全球大气再分析产品综合评估系统软件开发项目任务书

全球大气再分析全球大气再分析产品综合评估系统产品综合评估系统 软件开发软件开发 任务书任务书 任务名称：全球大气再分析产品综合评估系统软件开发 委托单位： 国家气象信息中心 承担单位： 经 费： 实施周期： 联 系 人： 地 址： 电 话： 邮 箱： 2018 年 5 月 30 日 全球大气再分析产品综合评估系统软件任务书 1 目目 录录 1 1 项目概述项目概述 . 3 1.1 系统概述. 3 1.2 文档概述. 3 2 2 用户与系统任务用户与系统任务 . 3 2.1 用户 3 2.2 系统任务. 3 3 3 运行环境运行环境 . 4 4 4 功能要求功能要求 . 4 4.1 产品获取子系统 . 5 4.2 产品评估管理子系统 . 6 4.3 产品质量评估与图形绘制子系统 . 7 4.4 产品评估展示子系统 . 9 5 5 非功能要求非功能要求 . 9 6 6 接口要求接口要求 . 10 7 7 软件设计要求软件设计要求 . 10 7.1 软件工程化的要求 . 10 7.2 软件工程化的设计 . 10 7.3 数据格式规则 . 10 7.4 模块化规则. 11 7.5 容错规则. 11 8 8 测试要求测试要求 . 11 8.1 被测试对象. 11 8.2 测试方法. 11 8.3 测试结果. 11 8.4 软件测试记录要求 . 12 9 9 文档要求文档要求 . 12 9.1 文档 12 9.2 软件程序. 13 1010 管理要求管理要求 . 13 10.1 管理标准. 13 10.2 管理机构. 13 10.3 开发进度. 13 10.4 质量保证. 14 10.5 软件配置管理 . 14 10.6 人员配备. 14 10.7 外部评审要求 . 15 1111 验收与交付验收与交付 . 15 11.1 完成形式和交付内容 . 15 11.1.1 文档文档 15 11.1.2 软件程序软件程序 16 11.1.3 用户培训用户培训 16 11.2 软件验收准则 . 17 11.3 验收运行环境 . 17 全球大气再分析产品综合评估系统软件任务书 2 11.4 服务范围. 17 11.5 软件移交. 17 12 维护维护 18 12.1 软件保障. 18 12.2 承制方的责任 . 18 12.3 交办方的责任 . 19 13 知识产权要求知识产权要求 . 19 14 安全保密要求安全保密要求 . 20 1515 附录附录 20 全球大气再分析产品综合评估系统软件任务书 3 1 1 项目项目概述概述 1.1 系统概述系统概述 “全球大气再分析产品综合评估系统”是大气再分析系统的重要组成部分，主要对大气再分析系统输出的数据产品的天气学质量、气候态、气候变率、大气主要变率模态、环流系统、季风指数等指标进行综合评估和诊断分析，并通过可视化方式展现质量评估结果。帮助研究人员及时发现大气再分析系统运行过程中出现的问题，能够对问题进行诊断和改进。 1.2 文档概述文档概述 本文档的编制目的是要详细说明“全球大气再分析产品综合评估系统”在技术与规格方面的要求，明确界定项目建设的范围。 本文档的内容包括用户需求、开发过程与产品要求，是该项目技术开发合同的技术附件，与合同主件具有同等法律效力。本文档将作为委托、承制和最终用户方进行开发、验收和交付的技术依据。 2 2 用户用户与系统任务与系统任务 2.1 用户用户 “全球大气再分析产品综合评估系统”直接用户是大气再分析数据产品研究人员、国家气象信息中心研究人员（管理者、产品评估者） ，对承制单位提出的用户需求将由国家气象信息中心全权负责诠释和维护。 2.2 系统任务系统任务 “全球大气再分析产品综合评估系统”主要开发任务是基于大气再分析系统输出的数据产品，建立 B-S（浏览器-服务器）模式、可自由扩展产品栏目的人机交互式大气再分析产品质量评估系统，对数据产品的天气学质量、气候态、气候变率、大气主要变率模态、环流系统、季风指数等指标进行质量评估和诊断，评估结果通过网页进行可视化展现。 全球大气再分析产品综合评估系统软件任务书 4 3 3 运行环境运行环境 “全球大气再分析产品综合评估系统”基于国家气象信息中心提供的高性能服务器、云平台等硬件环境运行。 软件环境主要包括： 高性能服务器已有的 Linux 操作系统； JAVA 运行平台； Tomcat 网站服务器。 4 4 功能功能要求要求 “全球大气再分析产品综合评估系统”主要开发任务是基于大气再分析系统输出的数据产品，建立 B-S（浏览器-服务器）模式、可自由扩展产品栏目的人机交互式大气再分析产品质量评估系统，对数据产品的天气学质量、气候态、气候变率、大气主要变率模态、环流系统、季风指数等指标进行质量评估和诊断，评估结果通过网页进行可视化展现。该系统由 4 个子系统组成，如下图所示。 全球大气再分析产品综合评估系统软件任务书 5 图 4-1 全球大气再分析产品综合评估系统结构图 4.1 产品产品获取子系统获取子系统 作为全球大气再分析产品综合评估系统运行的数据支撑，实现系统外部数据的自动和人工获取。具体包括国际其它再分析资料 ERA Iterim、ERA5、JRA-55、NCEP/DOE、CFSR、MERRA 等。 产品获取子系统除了完成数据的获取之外，还具有数据格式标准化处理等功能。具体功能要求如下： 1）定时自动下载 以 FTP 或 URL 方式，实现多源数据的定时自动下载，下载连接时的账户信息可配置，已下载的数据需要形成列表或日志文件，方便用户进行正确性检查。 2）人工手动下载 可以根据时段、要素等条件进行一键下载，也可以对自动下载失败的文件进行单个或批量补下载。 全球大气再分析产品综合评估系统软件任务书 6 3）数据完整性检查 实现对所下载的多源数据的完整性检查，并记录检查结果。 4）数据格式标准化处理 对所下载的多源数据格式进行标准化处理和输出。 4.2 产品评估管理子系统产品评估管理子系统 作为全球大气再分析产品综合评估系统的运行支撑，实现系统内各种产品、评估算法、用户权限等的配置管理，支持该系统运行。具体功能要求如下： 1）产品种类管理 大气再分析产品种类繁多，具体可参见附录，根据实际应用情况，实现产品种类的分级管理，并提供新增、修改、删除、排序等功能。 2）评估算法管理 集成系统内各种产品不同指标的评估算法，实现对所需评估产品及相关算法的配置和管理功能，根据产品特性，提供可视化界面对算法参数进行灵活、可扩展配置。 3）用户和权限管理 系统用户按照不同的工作内容分为三类： 管理员用户：拥有系统所有权限，包括系统用户的创建及权限分配； 开发者：负责对评估产品和算法进行配置和管理，根据评估结果及时对算法进行改进与更新； 使用者：通过本系统对大气再分析产品进行实时评估或定制浏览。 实现对不同用户和功能的分级管理功能： 根据用户类型划分系统角色，每一个角色对应的系统功能可配置； 用户登录后，进行权限认证，向用户开放权限内功能。 4）日志信息管理 对系统操作日志进行记录和管理，方便出现问题时的追溯。 5）信息备份与恢复 全球大气再分析产品综合评估系统软件任务书 7 实现产品评估管理子系统配置信息的自动备份和恢复功能，避免因系统故障、服务器更新维护造成信息丢失。 4.3 产品质量评估与产品质量评估与图形绘制子系统图形绘制子系统 作为全球大气再分析产品综合评估系统的运行支撑，实现系统内各种数据产品不同指标的质量评估和图形绘制，以及各种运行作业的调度管理。 1）天气学产品质量评估 依据天气学产品质量评估算法原型，规范算法输入输出接口，制作天气学产品质量评估与图形绘制模块， 实现位势高度、风场、 温度、 相对湿度、 位势高度、风场等产品特定区域特定层次的均方差、距平相关质量评估分析，输出评估结果数据和图形。 2）气候态产品质量评估 依据气候态产品质量评估算法原型，规范算法输入输出接口，制作气候态产品质量评估与图形绘制模块，实现 2m 温度、降水量、海平面气压、高度场、经向风、纬向风、相对湿度、比湿等产品任意层次、任意时段、特定空间范围的质量评估分析，输出评估结果数据和图形。 3）气候变率产品质量评估 依据气候变率产品质量评估算法原型，规范算法输入输出接口，制作气候变率产品质量评估与图形绘制模块，实现 2m 温度、降水量、海平面气压、高度场、经向风、纬向风、相对湿度、比湿等产品任意层次、任意时段、特定空间范围的质量评估分析，输出评估结果数据和图形。 4）大气主要变率模态产品质量评估 依据大气主要变率模态产品质量评估算法原型，规范算法输入输出接口，制作大气主要变率模态产品质量评估与图形绘制模块， 实现 NAO 指数、 AO （NAM）指数、AAO 指数、PNA 型指数、EU 型遥相关指数、EAP 型遥相关指数、WA 西大西洋型遥相关指数、EA 东大西洋型遥相关指数、WP 型遥相关指数等产品任意时段的质量评估分析，输出评估结果数据和图形。 全球大气再分析产品综合评估系统软件任务书 8 5）环流系统产品质量评估 依据环流系统产品质量评估算法原型，规范算法输入输出接口，制作环流系统产品质量评估与图形绘制模块，实现 Walker 环流指数、Hadley 环流指数、北半球极涡面积、北半球极涡强度、西伯利亚高压强度指数、西太副高强度指数、西太副高面积指数、西太副高脊线位置指数、西太副高西伸脊点指数、东亚大槽强度指数、南亚高压强度指数、澳大利亚高压强度指数、阿留申低压强度指数、东亚西风急流强度指数(yang,2002)等产品年际质量评估分析，输出评估结果数据和图形。 6）季风指数产品质量评估 依据季风指数产品质量评估算法原型，规范算法输入输出接口，制作季风指数产品质量评估与图形绘制模块， 实现 Webster-Yang 印度夏季风指数、 Zhang QY 东亚夏季风指数、南海夏季风指数、Jhun-lee 东亚冬季风强度指数、Zhu 东亚冬季风强度指数、西北太平洋夏季风指数(Bin Wang)、澳大利亚夏季风、北美夏季风等产品年际质量评估分析，输出评估结果数据和图形。 7）对流层-平流层过程产品质量评估 依据对流层-平流层过程产品质量评估算法原型，规范算法输入输出接口，制作对流层-平流层过程产品质量评估与图形绘制模块，实现平流层准两年振荡QBO 指数、北极地区平流层（20hPa）温度变化指数、北极地区平流层（20hPa）纬向风变化指数、北极地区上传波动热通量变化指数等产品年际质量评估分析，输出评估结果数据和图形。 8）青藏高原产品质量评估 依据青藏高原产品质量评估算法原型，规范算法输入输出接口，制作青藏高原产品质量评估与图形绘制模块，实现地面气温、地面感热通量、地面风速、区位势高度场等产品年际区域平均的质量评估分析，输出评估结果数据和图形。 具体功能要求如下： 处理参数配置：对各个产品的处理参数以文件的方式进行管理，参数可配置和保存。 全球大气再分析产品综合评估系统软件任务书 9 运行调度：提供人机交互界面，对所需要处理的产品建立定时作业，控制各处理作业的启动、中断和结束等，并对运行状态进行监控。对异常中断的处理作业，可以继续提交或全部重做。 数据归档：输出的评估结果数