Введение к работе
Актуальность работы. Повышении точности и качества наших знаний о законах развития атмосферных процессов способствует широкое внедрение новых технических средств, совершенствование методов исследований, применяемых в системе Госкомгидро-мета СССР. Однако, в конце 70 - начале 80-х годов наметилось противоречие между возможностями, которые предоставляет для климатологов и других потребителей метеоинфориации новое поколение вычислительной техники - электронно-вычислительные машины Единой серии (ЭВМ ЕС), и состоянием информационной базы по метеорологии. Информационная база формировалась, в основном, за счет результатов первичной обработки данных наблюдений на ЭВМ. Период после перевода сети на 8-срочные наблюдения условно можно разделить на три этапа, соответствующих трем поколениям автоматизированных систем первичной обработки (1966-1976гг., J977-I984rr.. с 1985 года по настоящее время). Из-за различия на этапах типов носителей данных и форматов хранения отсутствовала техническая возможность одновременной работы с накопленной информацией за весь период восьмисрочных наблюдений.
Данные наблюдений no 1976 год находились на перфокартах, и для облегчения доступа к.хранимой на них информации была начата перезапись перфокартотеки на магнитные ленты (МЛ) ЭВМ ЕС. Относительно доступности данных за 1977-1984 годы, размещенных на МЛ ЭВМ "Минск-32", вопрос оставался открытым из-за проводимого технического переоснащения отрасли. Общий объем хранимой на них информации достиг 20 млрд. десятичных знаков и в два раза превысил объем данных за I88I-I96I годы, хранимых на технических носителях. Информация за 1985 и последующие годы после обработки на ЭВМ заносилась на МЛ ЭВМ ЕС. При этом за первый этап данные были в климатическом виде, а за второй и третий - в квазисиноптическом. С каждым последующим этапом расширялся и состав хранимых метеовеличин. Поэтому простая перезапись данных с одного носителя на другой еще не давала возможности совместной обработки данных даже за период проведения восьмисрочных наблюдений.
Таким образом, наличие больших объемов накопленных дан-
ных, с одной стороны, и ограниченное (практически отсутствующее) их одновременное использование, с другой стороны, выдвинули проблему доступа к ним на первый план. Все это в конечном счете влияло на эффективность работы с данными и, соответственно, на качество проводимых климатических обобцений и ряда других работ, связанных с обслуживанием народнохозяйственных организаций.
Определение очередности (порядка) создания единой базы данных за весь период наблюдений, ее структуры, мер по сокращение разрыва между современными средствами обработки данных и доступностью уже накопленных стало актуальной задачей. При ее успешном решении возможен выход на новый уровень исследований и развития климатологической обработки данных наблюдений. Единый подход к решению задач такого класса связан с принятием в Госкомгидромете СССР концепции режимно - справочных банков данных (РСБД) с единым языком описания гидрометеорологических данных (ЯОД). Информационная база, создавамая на третьем этапе, а также получаемая в результате переписи пер-фокартотеки за 1966-1976 годы, соответствует требованиям РСБД. Информация за І977-І984 годы оставалась недоступной для обработки средствами РСБД.
Цель диссертационной работы заключается в создании методов и алгоритмов формирования информационной базы метеорологических данных за 1977-1984 годы в стандартных форматах Гос-комгидромета (ЯОД) и обеспечении возможности автоматизированного доступа к формируемым данным.
Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие основные задачи:
1. Исследовать особенности имеющихся архивов 8-срочной
метеорологической информации и алгоритмы их получения. Разра
ботать классификатор информационных баз.
2. Разработать методы и алгоритмы оптимизации и рациона
лизации технологий создания и пополнения информационной базы
и инвертирования архивов из кваэисиноптического вида в клима
тический.
3. Провести испытание разработанных методов на примере
создания технологии получения информационной базы метеостан
ций международного обмена за 1976-198ч годы и исследовать
возможность прииеиения этой технологии для преобразования данных со веек метеостанций СССР.
4. Выполнить анализ объемно-временных характеристик пос
тупающих запросов на нетеоинфорнацию и определить на этой ос
нове состав и типовую структуру информационной.базы, ориенти
рованной на работу по запросам.
5. Разработать методику оценки трудоеикости выполнени..
запроса в базе данных произвольной структуры.
Научная новизна работы состоит в следующей:
разработаны алгоритмы и технология преобразования архивов, созданных на ЭВМ "Минск-32", в архивы стандартного формата для системы Госкомгидромета СССР;
получены аналитические зависимости общего времени переупорядочения (инвертирования) архивов данных от характеристик ЭВМ;
разработана методика определения состава проектируемой базы данных, ориентированной на работу по запросам;
разработана методика определения структуры проектируемой базы данных;
разработана модель выполнения запроса в информационной базе, на основе которой создана методика оценки трудоемкости выполнения запросов в базе данных произвольной структуры;
получены аналитические выражения трудоемкости выполнения запросов в зависимости от структуры архива, объема запрашиваемых данных.
При разработке методов создания информационных баз получены следующие новые практические результаты:
созданы архивы суточного и срочного разрешения за 1977-1984 годы по всем станциям СССР, включая данные советских станций Антарктиды;
дополнены временные ряды существовавших архивов суточного и срочного разрешения данными наблюдений за 1977-198ч годы;
разработаны средства формирования архивов и доступа к созданным архивам;
унифицирована система получения на ЕС ЭВМ информации метеостанций, прошедших ранее обработку на ЭВМ "Минск-32".
Практическая ценность работы состоит в том, что, развивая
теоретические аспекты работы с оольшиии иассиваии данных и преломляя их в практическую плоскость, открыт автоматизированный доступ к накопленный данный. В частности, на основе разработанных иетодов создана информационная база за 1977-1984 годы по всей иетеостанцияи Советского Союза. Полученные в работе алгоритмы минимизации затрат на инвертирование архивов из квазисиноптического вида в климатический использованы в технологии преобразования архивов данных, которая внедрена и эксплуатируется в Вычислительной центре ВИИИГ-МИ-МЦД; полученные данные использованы при подготовке нового справочника по климату СССР. Результаты теоретических исследований по создании информационной базы метеостанций использованы при формировании информационной базы иетеопостов.
Апробация работы. Основные результаты и положения диссертационной работы докладывались и обсуждались:
на научных семинарах Всесоюзного НИИ гидрометеорологической информации - Мирового центра данных (ВНИИГМИ-МЦД) в 1983-1989 гг. и Главной геофизической обсерватории ии. А.И.Воейкова (ГГО) в 1989 году;
на заседаниях Ученого Совета ВНИИГМИ-МЦД и его секций (1983-1989гг.);
на Всесоюзном научном совещании "Состояние и перспективы развития прикладной климатологии" (ГГО им. Воейкова, 1988г.).
Объем и структура диссертации. Работа состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы, 6 приложений и акта о внедрении. Общий объем работы 188 страниц машинописного текста, в том числе II страниц таблиц и иллюстраций, 16 страниц библиографии, включающей 128 наименований советских и зарубежных авторов, и 34 страницы приложений.
