Новости ЕСИМО

25 октября, 2004

Новости ЕСИМО
Электронное периодическое издание
Newsletter вып.18. 2004 г.

Свидетельство о регистрации
Эл. N 77-2093 от 17 ноября 1999 г.

Учредители журнала:
Росгидромет и секция Межведомственного научно-технического совета Подпрограмма 10 Единая система информации об обстановке в Мировом океане (ЕСИМО) ФЦП «Мировой океан»

Издатель:
Всероссийский НИИ гидрометеорологической информации — Мировой центр данных Росгидромета

Редакционный совет
1. Шаймарданов Марсель Зарифович, д.г.н., ВНИИГМИ-МЦД (wdcb@meteo.ru)
2. Лапшин Владимир Борисович, д.ф.-м.н., ГОИН (lapshin@soi.msk.ru)
3. Воронцов Александр Анатольевич, к.ф.-м.н. ВНИИГМИ-МЦД (vorn@meteo.ru)
4. Веселов Валерий Михайлович, к.ф.-м.н., ВНИИГМИ-МЦД (veselov@meteo.ru)
5. Бритков Владимир Борисович, к.ф.м.н., ИСА РАН (britkov@isa.ru)

Обнинск 2004

Содержание

Научные статьи

Михайлов Н.Н., Вязилов Е.Д., Воронцов А.А.Технологические аспекты управления и доступа к распределенным информационным ресурсам в единой системе информации об обстановке в мировом океане

Ростов И.Д., Дмитриева Е.В., В.И. Ростов, Н.И. Рудых. Информационная продукция, создаваемая на основе баз данных ТОИ ДВО РАН

Н.В.Овинова, А.А. Постнов, В.Б. Лапшин. Климатическая изменчивость содержания кислорода для слоя 0-500м на акватории Северной Атлантики (атлас)

Мероприятия ЕСИМО
Заседание секции Межведомственного научно-технического совета подпрограммы ЕСИМО) по подпрограмме “Создание единой системы информации об обстановке в Мировом океане” ФЦП “Мировой океан”, 25 -26 февраля 2004 г. , г. Обнинск (ВНИИГМИ-МЦД)

Новые публикации
The Russian Far East: A Reference Guide for Conservation and Development»

Конференции
EuroGOOS 2005

Инструкции для авторов

Научные статьи

ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ УПРАВЛЕНИЯ И ДОСТУПА К РАСПРЕДЕЛЕННЫМ ИНФОРМАЦИОННЫМ РЕСУРСАМ В ЕДИНОЙ СИСТЕМЕ ИНФОРМАЦИИ ОБ ОБСТАНОВКЕ В МИРОВОМ ОКЕАНЕ
Н.Н.Михайлов, Е.Д.Вязилов, А.А.Воронцов (ЦОД ВНИИГМИ-МЦД, Российская Федерация)

ВВЕДЕНИЕ

Единая система информации об обстановке в Мировом океане (ЕСИМО) разрабатывается в рамках подпрограммы Федеральной целевой программы “Мировой океан” [1].

ЕСИМО представляет собой распределенную систему информации, основанной на действующих информационных системах федеральных министерств и ведомств, связанных с изучением, освоением и использованием Мирового океана и прибрежных районов: Федеральная служба России по гидрометеорологии и мониторингу окружающей среды (Росгидромет), Министерство природных ресурсов (МПР России), Министерство обороны (Минобороны России), Федеральное агенство по рыболовству, Российская Академия наук и др..

Принципиальным аспектом в создании ЕСИМО является интеграция ресурсов, содержащих или создающих данные и информацию об обстановке в Мировом окнеане (далее, информационные ресурсы).Инфраструктурой ЕСИМО являются локальные системы данных (базы данных СУБД, программные комплексы обработки, системы хранения) в организациях-участниках проекта, характеризуемые следующими особенностями:

широкий тематический диапазон информационных ресурсов – по гидрометеорологии, океанографии, загрязнению, биологии, геологии, социально-экономические условия жизни, НТИ и др.;
использование разнообразного программного обеспечения (операционные системы, языки программирования и др.) вычислительного и сетевого оборудования;
применение различных моделей данных, форматов, кодов и кодификаторов, программных приложений и других средств представления данных.

Эти особенности усиливаются в связи с:

географической расредоточенностью источников данных и пользователей по всей территории Российской Федерации;
независимостью организаций министерств и ведомств относительно выработки и проведения технологической и технической политики по информатизации морской деятельности.

Обобщая результаты приведенного выше обзора отметим, что инфраструктуру ЕСИМО составляют разнородные, слабоструктурированные и распределенные информационные ресурсы по морской среде и морской деятельности, и их интеграция и координированное использование представляет собой непростую задачу. По существу, дискуссии и обсуждения об интегрированном использовании данных и информации преследуют цель осуществления перехода от неоднородного (“размытого”) информационного пространства к единому информационному пространству по морской природной среде, воспринимаемого пользователем как единое целое.

Работы в этом направлении подпрограммы ЕСИМО были начаты в 2000 году коллективом разработчиков, основу которых составили специалисты ЦОД ВНИИГМИ-МЦД, а в 2003 году основные элементы технологии прошли практические испытания.

1. ОСНОВНЫЕ РЕШЕНИЯ ТЕХНОЛОГИИ ИНТЕГРАЦИИ

1.1. Модель распределенных информационных ресурсов

Ниже дана краткая информация об основных определениях и соглашениях модели.

1.1.1.Процессы (явления) реального мира проявляются через данные и информацию, композиция которых представляет собой информационное пространство о морской среде. Для систематизации информационных ресурсов используется иерархическая схема, определяющая разбиение информационного пространства на структурные элементы.

Элемент информационного пространства представляет собой совокупность данных и информации, характеризуемые однородным (уникальным) набором значений атрибутов свойств информационных ресурсов. Выделены следующие структурные элементы: информационный ресурс (единичный), экземпляры набора информационных ресурсов различного уровня вложенности. Например, массив данных по рейсам НИС в национальных центрах океанографических данных (набор информационных ресурсов) – данные одного рейса НИС (экземпляр информационного ресурса 1-го уровня) – океанографическая станция, выполненная в конкретном рейсе НИС (экземпляр информационного ресурса 2-го уровня) – профиль для одного параметра на океанографической станции (экземпляр информационного ресурса 3-го уровня).

1.1.2. Каждый элемент информационного пространства информационный ресурс и его экземпляры должен быть уникально идентифицирован через:

уникальный физический адрес и логический идентификатор в пространстве сервисов СРБД;
уникальный логический идентификатор информационного ресурса в системе получения (производства) данных (номер рейса, код буя и др.);

1.1.3 Каждый элемент информационного пространства может быть отображен в виде компонент информационных ресурсов:

метаданных (данные о данных в семантическом и физическом смысле);
данных (собственно).

1.1.4 Схема метаданных основана на их классификации по прикладному назначению:

сервисные метаданные: i) словарь атрибутов метаданных; словарь параметров и общие таблицы кодов, используемые для унификации метаданных и данных (это отдельная категория метаданных), ii) описания элементов информационных ресурсов различного уровня, используемые для навигации, поиска, интеграции данных из различных источников и предоставления агрегированных данных в точку сервиса конечного пользователя;

тематические метаданные: описания организаций, программ и платформ наблюдений, методов получения и др. (например, международные системы метаданных для сведений о массивах и базах данных – MEDI, EDMED; сведений о системах сбора океанских данных с недрейфующих платформ – ODAS; сведения о длиннопериодных наблюдениях EDIOS; сведения о рейсах НИС — SCR), используемые для понимания природы, происхождения, точности, качества и других свойств данных.

1.1.5. Данные элемента информационных ресурсов содержат метаданные, ассоциируемые с данными (код платформы, пространственно-временные локаторы и др.) и значения параметоров. Схема данных учитывает:

семантическую структуру представления, которые являются производными от программ (методов, платформ и др.) наблюдений и обработки данных. Для представления данных выделены три типовые структуры – не регулярные данные, временные ряды и сеточные данные (поля);
форму представления данных (алфавитно-числовые массивы данных, пространственные, графические и другие данные).

Центральным звеном модели являются сервисные метаданные. Сейчас отрабатывается схема информационного взаимодействия между тематическими метаданными, ассрциативными метаданными и данными, представляемых в различных типовых структурах для последующего создания полной XML-схемы. Это наиболее сложная часть модели. Следующим по сложности элементом модели является словари атрибутов метаданных и параметров.

1.1.6 Информационное взаимодействие между источниками данных, источниками данных и сервисами системы, а также между сервисами системы осуществляется на основе протокола обмена данными, регламентирующего структуры и процедуры обмена данными и информацией. В центре концепция обмена данными в системе лежит понятие “Источник данных” – абстрактный объект, обеспечивающий предоставление данных и информации в систему распределенных информационных ресурсов из локальных систем данных. Использование этой абстракции и связанные с ней решения по информационной и программной компонентам системы позволяют (как минимум, на концептуальном уровне) построить гибкую технологию обмена данными – работать только через информационные интерфесы по запросам и, тем самым, избежать тотального переформатированию локальных систем данных в заданный формат обмена. Протокол должен будет включать информационные интерфейсы обмена запросами и обмена данными, создаваемых по запросу. Протокол является семантической основой для программных интерфейсов соответствующих сервисов

С точки зрения семантики данных выделены три структуры данных:

данные с переменными координатами места (подвижные измерительные платформы, тип “точечные измерения с подвижных платформ”);
данные с географическими координатами, фиксированными во времени, получаемые с неподвижных измерительных платформ или посредством искусственной фиксации координат во времени (например, при получении производного набора ИР по станциям погоды/вековых разрезов, тип “временные ряды”);
данные, распределенные по пространству по определенному геометрическому закону (результаты расчетов численных моделей в узлах сетки или любые другие сеточные данные. Эти данные имеют тип “поле”).

С точки зрения доступа перечисленные структуры данных могут быть представлены в форме:

структурированные алфавитно-цифровые базы или файлы данных наблюдений, результатов обобщений и моделирования;
текстово — графические электронные документы, растровые файлы;
пространственный – электронные векторные топографические и морские навигационные карты и их композиции, а также тематические слои (геологические, гидрометеорологические, ледовые и др. ).

1.2. Архитектура технологии интеграции

Технология интеграции обеспечивает интеграцию, управление и использование информационного пространства ЕСИМО через понятие “системы распределенных баз данных” (СРБД), которая является информационным ядром ЕСИМО. Технология интеграции построена на решениях вида “клиент-сервер” и состоит их компонент 3-х уровней (рис. 1):

Рис.1. Архитектура технологии интеграции

1) уровень источников данных.

Источники данных представляют нижний уровень архитектуры и, с информационной точки зрения, представляют собой локальные системы (хранения) данных – базы данных и системы файлов данных. С технологической точки зрения источники данных являются поставщиками информационных ресурсов для функциональных частей промежуточного слоя системы. При этом взаимодействие с любым их источников данных осуществляется через интегратор. Отметим, что технология интеграции не несет ответственности за процессы накопления, хранения и управления данными в локальных системах данных.

2) уровень среды взаимодействия.

Среда взаимодействия состоит из двух функциональных слоев:

промежуточный слой (middleware) – сервера приложений, Web-сервера транспортные протоколы, отвечающих за базовые сервисы, такие как соединение, обмен сообщениями, безопасность и др.;

слой информационных интерфейсов, представляющий, по существу, реализацию протокола обмена на прикладном уровне (терминах модели распределенных информационных ресурсов);

В качестве программного обеспечения промежуточного слоя используются два набора программного обеспечения:

Промежуточный слой представлен следующими элементами:

Web-сервера – Apache, сервер — приложений JBoss Wonderland 3.2.3;

Сервер — приложений Bykonur Super Server (BSS) c интегрированным web-сервером.

Гибкость функциональных приложений заключается в их кроссплатформенности, т.е. возможности функционирования под управлением Unix-подобных ОС или ОС семейства Windows. Это же характерно и для платформы сервера – приложений JBoss. Информационно-программные комплексы SysNavigator, SysView и SysAdm реализованы на языке Java 2 (Java Servlets, Java Server Pages, Enterprise Java Beans технологии). В качестве систему управления данными на локальном уровне используется СУБД Oracle 9i. Системные и тематические метаданные представляются посредством языка XML.

Программное ядро комплекса обеспечивает управление и хранение системных информационных ресурсов и метаданных в СУБД Oracle 9i и XML — каталогах, защищенных от внешнего доступа. Пользовательский интерфейс (в виде динамических HTML-страниц) реализуется на базе технологий JSP (Java Server Pages) и Java Servlets.

Слой информационных интерфейсов состоит из приложений – интеграторов, которые обеспечивают обмен данными между источником данных и функциональными (системными) приложениями. Проще говоря, Интегратор представляет собой оболочку, в которую погружается источник данных для того, чтобы он стал элементом информационного пространства ЕСИМО. Конкретные спецификации программных приложений Интегратора различаются в зависимости от конфигурации источников данных (“Web-сайт”, “файл данных”, “база данных и др.). Например, информация локального источника данных “Web-сайт” доступна через обозреватель по URL и преобразований не требуется. Интегратор источника “База данных” должен обеспечить автоматизированную обработку запроса и обеспечить подготовку и представление результатов запроса в функциональные приложения.

3) уровень приложений. На этом уровне рассматриваются две категории приложений – приложения, осуществляющие системные функции и клиентские приложения конечных пользователей. Выделено три типа функциональных комплексов приложений (программных комплексов):

приложения управления СРБД;

приложения конечного пользователя;

приложения административного сервиса.

При этом, приложения управления СРБД (комплекс SysNavigator) и административного сервиса (комплекс SysAdm) реализованы в среде JBOSS/J2EE. Приложения доступа конечного пользователя реализованы как:

приложения (комплекс SysView) по взаимодействию с СРБД и обеспечение доступа пользователя с общими функциями по поиску и просмотру данных

приложения BSS (комплекс GisAnalyst) по реализации специализированных функций пользователя, включая дополнительный отбор, элементарную обработку и визуализацию данных и продукции на электронной карте.

Причем приложения BSS (комплекс GisAnalyst) взаимодействуют с ресурсами СРБД через специальный информационный интерфейс, обеспечиваемый приложениями, реализованными в среде JBOSS/J2EE.

На наш взгляд, представленная схема информационного взаимодействия основных сервисов системы с программными приложениями имеет хорошие перспективы для как для обеспечения масштабную обработки и анализа данных на специально выделенных удаленных компьютерах. БД. В этом случае он отбирает данные и информацию через общесистемный вход SysView и обращается к GisAnalyst для анализа: визуализации, построения графиков, пространственного анализа и др. Возможен вариант, когда данные пересылаются пользователю на его компьютер, и он использует полученные данные для локальной работы, отключившись полностью от сети;

-для информационного взаимодействия с другими информационными системами. В этом случае, GisAnalyst должен быть заменен приложением, реализующим межсистемные буферные функции.

Доступ распределенным информационным ресурсам системы, осуществляется через Web-портал (https://www.oceaninfo.ru), обеспечивающий единый и “прозрачный” вход в ЕСИМО пользователей различных классов и категорий. Для использования GisAnalyst необходима установка коннектора клиентского места пользователя (Taxxi компонента) с Web-сервером BSS.

2. СЕРВИСЫ ТЕХНОЛОГИИ

2.1. Ведение и использование единых средств классификации и кодирования

Для унификации данных и информации разработаны единые средства классификации и кодирования в ЕСИМО, включающие словарь параметров и систему классификаторов и кодификаторов, применяемых в Росгидромете, Госкомрыболовстве, Минобороны и других ведомствах.

В настоящее время в ЕСИМО поддерживается более 50 единиц кодификаторов, и их ведение осуществляется по специальной инструкции, определяющей порядок создания и использования кодификаторов, методика их построения, включающая методы выбора системы классификации и кодирования, стадии разработки системы кодирования и классификации, средства загрузки кодификаторов в базы данных. Кодификаторы доступны через локальную сеть ВНИИГМИ-МЦД с помощью инструментального средства СУБД Oracle — Discoverer, а также с Web-портала ЕСИМО.

Единый словарь параметров (ЕСП) ЕСИМО представляет собой важную компоненту унификации разнородных источников данных и информации. Атрибутами описания параметра в ЕСП являются: уникальный код, идентификаторы сферы и процесса (явления), имя параметра (русский — полное и для вывода), имя параметра (английский — полное и для вывода), пространственно-временное разрешение, метод определения, единицы измерений, точность полная и для вывода; описание параметра (текст); дата создания и модификации.

Для ведения и использования ЕСП разработана программа DicUdp, выполняющая функции ввода новых параметров, получения статистики словаря, поиска отдельного параметра, создания рабочего словаря и др. (рис.2). Удаленное использование словаря осуществляется с Web-портала ЕСИМО или по адресу — https://data.meteo.ru:8080/udopweb/index.jsp.

Рис.2. Интерфейсы пользователя ЕСП ЕСИМО

В приложении работает система поиска параметров с устанавливаемыми опциями и диапазоном поиска. Поиск включает в себя:

поиск по алфавиту;

поиск в именах параметров;

поиск в описаниях параметров;

поиск по всему словарю с последующей детализацией параметра (ов).

Особенностью приложения является наличие временной «корзины», буфера накопления необходимых параметров, с возможностью сохранения их с заданной детальностью в виде XML или ASCII-файла. Создание словаря пользователя (рабочего словаря) производится следующим образом. После выбора параметра пользователь записывает этот экземпляр словаря в отдельный файл для дальнейшего использования в приложении.

Словарь пополняется на основе потребностей разработчиков приложений. Если необходимые параметры в словаре не обнаружены, то разработчики приложений составляют список необходимых параметров и передают их в службу ведения словаря.

Администратор ЕСП имеет возможность, как дополнить, так и редактировать отдельные поля словаря, причем ввод и редактирование словаря должно осуществляться через Web.

2.2. Управление СРБД

Управление СРБД осуществляется через комплекс приложений SysNavigator, который обеспечивает ведение распределенных информационных ресурсов на семантическом и физическом уровнях. SysNavigator является ядерной частью системы СРБД и включает в себя компоненты, имеющие индивидуальные “зоны ответственности” в системе:

Компонент MetadataManager;

Компонент MetadataEntry;

Компонент Validator.

MetadataManager — компонент отвечает за управление, хранение и восстановление системных метаданных, их связывание тематическими метаданными, словарями и кодификаторами. Управление, хранение и восстановление реализуются на двух уровнях – программном и уровне управления СУБД. Примерами частичной реализации в системе СРБД ЕСИМО является механизм синхронизации представления метаданных “табличное представление (БД) – файловое представление (XML-файлы)” и обратно.

Отдельными функциями компонента являются:

формирование и ведение рабочих словарей и кодификаторов посредством сегментации соотвествующих глобальных ресурсов, в зависимости от профиля АРМ пользователя (по географии, тематике и др.), назначаемого комплексом SysView;
также реализация механизмы преобразования системных метаданных из одного формата в другой (например, формирование CDI для Sea Search).

MetadataEntry — компонент обеспечивает поддержку информационных ресурсов СРБД, системных и тематических метаданных.

Для того, чтобы осуществить доступ пользователя к указанному компоненту необходимо его определение в административном компоненте, назначение прав и ограничений. Регистрация пользователя предназначена для разграничения ролей в процессе описания ресурсов (оператор, администратор), фиксации адресов пользователя для обратной связи, получения пользователем регистрационной информации (логин, пароль). По существу, регистрация пользователя компоненты адекватна регистрации нового источника данных СРБД.

Компонент предоставляет возможность зарегистрированному пользователю осуществлять подключение информационных ресурсов к пространсту СРБД посредством регистрации ресурсов и редактирования информации о них при необходимости (рис.3). Для автоматизированной генерации описаний информационных ресурсов, имеющих большое количество динамично изменяемых экземпляров, применяется компонента Connector. Компонента реализует поиск источников данных и генерацию экземпляров в фиксированном формате для выделенного набора ресурсов из локальной БД.

Рис.3. Интерфейсы пользователей компоненты MetadataEntry

Причем, размещение в хранилище описаний ресурсов (следовательно, и все функции по управлению и восстановлению) осуществляется через MetadataManager, а защита данных (права доступа, ограничения, и пр.) реализуется на уровне административных сервисов — SysAdm. Визуализация и предоставления описаний информационных ресурсов конечному пользователю осуществляется средствами SysView.

MetadataEntry может быть использован из любой точки сети Интернет после регистрации пользователя и выделения ему прав на пользование компонентом. Регистрация пользователя и ввод первого описания информационных ресурсов означает, что создан новый узел СРБД и информация, порождаемая этим узлом, поддерживается (обрабатывается) с применение всех функций технологии интеграции. В настоящее время в ЕСИМО зарегистрировано не менее 20 пользователй, т.е. СРБД охватывает множество источников данных.

Компонент Validator предназначен для проверки актуальности адресов источников информационных ресурсов. Компонент производит периодическую проверку состояния ссылок из базы описаний информационных ресурсов и записывает результаты в соответствующую лог-таблицу, а также высылает необходимую информацию на контактные e-mail адреса в случае наличия ошибок (неработающих ссылок). Схема работы компоненты показана на рис.4.

Рис. 4. Схема функционирования компоненты Validator

2.3. Доступ к данным

Доступ к распределенным информационным ресурсам и представление данных и продукции осуществляется комплексом приложений SysView. Этот компонент технологии имеет важнейшее значение, так как, по существу, только он представляет видимую часть системы в целом, по которой оцениваются возможности и эффективность практического применения системы. Опыт взаимодействия с пользователями и разработки интерфейсов для различных программных продуктов для поиска и визуализации данных и продукции показал, что интерфейс пользователя в значительной степени определяются классом пользователя и соответствующими потребностями.

В частности, интерфейс конечного пользователя-руководителя должен быть очень простым с минимальным набором визуальных компонент и предоставляемых информационных ресурсов (строго по требованию). Интерфейс пользователя, который обращается в систему в связи с необходимостью получения тех или иных справочных сведений, должен иметь более широкий спектр возможностей по поиску и представлению данных и продукции. Для пользователя-исследователя и пользователя-аналитика должен быть предоставлен максимальные возможности по поиску, доступу и представлению данных с более сложными механизмами, чем в предыдущих случаях (см.п.2.5).

SysView состоит из настроечной (компонент Content Manager) и визуализационной (компонент Presentation) компонент (рис.5).

Рис.5. Схема взаимодействия компонента SysView

Основными функциями комплекса являются:

Настройка интерфейса пользователя;
Управление составом ресурсов;
Предоставление механизмов поиска и упорядочения информации.

Presentation предназначен для фиксации действий, произведенных через ContentManager и отображения полученного результата. Проще говоря, задачей компонента является отображение сформированных через Content Manager выходных форм. Тем не менее, это должно происходить с учетом всех прочих ограничений на доступ к некоторому множеству данных. Примеры интерфейсов конечного пользователя, предоставляемых Presentation, показаны в разделе 4 документа.

2.4. Представление данных конечному пользователю

SysView состоит из настроечной (компонент Content Manager) и визуализационной (компонент Presentation) компонент (рис.6). Основными функциями комплекса являются:

Настройка интерфейса пользователя;
Управление составом ресурсов;
Предоставление механизмов поиска и упорядочения информации.

ContentManager отвечает за генерацию и дальнейшее управление навигационными частями графического интерфейса (меню, форм отображения информации, форм отчетов). Наибольшее применение компонент имеет при формировании тематических АРМов или специализированных профилей пользователей, обеспечивая настройку пользователей на те или иные информационные ресурсы и конфигурирование интерфейса (меню) пользователя.

2.4. Административные сервисы

Комплекс SysAdm является основой системы управления Web-портала ЕСИМО в целом и информационного ядра ЕСИМО — СРБД. Основными компонентами комплекса являются сервисы персонификации, ограничения доступа, разработка и конфигурация координационного (центрального, регионального, специализированного) узла системы СРБД, аналитический сервис и служба поддержки (рис.6.). На текущий момент реализованы сервисы в применении к централизованной схеме управления распределенными информационными ресурсами, и инфраструктура сервисов размещается во ВНИИГМИ-МЦД.

Сервис персонификации выполняет следующие функции: идентификация и определение подлинности пользователей, распознавание типа клиентского доступа, поддержка нескольких языков, стандартов локализации и интернационализации.

Сервис ограничения доступа обеспечивает защиту от несанкционированного доступа в административные и информационные сервисы портала, предоставляют авторизованный доступ к информационным ресурсам, делегирование прав, роли пользователей, управление ролями, блокирование доступа и увеличение времени отклика от серверов портала для подозрительных пользователей, аудит и протоколирование всех действий, осуществляющихся в рамках системы безопасности.

Основными функциями сервиса разработки и конфигурации узла системы СРБД являются: предоставление услуг по настройке различных сервисов портала через Web интерфейс, предоставление конфигурационной информации сервисам портала, формирование доступа разработчикам и администраторам к управлению контентом соответствующих разделов.

Рис.6. Интерфейсы приложений административных сервисов

(а) рабочее место пользователя; б) рабочее место администратора узла СРБД

Аналитический сервис обеспечивает мониторинг функционирования портала на различных уровнях, — сбор статистики по широкому спектру параметров, предоставление статистики (ежедневная, еженедельная, ежемесячная) посетителей с анализом посещений по всему порталу разделам и конкретным информационным ресурсам, по часам суток и дням недели

Сервис службы поддержки предоставляет возможность оставлять сообщения администратору и группе разработчиков.

2.5. Обработка и визуализация данных (ГИС-Анализ)

Для предоставления пользователям расширенных возможностей по использованию информационных ресурсов СРБД разработан специальный программный комплекс GisAnalyst, обеспечивающий::

взаимодействие с SysView для получения физических адресов и view-представлений из баз данных;

внутренне управление данными – поиск и отбор конкретных данных, их преобразование, хранение во внутренней БД;

обработка и визуализация данных – визуализация шейп-файлов, формирование графического образа карты, формирование нового слоя с точечными объектами, перевод табличных данных в графическую форму и интеграция с ГИС и т.п.).

Работы пользователя реализуется через интерфейс, реализованный в среде Taxxi как удаленный Taxxi-клиент (рис. 7)

Рис. 7. Интерфейс компоненты “ГИС-анализ” АРМа “СЗФО”

3. ИНФОРМАЦИОННЫЕ РЕСУРСЫ И ИСПОЛЬЗОВАНИЕ

3.1. Информационные ресурсы

Информационные ресурсы СРБД ЕСИМО состоят из тематических метаданных, содержащих разнообразные сведения о данных, и, собственно, данные и информация. По состоянию на 15 марта 2004 года в СРБД ЕСИМО включено 605 единиц отечественных и зарубежных информационных ресурсов, поддерживаемых в 26 источниках данных (табл.1).

В СРБД ЕСИМО, наряду с гидрометеорологией и океанографией представлены информационные ресурсы по другим аспектам обстановки в Мировом океане – биресурсы, геология-геофизика, батиметрия, право и др. (табл.2). Расширение этой работы в будущем позволит ЕСИМО перейти к комплексному информационному обеспечению морской деятельности и соответствовать требованиям морской национальной политики в этой области.

Таблица 1

Статистика информационных ресурсов СРБД ЕСИМО

Организация

Наблюдения

Анализы

Прогнозы

Климат

Документы

Прочие

Всего

НИИ Росгидромет

УГМС Росгидромета

—

МинЧС

—

РАН

—

Госкомрыболовство

—

Росморфлот

—

Зарубежные ресурсы

—

128

Итого

156

101

145

Таблица 2

Количество информационных ресурсов (единиц) по тематике

Сфера, процесс

Кол-во

Литосфера

Гидросфера

180

Атмосфера

101

Тропосфера

Криосфера

Биосфера

Социосфера

120

Техносфера

В зависимости от метода доступа можно выделить следующие категории ресурсов СРБД:

HTML-документы (примерно 70%);
приложения, работающие с БД (15%), основные поставщики таких ресурсов — ВНИИГМИ-МЦД, ДВНИГМИ;
текстовые документы (3%);
файловые системы (7%);
графические файлы (5%).

Рассмотренный механизм и средства технологии интеграции распределенных информационных ресурсов предоставляют широкие возможности для разработки и использования разнообразных функциональных приложений конечного пользователя – АРМов пользователей ЕСИМО. В настоящее время разработаны и испытаны в в практике информационного обслуживания автоматизированные рабочие места (АРМ) ЕСИМО пользователей нескольких категорий:

АРМ широкого круга пользователей, предоставляющий возможность войти в систему и в интерактивном режиме осуществить поиск и получение сведений о данных, образцов продукции и информации общего назначения по адресу https://www.oceaninfo.ru;

АРМы федерального пользователи для обеспечения рабочих органов Президента Российской Федерации и Росгидромета, содержащий специальный набор информации и сервисов. Отдельные элементы АРМ СИАЦ Президента РФ опробованы в 2001-2002 г.г.;

АРМы регионального пользователя.

Наиболее развитыми, как с точки зрения полноты информационных ресурсов, так и состава предоставляемых пользователю сервисов являются АРМ ЕСИМО регионального пользователя: для информационного обслуживания аппарата Ситуационном центре Президента России в Северо-западном федеральном окруне. Информационные ресурсы доступные через АРМ СЗФО включают оперативную фактическую, прогностическую и диагностическую информацию (всего более 80 видов), которая готовится по заданному регламенту в 12 центрах ЕСИМО (рис.8).

Рис.8. Примеры интерфейсов пользователя и представления данных и продукции в АРМ ЕСИМО

В связи с тем, что АРМы КШУ и СЗФО были разработаны для специализированного класса пользователей и вход в АРМы был защищен, оценка текущего использования СРБД ЕСИМО может быть оценена по интенсивности посещений АРМ общего пользователя. Этот АРМ доступен через Web-портал ЕСИМО и обеспечивает обращение ко всем информационным ресурсам, зарегистрированным в СРБД. При этом поддерживается система прав доступа, более 50% ИР предоставляются в виде описаний и образцов, обеспечивается, также, (как и предыдущих АРМ) информация об авторстве.

Ниже приведена статистика посещений Web-портала ЕСИМО в целом (главная страница) и раздела “Информационные ресурсы” (собственно, АРМ общего пользователя).

Количество посещений главной страницы портала ЕСИМО возросло от 30 в 2002 г. до 200-500 в сутки в 2003 г., безусловно, количество посещений различных страниц отличается и очень значительно. Так, раздел “Информационные ресурсы” наиболее посещаем, но все равно это в два раза меньше, чем число посещений главной страницы ЕСИМО. Последнее говорит о том, что раздел “Информационные ресурсы” менее доступен. Это связано с тем, что некоторые пользователи не знают адрес, эта страница не представляется в поисковых системах, может быть переход на эту страницу недостаточно заметен на главной странице – и пользователи не понимают, как перейти к поиску информационных ресурсов и, возможно, нужен дополнительный текст, указывающий на это. В последние месяцы значительно возрос спрос на раздел “Электронный справочник “Информационные ресурсы ЕСИМО”.

В зависимости от времени число посещений главной страницы портала существенно меняется — наибольшее число посещений приходится на 10-17 часов, минимальное – на ночные часы (с 00 до 07 часов).

Большую помощь в анализе посещаемости и определении рейтинга оказывает включение адреса АРМ общего пользователя в поисковую систему Rambler, раздел “Наука”. В этом разделе АРМ ЕСИМО стабильно находится во второй сотне. В сиcтеме Rambler можно также отследить число посетителей портала ЕСИМО по регионам их расположения, например, за ноябрь 2003 года (рис.9).

Рис.9. Количество посещений АРМ общего пользователя
ЕСИМО по регионам

Значимой характеристикой использования информационных ресурсов ЕСИМО является количество ссылок на АРМ общего пользователя в поисковых системах — в системе Yandex АРМ заиндексирован на 1787 страницах, 96 сайтах.

Безусловно, важной характеристикой АРМов ЕСИМО является скорость получения ответа на запрос пользователей через интерфейсы АРМ. Оценка этого показателя использования АРМ в начале 2004 года показали, что, средняя скорость отклика на запрос объемом в 500Кб составляет около 0,8 секунд при размере пакета около 500 — 700 байт. Как и следовало ожидать, скорость отклика существенно зависит от расстояния точки пользователя до точки размещения Web-портала и инфраструктуры СРБД ЕСИМО (г. Обнинск, Калужская область, ВНИИГМИ-МЦД), а также размещения узлов СРБД ЕСИМО (табл.4, 5).

Таблица 4

Скорость отклика на запрос в АРМ общего пользователя ЕСИМО

Организация-узел СРБД ЕСИМО

Размещение

Скорость отклика (секунды)

ААНИИ (VPN канал)

г. Санкт-Петербург

0,03

CЗ УГМС

г. Санкт-Петербург

0,21

ДВНИГМИ

г. Владивосток

1,032

Таблица 5

Время прохождения пакета

Организация

Узел

Время прохода пакета

ААНИИ

www.aari.nw.ru (VPN)

125 ms

СЗ УГМС

https://adm.meteo.nw.ru

848 ms

ДВНИГМИ

www.hydromet.com

4389 ms

В целом, требуется улучшать телекоммуникационные каналы взаимодействия портала ЕСИМО с серверами узлов СРБД. Одним из перспективных решений в этом направлении является переход на VNP каналы для информационного взаимодействия между узлами СРБД ЕСИМО.

Заключение

В итоге можно отметить, что методология и проектные решения, принятые на начальной стадии разработки ЕСИМО, обеспечили современную и системную реализацию решения этой трудной задачи. Созданы технологические предпосылки масс совой интеграции разнородных информационных ресурсов, что позволяет изменить саму сущность подхода к организации использования данных и информационной продукции сообществом потребителей. То есть пользователь имеет возможность интерактивного доступа к требуемым информационным ресурсам об обстановке в Мировом океане, провести on-line обработку и получить новую информацию о морских явлениях и процессах, и тем самым сократить неопределенности в планировании и принятии решений в ходе морской деятельности.

ИНФОРМАЦИОННАЯ ПРОДУКЦИЯ, СОЗДАВАЕМАЯ НА ОСНОВЕ БАЗ ДАННЫХ ТОИ ДВО РАНРостов И.Д., Дмитриева Е.В., В.И. Ростов, Н.И. Рудых Тихоокеанский океанологический институт им. В.И. Ильичева ДВО РАН, г. Владивосток

Информационная оценка баз данных

В ходе реализации технологий, применяемых в ТОИ ДВО РАН, разработаны несколько локальных и интегрированных баз океанографических данных (БОД), использующихся для создания информационно-справочных систем и атласов, размещаемых на web-сайте и CD-ROM [ 5] .

Локальные БОД включают данные:

глубоководных гидрологических наблюдений экспедиций ТОИ (БОД «Океан-2»);
архивных наблюдений над температурой и соленостью по прибрежной зоне России в Японском море (БОД «Океан-5»);
инструментальных наблюдений над течениями на автономных буйковых станциях (АБС) в северной части Тихого океана и ДВ морях (БОД «Океан-3»);
глубоководных гидрологических наблюдений, поступающих в задержанном режиме («delayed mode») в рамках выполнения международного проекта NEAR-GOOS (БОД «POI NEAR-GOOS DMDB).

Интегрированные БОД включают данные:

глубоководных гидрологических наблюдений в северной части Тихого океана (БОД «Океан-1»);
глубоководных гидрологических наблюдений в Беринговом море (БОД «Океан-4/Б»);
глубоководных гидрологических наблюдений в Охотском море (БОД «Океан-4/О»);
глубоководных гидрологических наблюдений в Японском море (БОД «Океан-4/Я»).

Информация о создаваемых базах данных последовательно заносится на страницы специального сайта ТОИ <https://www.pacificinfo.ru> (на данном этапе пользователям предоставляется здесь только описательная и графическая информация). Для примера, сведения о физическом размере в мегабайтах и количестве записей, содержащихся в некоторых из этих баз данных (после проверки на дубли станций) сведены в таблицу 1, а их краткое описание содержится ниже.

БОД «Океан-2» экспедиций ТОИ содержат материалы 147 океанографических рейсов, в которых было выполнено более 27 тысяч гидрологических станций за период 1969-2003 гг.

Таблица 1

Сведения о физическом размере в мегабайтах и количестве записей в
интегрированных и локальных БОД

Источник

Станции

(записей/Мгб)

Температура

(записей/Мгб)

Соленость

(записей/Мгб)

БОД «Океан 1», версия 1 (приведены только данные из отечественных источников)

400000 / 18

4245578 / 62

3693430 / 54

БОД экспедиций ТОИ «Океан 2»

27000 / 2

600000 / 100

580000 / 98

БОД по Берингову морю «Океан-4/Б»

72000 / 4

3428929 / 68

2268565 / 45

БОД по Охотскому морю «Океан-4/О»

66000 / 4

1888942 / 38

1572558 / 32

БОД по Японскому морю «Океан-4/Я»

383000 / 25

4138614 / 94

2393674 / 70

В процессе эксплуатации БОД проводились работы по переводу данных в различные форматы для обмена материалами наблюдений и создания специальной версии этой базы данных на СD-ROM, ориентированной на пользователей, не имеющих специальной подготовки в области информатики.

БОД «Океан-5» включает данные 32700 станций океанографических наблюдений в прибрежной зоне России в Японском море и прилегающих районах за период 1925-2001 гг. и продолжает пополняться. В ходе эксплуатации базы данных проведен контроль на дубли станций и выполнены количественные оценки распределения станций на акватории по годам и сезонам. В настоящее время завершается обработка материалов для подготовки нового электронного справочного пособия – электронного атласа.

В БОД «Океан-3» инструментальных наблюдений над течениями собраны данные 1700 буйковых станций, постановка которых в основном проводилась в северной части Тихого океана и ДВ морях. База была создана на основе массива данных, полученных из ВНИГМИ-МЦД, а затем дополнена до 2027 станций собственными данными ТОИ ДВО РАН, данными, поступившими из ГНИНГИ (Санкт-Петербург) и зарубежными материалами [ 4, 6] . На основе этой информации создан специальный CD-ROM с развитым интерфейсом, описание которого приводится ниже.

Национальная БОД «POI NEAR-GOOS DMDB» содержит данные/метаданные около 2000 станций, выполненных в последние годы в 130 рейсах ТОИ, ДВНИГМИ и ТИНРО в зоне ответственности международного проекта NEAR-GOOS (Японское, Желтое и Восточно-Китайское моря). Отдельным разделом здесь хранится выборка архивных материалов наблюдений по этому району с ретроспективой до 1925 г. (более 400 тыс. станций).

Интегрированная БОД «Океан-1» содержит архивные данные наблюдений по температуре и солености за период 1887-2001 гг. в объеме около 2 млн. профилей и находится в завершающей стадии формирования. В ходе эксплуатации различных версий этой базы данных уже с середины 80-х годов в ТОИ проводились работы по подготовке массивов исходных данных по заданным критериям для последующих специальных расчетов и исследований. Материалами этих исследований продемонстрированы многие из возможных направлений научных приложений реально работающей и доступной пользователям БОД.

Три модификации интегрированных БОД «Океан-4 (Б, О, Я)» глубоководных гидрологических наблюдений (температура и соленость, 1925-2000 гг.) в Беринговом, Охотском и Японском морях также сформированы на основе локальных баз данных и отдельных массивов по материалам отечественных и зарубежных источников. БОД по Японскому морю содержит данные 383 тыс. станций наблюдений, по Охотскому – 66 тыс. и по Берингову – 72 тыс. станций. Материалы этих баз данных также нашли широкое применение в практике научных исследований. Они используются, в частности, при создании новых версий информационно-справочных систем и электронных атласов на CD-ROM.

Информационные продукты, созданные на основе баз данных

Разработанные технологии обеспечивают необходимую базу для создания информационной продукции более высокого уровня, которая предназначена как для узкопрофессионального использования, так и для широкого круга специалистов в смежных областях. Примерами наиболее востребованных видов такой продукции, которая может быть создана на основе первичных исходных данных, зачастую вообще недоступных пользователям, являются высокоточные массивы океанографических данных на регулярной сетке пространственных координат, ряды долговременных наблюдений, поля обобщенных или расчетных характеристик, электронные справочные пособия и атласы. Для ее распространения в мировой практике широко используются компьютерные сети и компакт-диски. Однако приходится констатировать, что по дальневосточному региону в целом, аналоги подобных информационных продуктов отечественного производства на CD-ROM еще не тиражируются и неизвестны пользователям. А информацию, размещаемую на сайтах организаций в виде метаданных, невозможно использовать в практике исследовательской работы.

Опыт, накопленный в результате разработки БОД, позволил приступить к выпуску серии тематических CD-ROM под общим названием «Информационные ресурсы ТОИ», а также создать специализированный web-сайт «Океанография и состояние морской среды Дальневосточного региона России» для размещения формируемых информационных ресурсов [ 3, 5] . Этот сайт является самостоятельным региональным компонентом базового модуля ЕСИМО в сети ДВО РАН и поддерживается на домене <https://www.pacificinfo.ru>.

Развитие специализированного web-сайта

На сайте содержатся сведения о поддерживаемых в ТОИ, регионе и в мире базах данных, а также о других доступных ресурсах и информационной продукции по различным аспектам океанографии, гидрометеорологии и экологии северной части Тихого океана и дальневосточных морей. Создана портал (тематическая платформа) доступа к внешним ресурсам по исследуемому району для получения дополнительной текущей, диагностической и прогностической информации. Сайт доступен в локальной сети института, базовой сети ДВО РАН и находится в режиме постоянного пополнения.

При создании сайта были использованы технологии HTML, JavaScript, PHP и СУБД MySQL. Применение PHP скриптов и БД MySQL позволило выбрать наилучший и надежный способ реализации поставленных задач. Так, например, для обновления информации на сайте могут использоваться web-формы, что позволяет вносить изменения в содержание страниц пользователю, незнакомому с HTML.

Базы данных и информационно-справочные системы на CD-ROM

Серия электронных информационно-справочных систем и атласов на CD-ROM включает следующие тома.

Том 1. Архивные данные экспедиционных гидрологических наблюдений ТОИ (1969-2002 гг.).
Том 2. Атлас по океанографии Берингова, Охотского и Японского морей.
Том 3. Архивные данные наблюдений над течениями на АБС в северной части Тихого океана и ДВ морях (российские и зарубежные).
Том 4. Атлас по океанографии и состоянию морской среды прибрежных районов России в Японском море.
Том 5. CD-ROM, содержащие компоненты интегрированной базы океанографических данных по ДВ морям и северной части Тихого океана.
Том 6. Атлас гидрофизических характеристик района юго-восточной части полуострова Камчатка.

Тома 1, 3, 5 помимо проконтролированных файлов данных, содержащихся в БОД института на жестких дисках, включают текстовые описания, графические иллюстрации и поддержку интерфейса пользователем. Они адаптированы для использования специалистами, не имеющими специальной подготовки в области информационных технологий. Первый и третий тома серии основаны на материалах БОД глубоководных гидрологических наблюдений «Океан-1» и «Океан-2».

Том 3 содержит данные БОД «Океан-3» инструментальных наблюдений над течениями на автономных буйковых станциях (АБС) [ 6] . В базе собраны данные 2027 буйковых станций, постановка которых в основном проводилась в северной части Тихого океана. БОД была создана на основе массивов данных, полученных из ВНИГМИ-МЦД [ 1] , а затем дополнена собственными данными ТОИ ДВО РАН и данными, поступившими из ГНИНГИ, Санкт-Петербург. Кроме российских данных в нее вошли материалы аналогичных зарубежных наблюдений, полученные из доступных источников (около 900 АБС). Большая часть российских измерений, содержащихся на этом диске, была выполнена с помощью буквопечатающих вертушек типа БПВ системы Алексеева. Чаще всего наблюдения производились на одном — двух горизонтах. Максимальное число горизонтов составляло 15. Иногда на одном горизонте выставлялись по два или более приборов. Дискретность отсчетов рядов наблюдений изменялась от 5 до 60 мин, продолжительность серий составляла 0,5-30 сут, а глубина последнего горизонта наблюдений — 3000 м.

Кроме российских наблюдений в том 3 вошли наблюдения, выполненные на семидесяти четырех заякоренных буйковых станциях Японией и аналогичные данные США по Тихому океану за 1965-2000 годы, скопированные с CD-ROM, изданного в сентябре 2001 г. Группой изучения течений на буйковых станциях Орегонского государственного университета. (OSU Buoy Group) [ 12] . Японские наблюдения длительностью от 4 до 140 суток, преимущественно по два горизонта на станцию, производились в основном устройством AANDERAA,. Эти данные получены через Интернет посредством использования специальной интерактивной поисковой системы J-DOSS Центра океанографических данных Японии (JODC). Ряды наблюдений Орегонского государственного университета имеют большую длительность (до двух лет), а для их отображения на CD-ROM имеются специальные средства визуализации.

Подготовка данных для занесения в таблицы «PARADOX» включала в себя преобразование форматов файлов, редактирование, проверку на дубли и первичный контроль качества данных [ 1, 8] . БОД состоит из ряда взаимосвязанных таблиц, содержащих всю имеющуюся информацию о каждой АБС. Использование реляционной СУБД позволяет легко манипулировать данными. Выполняя различные запросы, можно получить любые сведения, которые имеются в базе, производить различные вычисления, строить диаграммы и графики, отражающие результаты запросов и вычислений. Для удобства работы с CD-ROM созданы специальные формы для просмотра и выбора необходимой информации. С помощью этих форм можно посмотреть на характер распределения данных, чтобы затем сделать более корректный запрос.

Для доступа и манипулирования данными на CD-ROM разработана программа на языке Borland Delphi 5 c использованием приложения Borland Database Engine (BDE). Благодаря этому отпадает необходимость совершать дополнительные манипуляции с исходными данными [ 3] .

Электронный атлас по океанографии дальневосточных морей

Значительный интерес для широкого круга пользователей представляют информационно-справочные системы, содержащие не только данные наблюдений, но и специально отобранную и обработанную библиографическую и фактографическую информацию о морской среде региона, распределенную по многочисленным источникам, архивам и ведомственным базам данных. Примерами подобных продуктов являются разработанные в ТОИ системы интеграции и представления материалов в виде электронных атласов по океанографии дальневосточных морей, включая прибрежную зону (тома 2 и 4 серии).

В настоящее время в ТОИ подготовлена и размещена на сайте < https://www.pacificinfo.ru > полная русско-англоязычная версия «Атласа по океанографии Берингова, Охотского и Японского морей». Электронный атлас тиражирован на CD-ROM [ 7] и свободно распространяется. Он включает в себя совокупность программных средств и обобщенных данных о состоянии морской среды региона в виде табличных, графических и текстовых материалов. На CD-ROM содержится аннотированное изложение сведений об основных физико-географических характеристиках, особенностях гидрологического режима, водных массах, приливных явлениях, циркуляции вод и ледовых условиях дальневосточных морей. Приводится обширный графический материал (около 1600 цветных иллюстраций), характеризующий крупномасштабные, фоновые особенности распределения и внутригодовой изменчивости температуры морской воды, солености, скорости звука, гидрохимических элементов и течений. На диске помещены копии фрагментов глобального климатического массива среднемесячных данных GDEM по температуре, солености и скорости звука в морской воде на стандартных горизонтах от поверхности до дна, покрывающего всю акваторию морей. Приведен перечень существующих баз данных свободного доступа и web-сайтов, на которых содержится дополнительная оперативная и архивная информация по широкому кругу специальных вопросов и взаимосвязанных проблем изучения и освоения региона. Здесь же размещается и специальное программное обеспечение для океанологов, разработанное в ТОИ для извлечения и визуализации данных с дисков, содержащих базы данных НЦОД США (NODC/NOAA) серии «WOD» и «WOA», а также ссылки на другие свободно распространяемые программные продукты.

Для построения карт, разрезов и кривых вертикального распределения гидрологических и гидрохимических характеристик использовались следующие базы и массивы океанологических данных:

глобальный массив климатических данных по температуре, солености и скорости звука — «GDEM» (Generalized Digital Environmental Model, Version 2.5, 1998), доступный через Интернет: <https://128.160.23.42/gdemv/gdemv.html >;

CD-ROM «World Ocean Atlas» (WOA’98) [ 9] ;

интегрированная база архивных океанологических данных «Океан-1» по северной части Тихого океана;

база данных глубоководных гидрологических наблюдений рейсов ТОИ «Океан-2».

Массив «GDEM» представляет собой набор проконтролированных и осредненных по месяцам по специальной методике профилей (таблиц) океанологических характеристик в узлах регулярной сетки с высоким горизонтальным разрешением — от 10 (Японское море) до 30 (Берингово и Охотское море) дуговых минут по широте и долготе. Источником данных при создании массива «GDEM» являлись все доступные материалы наблюдений, содержащиеся в базе данных «MOODS» (Master Oceanographic Observation Data Set) ВМФ США (около 7 млн. профилей температуры и солености для Мирового океана, 190 тыс. – для Японского моря) за весь исторический период наблюдений. По количеству исходных данных по температуре и солености этот массив являлся самым полным из известных аналогов на момент подготовки первой версии атласа, а рассчитанные по этим данным осредненные климатические значения достаточно надежны и репрезентативны. Например, еще одна доступная пользователям база данных НЦОД США WOD’98) [ 11] содержит только около 5,4 млн. профилей по температуре и солености. Методика построения массива GDEM, а также результаты его использования и сопоставления с аналогичными климатическими данными С. Левитуса, осредненными по другой методике, приводятся в ряде специальных работ [ 10, 14] .

CD-ROM «World Ocean Atlas» (WOA’98) разработан в НЦОД США на базе WOD’98. Он содержит объективно проанализированные средние климатические данные по температуре, солености и гидрохимическим элементам, а также их статистические характеристики в узлах одноградусной и пятиградусной сеток.

Данные БОД «Океан-1» использованы в первой версии атласа для корректировки фрагментов массива GDEM при построении карт распределения температуры и солености и при анализе гидрологических характеристик по всем рассматриваемым районам. На примере Японского моря проведено сопоставление карт пространственного распределения гидрологических характеристик, построенных по среднемноголетним данным из массивов БОД «Океан-1» и GDEM, которое дало удовлетворительные по схожести общей картины результаты.

При создании программной оболочки электронного атласа использовались современные web-технологии, принятые в мировой практике [ 3] . В качестве средств реализации данного атласа были выбраны HTML и JavaScript. Это делает его универсальным в использовании как в виде CD-ROM, так и в сети Интернет. Информационно-справочная система (атлас) разработана для ОС Windows и Windows NT. Система допускает возможность расширения и модификации.

При построении карт, разрезов и графиков использовалось специальное программное обеспечение – пакет «Ocean Data View» (ODV) [ 13] и другие приложения. «ODV» содержит иллюстративную основу для построения графических изображений, специальные программные средства, удобные интерфейсы и т.д.

Основной графический материал воспроизведен в атласе следующим образом [ 7] :

Среднемноголетние месячные карты распределения температуры, солености и скорости звука приведены для стандартных горизонтов: 0, 100, 200, 500 и 1000 м для всех месяцев года.

Схемы вертикальных разрезов этих характеристик вдоль отдельных меридианов и параллелей построены в двух масштабах, главным образом, по данным, осредненным за основные сезоны – весну, лето, осень, зиму.

Выборочные кривые вертикального распределения гидрологических параметров для различных районов построены по среднемесячным данным.

Карты пространственного распределения гидрохимических характеристик построены по среднесезонным данным [ 9] на следующих горизонтах: содержание растворенного кислорода – 0, 100, 200, 500 и 1000 м; фосфатов, нитратов и силикатов – 0, 100, 200 и 500 м; хлорофилла – на поверхности.

Характеристики циркуляции вод представлены в виде обобщенных схем и карт течений для одного месяца каждого из сезонов.

Карты фактического пространственного распределения некоторых гидрологических и динамических характеристик на акватории морей (температура воды, топография уровенной поверхности, течения), полученные в результате мониторинга, взяты из источников в Интернет.

Карты приливов и границ положения кромки льда представлены в обобщенном виде.

Вспомогательные иллюстрации включены в отдельные фрагменты описательной части атласа в виде html — ссылок на авторские копии рисунков из оригинала без переработки.

Электронный атлас по океанографии прибрежной зоны

Электронный атлас по океанографии и состоянию прибрежной зоны Японского моря находится в стадии подготовки. Он включает в себя обширный текстовой, табличный и графический материал по разделам:

Физико-географические характеристики и гидрометеорологические условия:

морфометрические характеристики и рельеф дна;
атмосферные процессы, климат и метеорология;
атмосферная циркуляция;
ветровой режим;
ветровые волны и зыбь;
температура воздуха;
атмосферные осадки;
облачность;

опасные и особо опасные гидрометеорологические явления (тайфуны, волнение, обледенение судов, ограниченная видимость).

Гидрологические характеристики (по многолетним данным и отдельным съемкам):

горизонтальное и вертикальное распределение температуры и солености воды;
водные массы;
циркуляция вод и течения;

приливные явления;

ледовые условия.

Гидрохимические характеристики.
Ключевые физические и биохимические процессы в прибрежной зоне:

номенклатура по типам и масштабам;

проявление и вклад в изменчивость;

оценка изученности;

состояние и тенденции в изменении режима вод.

Состояние прибрежно-морских экосистем:

донные ландшафты;
загрязнение морских акваторий и донных осадков;
состояние морской биоты;

промысловые морские беспозвоночные, водоросли и травы.

Атлас гидрофизических характеристик района юго-восточной части полуострова Камчатка.

Электронный атлас представляет собой интерактивную информационно-справочную систему, включающую совокупность данных наблюдений и результатов исследований ряда гидрофизических характеристик океана, представленных в виде табличных, графических и текстовых материалов для района, ограниченного координатами 50-56⁰ с.ш.; 156,5-163,5⁰ в.д.

На CD-ROM содержится обобщенное описание особенностей структуры, динамики и акустических свойств вод региона, базирующееся на результатах многолетних экспериментальных исследований и моделирования полей гидрофизических характеристик, выполненных ТОИ ДВО РАН при участии АКИН. Приводится обширный графический материал (около 700 цветных рисунков), иллюстрирующий основные черты распределения и изменчивости температуры морской воды, солености и скорости звука.

На диске помещены копии фрагментов баз данных ТОИ (глубоководные гидрологические наблюдения и временные серии, наблюдения над течениями и спутниковые изображения) и глобального климатического массива GDEM, США (среднемесячные данные по температуре, солености и скорости звука в морской воде на стандартных горизонтах от поверхности до дна), а также пользовательские программные средства. Приведен перечень существующих баз данных свободного доступа и web-сайтов, на которых содержится дополнительная оперативная и архивная информация по широкому кругу специальных вопросов и взаимосвязанных проблем изучения и освоения региона.

Для построения карт, разрезов и кривых вертикального распределения исследуемых характеристик и параметров атласов использовались упомянутые выше средства программного обеспечения, материалы перечисленных выше баз данных и другие доступные архивные данные. При составлении аннотированного описания по каждому из разделов и подборе готового к воспроизведению в электронном виде табличного и иллюстративного материала использовались опубликованные научные статьи, монографии и режимно-справочные пособия.

Ближайшими аналогами подобной продукции для дальневосточного региона на сегодняшний день являются такие электронные издания как «Атлас по океанографии корейских вод» (Корея) и «Гидрохимический атлас Охотского моря» (ВНИРО/НЦОД США), основанный на данных только пяти рейсов НИС ТОИ и ТИНРО, размещенные в Интернете и на CD-ROM. Кроме того, В.М. Пищальником и А.Ю. Бобковым опубликована печатная версия разрабатываемого ими электронного «Океанографического атласа шельфа острова Сахалин» [ 2] .

Планируется разработка системы приложений созданных информационных ресурсов. Для этого проводится разработка расчетно-модельного блока для создания комплексной информационно-аналитической системы диагностики и прогнозирования состояния и изменчивости параметров морской среды региона.

В целом разрабатываемые системы призваны обеспечить информационную поддержку решения широкого круга задач фундаментальных и прикладных исследований в области океанологии, гидрометеорологии, экологии и природопользования. Они могут применяться в системе образования, в научных и хозяйственных организациях, в административных органах, деятельность которых связана с использованием информации о состоянии природной среды, эксплуатацией ресурсов морских и прибрежных акваторий, разработкой природоохранных мероприятий региона, в том числе, в условиях чрезвычайных ситуаций.

Работа выполнена при поддержке грантов ДВО РАН № 03-3-А-07-048 и № 03-3-Г-07-102.

ЛИТЕРАТУРА

Данченков М.А. Массив данных инструментальных наблюдений над течениями // Отчет о НИР по теме «Разработка программного обеспечения массива океанологической информации для анализа изменчивости гидрологических условий и возможности их прогнозирования в различных рыбопромысловых районах Тихого океана». Владивосток, 1985. С. 46-49.
Пищальник В.М., Бобков А.Ю. Океанографический атлас шельфовой зоны острова Сахалин (в 2-х частях). Ч. 1. Южно-Сахалинск: Изд-во: СахГУ, 2000. 174 с.
Ростов В.И. Разработка интерфейса информационных систем ТОИ ДВО РАН по океанографии Дальневосточного региона России // Океанологические исследования. Владивосток: Дальнаука, 2002. С. 89-93.
Ростов В.И. Разработка и реализация тематических электронных информационно-справочных пособий и атласов на CD-ROM // Тез. докл. конференции ОИР’2002. Обнинск: ВНИИГМИ-МЦД, 2002. С. 71-72.
Ростов И.Д., Дмитриева Е.В., Ростов В.И., Рудых Н.И. Развитие интегрированной базы информационных ресурсов по океанографии и состоянию морской среды Дальневосточного региона России // Вестник Дальневосточного отделения Российской академии наук. – 2003. — № 2. С. 134-141.
Ростов В.И., Рудых Н.И. База данных инструментальных наблюдений над течениями на АБС в северной части Тихого океана // Электронный журнал «Новости ЕСИМО». Изд-во: ВНИИГМИ-МЦД, 2003. Вып. 14. 6 с.
Ростов И.Д., Юрасов Г.И., Рудых Н.И., Дмитриева Е.В., Ростов В.И. Электронный атлас по океанографии Берингова, Охотского и Японского морей // Океанология. 2004. Вып. 1 (в печати).
Юрасов Г.И., Яричин В.Г. Течения Японского моря. Владивосток: Изд. ДВО АН СССР, 1991. 176 с.
CD-ROM: World Ocean Atlas 1998. Version 1. OCL NODC/NESDIS/NOAA, 1999.
Chu P.C., Lan J., Fan C. Japan Sea Thermohaline Structure and Circulation. Part I: Climatology // J. Physical Oceanography. 2001. Vol. 31. P. 244-271.
Conkright M.E., Levitus S., O’Brien T. et al. World Ocean DataBase 1998. Documentation and quality control. Version 2.0. Ocean Climate Laboratory. National Oceanographic Data Center. NODC Internal Report 14. Silver Spring, MD, 1999. 117 p.
Data from Buoy Group Moorings 1965 — 2000. Oregon State University. September 2001. CD-ROM.
Schlitzer, R. Interactive analysis and visualization of geoscience data with Ocean Data View. Computers & Geosciences. 2002. V. 28, N 10. P. 1211-1218.
Teague W.J., Carron M.J. & Hogan P.J. A Comparison Between the Generalized Digital Model and Levitus Climatologies // J. Geophysical Research. 1990. Vol. 95, NO C5. P. 7167-7183.

Авторы

Ростов Игорь Дмитриевич, к. г. н., зав. лаб. информатики и мониторинга океана, ТОИ ДВО РАН.
Дмитриева Елена Витальевна, к. т. н., с. н. с. лаб. информатики и мониторинга океана, ТОИ ДВО РАН.
Ростов Владимир Игоревич, аспир. лаб. комплексного анализа океанологической информации ТОИ ДВО РАН.
Рудых Наталья Ивановна, вед. прогр. лаб. информатики и мониторинга океана, ТОИ ДВО РАН.

Тихоокеанский океанологический институт им. В.И. Ильичева ДВО РАН

690041, Владивосток, ул. Балтийская, 43

Тел: (4232) 311 420, Факс: (4232) 312-573

E-mail: rostov@pacificinfo.ru

КЛИМАТИЧЕСКАЯ ИЗМЕНЧИВОСТЬ СОДЕРЖАНИЯ КИСЛОРОДА ДЛЯ СЛОЯ 0-500М НА АКВАТОРИИ СЕВЕРНОЙ АТЛАНТИКИ (АТЛАС)Н.В.Овинова, А.А. Постнов, В.Б. Лапшин (Государственный океанографический институт)

По имеющимся рейсовым данным отечественных и зарубежных центров хранения информации произведены климатические обобщения измерений содержания кислорода в координатах “время (год) – глубина” “долгота-глубина”, “год-долгота” за период 1960-1990 г.г. на акватории Северной Атлантики. Построены карты параметров межгодовой изменчивости содержания кислорода, интерпретируемой параболой 2 степени, для горизонтов 0 и 100м. Работа выполнена при поддержке РФФИ, проект 01-05-65369

Исходные данные и методы их обработки

При построении карт использовался массив глубоководных гидролого- гидрохимических данных, полученных на национальных и, частично, зарубежных океанографических судах (данные международных океанографических центров “А”, г.Обнинск, Россия и “В”, г.Вашингтон, США) в период между 1960 и 1990 г.г..

В связи с тем, что не все измерения проводились на стандартных горизонтах, для каждого индивидуального профиля содержания кислорода (т.е., для каждой гидрологической станции) проводилась интерполяция его значений на горизонты 100, 200, 300, 400, 500 м с использованием представления зависимости параметра от глубины полиномом 2-й степени. Затем данные, относящиеся к каждому отдельному горизонту и сезону года, группировались по пятиградусным квадратам (трапециям). Перед осреднением данные, относящиеся к каждому отдельному квадрату и горизонту, проходили контроль на принадлежность к интервалу значений, отстоящих от среднего на величину, вчетверо превышающую среднее квадратическое отклонение соответствующей характеристики. Эта процедура приводила к исключению из рассматриваемых массивов нетипичных значений, обусловленных либо ошибками наблюдений, либо не характерными для данного района водными массами. С математической точки зрения это означало, что распределение значений становилось более близким к нормальному. Далее производились осреднение по данному сезону каждого года.

Ряды значений средней концентрации кислорода на отдельных горизонтах, полученные для отдельных пятиградусных квадратов, подвергались пространственной (по вертикали) и временной (по годам) интерполяции с шагом 50 м и 5 лет, соответственно. В результате для выделенных квадратов и сезонов года были получены пространственно-временные разрезы, приведенные ниже.

Кроме того, для оценки многолетней изменчивости растворенного кислорода использовалась разность значений средней концентрации кислорода, осредненная по пятилетним периодам.

1. Многолетняя изменчивость содержания кислорода в 500-метровом слое в характерных 5-градусных квадратах Северной и Центральной Атлантики.

Зима (январь-март).

Рис.1.

Рис.2.

Рис.3

Рис.4.

Рис.5

Рис.6

Рис.7.

Весна (апрель-июль)

Рис.8

Рис.9.

Рис.10.

Рис.11

Рис.12

Рис.13

Рис.14

Рис.15

Рис.16

Рис.17

Лето (июль-сентябрь)

Рис.18

Рис.19

Рис.20

Рис.21

Рис. 22

Рис.23

Рис. 24

Рис. 25

Рис.26

Рис.27

Осень (октябрь-декабрь)

Рис.28

Рис.29

Рис.30

Рис.31

Рис.32

Рис.33

Рис. 34

Рис.35

Рис.36

Рис.37

Горизонт 100м (указано количество данных в каждом году в каждом 5-градусном квадрате)

Рис.38

2. Параметры межгодовой изменчивости содержания кислорода

Представим общий вид многолетней изменчивости характеристики как At²+Bt+c, где t – год.

Точка экстремума (максимума или минимума параболы) – год t_e = — B/2A, при котором меняется знак линейного тренда.

Если А близко к 0, либо t_e велико, тренд можно считать линейным.

На рис.39-46 представлены цифрокарты коэффициентов А и t_e, при котором меняется знак регрессионной зависимости многолетней изменчивости содержания кислорода по сезонам года в период 1960-1990г.г.

Карты параметров A и t_e для всех сезонов на средних широтах, горизонты 0 и 100

Рис.39

Зима.

Рис.40

Рис.41

Рис. 42

Рис.43

Рис.44

Рис.45

Рис.46

Мероприятия ЕСИМО

Заседание секции Межведомственного научно-технического совета подпрограммы ЕСИМО) по подпрограмме “Создание единой системы информации об обстановке в Мировом океане” ФЦП “Мировой океан”, 25 -26 февраля 2004 г. , г. Обнинск (ВНИИГМИ-МЦД)

На заседании секции присутствовали представители всех организаций министерств и ведомств, участвующих в выполнении Подпрограммы. Были рассмотрены:

Концепция комплексного информационного обеспечения морской деятельности в ЕСИМО, основные направления ее реализации в 2004-2007г.г.
Результаты испытаний информационно-измерительного комплекса (ИИК) “Береговая станция/пост” на Каспийском море в 2003 году и работы по вводу ИИК в опытную эксплуатацию в 2004 году.
Перечень диагностической и прогностической информации для решения задач ЕСИМО и технологии ее доведения до пользователей.
Развитие электронного картографического фонда и решения по разработке и использованию картографического сервера ЕСИМО.
Общая схема сквозной технологии доставки данных о морской среде с платформ сбора данных в Центры ЕСИМО с использованием телефонных, радио и спутниковых каналов связи.
Состояние технологии получения диагностической информации о гидрометеорологическом состоянии морской среды (ИТК-МАР) и демонстрация ее работы для принятия решений об использовании ИТК-МАР (АТОМ, ЭПОС, ПРОГНОЗ, ФАЗА) в ЕСИМО
Методический и информационно-технологические аспекты развития информационного обеспечения в ЕСИМО регионального уровня.

Заслушав и обсудив доклады по повестке дня, секция МНТС ЕСИМО решила:

1. Считать приоритетным направлением работ по подпрограмме ЕСИМО:

в 2004-2007г.г. — развитие средств и организацию комплексного информационного обеспечения морской деятельности в целях эффективной информационной поддержки реализации Морской доктрины Российской Федерации. Рекомендовать организациям-исполнителям подпрограммы ЕСИМО до 15 марта представить во ВНИИГМИ-МЦД замечания и предложения к Концепции комплексного информационного обеспечения морской деятельности в ЕСИМО;
в 2004 году – разработка и предъявление к испытаниям автоматизированных рабочих мест (АРМ) пользователей ЕСИМО уровня аппарата (уполномоченной организации) федеральных органов исполнительной власти – Росгидромет, Минобороны России, МПР России, Минтранс России, Госкомрыболовство России, а также РАН. Организациям-исполнителям подпрограммы ЕСИМО до 15 мая подготовить и представить во ВНИИГМИ-МЦД перечни информационных ресурсов об обстановке в Мировом океане, включенных и планируемых к подключению в ЕСИМО в 2004-2005 г.г. для использования в указанных АРМах системы.

2. Просить дирекцию подпрограмм ФЦП Мировой океан обратиться в администрацию РосНИИРОС относительно подключения к сети RBnet телекоммуникационных узлов ЕСИМО (ДВНИГМИ, морские УГМС и др.)

3. Рекомендовать ВНИИГМИ-МЦД:

обобщить результаты испытаний ЕСИМО для ГМО КШУ ТОФ и в СЗРЦ МЧС и распространить их среди исполнителей ЕСИМО, срок — до 15 марта 2004 г.
ускорить работы по подготовке технологии интеграции распределенных информационных ресурсов ЕСИМО для использования в организациях-исполнителях подпрограммы
включить в План НИОКР на 2004 год разработку решений по организации автоматизированного обслуживания пользователей средствами ЕСИМО (подписка на обслуживание, обслуживание по технологии PUSH/PULL, расчет стоимости и др.).

4. Докладчикам – представителям ГМЦ России (п.4. повестки дня), ГНИНГИ МО РФ (п.5. повестки дня), ВНИИГМИ-МЦД (п. 6. повестки дня), ААНИИ ((п. 8. повестки дня) распространить среди организаций-исполнителей подпрограммы уточненные материалы по тематике докладов, срок до 15 марта 2004 г.

5. Предложить ВНИИГМИ-МЦД и ГОИН рассмотреть вопрос о доработке и организации испытаний автоматизированной технологии оперативного мониторинга состояния морской гидрометеорологической среды (АТОМ) для встраивания в ЕСИМО, срок – 15 апреля 2004. ГОИН организовать научную экспертизу модельного блока технологии АТОМ, срок – ноябрь, 2004 г.

6. Рекомендовать дирекции подпрограмм ФЦП “Мировой океан” пересмотреть состав секции МНТС по подпрограмме ЕСИМО.

7. Отметить что НИЦ “Планета” не представил доклад “Перечень спутниковых данных и продукции о морской среде и технологии их доставки в Центры ЕСИМО и пользователям системы”. Рекомендовать НИЦ “Планета” подготовить и распространить среди организаций-исполнителей подпрограммы материалы по тематике доклада, 15 марта 2004 года.

Новые публикации

The Russian Far East: A Reference Guide for Conservation and Development»

By: Josh Newell The book is available online at: https://www.rfebook.com/

«The Russian Far East» overviews and analyzes the region’s geography and ecology, natural resources, major industries, infrastructure, foreign trade, demographics, protected area system, and legal structure. Particular attention is devoted to how the region can develop in an environmentally sustainable way. The book also includes contributions from an interdisciplinary team of ninety specialists from Russia, the United States, and the United Kingdom. BOOK FEATURES Reference: Region-by-region summaries of geography, climate, flora and fauna, population, political status, resources, industries, infrastructure, and trade. Expert Analysis: The ninety contributing authors range from botanists to economists, geologists to environmental activists. Maps: More than fifty maps, many in color, depict administrative districts and indigenous peoples’ lands, protected areas, mineral deposits, timber resources, fisheries, and oil and gas developments. Tables and Charts: Tables and figures provide the reader with a wealth of useful, hard-to-find statistics. Statistics cover population, industrial production, foreign investment, and trade. Photography: Spectacular photos from some of the region’s best photographers. The book is divided into eleven chapters. The first chapter summarizes the Russian Far East as a whole, while each of the remaining chapters deal with an administrative region within the Russian Far East. All of the chapters are divided into identical sections to simplify comparison among the regions.

Конференции

EuroGOOS 2005. 6- 9 июня 2005 в Брест (Франция). Основные топики: оперативные системы, моделирование, ассимиляция данных, прибрежные системы, информационная продукция, требования пользователей. Больше информации можно найти на сайте https://www.ifremer.fr/eurogoos2005/documents/firstannouncement230204_web.pdf. Официальный сайт конференции https://www.eurogoos2005.org. Абстракт до 300 слов, срок высылки до 15 декабря 2004г.

Инструкции для авторов

Журнал публикует результаты исследований в области автоматизации сбора, обработки, хранения и обмена информацией о состоянии морской природной среды. Основными направлениями являются:

Проектирование единой системы информации об обстановке в Мировом океане (ЕСИМО);
Создание баз данных о состоянии морской природной среды;
Разработка и использование программных средств;
Создание единого информационного пространства.

Статьи, предназначенные для опубликования в журнале, должны содержать новые результаты, не опубликованные ранее и не предназначенные для одновременной публикации в других журналах. Объем статьи не должен превышать 1/2 печатного листа (что эквивалентно 12 страницам текста с плотностью 1800 знаков/стр), число иллюстраций не должно превышать 5. Текст подготавливается на русском языке. Помимо текста, в отдельном файле должны быть представлены на русском языке: название статьи, фамилии и инициалы авторов, аннотация длиной до 10 строк.

Текст должен быть подготовлен в электронной форме с использованием редактора Word for Windows.

В журнале принято, что рецензент сообщает редколлегии только свое мнение о целесообразности или нецелесообразности публикации, редактирование статей не производится.

Автор полностью отвечает за содержание и язык статьи, а также возможность ее публикации в открытой печати с точки зрения защиты государственных или коммерческих секретов.

Уважаемые коллеги!

Присылайте, пожалуйста, материалы, касающиеся автоматизации сбора, обработки информации об обстановке в Мировом океане для помещения в новости ЕСИМО.

Электронное периодическое издание “Новости ЕСИМО”, свидетельство о регистрации
Эл. N 77-2093 от 17 ноября 1999 г., выданное Министерством РФ по делам печати, телерадиовещания и средств массовых коммуникаций

Научный редактор: д-р техн. наук., зав. лаб. ЦОД ВНИИГМИ-МЦД Евгений Вязилов

Тел. (08439) 74676, Факс: (095) 255-22-25 (для Вязилова), E-mail: vjaz@meteo.ru. https://www.oceanInfo.ru/newsl Адрес: 249020, г. Обнинск, ул. Королева 6