海洋数值预报产品综合处理平台开发研究

发布时间：2017-12-24 22:12

本文关键词：海洋数值预报产品综合处理平台开发研究　出处：《华东师范大学》2014年硕士论文　论文类型：学位论文

【摘要】：大气和海洋的运动遵循一定的规律,受到流体力学、热力学等物理规律的支配,并且可以用方程组的形式定量表达。给定边界条件,通过数值方法求解这些方程组,由已知时刻的状态分析未来时刻的状态,这一过程就是数值模拟。海洋数值预报产品是指利用数值模拟方法得到的海洋气象、波浪、海流等预报数据。目前,数值模拟方法已经广泛的应用于大气和海洋环境预报中,常见的数值模型有WRF、WW3、SWAN和FVCOM等,可以为特定的区域提供海洋气象、海浪和海流等要素的精细化预报。这些模型的产品往往以NetCDF格式或易于转化为NetCDF格式的其他数据格式存储。由于NetCDF格式的可自定义的优点,这些数据在存储上具有一些个性化的特征,如采用不同的维度名,变量名和逻辑关系等,即同样NetCDF格式的数值模拟产品,其读写方式也不相同。目前已开发的海洋数值预报产品的应用系统,基本上都是针对某个NetCDF格式数据,如果要处理别的模式的产品,只能重新开发。同时,这也导致了计算资源的浪费和重复计算的问题。以国家海洋局东海预报中心为例,在这一个单位内,就建设了江海直航、苏北浅滩“怪潮”、渔业保障和近岸浪项目等多个类似的数值模式GIS处理和展示平台,造成了极大的浪费。为了提高海洋数值预报产品的综合使用效率,本文探索了海洋数值预报数据的统一存储规范和数据转换方法。在此基础上,开发了“海洋数值和预报产品综合处理系统”,使得海洋数值预报产品能够在GIS平台中得到有效的展示。另外,考虑到海洋数值预报产品数据量大,时效性要求高,利用了VMware虚拟化平台设计了并行计算架构,使得产品的处理效率得到了明显的提高。论文的主要研究成果包括以下几个方面 (1)设计了NetCDF海洋数值预报产品存储规范在总结了常用海洋数值预报产品格式的基础上,本文提出了一种海洋数值预报产品的存储规范,使得不同格式的海洋数值预报产品能够转化到一个统一的逻辑结构,实现了数据的规范化。 (2)开发海洋数值预报产品到GIS数据的转化模块海洋数值预报产品一般以NetCDF格式存储,这一数据格式并不能被通用GIS软件直接支持。本系统开发了由NetCDF数据转化为GIS数据(包括GIS格式的栅格数据和矢量数据,如等值线等)的转化模块,使得这些数据能够在GIS系统中显示。 (3)提出了利用虚拟化和并行计算技术加快处理速度的方法由于海洋数值预报产品数据的生成和计算需要相当长的时间,而ArcGIS的部分类和方法不能支持在一台计算机上多线程的运行,因此,本研究采用了虚拟化多台客户机并行计算的方法来加快处理的速度。 (4)建立了“海洋数值预报产品综合处理平台” 在上述研究成果的基础上,搭建了“海洋数值预报产品综合处理平台”,并且为“瓯飞滩精细化预报系统”等专用系统提供数据服务。
【学位授予单位】：华东师范大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：P731.3;P732.4

【参考文献】