全球Argo资料数据管理与共享方法研究

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Argo计划于1998年被提出至今,已在全球海域范围内投放了约12000个浮标。Argo资料的剖面与轨迹数据对海洋和大气科学领域基础研究具有非常重要的科学意义。国内外相继开发了多种针对Argo资料的共享平台,但在轨迹与剖面图的共享方面,都存在实时性与灵活性差、更新代价高等不足,影响了 Argo资料的获取利用和Argo计划的推广。为了解决以上问题,本文从Argo资料自身结构组成入手,分析了原始Argo剖面资料的结构特性:结构化的元数据存储属性信息,半结构化的实际观测数据以多列数字矩阵的形式存储在文本中。进而提出了结构化与半结构化并存的Argo资料协同管理方法,建立Argo数据库,设计了基于服务的多种数据访问接口,并实现了浮标漂移轨迹的高效获取与实时可视化,重点解决了以下几个关键问题:(1)设计了 一种多层树状JSON数据模型,用于组织提取出的剖面观测数据,解决了原始资料不易解析、无法管理的难题,模型能够适应"全球Argo海洋观测网"中不断变化的观测参数、观测深度和采样分辨率的要求,并利用关系型数据库对半结构化属性的扩展支持,建立观测数据与元数据的关联关系,完成了 Argo数据库的构建。(2)针对数据量快速增长的剖面数据,提出了按年份分表的存储方法,有效地降低了单数据表的存储压力,并通过对近20年的全球Argo资料建库结果进行分析,证明该方法具有良好的可扩展性和高效的轨迹数据获取效率。(3)实现了多浮标轨迹动态可视化。首先利用线性插值方法,统一多轨迹间的点绘制频率,在通过设置延迟绘制时间,实现了多轨迹异步绘制下的时间同步优化。此外,利用添加辅助线的方法,巧妙地解决了 Web墨卡托投影下跨180度经线轨迹的绘制错误问题。最后,利用Web Service、地图切片与双缓存技术、FSH(Flex + Spring + Hibernate)框架等,建立Argo资料共享服务平台,集成了包括多条件查询、海区查询、多轨迹实时绘制、可交互的剖面图等多种功能模块。该平台已于中国Argo实时资料中心部署并业务化运行,能够快速、方便地为国内外用户提供Argo信息和资料服务,有利于推进Argo资料的共享与使用。研究成果也可为特征类似的剖面观测数据管理提供技术参考
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