Атлас ``Атмосферные аэрозоли Сибири''

Атлас представляет собой web-портал, аккумулирующий накопленный до настоящего времени эмпирический материал о составе и распределении атмосферных аэрозолей на территории Западной и Восточной Сибири, Алтайского и Красноярского краев. Он предоставляет возможность коллективной работы с архивами данных и алгоритмы обработки данных специализированными программами для решения исследовательских задач.

Инновационный характер исследований в области физики атмосферы позволяет обойтись без долгосрочных трудоемких процедур метрологической аттестации процессов измерения этих характеристик. Поэтому была выполнена явная привязка метрологических терминов к практике формирования эмпирического материала по атмосферным аэрозолям, основываясь на его физическом содержании. При наличии онтологии измерительных систем такая привязка составляет основной объем информационного моделирования предметной области, поскольку ее результат пригоден к непосредственному применению для проектирования информационно-измерительной системы. Привязка начинается с определения физических величин, измеряемых в контексте атласа ``Атмосферные аэрозоли Сибири'', это концентрации частиц в воздухе и другие свойства атмосферных аэрозолей. Далее, измерительными каналами являются станции наблюдения, по которым проводился атмосферный мониторинг, средствами измерения -- установленные на них измерительные приборы.

В рамках совместных исследований с Сибирским отделением РАН, ИКИ РАН (г. Москва) проводит сбор данных со станций приема космической информации с помощью низкоорбитальных спутников серии NOAA и Метеор, представляющих спутниковые снимки различных участков Земли. Полученная информация используется в атласе для расчета характеристики отражения света от земной поверхности -- альбедо. В этом случае измерительными компонентами являются сами спутники, предоставляющие первичные данные измерений. Модуль расчета альбедо по данным снимков, расположенный на сервере атласа, является вычислительным компонентом. Таким образом, получается измерительный канал, измеряющий физическую величину альбедо.

Атлас ``Атмосферные аэрозоли Сибири'' содержит ряд дополнительных вычислительных компонентов, выполняющих функции подсчета наиболее значимых статистических характеристик химического состава аэрозолей. К ним относятся алгоритмы корреляционного анализа, показывающего взаимосвязь химических элементов и их влияние друг на друга. Факторный анализ временных рядов, основан на корреляционном анализе и позволяет выделить ряд факторов, которые обуславливают присутствие тех или иных соединений в составе аэрозоля. К настоящему времени реализованы алгоритмы обработки данных на основе Wavelet функций. Реализованы алгоритмы выявления периодических закономерностей (суточных, месячных и сезонных локальных максимумов) в поведении временных рядов, представляющих измерения концентрации атмосферного аэрозоля в течение длительного периода времени (более 1 года). Результаты расчетов хранятся в единой базе данных атласа совместно с результатами измерений, имеется автоматическая поддержка необходимых ссылочных связей и метаданных (см. рис. 14).

Онтология измерительных систем, представленная на рис. 11 применялась к задачам разработки электронного атласа ``Атмосферные аэрозоли Сибири''. Экспериментальный характер исследований в области физики атмосферы позволяет обойтись без долгосрочных трудоемких процедур метрологической аттестации процессов измерения этих характеристик. Поэтому потребовалось выполнить явную привязку метрологических терминов к практике формирования эмпирического материала по атмосферным аэрозолям, основываясь на ее физическом содержании. При наличии онтологии измерительных систем такая привязка составляет основной объем информационного моделирования предметной области, поскольку ее результат пригоден к непосредственному применению для проектирования информационно-измерительной системы. Привязка начинается с определения физических величин, измеряемых в контексте атласа ``Атмосферные аэрозоли Сибири'', это концентрации частиц в воздухе и другие свойства атмосферных аэрозолей. Далее, измерительными каналами являются станции наблюдения, по которым проводился атмосферный мониторинг, средствами измерения -- установленные на них измерительные приборы.

Figure: Атлас ``Биоразнообразиее животного и растительного мира Сибири''