寧夏氣象數(shù)據(jù)共享查詢系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)*

李新慶，單新蘭，岳 勇

（寧夏氣象信息中心，銀川 750002）

寧夏氣象數(shù)據(jù)共享查詢系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)*

李新慶，單新蘭，岳 勇

（寧夏氣象信息中心，銀川 750002）

為進(jìn)一步改善寧夏氣象數(shù)據(jù)服務(wù)水平、規(guī)范CIMISS用戶數(shù)據(jù)接口，提升CIMISS基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫(kù)檢索效率，采用VC＋＋和CIMISS API技術(shù)設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了寧夏氣象數(shù)據(jù)查詢系統(tǒng)；系統(tǒng)為授權(quán)用戶提供從CIMISS基礎(chǔ)庫(kù)中的數(shù)據(jù)查詢、圖形展示、導(dǎo)出等功能；系統(tǒng)已經(jīng)投入到業(yè)務(wù)使用中，應(yīng)用結(jié)果表明系統(tǒng)對(duì)開展氣候分析、天氣預(yù)報(bào)、氣象資料科研提供有力支撐。

CIMISS；API；數(shù)據(jù)查詢

全國(guó)綜合氣象信息共享平臺(tái)CIMISS（China Integrated Meteorological Information Service System）是中國(guó)氣象局構(gòu)建的氣象信息網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的核心業(yè)務(wù)框架，它是包含數(shù)據(jù)收集、處理、分發(fā)、服務(wù)、存儲(chǔ)管理、業(yè)務(wù)監(jiān)控一體化的氣象信息業(yè)務(wù)平臺(tái)［1］，它采用國(guó)家、省兩級(jí)布局，由一個(gè)國(guó)家中心和31個(gè)省級(jí)中心組成［2］，它是連接氣象服務(wù)業(yè)務(wù)、預(yù)報(bào)預(yù)測(cè)業(yè)務(wù)和氣象觀測(cè)業(yè)務(wù)的一個(gè)紐帶和橋梁，并向氣象業(yè)務(wù)提供共享服務(wù)的基礎(chǔ)信息平臺(tái)。CIMISS系統(tǒng)著重解決氣象數(shù)據(jù)從數(shù)據(jù)源到最終用戶的收集、處理、存儲(chǔ)和共享服務(wù)的問(wèn)題［3］，為用戶提供了覆蓋14大類的氣象數(shù)據(jù)［4］，囊括了地面、高空、海洋、輻射、服務(wù)產(chǎn)品、衛(wèi)星數(shù)據(jù)和雷達(dá)數(shù)據(jù)等實(shí)時(shí)氣象數(shù)據(jù)資料，為各用戶單位提供氣象基礎(chǔ)數(shù)據(jù)支撐。為提升寧夏全區(qū)數(shù)據(jù)共享服務(wù)需求，對(duì)CIMISS系統(tǒng)開展本地化應(yīng)用與研究，采用VC＋＋和CIMISS API（Application Program－ming Interface，應(yīng)用程序編程接口）設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)區(qū)（?。┘?jí)氣象數(shù)據(jù)共享查詢系統(tǒng)，系統(tǒng)可以滿足寧夏氣象各個(gè)業(yè)務(wù)用戶對(duì)實(shí)時(shí)氣象數(shù)據(jù)的共享和檢索需求，并能為預(yù)報(bào)預(yù)測(cè)提供有力的數(shù)據(jù)支撐。

1 CIMISS系統(tǒng)功能介紹

CIMISS系統(tǒng)主要分為5個(gè)應(yīng)用系統(tǒng)，包括數(shù)據(jù)收集分發(fā)系統(tǒng)（CTS），加工處理系統(tǒng)（DPC）、存儲(chǔ)管理系統(tǒng)（SOD）、共享服務(wù)系統(tǒng)（GDS）和業(yè)務(wù)監(jiān)控系統(tǒng)（MCP）［5］。各個(gè)系統(tǒng)通過(guò)消息的傳遞、文件共享服務(wù)的交互實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)協(xié)作，并統(tǒng)一由業(yè)務(wù)監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行業(yè)務(wù)調(diào)度控制、配置管理和總體業(yè)務(wù)監(jiān)控，CIMISS邏輯結(jié)構(gòu)如圖1所示。

數(shù)據(jù)收發(fā)系統(tǒng)主要功能包括數(shù)據(jù)收集、數(shù)據(jù)分發(fā)和處理、數(shù)據(jù)補(bǔ)調(diào)、數(shù)據(jù)存檔和管理、數(shù)據(jù)監(jiān)視等；加工處理主要功能包括數(shù)據(jù)解碼、質(zhì)量控制、產(chǎn)品生成；存儲(chǔ)管理需提供主要包括數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)和管理、數(shù)據(jù)備份和恢復(fù)、數(shù)據(jù)遷移和回遷等功能；共享服務(wù)系統(tǒng)主要功能包括數(shù)據(jù)和產(chǎn)品檢索下載、數(shù)據(jù)產(chǎn)品目錄服務(wù)、數(shù)據(jù)產(chǎn)品的顯示和統(tǒng)計(jì)等；業(yè)務(wù)監(jiān)控系統(tǒng)包括實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)監(jiān)視、控制、告警和用戶管理等。

2 CIMISS API接口

CIMISS系統(tǒng)提供了GDS數(shù)據(jù)訪問(wèn)接口，它屏蔽后臺(tái)Oracle數(shù)據(jù)庫(kù)的底層細(xì)節(jié)［6］，為省級(jí)用戶提供了一個(gè)可以定制的API編程接口［7］，氣象業(yè)務(wù)系統(tǒng)通過(guò)調(diào)用部署在本地的API客戶端提交數(shù)據(jù)請(qǐng)求，獲取數(shù)據(jù)。API方式比較有針對(duì)性，實(shí)時(shí)性比較好，能夠滿足各用戶的使用需求。CIMISS API邏輯結(jié)構(gòu)如圖2所示。系統(tǒng)采用VC＋＋MFC設(shè)計(jì)軟件客戶端，向GDS發(fā)送數(shù)據(jù)檢索請(qǐng)求，接收用戶參數(shù)并進(jìn)行校驗(yàn)，GDS進(jìn)行身份認(rèn)證服務(wù)后，通過(guò)讀取參數(shù)校驗(yàn)規(guī)則對(duì)檢索參數(shù)進(jìn)行校驗(yàn)，校驗(yàn)完成后GDS對(duì)SOD請(qǐng)求數(shù)據(jù)，完成數(shù)據(jù)拷貝、數(shù)據(jù)處理和數(shù)據(jù)導(dǎo)出功能，并生成日志。

圖1 CIMISS邏輯結(jié)構(gòu)［5］

圖2 CIMISS API邏輯結(jié)構(gòu)

3 系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)關(guān)鍵技術(shù)

3．1 CIMISS API檢索數(shù)據(jù)步驟

目前，CIMISS僅提供了支持C＋＋語(yǔ)言的應(yīng)用程序編程接口，通過(guò)接口，氣象業(yè)務(wù)系統(tǒng)通過(guò)調(diào)用部署在本地的API客戶端提交數(shù)據(jù)請(qǐng)求，獲取氣象要素實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)。

進(jìn)行客戶端開發(fā)時(shí)，需要依賴CIMISS提供的DLL動(dòng)態(tài)鏈接庫(kù)“l(fā)ibGdsAPI．dll”、“l(fā)ibcurl．dll”、“7z．dll”，以及“7z．exe”、“gdsAPIDef．h”、“gdsAPI．h”、“gdsAPI．cpp”、“l(fā)ibGdsAPI．conf”文件，各類文件功能如表1所示。

表1 CIMISS客戶端依賴文件

使用CIMISS API檢索數(shù)據(jù)步驟：系統(tǒng)初始化時(shí)，在調(diào)用開始需要先加載動(dòng)態(tài)庫(kù)，調(diào)用InitDataLibrary（）；進(jìn)行用戶認(rèn)證，調(diào)用checkUser（＂gds＂，＂gds＂），只有驗(yàn)證成功后，才能進(jìn)行數(shù)據(jù)檢索；數(shù)據(jù)檢索時(shí)，需要聲明返回結(jié)構(gòu)；按照接口說(shuō)明，傳入合理的參數(shù)值，等待并取得結(jié)果；解析返回?cái)?shù)據(jù)。

目前，系統(tǒng)支持五類氣象要素資料（氣溫、降水、風(fēng)、濕度、氣壓、地溫和天氣現(xiàn)象），系統(tǒng)界面如圖3所示。

圖3 CIMISS數(shù)據(jù)共享查詢系統(tǒng)界面

3．2 使用CIMISS API接口實(shí)現(xiàn)要素查詢

系統(tǒng)在檢索實(shí)時(shí)氣象要素?cái)?shù)據(jù)時(shí)，需要采用CIMISS API提供的數(shù)據(jù)檢索通用接口，CIMISS為用戶提供了五類檢索通用接口［8］，接口類型見表2。

表2 CIMISS數(shù)據(jù)檢索通用接口

其中，系統(tǒng)主要運(yùn)用了站點(diǎn)要素類資料數(shù)據(jù)接口和站點(diǎn)要素類資料文件接口。站點(diǎn)要素類資料數(shù)據(jù)接口可以根據(jù)條件返回臺(tái)站類要素資料數(shù)據(jù)信息，返回結(jié)果為符合條件的要素?cái)?shù)據(jù)流對(duì)象，它可以作為數(shù)據(jù)檢索和查詢使用。站點(diǎn)要素類資料文件接口根據(jù)條件返回臺(tái)站類要素資料數(shù)據(jù)信息，返回的結(jié)果為符合條件的要素文件，它可以作為數(shù)據(jù)文件導(dǎo)出和下載使用。

通過(guò)調(diào)用表2所示的通用接口方法，可以實(shí)現(xiàn)氣象要素的實(shí)時(shí)檢索和查詢。這里站點(diǎn)要素類型資料數(shù)據(jù)接口，GDS面向業(yè)務(wù)系統(tǒng)提供的getStaEleData（）方法覆蓋了地面資料（10 min、逐小時(shí)、日值、月值、旬值、年值）、風(fēng)能、輻射資料、沙塵資料、酸雨等103類資料編碼［9］，在進(jìn)行數(shù)據(jù)檢索和查詢時(shí)，需要設(shè)置相應(yīng)資料類型編碼。

進(jìn)行要素查詢時(shí)，查詢條件是以鍵和值（key－value）的形式給出的，一次檢索請(qǐng)求可通過(guò)設(shè)置多個(gè)不同的鍵值對(duì)，共同組成一個(gè)查詢條件。關(guān)鍵代碼為

以氣溫要素為例，檢索和查詢多站點(diǎn)小時(shí)數(shù)據(jù)界面見圖4。

圖4 CIMISS數(shù)據(jù)共享查詢系統(tǒng)界面

3．3 TeeChart組件實(shí)現(xiàn)要素圖形化展示

系統(tǒng)采用TeeChart Pro ActiveX控件實(shí)現(xiàn)氣象要素的圖形化展示功能，Teechart是由西班牙的Steema公司研發(fā)的一系列圖表控件的簡(jiǎn)稱［10］。它是專門為C＋＋編寫的一款功能強(qiáng)大的圖形工具軟件包，它可以在包括VC＋＋、VB、．NET等多種編程環(huán)境下使用。

系統(tǒng)主要采用TeeChart控件中的Fast－Line進(jìn)行繪圖，F(xiàn)ast－Line繪制的圖形都直接在Windows GDI上運(yùn)行，因此可以增加系統(tǒng)繪制曲線的運(yùn)行速度［11］。

TeeChart自身提供了圖片保存方法來(lái)導(dǎo)出圖片，為系統(tǒng)授權(quán)用戶提供圖片導(dǎo)出功能，關(guān)鍵代碼為

采用TeeChart控件繪制的CIMISS氣溫要素實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)系統(tǒng)界面見圖5。

圖5 多站點(diǎn)氣溫要素實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)圖形展示

4 結(jié) 論

采用基于CIMISS API設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)寧夏氣象數(shù)據(jù)共享查詢系統(tǒng)，為授權(quán)用戶提供從CIMISS基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫(kù)和實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)中檢索氣象數(shù)據(jù)資料［12］，并提供數(shù)據(jù)查詢、圖形展示和數(shù)據(jù)導(dǎo)出功能。系統(tǒng)具有安裝部署簡(jiǎn)單、數(shù)據(jù)檢索效率高、系統(tǒng)維護(hù)成本低等特點(diǎn)，不但能夠滿足寧夏氣象部門對(duì)實(shí)時(shí)氣象數(shù)據(jù)的檢索需求，而且還可以為其他省級(jí)氣象部門CIMISS本地化應(yīng)用起到借鑒作用。

［1］趙芳．全國(guó)綜合氣象信息共享平臺(tái)CIMISS總體業(yè)務(wù)及數(shù)據(jù)構(gòu)架［R］．國(guó)家氣象信息中心，2013

［2］趙芳，馬強(qiáng)．新一代天氣雷達(dá)信息共享平臺(tái)總體設(shè)計(jì)說(shuō)明書［R］．國(guó)家氣象信息中心，2010

［3］楊潤(rùn)芝，馬強(qiáng)，李德泉，等．內(nèi)存轉(zhuǎn)發(fā)模型在CIMISS數(shù)據(jù)收發(fā)系統(tǒng)中的應(yīng)用［J］．應(yīng)用氣象學(xué)報(bào)，2012，23（3）：376-383

［4］沈堅(jiān)．全國(guó)綜合氣象信息共享平臺(tái)（CIMISS）總體設(shè)計(jì)架構(gòu)［R］．國(guó)家氣象信息中心，2011

［5］趙芳．全國(guó)綜合氣象信息共享平臺(tái)（CIMISS）總體業(yè)務(wù)架構(gòu)［R］．國(guó)家氣象信息中心，2011

［6］王曼燕，鄧?yán)?，趙芳，等．CIMISS中氣象衛(wèi)星數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和服務(wù)模型［J］．安徽農(nóng)業(yè)科學(xué)，2012，40（8）：4785-4789

［7］何文春．CIMISS應(yīng)用服務(wù)接口（API）介紹［R］．國(guó)家氣象信息中心，2013

［8］馬強(qiáng)．CIMISS應(yīng)用檢索接口（API）用戶手冊(cè)［M］．北京：輕工業(yè)出版社，2011

［9］馬強(qiáng)，楊潤(rùn)芝．CIMISS-GDS應(yīng)用檢索接口（API）用戶手冊(cè)［M］．北京：輕工業(yè)出版社，2013

［10］程華、王華闖．TeeChart 8．0控件組在激光測(cè)距軟件中的應(yīng)用［J］．工業(yè)控制計(jì)算機(jī)，2013，26（4）：39-42

［11］文治洪、胡文東．使用Chart控件實(shí)現(xiàn)生理信號(hào)的實(shí)時(shí)顯示［J］．電子設(shè)計(jì)工程，2011，19（5）：63-66

［12］楊藝，唐燦．一種啟發(fā)式Web信息檢索方法［J］．重慶工商大學(xué)學(xué)報(bào)：自然科學(xué)版，2010，27（2）：139-144

Design and Implementation of Ningxia Meteorological Data Share Query System

LI Xin-qing，SHAN Xin-lan，YUE Yong

（Ningxia Meteorological Information Center，Yinchuan 750002，China）

For improving Ningxia meteorological data service，standardizing user interface for CIMISS meteorological database and promoting retrieval efficiency of CIMISS database，this paper designs Ningxia meteorological data query system by VC＋＋and CIMISS API．The system is accessible to authorized users for data query，graphical displaying and exporting from CIMISS basic data base．In application of the system，the results show the system is very supportive for climate analysis，weather forecasting and meteorological materials research．

CIMISS；API；Data Query

TP399

A

1672－058X（2015）03－0055－05

10．16055／j．issn．1672－058X．2015．0003．012

2014－08－18；

2014－09－20．

國(guó)家發(fā)展和改革委員會(huì)項(xiàng)目（TC09EL42）；寧夏氣象信息中心青年基金課題（NQ2014113）．

李新慶（1983－），男，陜西周至人，助理工程師，碩士，從事氣象資料應(yīng)用研究．