信息化是促使社会可持续发展的重要手段之一. 20世纪80年代以来, 以计算机技术、通讯技术、网络技术为代表的现代信息技术, 使人类对信息资源的利用进入了高效、专业化、多样化、共享化的现代方式.信息已成为生产力发展的重要核心和国家的战略资源.

1 气候、气象信息共享系统的总体结构

气候、气象信息共享环境是一个综合的多层面的系统, 其目的是要建立一个基于Internet服务的气候、气象信息共享环境, 促使科学数据共享机制的形成, 使用户能方便快捷地从网上查询气象资料目录, 进而获取所需信息.该系统的建立充分利用了迅速兴起的Internet技术, 综合了WebGIS、Web数据库、元数据库、网络动态等多种先进技术.

中国气象科学研究院局域网络环境 (图 1) 中的主交换机采用的是3COM公司的3500型.该交换机具有3层线速交换和路由功能, 其端口速度可达4 Mbps.不同楼宇之间以光纤连接, 两台主交换设备之间采用千兆以太网技术, 百兆的快速以太网到桌面.整个网络系统的设计融会了目前网络技术中最先进的3层交换技术和千兆以太网技术.

在网络环境中还有两台高性能服务器分别作为数据库服务器和网络服务器.此外, 还设计有3COM公司的NetServer访问服务器, 专用于支持远程访问服务, 也可支持4路ISDN同时进行远程访问.

中国气象科学研究院局域网络通过光纤与中国气象局网络连接, 再通过中国气象局2 M的扩频微波通路与Internet连接, 使得网络与Internet的通信带宽实际上达到了2 M, 具备了提供气候、气象信息共享的外部环境, 中国气象科学研究院的域名: cams.cma.gov.cn.

2 主页的制作

为了在主页上更好地体现气候、气象信息共享专题的研究工作, 宣传气象事业的发展.页面上设有与该专题研究有关的7个栏目 (专题情况; 元数据库; 数据查询; 气象知识; 用户指南; 用户反馈及相关站点) 和4个数据库 (大气环境数据库; 高原数据库; 中国灾害天气数据库和地球环境与全球气候变化数据库), 实现了主页与数据库之间的动态连接和气象信息的网上查询等功能.根据气象信息量大并且多为数字形式的特点, 我们结合气象图形、图像显示软件为用户提供了两种可选的显示结果查询的方式:既可以显示数字, 也可以显示图像.专业用户可以利用查询结果进行进一步的分析计算, 非专业用户可以通过图像直观地了解气象信息.

此外, 在网上还提供有多种查询浏览方式, 即:元数据库查询浏览, 通过查询元数据库, 了解数据库的概况和内容, 从而进一步查询所需的数据库; 页面文字描述方式和直接数据库查询检索方式.

3 数据库的建设

(1) 数据库选型和数据标准格式 通过对Oracle、Sybase数据库进行调研, 分析比较了两者的特点及与气象系统资料、数据库的配合, 选定Sybase为本专题的数据库平台, 这样既可与气象部门的全国气象卫星联网工程 (9210工程) 的数据库平台统一又可满足课题的要求, 并按世界气象组织WMO的标准格式规范化该库的数据.

(2) 元数据 (Metadata) 的编写 随着信息量的激增, 带来了数据处理和使用上的一系列问题.特别是当数据量巨大时, 给数据的使用、共享、检索带来很大困难.而元数据的编写在一定程度上缓解了这一矛盾.

元数据就是关于数据库的信息描述, 而元数据的编写必需按照一定的标准, 根据中国可持续发展信息共享示范系统总体设计的要求, 制定的元数据标准, 大致内容包含元数据层次结构, 其结构分为3层, 即元数据子集、元数据实体及元数据元素.元数据共分两级, 一级是唯一标识一个数据集所需的最少的元数据实体和元素, 二级要建立完整的数据集文档所需要的全部元数据的实体和元素.元数据性质有3种, 必选 (Mandatory, M), 一定条件下必选 (Conditional, C) 和可选 (Optional, O).元数据的特征, 为明确说明元数据的每一个实体、元素, 定义了元数据的8个特征, 即名称、标识码、定义、性质、条件、最大出现次数、数据类型和值域.依据这一标准, 开发了元数据操作软件, 完成了大气环境数据库、高原数据库、中国灾害性天气数据库和地球环境与全球气候变化4个数据库共7个元数据库的编写, 其中大气环境数据库包含4个元数据库, 即中国大气本底基准观测元数据库、中国大气臭氧基准观测元数据库、中国大气区域本底观测元数据库及中国酸雨观测元数据库.通过浏览这些元数据库可以了解每个数据库的全貌, 为进一步查询所需的数据提供了方便.

(3) 数据库结构设计和表结构设计 信息共享的最大特点是上网检索、查询, 故数据库结构设计以B/S结构为主体框架, 同时为兼顾客户端进行开发的方便又以C/S结构为数据库开发的主结构.即采用WWW服务器和数据库分离的方法.这样, 通过网络直接访问的是WWW服务器, WWW服务器再与数据库服务器进行数据交换, 由数据库服务器对数据处理后, 再把数据传给WWW服务器, 最终显示在用户的浏览器上.用户表结构设计以国家气象中心“9210工程”数据库表结构为依托, 又考虑了历史资料数据库和外场试验特殊观测资料的特点.用数据字典放数据库表结构, 用建表、插入数据及检索修改程序作为Internet内的客户端程序, 这样对外可防止“黑客”对数据库的入侵, 保证数据库的安全, 对内可为今后资料的延续工作做好铺垫.在Internet数据库服务器端选用Unix下的标准C开发WEB服务器与数据库服务器的接口.

(4) 结果 在网络和信息共享系统的研制过程中, 采用了目前网络环境和数据库建设方面的先进技术; 糅合了气象图形、图像显示技术和图像格式转换技术, 解决了数据库与WEB服务器之间的接口技术, 形成了一个基于Internet网的B/S结构的、可动态查询和显示气象信息的气象信息共享系统.