Информационные системы, ориентированные на представление данных о погоде и климате в сети Интернет

Информационные системы,
ориентированные на представление
данных о погоде и климате в сети
Интернет
А.З. Фазлиев, Н.А. Лаврентьев
Институт оптики атмосферы СО РАН
ЭЛЕКТРОННЫЕ БИБЛИОТЕКИ:
ПЕРСПЕКТИВНЫЕ МЕТОДЫ И ТЕХНОЛОГИИ, ЭЛЕКТРОННЫЕ КОЛЛЕКЦИИ
Десятая Всероссийская научная конференция
Дубна, 7 - 11 октября 2008 года
Содержание
•
•
•
•
•
•
•
Уровни информационной системы
Центры хранения данных
Форматы данных для климатических моделей
Информационные ресурсы
Semantic Web
Онтология SWEET
Онтология W@DIS
Уровни информационных
систем
1. Уровень данных и вычислений
2. Информационный уровень
3. Уровень знаний
Центры хранения данных
•Alaska Synthetic Aperture Radar (SAR) Facility (ASF)
•.EROS Data Center (EDC) Land Processes
•.Goddard Space Flight Center (GSFC)
•.Jet Propulsion Laboratory (JPL) Physical Oceanography
•.Langley Research Center (LaRC)
•.National Snow and Ice Data Center (NSIDC)
•.Oak Ridge National Laboratory (ORNL)
•.Socioeconomic Data and Applications Center (SEDAC) at the
Consortium for International Earth Science Information Network
(CIESIN)
•.Global Hydrology Resource Center (GHRC) at Marshall Space
Flight Center
•.National Climatic Data Center (NCDC) of National Oceanic and
Atmospheric Administration (NOAA)
•.National Geophysical Data Center (NGDC) of NOAA
•.National Oceanographic Data Center (NODC) of NOAA
•Satellite Active Archive (SAA) of National Oceanic and Atmospheric
Administration (NOAA)
Уровень данных
и вычислений
GRIB
GRIB (Gridded Binary) - самый распространенный формат
представления метеорологической информации. Он был создан
Всемирной метеорологической организацией для хранения и
обмена информацией о погоде в бинарной форме.
Каждая запись GRIB предназначена для передачи или хранения
единственного параметра вместе со значениями. Закодированные
GRIB данные представляют собой непрерывный битовый поток,
состоящий из последовательности октетов. Запись логически
разбивается на состоящие из октетов секции, каждая из которых
содержит контрольную информацию или данные.
Представление данных в виде последовательности битов делает
формат независимым от какого-либо одного машинного
представления. Данные в формате GRIB предназначены
исключительно для автоматической обработки.
Описания данных, содержащихся в GRIB-файле, находится во
внешних таблицах параметров. Наиболее распространены
таблицы параметров NCAR, NCEP, ECMWF и NOAA FSL.
BUFR
Формат данных BUFR (Binary Universal Form for the Representation
of Meteorological Data) представляет собою бинарный формат для
представления в виде непрерывного битового потока
метеорологических данных в обособленных точках (в отличие от
GRIB, предназначенного для представления пространственно
распределённых данных). Тем не менее, сама структура формата
не предполагает чего-либо уникального только для метеорологии,
и он может применяться к любым численным типам данных.
Файлы BUFR состоят из некоторого числа последовательных
записей, называемых потоками. Запись BUFR, содержащая
некоторые данные наблюдения, также содержит и полное
описание этих данных, включая определение наблюдаемого
параметра (высота, температура, давление, дата и т.д.), единицы
измерения, точность округления, формат сжатия, примененного к
данным, а также число бит в значениях содержащихся данных.
Описание данных также содержится во внешних таблицах,
представляющих собою основную часть BUFR-описания.
NetCDF
Общий сетевой формат данных NetCDF (Network Common Data
Format) был предложен Межуниверситетской кооперацией
атмосферных исследований UCAR в качестве формата
самоописываемых расширяемых файлов с научными данными.
Для достижения прозрачности с сетевой точки зрения и
независимости от конкретной архитектуры NetCDF определён в
терминах XDR (eXternal Data Representation), протокола
кодирования и описания данных, предоставляющего средства для
представления данных в виде машинно-независимых битовых
последовательностей.
Одна из целей формата NetCDF — предоставление эффективного
доступа как к небольшим, так и крупным наборам данных, для
чего используется прямой, а не последовательный, как в ранее
описанных форматах, доступ к данным. Это может быть намного
более эффективным в случае, когда данные считываются не в том
порядке, в каком были записаны.
HDF
Формат иерархических данных HDF (Hierarchical Data Format)
создан для обмена научными базами данных американским
Национальным центром суперкомпьютерных приложений NCSA
(National Center for Supercomputing Applications).







HDF – самоописываемый формат файлов для переноса различных
типов данных между различными компьютерами.
В HDF
используются метаданные о наборах научных данных SDS
(Scientific Data Sets), которые содержат:
систему координат, используемой для интерпретации или
отображения данных
масштабы по каждой оси
метки по каждой оси и для всего набора данных в целом
единицы измерения по каждой оси и для данных
допустимые максимальное и минимальное значение данных
информацию о калибровке данных;
информацию о дополнительных или отсутствующих значениях
Информационные ресурсы,
основанные на модeлях MM5 и
BOLAM
MM5
Department of Atmospheric and Oceanic Science, University of Maryland
http://www.atmos.umd.edu/~mm5/
University of Wisconsin - Madison
http://helios.aos.wisc.edu/
University of Wisconsin - Milwaukee
http://sanders.math.uwm.edu
Naval Postgraduate School
http://met.nps.edu
AMI Environmental. South Asia
http://www.vnbaolut.com/
Institute for the Environment, the Hong Kong University of Science and Technology
http://envf.ust.hk/dataview/mm5/
BOLAM
Centro Funzionale MeteoIdrologico di Protezione Civile della Regione Liguria
http://www.meteoliguria.it/map/bolam/bolamin.htm
Servizio Agrometeorologico Regionale - Sardegna
http://www.sar.sardegna.it/servizi/meteo/
Информационные ресурсы,
основанные на модeли WRF
National Weather Service Forecast Office
http://www.srh.noaa.gov/
NOAA/NSSL
http://www.nssl.noaa.gov/
Purdue University
http://wxp.eas.purdue.edu/
DTC WRF-NMM
http://www.dtcenter.org/wrf-nmm/
NCEP/EMC
http://www.nco.ncep.noaa.gov/
NOAA/GSD
http://ruc.fsl.noaa.gov/taq.html
NCAR WRF-ARW
http://www.wrf-model.org/
University of Illinois
http://blizzard.atmos.uiuc.edu/rt/
Millersville University, PA
http://snowball.millersville.edu
The SNU-NCAR Joint Center for High-Impact
Weather and Climate Research
http://jhwc.snu.ac.kr/weather/
NASA GHCC Real-Time WRF Weather Model System
http://www.ghcc.msfc.nasa.gov/
Advanced Operational Aviation Weather System, Taiwan
http://aoaws.caa.gov.tw/
Institute of Atmospheric Sciences and Climate (ISAC) of
the Italian National Research Council (CNR)
http://oracolo.le.isac.cnr.it/mpcf/METEO/wrf.php
Weather-It-Is, Israel
http://www.weather-it-is-israel.com/
Slovenian Meteorological Amateur Research Team
http://www.pro-vreme.net/
LaMMA - CNR IBIMET (Laboratory for Meteorology and
Environmental Modeling of Tuscany Region) - WRF NMM
http://www.lamma.rete.toscana.it/
Institute of Astronomy and Meteorology of the University
of Guadalara, Mexico
http://www.udg.mx/wrf/
Meteo Riccione, Italy
http://www.meteoriccione.it/
Meteoblue
http://www.meteoblue.ch/
The SNU-NCAR Joint Center for High-Impact Weather and
Climate Research
http://jhwc.snu.ac.kr/weather/
Глобальные проекты и порталы
LEAD Portal (WRF)
https://portal.leadproject.org/
ATMOS Portal (WRF, MM5, ИВМ РАН)
http://atmos.iao.ru
Глобальные проекты
National Observatory of Athens (3 модели – WRF, MM5, BOLAM)
http://cirrus.meteo.noa.gr/
RAP Real-Time Weather (4 модели – WRF, RUC, ETA, GFS)
http://www.rap.ucar.edu/weather/model/
NCAR/MMM (2 модели – WRF, MM5)
http://www.mmm.ucar.edu/
Meteosim Truewind (2 модели – MASS, GFS)
http://www.meteosimtruewind.com/
Bolam
Представление результатов
Servizio Agrometeorologico Regionale - Sardegna
http://www.sar.sardegna.it/servizi/meteo/mappebolam_it.asp
MM5 – Представление
результатов
AMI Environmental. South Asia - http://www.vnbaolut.com/index_en.html
MM5 – Представление
результатов
University of Wisconsin — Madison - http://helios.aos.wisc.edu/
WRF – Представление
результатов
DTC WRF-NMM - http://www.dtcenter.org/wrf-nmm/users/forecasts.php
WRF – Представление
результатов
LaMMA - CNR IBIMET - http://www.lamma.rete.toscana.it/wrfweb/index.html
WRF – Представление
результатов
Meteoblue - http://www.meteoblue.ch/
WRF – Представление
результатов
Purdue University - http://wxp.eas.purdue.edu/wrfdata/
Semantic Web
Semantic Web for Earth and
Environmental Terminology
Спасибо за
внимание!
Как найти определённый источик данных
в W@DIS?
Semantic Web в действии
В мае 2008 г. в системе W@DIS находится 570
информационных источников. Как найти определёный
источник или группу источников в W@DIS?
Методы поиска Google или Yahoo бесполезны. Большинство
ресурсов W@DIS “невидимы” для поисковых агентов.
Подход Semantic Web был использован в W@DIS для
реализации семантического поиска.
Физические сущности в W@DIS
Уровни энергии
Квантовые числа
(Нормальные моды,
BT2, Швенке)
Неопределённости
энергетических
уровней
Количество
переходов
Дополнительные
сущности
Вакуумная частота
Коэффициент
Эйнштейна
Квантовые числа
переходов
(Нормальные
моды, BT2)
Вакуумная частота
Интенсивность
Полуширина
Сдвиг
Квантовые числа
переходов
(Нормальные
моды, BT2)
Неопределённости
длины волны,
интенсивности,
полуширины, ...
Метаданные в W@DIS
Название источника информации, комментарий, ссылка,
введённые данные (URI), метод решения
Мин. и макс. значения уровней
энергии, число уровней энергии,
число уровней с уникальными и
неуникальными квантовыми
числами, число уровней без
квантовых чисел, число
энергетических уровней с
разрешёнными и
неразрешёнными квантовыми
числами
Мин. и макс. значений длины
волны в вакууме, число
идентифицированных и
неидентифицированных
переходов, число разрешённых
и запрещённых переходов,
число полос, список полос, ...
Мин. и макс. значения
длины волны в вакууме,
тип квантовых чисел,
число идентифицированных
и неидентифицированных
переходов, число разрешённых
и запрещённых переходов,
число полос, список полос,
температура, давление,
уширяющее вещество, ...
Вещество, атом, молекула, газ, физические состояния,
основной источник информации, составной источник информации,
входные данные, выходные данные, ...
Таксономия молекулярной
спектроскопии
I
Информационная модель
молекулярной спектроскопии
Логический вывод
Taxonomies
Individuals
Logical Inferences
29
Интерфейс Protégé для семантического
поиска информационных ресурсов