虚拟天文台天文教育平台建设构想 刘高潮 华中师范大学 国家天文台. 报告索引 虚拟天文台环境下的教育概述 虚拟天文台天文教育平台建设构想 天文历算服务开发示例.

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1 虚拟天文台天文教育平台建设构想 刘高潮 华中师范大学 国家天文台

2 报告索引 虚拟天文台环境下的教育概述 虚拟天文台天文教育平台建设构想 天文历算服务开发示例

3 虚拟天文台环境下的教育概述 VO 简介 教育特色 教育优势

4 VO 简介 以网格为基础，试图实现互联网上所有天文资源的全 面连通。 – 拥有每一部分天区的数据 – 拥有每个波段的观测数据 射电、红外、 … 、 γ 射线 – 最精细的观测结果 – 全天候的可用性 观测条件永远最佳 没有月光的干扰、没有阴天、没有沙尘暴 – 富于灵感的望远镜 图像、光谱、数据、文献、 … 集于一身

5 教育特色 资源密集型。 VO 是 “ 数据密集型在线科研平台 ” 。基于 丰富的天文资源（数据、文献、图片、动画等等）开 展教学活动，即以 “ 事实 ” 为基础。 资源融合性。 VO 中的资源不能是简单的 “ 资源仓库 ” ， 而是要实现全球资源的 “ 互操作 ” ，也就是要形成一个统 一的整体。资源之间是有联系的或者说可以相互理解 的。 网络性。虚拟天文台以网络为基础，具有网络教育的 许多优势，比如交互性、及时性等。 VO 对天文设备的共享，比如网络天文台。能让学生参 与实际观测，获得真实体验。

6 教育优势 为天文教育提供丰富翔实、实时动态的资源和数据 是探究式学习的良好平台 可以实现多层面的学习需求 突破学习的时空限制 高度体验 还能提供协作学习环境、有援学习环境等

7 报告索引 虚拟天文台环境下的教育概述 虚拟天文台天文教育平台建设构想 天文历算服务开发示例

8 虚拟天文台教育平台建设构想 资源基础 体系结构 所需技术

9 资源基础 网上有大量的分散的不易查询的中文天文教育资源，这 些资源的主要来源有： 天文研究机构 天文教育机构 科普机构，如天文馆 业余天文组织，如各种天文学会、天文社团 天文爱好者个人主页； 商业教学网站中与天文有关的板块； 各地的科学技术协会

10 国外资源 国际天文联合会（ IAU ） 欧洲空间局（ ESA ）， 欧洲南方天文台， 国立射电天文台， 凯克天文台， 国际流星组织， 天空和望远镜， Astronomoy Now, 哈佛－史密松天体物理中心， 美国航天航空局（ NASA ）等机构的网站。

11 体系结构

12 所需技术 网格技术 资源描述架构 元数据标准 门户建设

13 网格技术 网格技术要解决的信息共享不是一般的文件交 换与信息浏览，而是要把所有个人与单位连接 成一个虚拟组织（ Virtual Organization ），实 现在动态变化环境中有灵活控制的协作式信息 资源共享。网格与 Web 最大的区别是一体化， 即用户看到的不是数不清的门类繁多的网站， 而是单一的入口和单一系统映像。

14 资源描述架构 资源描述架构（ Resource Description Framework, 简 称 RDF ）是由全球资讯网协会（ W3C ）主导和结合多 个元数据团体（如都柏林核心集等）所发展而成的一 个架构，用来携带多种元数据来往于网际网路和 WWW 上。

15 元数据标准的制定 VO 元数据标准和教育资源元数据标准在很大程度上都 受到都柏林核心集的影响 都柏林核心集的设计理念是 元数据的资料项同时拥有意义明确、弹性、最小规模 三种特色。在设计上所秉承的原则是：内在本质原则、 易拓展原则、语法独立原则、无必须项原则、可重复 原则、可修饰原则。

16 都柏林核心集 主题与关键词（ Subject ） 题名（ Title ） 著者（ Creater ） 简述（ Description ） 出版者（ Publisher ） 其他贡献者（ Contributor ） 日期（ Date ） 资源类型（ Type ） 资料格式（ Format ） 识别资料（ Identifer ） 关联（ Relation ） 来源（ Source ） 语言 (Language) 时空涵盖范围（ Coverage ） 权限范围（ Rights ）

17 VO 元数据 标识元数据 资源元数据 履历元数据 内容元数据 接口元数据 服务元数据 功能元数据

18 教育资源元数据 《基础教育教学资源元数据规范》 它由三部分内容组成，一是提出了一组核心元素集；二是定义了一 组限定修饰词汇，对核心元素的属性描述作进一步限定，以防止 使用过程中的歧义和不同理解；三是定义了一组编目词汇表，对 部分核心元素的赋值作进一部的界定，有助于实现元素的互操作。 规范的核心元数据元素依据其描述的内容和类别分为三类，其中打 * 的元素为必需元素： 资源内容描述类，包括标题 * 、学科 * 、关键词 * 、描述 * 、相关资源、 关系描述、语种 * 、覆盖范围、适用对象 * 等 9 个数据元素。 知识产权信息类，包括作者 * 、出版社、其它作者、权限、版本等 5 个数据元素。 外部属性描述类，包括日期 * 、类型 * 、格式 * 、标识 * 、评价、评价 者、元数据方案 * 、元数据语种等 8 个数据元素。

19 元数据标准的制定 VO 元数据规范和基础教育教学元数据规范都受到《都 柏林核心元数据标准》的影响，有很多相通之处，并 且基础教育教学元数据规范允许用户在符合本规范元 素定义格式和技术规范的前提下根据需要扩充元数据 元素。这为教育资源元数据规范和 VO 元数据规范的融 合提供了条件。

20 天文教育门户 门户就是 VO 与用户的直接接口，是访问 VO 服务的主 要途径 基于 VO 建设 “ 一站式，可达任何目的 ” 的天文教育门户。 VO 的门户可以以统一的方式访问分布式的数据集，这 是目前的一些门户网站所望尘莫及的。并且 VO 的天文 教育门户希望设计一种搜索引擎，利用元数据，就能 迅速查找到特定的被元数据标记的信息，而不是通过 浏览整个 HTML 文档来搜寻关键词。天文教育门户反馈 的结果将比较精确，而不用像目前的搜索工具那样还 需要用户花大量的时间在众多的搜索结果里二次查找 所需的信息。

21 实现一站式服务需解决的问题 一是如何有效的注册和发现资源 二是如何有效的过滤和筛选资源 三是如何有效的描述资源 根据上面的介绍，我们知道用元数据来描述网上信息资 源的属性，并应用资源描述结构作为携带多种元数据 的工具实现网上资源交流是较好的问题解决途径。

22 建设门户所需机制 首先需要利用 VO 的资源发现机制来收集网络上有用的 天文教育资源。 其次需要一个对发现的网络资源生成相应的元数据的 机制。 第三，元数据嵌入资源或存为单独文档后，需要一个 负责收集所有资源的元数据的工具，以形成本地站点 索引，并将其汇编后加入门户目录列表，也即对元数 据记录进行管理的机制。 第四，需要一个对上面元数据记录库进行查询并将查 询结果以 HTML 页面返回的机制。

23 报告索引 虚拟天文台环境下的教育概述 虚拟天文台天文教育平台建设构想 天文历算服务开发示例

24 天文历算服务示例 Swiss 软件包简介 本地方式开发的电子天文年历 运用网格技术封装成网格服务

25 Swiss 软件包简介 Swiss Ephemeris 是由 Astrodienst 基于美国太 空总署的 JPL 实验室发布的 DE406 星表拓展而 来的一个高精度的星历表。它不是一个面对终 端用户的产品，而是面对天文软件程序开发者 的一个工具集

26 提供功能 行星和恒星的计算。 食现象和行星现象的计算。 日期和时间转换功能。 初始化、安装和关闭的功能。包括：设置文件的路径，选择星表 文件的名称和关闭文件。 黄道十二宫的计算。 辅助功能。包括：赤道坐标系和黄道坐标系之间的转换；通过星 星数字编号获取星星名称；将任意角度变换为 0 － 360 度之间的角 度。

27 天文历算服务示例 Swiss 软件包简介 本地方式开发的电子天文年历 运用网格技术封装成网格服务

28 本地方式开发的电子天文年历 系统操作流程 所实现的功能 系统演示

29 系统操作流程

30 所实现的功能

31 系统演示 http://www.china- vo.org:8080/gcliu/new_first.htmhttp://www.china- vo.org:8080/gcliu/new_first.htm

32 天文历算服务示例 Swiss 软件包简介 本地方式开发的电子天文年历 运用网格技术封装成网格服务

33 利用网格技术封装 本地方式开发的电子天文年历只能按照我提供 的格式进行计算和查询，并不一定满足用户的 要求，如果用户要求按照自己的需要进行计算， 怎么办呢？方法之一就是利用网格技术将那些 实现基本功能的函数封装成服务，用户按照自 己的需求直接组合调用服务就行。

34 生成和发布服务的五步骤 定义服务接口，这个由 GWSDL 文件完成 实现服务，这个由 java 文件完成 定义发布的参数，这个由 WSDD 文件完成 编译所有文件生成 JAR 包，这由 ant 工具实现 发布服务，这也由 ant 实现

35 用 GWSDL 定义服务接口 主要是利用 xml 语言描述我们的网格服务提供 哪些操作

36 用 java 实现服务 在这里要实现在 GWSDL 文件中描述的所有操 作

37 用 WSDD 配置文件 它告诉 web service 如何发布我们的网格服务

38 生成 JAR 包 JAR 包中包含网格服务容器中发布服务和能被 有效调用的所有文件和信息。

39 图解

40 向网格服务容器中发布服务 它将 JAR 包解压并将文件复制到 GT3 目录树的 正确位置，读取配置文件并正确配置 web service 。

41 JNI Java 的出现给大家开发带来极大的方便。但是， 如果我们有大量原有的经过广泛测试的非 Java 代码，将它们全部用 Java 来重写，恐怕会带来 巨大的工作量和长期的测试。面对这些问题， Sun 公司在 JDK1.0 中就定义了 JNI 规范，它规 定了 Java 应用程序对本地方法的调用规则。

42 如何调用本地 C 程序 首先重写 C 程序，在该程序中调用原来的库源函数，需 要注意的是在该程序中不能使用数组，输入的数组必 须用单个变量表示，而返回的数组全部用字符串 将 C 程序打包成.so 的库文件 设置环境变量 LD_LIBRARY_PATH 指向库文件所在的 目录 在前面写的 java 文件中调用 C 程序。

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