An observation is not a reading. It is a reading with a place, a time, a calibration and a path that anyone can follow back. An observing grid is the machinery that keeps those attached from the sensor to the archive, the idea behind the World Meteorological Organization’s integrated observing system1.
4, field scene, systems diagram, simulator, layer stack
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01Field scene
One site, every layer of the grid.
On a real valley, a cell site, a weather station, a radar and a seismic vault report to an edge node that admits each reading: it checks the sender, stamps the time and records the calibration in force. From there the observation is published, not just stored.
Figure as text: A valley site with four instrument types and an edge node
An alpine valley from elevation data with a cell site, weather station, radar, seismic vault and edge node, joined by dashed red links.
Edge admission
Cell site
Weather
Radar
Seismic
02Systems diagram
Four tiers, one path.
Sensors reach the grid through whatever access fits the site: a low-power network for probes, a private cell for cameras, a satellite where nothing else reaches. The edge admits and times; federation shares across agencies through open interfaces23. Fail a part to see how the paths reroute and what is lost.
Figure as text: The observing grid from sensor to federation
A four-tier diagram: sensors, access networks, edge nodes and federated services, with red routes from every sensor to the archive and the alerting service.
15 links. Scenarios: Normal operation; Edge A lost; LPWAN gateway lost.
03Simulator
Sizing a grid.
How many sites does an area need, and how much data does it make? With hexagonal cells the arithmetic is simple, and it opens the conversation with any agency planning a network. Set the area, the cell radius, the sensor density and the reporting interval.
Figure as text: Sites and data volume for an observing grid
A hexagonal grid of cells with the centre cell in red and the computed site count.
Sites and data volume for an observing grid, at the starting values
Area to cover
400 km²
Cell radius
3 km
Sensors per km²
20
Report interval
300 s
Sites (hexagonal layout)
18
Sensors
8,000
Data per day at 64 bytes a report
147.5 MB
04Layer stack
What the grid publishes.
A grid publishes layers that register with each other: terrain, imagery, infrastructure, the stations and an analysis grid on which observations are aggregated. Catalogues describe them so they can be found4.
Figure as text: The published layers of an observing grid
An exploded stack of terrain, imagery, infrastructure, stations, an analysis grid and a raster field.
Terrain
Imagery
Infrastructure
Stations: Red: reporting now.
Analysis grid
Analysed field
Figure 1
Field scene
Figure 1. A valley site with four instrument types and an edge node. An alpine valley from elevation data with a cell site, weather station, radar, seismic vault and edge node, joined by dashed red links.
References
Manual on the WMO Integrated Global Observing System (WMO-No. 1160). World Meteorological Organization, 2023.
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4 services
Site Planner "Plan anywhere" vector basemap and label glyphs (OpenMapTiles schema)
Site Planner "Plan anywhere" elevation (Terrarium) for hillshade, line of sight, profiles and sky view
ProviderFournisseur
Terrain: Mapzen Terrain Tiles (AWS Open Data), incl. SRTM, GMTED, ETOPO1, USGS 3DEP and Canadian DEM data
Hosts contactedHôtes contactés
elevation-tiles-prod.s3.amazonaws.com
Observatory Builder weather layers (GDPS 2 m air temperature, global; radar precipitation rate, Canada) and the 2 m air temperature at the site (WMS GetFeatureInfo) that seeds the synthetic run
ProviderFournisseur
Data Source: Environment and Climate Change Canada
Hosts contactedHôtes contactés
geo.weather.gc.ca
Observatory Builder hazard layer and report (earthquakes of magnitude 2.5 and above in the past 30 days, GeoJSON summary feed)
ProviderFournisseur
Earthquakes: U.S. Geological Survey
Hosts contactedHôtes contactés
earthquake.usgs.gov
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