[发明专利]一种基于超立方格树的气象资料索引及可视化分析方法

说明书

本发明属于气象分析技术领域，公开了一种基于超立方格树的气象资料索引及可视化分析方法；通过超立方格树SHG‑Tree以时间、空间、要素构造的可用性指标，对气象资料在不同时空粒度及气象要素下建立多层次的非平衡索引树；进行海量气象资料可用性索引，建立可用性索引与气象资料存储的映射，使气象资料存储入库同时建立可用性索引和存储映射；通过可用性视图实时获取检索的数据及数据存储位置；根据气象数据的特征，进行数据库选择与数据可视化分析、数据可用性条件设置与判定、气象数据发现结果可视化分析及数据可用性判定，实现对气象资料的索引。本发明增加了数据可用性分析环节和数据发现结果分析环节，有效地减少了无效数据的下载。

技术领域

本发明属于气象分析技术领域，尤其涉及一种基于超立方格树的气象资料索引及可视化分析方法。

背景技术

随着观测系统的进一步发展与完善，我国已经建成了覆盖全国的气象观测网络，并与国际气象组织进行数据共享，每天产生的数据上百种，各种预报和服务产品上千种，每天产生的信息总量超过2000GB，大量的历史气象数据和实时数据已经形成了海量气象数据，这些数据有力地支撑了气象业务和科研的发展。我国气象数据共享得到了快速发展，各省气象局、区域气象中心、国家气象局都将积累的海量历史气象资料、实时观测数据实现了共享，建立气象数据管理服务平台，使得数据访问服务系统取得了较好的应用效果。

气象资料的特征

(1)气象数据海量性特征

“十一五”期间，在国家发改委的支持下，中国气象局把现有气象观测体系中主要的实时观测资料和历史观测资料整理并建立了国家气象资料业务管理服务平台，使我国主要气象资料在网上实现共享，用户可查询、检索、下载有关气象资料，促进了气象业务和科研的发展。

(2)气象数据多样性特征

各级气象资料服务管理业务平台或气象信息共享服务平台为各级各类气象业务和科研提供了大量并发访问服务。平台中的数据有如下一些特征：

1)要素多样性：平台可提供温度、降水、风速风向、气压等多种要素的气象资料；

2)时间多样性：任何一个气象要素是与时间紧密相关联的，可以表示为某一时刻的气象要素，另一方面从时间间隔来看，小到可以以秒为单位间隔，也可以以旬、月、季、年、十年或年平均等为单位间隔，可以是实时气象数据，也可以是历史气象数据；

3)空间及空间尺度多样性：气象要素与空间位置密切相关，可以是某一测站的要素，也可以是某一网格点上的要素，测站的分布是不均匀的，网格划分可以有不同大小，因此不同的气象要素可以有不同的空间尺度，或同一要素可以有不同的空间尺度；

4)数据内容的多样性：可以是观测数据、客观分析产品、预报产品、服务产品、其他产品等；

5)观测手段多样性：可以是人工观测、自动观测、雷达观测、卫星观测等不同的观测手段；

6)数据形式多样性：平台提供的气象数据可以是数字的，字符的，图形的，动画的；

7)存储格式多样性：可以以文件，数据库，MICAPS格式，各种图形格式，数值预报产品还可以以GRIB方式存储；

8)存储方式多样性：可以是在线、近线、离线的方式，介质可以是磁盘、磁带机等。因此，气象资料是多维度、多尺度、多时相等的复杂信息。

(3)气象数据可用性特征

根据气象数据多样性的特征，把平台中的气象数据表示为：

Y＝F(s,r,t,z,g,l,b)…

其中，Y代表平台中的气象数据，F是函数，s代表气象要素，r表示要素的空间位置，t表示时间，z表示数据类型，g表示观测手段，l表示气象数据的表现方式，b表示数据的存储方式。