基于MUSIC的特色數(shù)據(jù)與產(chǎn)品回寫CIMISS方法研究

曾行吉，李 濤，詹利群，宋 瑤

（廣西區(qū)氣象信息中心，南寧 530022）

0 引言

全國綜合氣象信息共享平臺（CIMISS）［1］是氣象數(shù)據(jù)的收集、分發(fā)、處理、管理、共享平臺，實(shí)現(xiàn)14大類約260多種氣象觀測數(shù)據(jù)、氣象數(shù)據(jù)產(chǎn)品、災(zāi)害數(shù)據(jù)等資源管理與服務(wù)，具有國省一致的實(shí)時(shí)、歷史長序列數(shù)據(jù)在線服務(wù)能力。氣象數(shù)據(jù)統(tǒng)一服務(wù)接口（MUSIC）基于CIMISS，面向氣象業(yè)務(wù)和科研，提供全國統(tǒng)一、標(biāo)準(zhǔn)、豐富的數(shù)據(jù)訪問服務(wù)和應(yīng)用編程接口，為國、省、地、縣各級應(yīng)用系統(tǒng)提供數(shù)據(jù)接入服務(wù)。對用戶而言接口就是數(shù)據(jù)，調(diào)用接口即可獲得氣象數(shù)據(jù)；對系統(tǒng)運(yùn)維而言接口就是“隔離帶”，隔離運(yùn)維對業(yè)務(wù)的影響。基于MUSIC對接CIMISS的業(yè)務(wù)系統(tǒng)逐漸增加，通過MUSIC實(shí)現(xiàn)對數(shù)據(jù)訪問服務(wù)的匯聚和統(tǒng)一發(fā)布，MUSIC接口的數(shù)據(jù)服務(wù)效益與系統(tǒng)解耦的作用逐漸發(fā)揮，MUSIC已成為氣象數(shù)據(jù)服務(wù)事實(shí)上的標(biāo)準(zhǔn)。

氣象核心業(yè)務(wù)系統(tǒng)的CIMISS數(shù)據(jù)生態(tài)初步形成，CIMISS成為核心氣象數(shù)據(jù)中心，新增氣象觀測資料、地方特色數(shù)據(jù)和數(shù)據(jù)產(chǎn)品急需接入CIMISS，支撐氣象應(yīng)用的按需訪問顯得尤為重要和迫切。廣西氣象信息中心基于MUSIC接口完成了雷電數(shù)據(jù)和大氣負(fù)離子觀測數(shù)據(jù)接入CIMISS，解決了相關(guān)技術(shù)問題，制訂了相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)查詢與產(chǎn)品回寫的功能。

1 MUSIC回寫分析

MUSIC提供了9個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的調(diào)用方法和穩(wěn)定的客戶端，整理了75類要素的標(biāo)識代碼，設(shè)計(jì)了88個(gè)參數(shù)、返回代碼和返回格式，支持異構(gòu)多源數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)了CIMISS所有數(shù)據(jù)在線實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)服務(wù)。MUSIC接口具有全國統(tǒng)一、標(biāo)準(zhǔn)、豐富的數(shù)據(jù)訪問服務(wù)等特點(diǎn)。各業(yè)務(wù)系統(tǒng)可以標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范的方式使用MUSIC的接口，使各系統(tǒng)使用同一套數(shù)據(jù)，應(yīng)用同一個(gè)數(shù)據(jù)源，有利全國推廣部署應(yīng)用，促進(jìn)氣象業(yè)務(wù)系統(tǒng)集約化和規(guī)范化，因此基于MUSIC對接CIMISS將是各業(yè)務(wù)系統(tǒng)對接CIMISS的重要方式。

氣象資料使用MUSIC對接CIMISS時(shí)，首先調(diào)用MUSIC接口，進(jìn)而MUSIC完成元數(shù)據(jù)解譯、執(zhí)行接口、寫入數(shù)據(jù)到數(shù)據(jù)庫表等操作，最終才能完成氣象資料入庫。比較直接調(diào)用數(shù)據(jù)庫訪問接口 （如JDBC、ODBC等）入庫，氣象資料使用MUSIC對接CIMISS步驟較多，必然會帶來性能下降，因此該方法適合接入于傳輸頻次低和數(shù)據(jù)量小的資料。

2 MUSIC回寫配置流程

氣象資料通過MUSIC接入CIMISS，實(shí)際是配置MUSIC完成氣象資料入庫操作，即回寫，配置步驟［2-3］如下：

（1）準(zhǔn)備工作，包括編制資料四級編碼、按標(biāo)準(zhǔn)命名接口、明確存放位置和方式、確定訪問權(quán)限等。

（2）登陸MUSIC網(wǎng)站，進(jìn)入用戶空間，填寫數(shù)據(jù)寫入申請表。

（3）MUSIC管理員審核用戶申請寫入資料申請，完成定義氣象資料、建表、建目錄等操作。

（4）配置訪問接口。

（5）測試接口。

3 回寫結(jié)構(gòu)化資料

結(jié)構(gòu)化資料指可組織為行列表格存儲的資料。MUSIC可很好地支持結(jié)構(gòu)化資料回寫。下面以雷電觀測資料為例討論MUSIC回寫結(jié)構(gòu)化資料。

（1）資料評估

廣西已部署三維雷電實(shí)時(shí)定位監(jiān)測系統(tǒng)子站、雷電流記錄儀等雷電觀測設(shè)備。設(shè)備數(shù)據(jù)傳輸頻次較低，數(shù)據(jù)量小 （表1）。適宜通過MUSIC接入CIMISS。

表1 廣西雷電資料通過MUSIC接入CIMISS適宜度評估

（2）確定資料四級編碼

遵守CIMISS資料編號規(guī)范［4］，使用本省氣象資料編碼自編段，利用第三組編碼區(qū)分氣象資料類型，第四級區(qū)分氣象資料子類，設(shè)計(jì)資料的四級編碼：三維閃電定位資料為B.6801.0002.S001，雷電電荷峰值資料為B.6801.0003.S001。

（3）接口命名

根據(jù)CIMISS接口的命名規(guī)范［5］，接口名稱中一般包含接口功能、資料類型、數(shù)據(jù)格式或要素、主要條件。三維閃電定位寫入接口名SaveStationData，按站按時(shí)間查詢接口名GetLIL3DByStationAndTime。雷電電荷峰值資料寫入接口名SaveStationData，按站按時(shí)間查詢接口名GetLCPByStationAndTime。

（4）設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)表結(jié)構(gòu)

記錄標(biāo)識、資料標(biāo)識等25個(gè)字段是MUSIC建議需包含的要素信息。三維閃電定位資料［6-7］增加7個(gè)要素信息：電流（回?fù)舴逯担?qiáng)度、最大陡度、誤差范圍、定位方式、標(biāo)志位、閃電定位儀編號、云/地閃類型。雷電電荷峰值資料增加2個(gè)要素信息：回?fù)舴逯惦娏鲝?qiáng)度、云/地閃類型。

（5）填寫數(shù)據(jù)寫入申請表

登陸MUSIC網(wǎng)站，進(jìn)入用戶空間，點(diǎn)擊“寫入數(shù)據(jù)申請”，輸入資料名稱，資料屬性選擇站點(diǎn)要素寫入，輸入資料與觀測要素信息。

（6）添加觀測要素

用MUSIC用戶連接到本省CIMISS支撐庫（SMDB）， 在 DATA＿ELE＿DEFINE 添加三維閃電定位資料新增的7個(gè)要素信息和雷電電荷峰值資料新增的2個(gè)要素信息。

（7）審核數(shù)據(jù)寫入申請

登陸MUSIC管理網(wǎng)站，點(diǎn)擊“數(shù)據(jù)寫入審核”-＞“數(shù)據(jù)寫入申請審核”，在頁面中輸入資料名稱，修改審核狀態(tài)為通過，數(shù)據(jù)庫選擇SOD，輸入數(shù)據(jù)庫表名，數(shù)據(jù)庫表名要求與通過SQL語句構(gòu)建的數(shù)據(jù)表名稱一致，數(shù)據(jù)實(shí)體輸入資料的四級編碼，數(shù)據(jù)實(shí)體采用資料的四級編碼可保證名稱唯一性并與CIMISS資料命名保持一致。

（8）定義數(shù)據(jù)實(shí)體與氣象資料

登陸MUSIC管理網(wǎng)站，點(diǎn)擊“氣象資料”-＞“氣象資料定義 （可寫）”，數(shù)據(jù)實(shí)體輸入資料的四級編碼，要求與數(shù)據(jù)寫入審核時(shí)的數(shù)據(jù)實(shí)體名一致，輸入數(shù)據(jù)實(shí)例中文名稱，所屬數(shù)據(jù)庫選擇SOD，修改是否有要素表信息為是，選擇數(shù)據(jù)實(shí)體對應(yīng)的數(shù)據(jù)庫表名，選擇數(shù)據(jù)表的關(guān)鍵外鍵。

登陸MUSIC管理網(wǎng)站，點(diǎn)擊“氣象資料”-＞“氣象資料定義（可寫）”打開寫入資料頁面。配置資料的基本信息、讀取接口、讀取權(quán)限控制、寫入接口和寫入權(quán)限控制等信息。

（9）建數(shù)據(jù)庫表

用SOD用戶登陸CIMISS BDB數(shù)據(jù)庫，執(zhí)行MUSIC生成的SQL，完成建表操作。

（10）配置訪問接口

登陸MUSIC管理網(wǎng)站，點(diǎn)擊“訪問接口定義”-＞“新增訪問接口定義”，選擇或輸入接口名稱、接口類別、接口屬性、接口參數(shù)、適用資料等信息。

（11）測試接口配置

登陸MUSIC網(wǎng)站，進(jìn)入用戶空間，使用接口調(diào)用測試服務(wù)功能，注意選擇正確資料類別、資料名稱、接口名稱，接口參數(shù)。

4 回寫非結(jié)構(gòu)化資料

非結(jié)構(gòu)化資料主要是各種數(shù)據(jù)產(chǎn)品，載體為電子數(shù)據(jù)文件。其回寫流程參照結(jié)構(gòu)化資料回寫流程，配置過程相同，區(qū)別是選擇回寫類型的選項(xiàng)不同，配置參數(shù)也不同：非結(jié)構(gòu)化資料存儲到文件系統(tǒng)指定目錄，同時(shí)記錄元數(shù)據(jù)信息。

4.1 非結(jié)構(gòu)化資料存儲設(shè)計(jì)

根據(jù)CIMISS文件系統(tǒng)規(guī)劃［8］，非結(jié)構(gòu)化資料存儲結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)為3級目錄結(jié)構(gòu)：1級為資料級別和類型（表2），2級為單位名稱，3級為日期時(shí)間。

/space/cimiss＿BENN/data/metdb/sevp ＊/單 位名稱/日期時(shí)間/

表2 非結(jié)構(gòu)化資料1級目錄

1級目錄2級目錄3級目錄

注：＊分別代表1、2和3

4.2 文件命名規(guī)范

非結(jié)構(gòu)化資料文件名由數(shù)據(jù)分類屬性、產(chǎn)品制作單位、產(chǎn)品內(nèi)容編碼、產(chǎn)品制作系統(tǒng)屬性、產(chǎn)品要素屬性、產(chǎn)品區(qū)域?qū)傩?、產(chǎn)品層次定位屬性、產(chǎn)品圖類標(biāo)識、服務(wù)產(chǎn)品制作時(shí)間（產(chǎn)品的起報(bào)時(shí)間、實(shí)況監(jiān)測產(chǎn)品觀測時(shí)間）和產(chǎn)品時(shí)效和時(shí)間間隔、數(shù)據(jù)存儲格式的信息編碼組成。各個(gè)屬性之間用下劃線“＿”分隔。文件名組成項(xiàng)目制定統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)。所有字符用大寫字母。格式為：

SEVP＿制作單位＿產(chǎn)品分類編碼＿產(chǎn)品制作系統(tǒng)＿產(chǎn)品要素＿產(chǎn)品覆蓋區(qū)域＿產(chǎn)品層次＿圖形產(chǎn)品的圖形類別＿［制作時(shí)間/起報(bào)時(shí)間/觀測時(shí)間］＿時(shí)效和時(shí)間間隔.數(shù)據(jù)存儲格式

注：［］中的內(nèi)容可任選一項(xiàng)

如：SEVP＿NMC＿IMIB＿SFER＿EME＿ACHN＿LNO＿P9＿201701190800＿00000.DOC

4.3 元數(shù)據(jù)表設(shè)計(jì)

非結(jié)構(gòu)化資料元數(shù)據(jù)包括：資料時(shí)間、文件名、文件格式、文件大小、所屬單位、上傳用戶、資料類型、產(chǎn)品描述、共享范圍。非結(jié)構(gòu)化資料元數(shù)據(jù)在MUSIC中表現(xiàn)為氣象資料。

4.4 應(yīng)用實(shí)例

三維閃電定位觀測數(shù)據(jù)和雷電電荷峰值資料接入CIMISS相關(guān)系統(tǒng)已業(yè)務(wù)運(yùn)行1年多，在雷電服務(wù)業(yè)務(wù)中數(shù)據(jù)服務(wù)正常穩(wěn)定。

圖1 數(shù)據(jù)訪問與回寫相關(guān)系統(tǒng)截圖 （a）MUSIC數(shù)據(jù)訪問接口圖 （b）MUSIC回寫接口圖（c）廣西雷電峰值資料回寫CIMISS軟件主界面圖 （d）三維閃電定位資料回寫CIMISS軟件主界面圖

5 結(jié)論

MUSIC可為地方特色數(shù)據(jù)、新增氣象資料、數(shù)據(jù)產(chǎn)品提供統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)服務(wù)，對低頻次小數(shù)據(jù)量的產(chǎn)品接入CIMISS提供了良好便捷的支持，達(dá)到業(yè)務(wù)要求，滿足服務(wù)需要。

致謝：中國氣象信息中心徐擁軍和戰(zhàn)云健，廣西觀測與網(wǎng)絡(luò)處李靜鋒，廣西區(qū)防雷中心植耀玲的幫助，謝謝！

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