王甫棣，祝 婷

(國(guó)家氣象信息中心，北京 100081)

0 引 言

隨著各種氣象探測(cè)手段的豐富以及預(yù)報(bào)預(yù)測(cè)業(yè)務(wù)的發(fā)展，國(guó)內(nèi)氣象通信系統(tǒng)內(nèi)參與實(shí)時(shí)傳輸和交換的氣象數(shù)據(jù)種類和數(shù)據(jù)量不斷增加[1]。然而由于缺乏對(duì)這些流通在通信系統(tǒng)各環(huán)節(jié)的氣象資料提供必要的描述，通信系統(tǒng)的各個(gè)節(jié)點(diǎn)只能夠“被動(dòng)地”接收或推送數(shù)據(jù)，無法獲知整個(gè)通信系統(tǒng)實(shí)際能夠提供的數(shù)據(jù)全集。這樣的狀況制約了實(shí)時(shí)氣象資料對(duì)各類氣象服務(wù)支持能力的發(fā)揮。

元數(shù)據(jù)是對(duì)信息資源的規(guī)范化描述，它是按照一定標(biāo)準(zhǔn)(即元數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn))，從信息資源中抽取出相應(yīng)的特征，組成的一個(gè)特征元素集合。這種規(guī)范化描述必須準(zhǔn)確和完備地說明信息資源的各項(xiàng)特征。通過元數(shù)據(jù)，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)據(jù)的發(fā)現(xiàn)、訪問和檢索(DAR)。參考國(guó)際所公認(rèn)的空間信息元數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)引入氣象元數(shù)據(jù)，使用元數(shù)據(jù)來描述氣象數(shù)據(jù)是解決氣象數(shù)據(jù)共享的理想辦法[2-3]。

WIS是WMO新一代的數(shù)據(jù)交換和共享系統(tǒng)，是綜合、通用的信息傳輸和服務(wù)平臺(tái)。WIS應(yīng)用元數(shù)據(jù)來描述氣象數(shù)據(jù)，并通過元數(shù)據(jù)組織和管理數(shù)據(jù)，能夠提供數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)和訪問服務(wù)。WIS通過遵循統(tǒng)一的元數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)和數(shù)據(jù)交換規(guī)范，能夠綜合高效地為WMO及其他國(guó)際組織有關(guān)計(jì)劃的信息交換和共享提供支撐，并且可以為WMO各成員國(guó)水文氣象部門以外的政府部門和科研機(jī)構(gòu)等直接用戶提供服務(wù)[4-7]。

2012年1月31日，WIS正式進(jìn)入業(yè)務(wù)運(yùn)行。WIS的成功實(shí)施為國(guó)內(nèi)氣象通信系統(tǒng)的發(fā)展和建設(shè)提供了重要的借鑒。引入實(shí)時(shí)資料元數(shù)據(jù)服務(wù)，建立基于元數(shù)據(jù)組織和管理數(shù)據(jù)、提供數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)和訪問服務(wù)的氣象通信綜合傳輸系統(tǒng)，是未來國(guó)內(nèi)氣象通信系統(tǒng)的發(fā)展方向[8]。實(shí)時(shí)資料元數(shù)據(jù)服務(wù)的建立，可以幫助用戶及時(shí)、有效地了解通信系統(tǒng)中種類眾多、數(shù)量龐大的傳輸數(shù)據(jù)資源和各種傳輸服務(wù)，也可以為實(shí)時(shí)資料的加工處理、存儲(chǔ)管理和數(shù)據(jù)應(yīng)用提供必要的元數(shù)據(jù)支撐。

1 氣象元數(shù)據(jù)的應(yīng)用

1.1 氣象元數(shù)據(jù)的應(yīng)用現(xiàn)狀

作為WMO全球電信系統(tǒng)(GTS)亞洲區(qū)域氣象通信樞紐(RTH)，國(guó)家氣象信息中心承擔(dān)著全球?qū)崟r(shí)氣象資料收集、交換、產(chǎn)品分發(fā)和實(shí)時(shí)氣象資料共享等任務(wù)，依照WMO核心氣象元數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)，根據(jù)對(duì)氣象元數(shù)據(jù)的設(shè)計(jì)要求和北京全球信息系統(tǒng)中心(GISC)對(duì)元數(shù)據(jù)的應(yīng)用需求，國(guó)家氣象信息中心WMO信息系統(tǒng)(WIS)團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)了應(yīng)用于北京GISC的氣象元數(shù)據(jù)模板，制作并發(fā)布?xì)庀笤獢?shù)據(jù)以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的發(fā)現(xiàn)、訪問和檢索功能(DAR)[9]。WIS在元數(shù)據(jù)的設(shè)計(jì)、生成、同步，以及基于DAR元數(shù)據(jù)(簡(jiǎn)稱發(fā)現(xiàn)元數(shù)據(jù))的數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)等功能值得推廣應(yīng)用。

氣象元數(shù)據(jù)已廣泛應(yīng)用于國(guó)內(nèi)氣象數(shù)據(jù)管理及業(yè)務(wù)系統(tǒng)建設(shè)中?；谠獢?shù)據(jù)系統(tǒng)建成的中國(guó)氣象科學(xué)數(shù)據(jù)共享服務(wù)網(wǎng)由1個(gè)主節(jié)點(diǎn)和8個(gè)分節(jié)點(diǎn)組成，實(shí)現(xiàn)了基于統(tǒng)一元數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)的信息發(fā)布和用戶一點(diǎn)登錄全網(wǎng)數(shù)據(jù)透明訪問，用戶可以通過訪問本系統(tǒng)獲取分布在不同節(jié)點(diǎn)的、基于Web的數(shù)據(jù)檢索與下載服務(wù)[10]。

元數(shù)據(jù)不僅可以作為數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)、訪問和檢索的支撐，還可以通過擴(kuò)展元數(shù)據(jù)的描述使得元數(shù)據(jù)可以在數(shù)據(jù)管理和應(yīng)用服務(wù)方面發(fā)揮作用。在全國(guó)綜合氣象信息共享平臺(tái)(CIMISS)中，除了描述型元數(shù)據(jù)外，擴(kuò)展的管理型元數(shù)據(jù)和應(yīng)用型元數(shù)據(jù)使得對(duì)數(shù)據(jù)的描述內(nèi)容更加豐富：管理型元數(shù)據(jù)主要描述氣象數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)信息、用戶管理及權(quán)限控制信息等，而應(yīng)用型元數(shù)據(jù)幫助用戶實(shí)現(xiàn)不同的共享服務(wù)方式。不論是描述型元數(shù)據(jù)，還是管理型或應(yīng)用型元數(shù)據(jù)，它們都被用于服務(wù)外部用戶。

1.2 存在問題

由于氣象資料的收集與分發(fā)是例行的任務(wù)，氣象通信業(yè)務(wù)系統(tǒng)往往根據(jù)氣象資料的時(shí)間頻次規(guī)則定義節(jié)目表來實(shí)現(xiàn)傳輸控制邏輯：原有9210業(yè)務(wù)應(yīng)用系統(tǒng)、同城用戶服務(wù)系統(tǒng)使用節(jié)目表作為收發(fā)內(nèi)容的參考依據(jù)，在文件到達(dá)時(shí)判斷文件的有效性，進(jìn)而提供數(shù)據(jù)的時(shí)效監(jiān)視[1]。CMACast的數(shù)據(jù)組織也是依照廣播節(jié)目表來編排。

在新一代國(guó)內(nèi)氣象通信系統(tǒng)和國(guó)務(wù)院氣象信息系統(tǒng)[11]中，為了降低傳輸控制邏輯與監(jiān)視的耦合度，避免因監(jiān)視應(yīng)用的故障導(dǎo)致收發(fā)處理應(yīng)用的阻塞，節(jié)目表不再作為收集的唯一依據(jù)而只是用于業(yè)務(wù)監(jiān)視和時(shí)效統(tǒng)計(jì)。數(shù)據(jù)收集與分發(fā)流程通過配置文件來組織。

不論是使用哪種方式定義傳輸控制邏輯，在進(jìn)行業(yè)務(wù)流程調(diào)整時(shí)都需要在業(yè)務(wù)流程各個(gè)環(huán)節(jié)完成節(jié)目表或者配置文件的制作。這種手工修改容易導(dǎo)致不同系統(tǒng)間處理邏輯不一致，比如在國(guó)家級(jí)和省級(jí)通信系統(tǒng)之間，或是在收集系統(tǒng)和廣播分發(fā)系統(tǒng)之間等。因此，迫切需要統(tǒng)一的業(yè)務(wù)控制邏輯描述，使通信業(yè)務(wù)的描述、變更實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一的驅(qū)動(dòng)。設(shè)計(jì)一種可以描述業(yè)務(wù)系統(tǒng)交換控制邏輯的元數(shù)據(jù)，除了向用戶展示數(shù)據(jù)外，還可以支持系統(tǒng)自身的交換控制。

2 交換控制元數(shù)據(jù)的設(shè)計(jì)

2.1 WIS中發(fā)現(xiàn)元數(shù)據(jù)的局限性

WMO核心元數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)是面向應(yīng)用的，立足于描述數(shù)據(jù)內(nèi)容特征及數(shù)據(jù)傳輸和服務(wù)特征。北京GISC系統(tǒng)的氣象元數(shù)據(jù)模板遵循WMO核心元數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)，內(nèi)容覆蓋了WMO核心元數(shù)據(jù)要素，包括分類目錄信息、標(biāo)題、摘要、主題關(guān)鍵字、地理關(guān)鍵字、時(shí)間關(guān)鍵字和地理范圍信息，支持查詢方式定位到元數(shù)據(jù)[12]。相對(duì)于WIS，國(guó)內(nèi)氣象通信系統(tǒng)傳輸?shù)臄?shù)據(jù)種類更多、數(shù)據(jù)量更大、數(shù)據(jù)屬性也更加復(fù)雜，要在國(guó)內(nèi)氣象通信系統(tǒng)中推廣使用WIS的發(fā)現(xiàn)元數(shù)據(jù)需要擴(kuò)展元數(shù)據(jù)的描述能力。

WIS中發(fā)現(xiàn)元數(shù)據(jù)采用了扁平化的設(shè)計(jì)，元數(shù)據(jù)之間沒有層級(jí)關(guān)系，每條元數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)不同的實(shí)體數(shù)據(jù)的一個(gè)時(shí)間序列，它描述了某類數(shù)據(jù)源不斷生產(chǎn)出來的數(shù)據(jù)。比如WIS中的全球交換數(shù)據(jù)的發(fā)現(xiàn)元數(shù)據(jù)由WMO Vol.C1(全球交換數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)目錄)轉(zhuǎn)換而來，通過文件標(biāo)識(shí)中簡(jiǎn)式報(bào)頭項(xiàng)(T1T2A1A2iiCCCC)可以匹配到一個(gè)時(shí)間序列的某類WMO全球交換數(shù)據(jù)[13]。

但是，僅通過擴(kuò)展WIS中的發(fā)現(xiàn)元數(shù)據(jù)對(duì)傳輸交換邏輯的描述還不能完全解決通信系統(tǒng)的交換控制，原因包括：

(1)由于缺少了元數(shù)據(jù)的層級(jí)關(guān)系，發(fā)現(xiàn)元數(shù)據(jù)使得系統(tǒng)通信需要建立獨(dú)立的元數(shù)據(jù)管理功能來組織元數(shù)據(jù)集合。為解決該問題，各國(guó)GISC采用了不同的辦法，比如增加元數(shù)據(jù)目錄導(dǎo)航或者自定義元數(shù)據(jù)集的訪問功能。在沒有統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)的情況下，GISC間無法實(shí)現(xiàn)元數(shù)據(jù)集合的互操作。

(2)通信系統(tǒng)交換控制的主要目標(biāo)是實(shí)際業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)的傳輸，而發(fā)現(xiàn)元數(shù)據(jù)無法實(shí)時(shí)描述各個(gè)數(shù)據(jù)實(shí)體，元數(shù)據(jù)管理游離在通信業(yè)務(wù)管理之外。

綜上所述，除了擴(kuò)展現(xiàn)有發(fā)現(xiàn)元數(shù)據(jù)對(duì)傳輸交換邏輯的描述能力外，還需要建立元數(shù)據(jù)的層級(jí)關(guān)系并引入動(dòng)態(tài)元數(shù)據(jù)的概念。

2.2 集合元數(shù)據(jù)

概括描述一組元數(shù)據(jù)所描述的數(shù)據(jù)的元數(shù)據(jù)，稱為集合元數(shù)據(jù)，它的業(yè)務(wù)含義是某種數(shù)據(jù)資料類型組成的一個(gè)數(shù)據(jù)集合的描述[14]。集合元數(shù)據(jù)也是元數(shù)據(jù)。集合元數(shù)據(jù)可以包含集合元數(shù)據(jù)，也可以包含非集合元數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)集的細(xì)分程度決定了元數(shù)據(jù)的粒度。集合元數(shù)據(jù)也可以有對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)實(shí)例，比如自動(dòng)站觀測(cè)數(shù)據(jù)的集合元數(shù)據(jù)的業(yè)務(wù)含義可能是描述單站數(shù)據(jù)的合并打包文件。

為了使數(shù)據(jù)集的描述更加符合用戶對(duì)資料的認(rèn)識(shí)，提高數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)的可用性，根據(jù)資料的不同特點(diǎn)采用不同的數(shù)據(jù)集劃分原則，同時(shí)元數(shù)據(jù)的層級(jí)一般不超過3層。

(1)離散型的觀測(cè)資料，比如常規(guī)觀測(cè)數(shù)據(jù)或雷達(dá)數(shù)據(jù)等。將觀測(cè)內(nèi)容相同的數(shù)據(jù)定義為一個(gè)數(shù)據(jù)集進(jìn)行描述，按照類型劃分第一層級(jí)，按照區(qū)域范圍劃分第二層級(jí)，最小粒度元數(shù)據(jù)到具體站點(diǎn)。

例如，將地面自動(dòng)站觀測(cè)數(shù)據(jù)組織如表1。

表1 地面自動(dòng)站觀測(cè)數(shù)據(jù)的集合元數(shù)據(jù)

其中，地面自動(dòng)站觀測(cè)數(shù)據(jù)分為地面自動(dòng)站觀測(cè)資料集、自動(dòng)站日數(shù)據(jù)集以及自動(dòng)站日照數(shù)據(jù)集。各資料集再劃分為省級(jí)的數(shù)據(jù)子集。

(2)連續(xù)型的數(shù)據(jù)產(chǎn)品，比如數(shù)值分析預(yù)報(bào)產(chǎn)品和衛(wèi)星資料。將數(shù)據(jù)產(chǎn)品數(shù)據(jù)源和生成方式相同的數(shù)據(jù)定義為一個(gè)數(shù)據(jù)集進(jìn)行描述。通過數(shù)據(jù)產(chǎn)品元數(shù)據(jù)描述一類產(chǎn)品的共性信息，便于發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)；對(duì)個(gè)性信息可通過補(bǔ)充詳細(xì)信息元數(shù)據(jù)的方式提供，便于用戶進(jìn)行數(shù)據(jù)請(qǐng)求。最小粒度描述到文件級(jí)數(shù)據(jù)。

例如，將T639模式的數(shù)值預(yù)報(bào)產(chǎn)品組織如表2。

表2 T639模式數(shù)值預(yù)報(bào)產(chǎn)品的集合元數(shù)據(jù)

其中，按資料類型劃分為T639高時(shí)效和高分辨率兩個(gè)數(shù)據(jù)集，各個(gè)數(shù)據(jù)集再按資料起報(bào)時(shí)次劃分?jǐn)?shù)據(jù)子集。

2.3 動(dòng)態(tài)元數(shù)據(jù)

元數(shù)據(jù)包括靜態(tài)元數(shù)據(jù)和動(dòng)態(tài)元數(shù)據(jù)兩部分，兩者共同描述了數(shù)據(jù)屬性。一種數(shù)據(jù)，由數(shù)據(jù)源產(chǎn)生，每種數(shù)據(jù)的靜態(tài)元數(shù)據(jù)描述了數(shù)據(jù)源的信息，靜態(tài)元數(shù)據(jù)的生命周期伴隨數(shù)據(jù)源的誕生到消亡，不以業(yè)務(wù)系統(tǒng)的變化而改變。為了支持互操作，靜態(tài)元數(shù)據(jù)一般采用XML(可擴(kuò)展標(biāo)記語言)提供規(guī)范的描述。

動(dòng)態(tài)元數(shù)據(jù)則描述了數(shù)據(jù)的個(gè)體信息，動(dòng)態(tài)元數(shù)據(jù)的生命周期反映某個(gè)實(shí)例數(shù)據(jù)在特定業(yè)務(wù)系統(tǒng)的流轉(zhuǎn)的過程[15]。由于動(dòng)態(tài)元數(shù)據(jù)只與特定業(yè)務(wù)系統(tǒng)相關(guān)，因此動(dòng)態(tài)元數(shù)據(jù)的描述可以采用文本或者關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)等任何結(jié)構(gòu)化表示方法。

時(shí)間序列中的每個(gè)數(shù)據(jù)，都能夠用靜態(tài)元數(shù)據(jù)和動(dòng)態(tài)元數(shù)據(jù)進(jìn)行描述，分別反映了數(shù)據(jù)的不同方面。靜態(tài)元數(shù)據(jù)描述時(shí)間序列相對(duì)固定的共同屬性，這些屬性不隨時(shí)間變化；動(dòng)態(tài)元數(shù)據(jù)描述時(shí)間序列中數(shù)據(jù)的特有屬性，這些屬性隨時(shí)間變化。

例如，某觀測(cè)儀器S輸出的觀測(cè)結(jié)果，符合固定不變的規(guī)范，因此正常情況下其輸出的結(jié)果總是可以用靜態(tài)元數(shù)據(jù)進(jìn)行描述；而S每次觀測(cè)出來的結(jié)果，都有規(guī)范以外的屬性，如觀測(cè)時(shí)間，則需要用動(dòng)態(tài)元數(shù)據(jù)進(jìn)行描述。

2.4 元數(shù)據(jù)的描述擴(kuò)展

遵循WMO核心元數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)，基于交換控制的元數(shù)據(jù)需要在原有發(fā)現(xiàn)元數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上增加交換控制信息。

發(fā)現(xiàn)元數(shù)據(jù)描述信息主要包括：

(1)對(duì)元數(shù)據(jù)實(shí)例的描述：包括元數(shù)據(jù)標(biāo)識(shí)、語言、字符集、制作時(shí)間、標(biāo)準(zhǔn)名和版本、責(zé)任方、文件名等；

(2)對(duì)數(shù)據(jù)屬性的描述：包括名稱、數(shù)據(jù)標(biāo)識(shí)、摘要、觀測(cè)平臺(tái)、觀測(cè)要素、產(chǎn)品列表、資料分類、關(guān)鍵詞、更新頻率、覆蓋范圍、站點(diǎn)信息、數(shù)據(jù)相關(guān)時(shí)間信息等；

(3)對(duì)數(shù)據(jù)服務(wù)的描述：包括在線資源、格式、分發(fā)方式、分發(fā)協(xié)議等；

(4)按照不同的分類方式，如資料類型、區(qū)域等建立元數(shù)據(jù)分類目錄，每條元數(shù)據(jù)可以對(duì)應(yīng)不同的目錄ID，為用戶通過目錄導(dǎo)航發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)提供支撐。

交換控制元數(shù)據(jù)所描述的信息為數(shù)據(jù)收集、分發(fā)、監(jiān)視等流程提供控制策略。

(1)對(duì)數(shù)據(jù)收集相關(guān)配置的描述：資料來源、收集文件名模板等；

(2)對(duì)數(shù)據(jù)分發(fā)相關(guān)配置的描述：包括分發(fā)地址、用戶類型、分發(fā)協(xié)議等；

(3)數(shù)據(jù)傳輸監(jiān)控信息的描述：收集時(shí)次、頻次、收集及時(shí)時(shí)間、逾限時(shí)間、分發(fā)及時(shí)時(shí)間等。

交換控制元數(shù)據(jù)中描述了數(shù)據(jù)的傳輸交換邏輯，而這些傳輸交換邏輯和系統(tǒng)內(nèi)的收發(fā)、監(jiān)視策略存在直接或間接的映射關(guān)系，如圖1所示。

圖1 交換控制元數(shù)據(jù)和通信業(yè)務(wù)邏輯的映射關(guān)系

將交換控制元數(shù)據(jù)的信息進(jìn)行提取并生成相應(yīng)的節(jié)目表或者配置文件便實(shí)現(xiàn)了從元數(shù)據(jù)到系統(tǒng)交換控制的轉(zhuǎn)換。

2.5 交換控制元數(shù)據(jù)模型

如圖2所示，通過建立交換控制元數(shù)據(jù)的UML(統(tǒng)一建模語言)模型，更清晰地說明如何在原有發(fā)現(xiàn)元數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上擴(kuò)展交換控制描述、建立分層描述、引入動(dòng)態(tài)元數(shù)據(jù)。

靜態(tài)交換控制元數(shù)據(jù)與發(fā)現(xiàn)元數(shù)據(jù)是組合(composition)關(guān)系，即每個(gè)發(fā)現(xiàn)元數(shù)據(jù)都包含有1個(gè)或多個(gè)交換控制元數(shù)據(jù)。這種關(guān)系的業(yè)務(wù)含義是某類氣象數(shù)據(jù)在不同的通信業(yè)務(wù)系統(tǒng)中具備不同的交換控制邏輯。

發(fā)現(xiàn)元數(shù)據(jù)之間的層次關(guān)系則是聚集(aggregation)關(guān)系，即某個(gè)靜態(tài)元數(shù)據(jù)可能存在若干父級(jí)元數(shù)據(jù)或子級(jí)元數(shù)據(jù)。這種關(guān)系的業(yè)務(wù)含義是某類氣象數(shù)據(jù)可以歸類或者繼續(xù)細(xì)分。

動(dòng)態(tài)交換控制元數(shù)據(jù)則隨著靜態(tài)元數(shù)據(jù)所描述的數(shù)據(jù)實(shí)體產(chǎn)生而出現(xiàn)，因此它與靜態(tài)元數(shù)據(jù)的關(guān)系是實(shí)現(xiàn)(realization)關(guān)系，即某個(gè)靜態(tài)元數(shù)據(jù)的時(shí)間序列由動(dòng)態(tài)元數(shù)據(jù)具體描述。

遵循這樣一個(gè)交換控制元數(shù)據(jù)的模型，首先制作出的每一條元數(shù)據(jù)可以確定其生成傳輸交換所需的通信交換控制策略和監(jiān)視節(jié)目表。當(dāng)元數(shù)據(jù)在國(guó)、省級(jí)系統(tǒng)之間，通信業(yè)務(wù)上下游系統(tǒng)之間實(shí)現(xiàn)同步[16-17]后，任何的調(diào)整都會(huì)保證一致的數(shù)據(jù)處理邏輯。第二，元數(shù)據(jù)統(tǒng)一的層次關(guān)系確保各級(jí)系統(tǒng)不再依賴獨(dú)立的數(shù)據(jù)管理應(yīng)用來組織數(shù)據(jù)，所有的數(shù)據(jù)組織都遵循元數(shù)據(jù)自身的層次關(guān)系。第三，由于動(dòng)態(tài)元數(shù)據(jù)的描述，使業(yè)務(wù)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)處理應(yīng)用和元數(shù)據(jù)管理不再相互獨(dú)立，通過建立流轉(zhuǎn)在系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)和元數(shù)據(jù)的關(guān)系，為數(shù)據(jù)服務(wù)以及監(jiān)視功能提供支撐。

3 軍事氣象保障服務(wù)系統(tǒng)中的應(yīng)用

根據(jù)軍隊(duì)防災(zāi)減災(zāi)、搶險(xiǎn)救災(zāi)及軍事活動(dòng)氣象保障需求，中國(guó)氣象局在各級(jí)氣象服務(wù)工作中為國(guó)防安全和軍隊(duì)各兵種提供各類實(shí)時(shí)探測(cè)數(shù)據(jù)和氣象服務(wù)產(chǎn)品的氣象保障任務(wù)。目前提供軍事部門氣象服務(wù)的同城用戶服務(wù)系統(tǒng)的主要問題包括部隊(duì)用戶對(duì)于數(shù)據(jù)的發(fā)現(xiàn)能力弱以及系統(tǒng)缺少快捷的配置管理手段，業(yè)務(wù)調(diào)整需要大量的人為操作。以現(xiàn)有的通信業(yè)務(wù)系統(tǒng)及WIS技術(shù)成果為基礎(chǔ)，建立軍事氣象保障服務(wù)系統(tǒng)以解決這些不足。

該系統(tǒng)的核心是建立軍事氣象元數(shù)據(jù)服務(wù)，運(yùn)用交換控制元數(shù)據(jù)模型設(shè)計(jì)適合描述軍事氣象服務(wù)數(shù)據(jù)的元數(shù)據(jù)模版，實(shí)現(xiàn)元數(shù)據(jù)的生成和管理功能，保證元數(shù)據(jù)為核心的統(tǒng)一管理。系統(tǒng)中涉及數(shù)據(jù)的業(yè)務(wù)邏輯由元數(shù)據(jù)來控制，主要體現(xiàn)在：

圖2 交換控制元數(shù)據(jù)UML模型

(1)元數(shù)據(jù)的描述兼顧文件封裝方式、數(shù)據(jù)使用習(xí)慣、監(jiān)視粒度最小化；同時(shí)描述粒度細(xì)化至站級(jí)、二維要素場(chǎng)等。通過基于元數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)功能完成精確定位和下載氣象資料，存儲(chǔ)路徑和在線資源由元數(shù)據(jù)的ID描述和層次關(guān)系決定。ECMWF集合預(yù)報(bào)產(chǎn)品是按照預(yù)報(bào)時(shí)效1個(gè)時(shí)次產(chǎn)生63文件，需要對(duì)應(yīng)63條元數(shù)據(jù)。為了便于管理和檢索，在系統(tǒng)中通過建立它們的父級(jí)元數(shù)據(jù)來描述，使用戶可以直接訂閱父級(jí)元數(shù)據(jù)。

(2)每條進(jìn)入系統(tǒng)的數(shù)據(jù)都需要進(jìn)行元數(shù)據(jù)的匹配校驗(yàn)[18]，完成數(shù)據(jù)收集的正確性、合法性檢查，同時(shí)生成動(dòng)態(tài)元數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)中，作為系統(tǒng)應(yīng)用的參考依據(jù)。

(3)數(shù)據(jù)訂閱功能通過用戶訂閱[19]元數(shù)據(jù)來實(shí)現(xiàn)，在校驗(yàn)元數(shù)據(jù)的同時(shí)判斷該條元數(shù)據(jù)是否被用戶所訂閱，然后根據(jù)交換控制元數(shù)據(jù)確定數(shù)據(jù)的分發(fā)流程。

(4)數(shù)據(jù)收發(fā)的監(jiān)視通過動(dòng)態(tài)元數(shù)據(jù)的監(jiān)控信息作為依據(jù)來進(jìn)行。數(shù)據(jù)收發(fā)的節(jié)目表由交換控制元數(shù)據(jù)生成，實(shí)際數(shù)據(jù)收發(fā)的監(jiān)控通過匹配對(duì)應(yīng)的動(dòng)態(tài)元數(shù)據(jù)的狀態(tài)便可以實(shí)現(xiàn)。

4 結(jié)束語

元數(shù)據(jù)是用戶用于了解、獲取和使用氣象數(shù)據(jù)和產(chǎn)品的參考信息，也可以是系統(tǒng)用于組織和管理數(shù)據(jù)資源、提供數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)和檢索服務(wù)的基礎(chǔ)信息。從外部用戶角度來說，除了關(guān)注數(shù)據(jù)本身的屬性，同時(shí)關(guān)注數(shù)據(jù)的訪問和獲取方式等數(shù)據(jù)應(yīng)用和服務(wù)的相關(guān)內(nèi)容；從內(nèi)部系統(tǒng)角度來說，系統(tǒng)除了通過元數(shù)據(jù)展示數(shù)據(jù)外，還可以基于元數(shù)據(jù)支持系統(tǒng)應(yīng)用的實(shí)現(xiàn)和控制。

設(shè)計(jì)一套氣象傳輸交換控制元數(shù)據(jù)，改變現(xiàn)有發(fā)現(xiàn)元數(shù)據(jù)對(duì)氣象傳輸交換控制的不足：

(1)擴(kuò)展交換控制元數(shù)據(jù)，使得數(shù)據(jù)收發(fā)和監(jiān)視策略可以在交換控制元數(shù)據(jù)中一處定義、多處共享，當(dāng)元數(shù)據(jù)發(fā)生更新時(shí)，各個(gè)策略相應(yīng)自動(dòng)同步更新，即一處更新、多處同步，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)各個(gè)策略的統(tǒng)一配置、同步生效和自動(dòng)加載。

(2)建立元數(shù)據(jù)的層次關(guān)系，實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一的元數(shù)據(jù)組織關(guān)系，使得系統(tǒng)不再依賴獨(dú)立的數(shù)據(jù)組織應(yīng)用來管理數(shù)據(jù)。

(3)引入動(dòng)態(tài)元數(shù)據(jù)，將數(shù)據(jù)的操作和管理演變?yōu)樵獢?shù)據(jù)的管理，提取系統(tǒng)中流轉(zhuǎn)數(shù)據(jù)的動(dòng)態(tài)元數(shù)據(jù)作為系統(tǒng)控制和監(jiān)視的依據(jù)。

該設(shè)計(jì)模型應(yīng)用在軍事氣象保障服務(wù)系統(tǒng)中達(dá)到了預(yù)期的效果。后續(xù)還將繼續(xù)不斷改進(jìn)和完善該元數(shù)據(jù)模型，使其更好地應(yīng)用于未來的國(guó)內(nèi)氣象通信系統(tǒng)之中。