术体系能否高效能运转的基础保障。气象信息技术体系的作用是面向国家需求和世界气象领域科技与业务发展提供基础气象信息资源服务。,数据处理与管理的内涵,数据管理指在数据收集、处理、存储归档、共享服务的各个环节过程中应该贯彻的指导原则、方针和具体执行方法。“数据处理与管理”是 气象信息与技术体系改革中具有政策性、指导性的基础业务工作,其制定的原则要求贯彻于气象信息与技术体系改革与建设的全过程。,信息系统与信息共享平台的定位,“数据处理与管理”是信息系统工作的重要组成部分之一,将与信息收集、加工处理、存储管理和共享服务等功能模块一起构成整个信息系统。其次,数据处理与管理
6、工作与其它功能平台关系密切:气象观测系统是原始观探测资料的信息来源,气象通信网络系统是资料收集和产品分发的渠道,预报预测系统是资料服务的对象。同时,各轨道系统产生的业务服务产品又成为资料收集的一个重要部分。因此,数据处理与管理工作贯穿于整个气象业务流程,在各个业务系统中都有相应的体现。,1.2 气象信息系统与轨道、功能体系的关系,气象信息系统是气象信息与技术保障体系重要组成部分,是多轨道业务和功能体系的公共技术基础支撑,起着纽带与支撑作用。它不仅可以将某一轨道的观测、预报预测、服务和研究有机结合,构成完整的研究型轨道业务系统,同时还可将多个轨道有机融合,相互支持,形成集约化发展,发挥多轨道业务
7、的综合效益。针对所有功能体系气象信息系统的作用也是一样,为此气象信息系统发展应适度超前。,信息系统总体结构框架与体系关系示意图,气象信息系统的发展历程和现状,2.1 气象信息系统的发展历程,1、气象通信网络发展历程 莫尔斯通信时期电传通信时期无线传真业务时期计算机通信时期网络建设时期9210工程建设时期,2、计算机应用发展历程50年代70年代中后期,主要是基于国产计算机的早期应用。70年代后期,高性能的巨型计算机问世。80年代初在M160II和M170计算机上建立了气象通信系统和短期数值天气预报业务系统。1989年和1991年,作为中期数值天气预报系统工程建设中最重要的技术装备美国CDC公司的
8、CYBER962(每秒1480万次)和CYBER992(每秒3460万次)计算机先后到货安装。1991年,T42L9中期数值预报业务系统终于研制成功,正式制作5天的全球预报。,1993年8月,国产银河巨型计算机YH2(4个CPU,每秒4亿浮点运算)在中国气象局安装成功。同年9月14日,T63L16中期数值预报业务系统在YH2上建成,从此,结束了我国气象部门没有亿次巨型机的历史。1994年10月,中国气象局首次引进了美国CRAY公司的CRAYC92巨型计算机。1997年6月,更高分辨率的T106L19中期数值预报业务系统建成,并投入业务运行,预报时效延长到10天。,90年代中期中国气象局决定把逐
9、步装备和应用大规模并行计算机(MPP)作为气象部门高性能计算机应用的主要发展方向。经过建设开发,构成了由国产曙光1000A并行计算机(每秒32亿浮点运算)、YH3并行计算机(每秒180亿浮点运算)和引进的IBM SP并行计算机(总体能力:每秒720亿浮点运算)等所组成的国内最大的多机型异构并行计算环境。1999年神威系统开始运行时,其计算能力是国内第一、国际先进。2000年7月25日北京高性能计算机应用中心(简称应用中心)在中国气象局挂牌运行。2004年引进了每秒21万亿次的IBM cluster1600计算机,于2005年1月投入业务运行。,3、气象资料业务发展历程(1)气象资料整编和处理气
10、象资料整编是气象资料工作的一项基本业务。除了日常性整编外,我国进行了六次较大的阶段性整编,分别在1952、1961、1971、1981、1991和2003年开始进行。对十年、二十年或三十年为周期积累的资料进行整编。通过几次整编建立了地面、高空、辐射等资料的数据集或数据库,以满足气象业务、服务和科研工作的需要。,(2)气象资料的管理在数据管理方面气象部门80年代开始研究利用数据库技术管理数据。90年代初,利用VMS操作系统的索引文件管理系统开发的新一代数据库系统开始投入业务运行。随后开发的9210数据库是面向全国气象部门的统一数据结构,统一用户界面的分布式数据库,这也是我国气象部门第一次采用大型
11、商用数据库管理系统(SYSBASE)来开发实时气象资料数据库。2003年,“国家级气象信息存储管理系统”(MDSS)开始建设,将在2007年投入业务运行。,(3)气象资料的服务“气象资料共享系统建设”项目研制完成了中国气象科学数据共享服务网,该网是由国家级、区域和省级共享系统有机组成的覆盖全国、分布式的网络化科学数据共享服务系统,由一个主平台和若干个分平台组成,系统实现了基于统一元数据标准的信息发布和用户一点登录全网数据透明访问,本系统采用统一标准规范,实现了全网数据、用户的分级管理;用户可以通过访问本系统获取分布在不同节点的、基于Web的数据检索与下载服务。该网络是气象部门第一个建成的具有真
12、正意义的分布式信息网络体系。,2.2 气象信息系统的业务与业务系统现状,一、数据处理与管理业务现状业务功能气象数据处理与管理业务的基本功能包括:我国各类气象观测资料及其相关资料的收集、加工处理、存档和服务。业务布局 经过多年的发展,气象资料业务已形成国家、省、台站三级气象数据处理业务体制。业务流程气象数据处理和管理业务经过几十年的发展,已经基本形成了观测资料的自动收集、加工处理、存档和服务的业务流程。,2.2.1 数据处理业务的现状,1 数据处理业务现状 开展了以地面和高空质量控制为主的质量控制业务国家级初步开展了气候资料的均一性检查和订正研究国家和省初步建立了地面自动站资料质量评估业务开展了
13、地面、高空和辐射资料的统计整编业务围绕气象数据处理业务,建立了一系列规范和标准开发气象数据资源,生产和制作了一批数据集产品,2 数据管理业务现状 我国建立了国家级、省级数据管理机构;各级数据管理机构已经建立了对基本数据的收集、处理业务;对收集的资料范围也有明确的分工,对主要探测数据的收集业务流程不断完善;各级数据管理机构对主要常规观测资料按照规定的时间进行审核、统计、整编,数据质量不断提高;大部分数据在国家级、省级进行了存储和归档。针对科研、业务对气象资料的巨大需求,各级数据管理机构均开展了数据的服务工作。尤其是近年来,国家级数据共享服务取得了很大进展。近年来国家级数据管理机构注重了对数据管理
14、技术标准的制定,研制了“气象数据元数据格式标准”、“气象科学数据集制作与归档技术规定”、“气象数据集说明文档格式标准”、“气象资料的分类编码及命名规定”等技术规定。,3、数据服务业务现状 目前气象资料的服务主要采用在线服务和离线服务两种方式。其中,在线服务主要通过气象科学数据共享服务网()和国家气象信息中心气象资料服务网()进行;离线服务是通过数据服务人员进行数据整理,利用光盘等介质将资料提供给用户。到2005年底,服务用户总数为1683人次,其中,在线用户总数为845人次,离线用户总数为838人次。用户主要分布在气象部门、高等院校、科研院所、部队和农业、水利等部门。,目前,我国气象信息网络系
15、统已建成了连通全国2300多个县、具有较高水平的卫星通信和地面公共通信相结合的气象通信网络系统;初步建成了气象、国防、军事、海洋、水利、地震、航空航天等部门联通的资料共享交换网络系统。中国气象局气象信息中心已成为WMO全球气象电信系统区域通信枢纽之一,形成了由国产和引进的高性能计算机、海量存储系统、高速局域网组成的高性能计算机网络系统;还形成了一套完整的、业务化的实时气象信息网络系统。气象信息网络系统已初步建成基本气象资料共享服务平台,即将建设完成由多种气象数据共享分系统组成的、覆盖全国、联接世界的分布式气象科学数据共享网络体系。,2.2.2 信息系统与信息共享平台业务现状,2.2.3 通信与
16、网络业务系统,全国宽带网全国卫星通信系统天气预报电视会商系统办公自动化(OA)与灾情传输系统国际通信系统各级局域网络系统Internet系统,通信网络系统总体结构示意图,2.2.4 高性能计算机系统及业务模式系统,1、国家级高性能计算机系统及业务模式系统中国气象局国家气象信息中心(北京高性能计算机应用中心)最主要的高性能计算机系统IBM高性能计算机由业务分区(126节点)、科研分区1(256节点)和科研分区2(11节点)组成,共393个计算节点。每个分区之间是相互独立的,其分区内部各节点间采用各自内部的高性能交换网络(Switch)进行互连,设计上某个分区的故障不会对另一个分区造成任何影响。I
17、BM高性能计算机系统上承担的业务模式包括数值预报业务系统和动力气候模式预测系统。,2、区域气象中心和各省级高性能计算机系统及业务模式系统中国气象局的各区域气象中心目前正在运行的高性能计算机系统中,只有广州区域气象中心超过1万亿次/秒浮点计算,机器为IBM Cluster 1600机群,由11个节点176个CPU组成。上海和北京区域气象中心近期都有购置万亿次量级高性能计算机的计划。北京区域气象中心为满足奥运气象服务和防灾减灾的需求,需要将数值预报的分辨率由目前的3Km提高到1Km,为此,需引进5万亿次以上的高性能计算机系统,以满足精细化数值预报以及区域气候模式、沙尘模式等业务和科研的需求。目前区
18、域气象中心和各省级高性能计算机业务系统中,除了少数区域气象中心开发运行了特色数值模式,其他大部分运行的都是MM5和GRAPES准业务模式。,2.2.5 信息存储与共享系统现状,1、气象信息存储管理现状主要的气象资料已经进入数据库系统进行管理和服务,已经建立的大量标准、规范的可供用户直接使用的数据集产品,使气象资料的完整性、安全性和准确性得到越来越多的保障。数据存储管理发展和应用大体分为以下四个阶段:单机管理阶段局域网络管理阶段广域网络管理阶段海量综合数据管理系统阶段,2、气象数据库系统现状自上世纪九十年代中期起,依托9210工程建设项目,在全国范围内建成了地(市)级以上各级气象数据库,形成了N
19、ICC、RICC、PICC、CIMS上下配套的四级分布式数据库系统,并采用了统一SYBASE数据库、数据格式和应用界面,实现气象信息的高效应用、交换和统一管理。国家级气象数据库系统省及以下单位气象数据库系统,3、信息共享状况目前国家气象信息中心已成为WMO全球气象电信系统区域通信枢纽之一,形成了由国产和引进的高性能计算机、海量存储系统、高速局域网组成的高性能计算机网络系统;初步建成基本气象资料共享服务平台,即将建设完成由多种气象数据共享分系统组成的、覆盖全国、联接世界的分布式气象科学数据共享网络体系。,2.3 WMO 信息系统介绍,1、背景WMO基本系统委员会(CBS)提出了WMO信息系统(W
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