甘肅省氣象科學數據共享平臺及其應用研究.pdf

1、科學數據共享平臺建設可以最大限度地發(fā)揮科學數據資源效益，在為政府部門提供決策服務、氣象業(yè)務自身發(fā)展、地學相關領域的科學研究、地方國民經濟建設等領域都具有很強的科學意義和重要的現實意義?；谠獢祿夹g構建的科學數據共享平臺，充分展示了數據資源與數據共享的融合。平臺有著完整的構建策略，數據資源分布存放而又有序存取，滿足多用戶并發(fā)訪問及流量疏導，極大地提高了共享數據資源的可獲取性；同時，遵循數據本身的內在關聯(lián)，強調數據之間的聯(lián)系，為平臺各級各

2、類用戶提供翔實可靠的數據。 本文以甘肅省氣象科學數據為研究對象，構建了甘肅省氣象科學數據共享平臺，取得如下成果：遵循區(qū)域地帶性與非地帶性相結合、綜合性和主導因素相結合的原則，應用數據質量控制技術首次研制了一批西北氣象科學數據集，主要包括西北地區(qū)地面氣象、高空氣象、氣象災害、氣象輻射、歷史氣候代用資料等五大類資料，共31個數據集；平臺構建中采用了元數據技術、GIS等技術，建立了以氣象專題數據集為基本數據，以商用分布式數據庫為基礎平

3、臺，為用戶提供了結構化和非結構化數據的透明訪問存取，通過元數據系統(tǒng)和根據統(tǒng)一元數據標準建立的元數據庫，系統(tǒng)實現了共享網不同分節(jié)點的元數據發(fā)布和元數據搜索導航機制。將元數據技術應用于成熟應用系統(tǒng)中，這在國內是不多見的；平臺開發(fā)采用了分布式的數據存儲，處理了數據分散存儲而集中存取的問題，提出了以統(tǒng)一的元數據為數據的宏觀描述，通過計算機科學中分布式系統(tǒng)的理論和方法，建立各個系統(tǒng)分節(jié)點協(xié)同機制；平臺開發(fā)的技術思路和應用系統(tǒng)，已經向湖北、江西、新

4、疆、寧夏等省氣象部門推廣應用，也可廣泛應用于科技基礎條件平臺建設中的地學數據資源共享系統(tǒng)建設，為甘肅省地學領域的科學數據共享起到示范和帶動作用。 文中利用共享平臺提供的基礎數據，作了多種相關研究：首先進行甘肅省氣候區(qū)劃研究；接著提出了一種空間插值方法(ISTDW)并將其應用到雷達數據的數據的異常值處理中；同時，深入研究了多元雷達時間序列相似性匹配問題并給出了一種相似性匹配算法；最后，應用人工智能相關算法(仿生優(yōu)化算法(PSO(粒

5、子群)算法、魚群算法(AFSA))和預測算法(BP神經網絡、最小二乘支持向量機))進行應用研究，取得如下結果：提出一種甘肅省氣候區(qū)劃方案；設計的ETL過程實現了雷達測量數據和地面常規(guī)觀測數據的時空粒度一致性，應用DIRE(動態(tài)增量規(guī)則引擎)實現異常值檢測及ISTDW插值方法進行數據清洗，三種措施確保了雷達測量數據的數據質量，為氣象數據倉庫的建設提供了“清潔”的數據；提出的多元雷達時間序列相似性匹配算法(SBMDTSM)綜合考慮了異常數據

6、、序列形變、季節(jié)等方面對距離度量的影響，給出了形式化的距離度量模型，驗證了SBMDTSM相似性匹配算法在漏報率、多報率和準確性方面均優(yōu)于APCA和DWT算法，較好地解決了多元雷達時間序列相似性搜索這一研究難題；利用人工魚群算法具有快速跟蹤變化能力及不容易陷入局部最小值的優(yōu)點(即具有很強的跳出局部極值的能力)來自動尋找最優(yōu)的最小二乘支持向量機的參數；提出一種新穎的算法--粒子群與魚群混合的新算法，取名為AFSA-PSO-parallel-