本文關(guān)鍵詞：海洋數(shù)值預(yù)報(bào)產(chǎn)品綜合處理平臺(tái)開(kāi)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(yùn)動(dòng)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(dá)。給定邊界條件,通過(guò)數(shù)值方法求解這些方程組,由已知時(shí)刻的狀態(tài)分析未來(lái)時(shí)刻的狀態(tài),這一過(guò)程就是數(shù)值模擬。海洋數(shù)值預(yù)報(bào)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(bào)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(bào)中,常見(jiàn)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(xì)化預(yù)報(bào)。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(chǔ)。 由于NetCDF格式的可自定義的優(yōu)點(diǎn),這些數(shù)據(jù)在存儲(chǔ)上具有一些個(gè)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(xiě)方式也不相同。目前已開(kāi)發(fā)的海洋數(shù)值預(yù)報(bào)產(chǎn)品的應(yīng)用系統(tǒng),基本上都是針對(duì)某個(gè)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(kāi)發(fā)。同時(shí),這也導(dǎo)致了計(jì)算資源的浪費(fèi)和重復(fù)計(jì)算的問(wèn)題。以國(guó)家海洋局東海預(yù)報(bào)中心為例,在這一個(gè)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(xiàng)目等多個(gè)類似的數(shù)值模式GIS處理和展示平臺(tái),造成了極大的浪費(fèi)。 為了提高海洋數(shù)值預(yù)報(bào)產(chǎn)品的綜合使用效率,本文探索了海洋數(shù)值預(yù)報(bào)數(shù)據(jù)的統(tǒng)一存儲(chǔ)規(guī)范和數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換方法。在此基礎(chǔ)上,開(kāi)發(fā)了“海洋數(shù)值和預(yù)報(bào)產(chǎn)品綜合處理系統(tǒng)”,使得海洋數(shù)值預(yù)報(bào)產(chǎn)品能夠在GIS平臺(tái)中得到有效的展示。另外,考慮到海洋數(shù)值預(yù)報(bào)產(chǎn)品數(shù)據(jù)量大,時(shí)效性要求高,利用了VMware虛擬化平臺(tái)設(shè)計(jì)了并行計(jì)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(gè)方面 (1)設(shè)計(jì)了NetCDF海洋數(shù)值預(yù)報(bào)產(chǎn)品存儲(chǔ)規(guī)范 在總結(jié)了常用海洋數(shù)值預(yù)報(bào)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(bào)產(chǎn)品的存儲(chǔ)規(guī)范,使得不同格式的海洋數(shù)值預(yù)報(bào)產(chǎn)品能夠轉(zhuǎn)化到一個(gè)統(tǒng)一的邏輯結(jié)構(gòu),實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)的規(guī)范化。 (2)開(kāi)發(fā)海洋數(shù)值預(yù)報(bào)產(chǎn)品到GIS數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)化模塊 海洋數(shù)值預(yù)報(bào)產(chǎn)品一般以NetCDF格式存儲(chǔ),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(kāi)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(jì)算技術(shù)加快處理速度的方法 由于海洋數(shù)值預(yù)報(bào)產(chǎn)品數(shù)據(jù)的生成和計(jì)算需要相當(dāng)長(zhǎng)的時(shí)間,而ArcGIS的部分類和方法不能支持在一臺(tái)計(jì)算機(jī)上多線程的運(yùn)行,因此,本研究采用了虛擬化多臺(tái)客戶機(jī)并行計(jì)算的方法來(lái)加快處理的速度。 (4)建立了“海洋數(shù)值預(yù)報(bào)產(chǎn)品綜合處理平臺(tái)” 在上述研究成果的基礎(chǔ)上,搭建了“海洋數(shù)值預(yù)報(bào)產(chǎn)品綜合處理平臺(tái)”,并且為“甌飛灘精細(xì)化預(yù)報(bào)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(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號(hào)】：P731.3;P732.4

【參考文獻(xiàn)】

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

3 堵盤軍;王麗琳;管琴樂(lè);薛佳麗;陳學(xué)恩;亢興;肖文軍;;人機(jī)交互式臺(tái)風(fēng)浪業(yè)務(wù)預(yù)報(bào)系統(tǒng)的研制及應(yīng)用[J];中國(guó)海洋大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版);2013年10期

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本文編號(hào)：1330161