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概览

使用 Google Cloud 设置虚拟机来处理地震数据，可让您从繁琐的 IT 琐事中解脱出来，专注于科学目标。您可以注入和处理数据，然后以各种格式呈现结果。在本实验中，您将注入美国地质调查局 (USGS) 发布的实时地震数据，并创建如下所示的地图：

在本实验中，您将启动虚拟机，对其进行远程访问，然后手动创建流水线来检索、处理和发布数据。

学习内容

在本实验中，您将学习如何执行以下任务：

• 创建具有特定安全权限的 Compute Engine 实例。
• 通过 SSH 连接到实例。
• 将数据注入到 Compute Engine 实例中。
• 转换 Compute Engine 实例上的数据。
• 将转换后的数据存储在 Cloud Storage 上。
• 将 Cloud Storage 数据发布到网络。

设置

点击“开始实验”按钮前的注意事项

请阅读以下说明。实验是计时的，并且您无法暂停实验。计时器在您点击开始实验后即开始计时，显示 Google Cloud 资源可供您使用多长时间。

此实操实验可让您在真实的云环境中开展实验活动，免受模拟或演示环境的局限。为此，我们会向您提供新的临时凭据，您可以在该实验的规定时间内通过此凭据登录和访问 Google Cloud。

为完成此实验，您需要：

• 能够使用标准的互联网浏览器（建议使用 Chrome 浏览器）。

注意：请使用无痕模式（推荐）或无痕浏览器窗口运行此实验。这可以避免您的个人账号与学生账号之间发生冲突，这种冲突可能导致您的个人账号产生额外费用。

• 完成实验的时间 - 请注意，实验开始后无法暂停。

注意：请仅使用学生账号完成本实验。如果您使用其他 Google Cloud 账号，则可能会向该账号收取费用。

如何开始实验并登录 Google Cloud 控制台

1. 点击开始实验按钮。如果该实验需要付费，系统会打开一个对话框供您选择支付方式。右侧是实验设置和访问权限面板，其中包含以下内容：

   • 打开 Google Cloud 控制台按钮
   • 您在本实验中必须使用的临时凭证（用户名和密码）
   • 帮助您逐步完成该实验所需的其他信息（如果需要）

   请注意，实验计时器位于页面顶部附近，将显示剩余时间。

2. 点击打开 Google Cloud 控制台（如果您使用的是 Chrome 浏览器，请右键点击并选择在无痕式窗口中打开链接）。

   该实验会启动资源并打开另一个标签页，显示“登录”页面。

   提示：可以将这些标签页分别放在不同的窗口中，并排显示。

   注意：如果您看见选择账号对话框，请点击使用其他账号。

3. 如有必要，请复制下方的用户名，然后将其粘贴到登录对话框中。

   {{{user_0.username | "<用户名>"}}}

   您也可以在实验设置和访问权限面板中找到“用户名”。

4. 点击下一步。

5. 复制下面的密码，然后将其粘贴到欢迎对话框中。

   {{{user_0.password | "<密码>"}}}

   您也可以在实验设置和访问权限面板中找到“密码”。

6. 点击下一步。

   重要提示：您必须使用实验提供的凭证。请勿使用您的 Google Cloud 账号凭证。 注意：在本实验中使用您自己的 Google Cloud 账号可能会产生额外费用。

7. 依次点击进入后续页面：

   • 接受条款及条件。
   • 由于这是临时账号，请勿添加账号恢复选项或双重身份验证。
   • 请勿注册免费试用。

片刻之后，系统会在此标签页中打开 Google Cloud 控制台。

注意：如需访问 Google Cloud 产品和服务，请点击导航菜单，或在搜索字段中输入服务或产品的名称。

任务 1. 创建具有必要 API 访问权限的 Compute Engine 实例

1. 如需创建 Compute Engine 实例，请在导航菜单中依次点击 Compute Engine > 虚拟机实例。

2. 点击创建实例，然后等待“创建实例”表单加载完毕。

3. 在机器配置中，使用默认区域和可用区来创建实例。

4. 点击操作系统和存储空间。

   点击更改，然后选择以下值：

   • 操作系统：Debian
   • 版本：

   点击选择。

5. 点击安全。

   • 在访问权限范围部分中，选择授予对所有 Cloud API 的完整访问权限。

6. 点击创建。

实例创建完成后，您会看到一个带对勾标记的绿色圆圈。

点击下方的检查我的进度，以确认您在本实验中的进度。

创建具有必要 API 访问权限的 Compute Engine 实例

任务 2. 通过 SSH 连接到实例

您可以使用安全外壳 (SSH) 远程访问 Compute Engine 实例：

1. 点击新创建的虚拟机旁边的 SSH 按钮：

系统会显示虚拟机实例详情。

注意：请确保您的浏览器没有拦截弹出式窗口。

SSH 密钥会自动传输；无需额外软件即可直接从浏览器进行 SSH 连接。

2. 如需查找有关 Compute Engine 实例的一些信息，请在命令行中输入以下内容：

cat /proc/cpuinfo

您应该会看到类似如下所示的输出：

processor : 0 vendor_id : GenuineIntel cpu family : 6 model : 63 model name : Intel(R) Xeon(R) CPU @ 2.30GHz ....

任务 3. 安装软件

在此任务中，您将更新 apt 代码库，创建一个 Python 虚拟环境，并安装 transform.py 应用所需的库。

更新 apt 代码库并创建 Python 虚拟环境

1. 在 SSH 窗口中，继续输入以下命令：

sudo apt-get update

2. 运行以下命令以安装 Python 3 虚拟环境软件包。

sudo apt install -y python3.11-venv

3. 运行以下命令以创建并激活 Python 虚拟环境。

python3 -m venv earthquake-data source earthquake-data/bin/activate

结果是，您将在 earthquake-data 虚拟环境中看到一个新的提示符。这表明环境已激活。

安装 Python 库

为了在本实验的后续步骤中使用 transform.py，您需要为其安装 Python 库。

1. 从 Cloud Storage 中检索 requirements.txt 文件。

wget https://storage.googleapis.com/spls/gsp008/requirements.txt

2. 文件已下载，您现在可以使用它来安装库。

pip3 install -r requirements.txt

3. 确认已安装库。

pip3 list

请注意，该列表中还包含其他库，如 Numpy、matplotlib 和 pyproj。这是因为若要使用您刚刚安装的库，就必须用到这些库。

点击下方的检查我的进度，以确认您在本实验中的进度。

任务 4. 注入 USGS 数据

1. 还是在 SSH 窗口中，输入以下命令以从 Cloud Storage 复制实验资源：

gcloud storage cp -r gs://{{{project_0.project_id}}}-assets/lab2b .

2. 找到与本实验对应的文件夹：

cd lab2b

3. 使用 less 检查 ingest 代码：

less ingest.sh

使用 less 命令可以查看文件（按空格键可向下滚动；输入字母 b 可返回上一页；输入字母 q 可退出）。

4. 输入 q 退出编辑器。

程序 ingest.sh 会从美国地质调查局下载过去 7 天的地震数据集。请注意文件下载到的位置（是磁盘还是 Cloud Storage）。

5. 输入以下命令以运行 ingest 代码：

bash ingest.sh

结果是，系统会创建 earthquakes.csv 并在虚拟机本地进行存储。稍后，您将在完成转换后将此文件复制到 Cloud Storage。

点击下方的检查我的进度，以确认您在本实验中的进度。

任务 5. 转换数据

您将使用 Python 程序将原始数据转换为地震活动地图：

如需详细了解转换代码，请参阅此笔记本。

您可以随时阅读其中的说明，了解转换代码的作用。该笔记本本身是用 Datalab 编写的，Datalab 是一款 Google Cloud 产品，您将在本系列实验的后续部分中使用它。

1. 在 SSH 窗口中，首先运行以下命令来安装必需的库：

pip3 install cartopy

2. 接下来，输入以下命令以运行转换代码：

python3 transform.py

3. 如果您输入以下命令，会注意到当前目录中出现了一个新的图片文件 earthquakes.png：

ls -l

点击下方的检查我的进度，以确认您在本实验中的进度。

任务 6. 创建 Cloud Storage 存储桶

返回到 Cloud 控制台以完成此步骤。

1. 在导航菜单中，选择 Cloud Storage：

2. 点击 + 创建，然后创建具有以下特征的存储桶：

• 选择一个全局唯一的存储桶名称（避免使用您计划用于个人项目的名称），然后点击继续。
• 您可以保留多区域设置，也可以将其更改为区域（选择与 Compute Engine 实例相同的区域），以提高速度并降低费用。
• 在选择如何控制对对象的访问权限部分，取消选中禁止公开访问此存储桶复选框，接着在访问权限控制部分选择精细控制。

3. 然后，点击创建。

记下您的存储桶名称。每当说明中要求输入 <YOUR-BUCKET> 时，请插入该名称。

任务 7. 存储数据

接下来，您将学习如何将原始数据和转换后的数据存储到 Cloud Storage 中。

1. 在 Compute Engine 实例的 SSH 窗口中，运行以下命令，并将 <YOUR-BUCKET> 更改为您之前创建的存储桶名称：

gcloud storage cp earthquakes.* gs://<YOUR-BUCKET>/earthquakes/

此命令会将文件复制到 Cloud Storage 中的存储桶。

2. 返回 Cloud 控制台，然后在 Storage 浏览器页面上点击页面顶部附近的刷新按钮。现在，依次点击存储桶名称和 /earthquakes 文件夹。

您现在应该会在 earthquakes 文件夹中看到以下三个文件：

• earthquakes.csv
• earthquakes.htm
• earthquakes.png

点击下方的检查我的进度，以确认您在本实验中的进度。

创建存储桶并存储数据

任务 8. 将 Cloud Storage 文件发布到网络

接下来，您会将存储桶中的文件发布到网络。

1. 如需为文件创建可公开访问的网址，请点击 earthquakes.htm 文件末尾的三个点，然后从下拉菜单中选择修改访问权限。

2. 在出现的叠加窗口中，点击 + 添加条目按钮。

3. 执行以下操作以便为所有用户添加权限：

• 对于“实体”，选择公开。
• 对于“名称”，输入 allUsers。
• 对于“访问权限”，选择读取者。
• 然后，点击保存。

4. 针对 earthquakes.png 重复上述步骤。

5. 点击文件的名称，观察已发布的 Cloud Storage 文件的网址，并留意该网址与您的存储桶名称及内容之间的关系。您将看到如下内容：

https://storage.cloud.google.com/YOUR-BUCKET-NAME/earthquakes/earthquakes.png

6. 如果您点击 earthquakes.png 图片文件，然后点击公开网址，系统会打开一个新标签页，其中加载了以下图片：

7. 关闭 SSH 窗口。

恭喜！

您已完成本实验，并学习了如何启动 Compute Engine 实例、对其进行远程访问，然后手动创建流水线来检索、处理和发布数据。

后续步骤/了解详情

下面是一些后续步骤：

• 如需了解完整信息，请访问 USGS.gov。例如：
  • 全球最近发生的 20 次大地震
  • 大地测量数据
  • 危害评估数据和模型等。
• 注册以接收您所在区域的地震自动通知。

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本手册的最后更新时间：2026 年 5 月 20 日

本实验的最后测试时间：2025 年 10 月 7 日

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