基于.NET的營(yíng)口市氣象局綜合氣象資料信息服務(wù)系統(tǒng)

劉志邦 白福宇 于文洋 吳福杰 王煥 白楊 吳國(guó)振 原久淞

摘要 依托現(xiàn)代氣象通信網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，采用Client/Server（C/S）體系結(jié)構(gòu)，通過(guò)對(duì)歷史地面氣象資料、A0、A6和A文件自動(dòng)實(shí)時(shí)解析入庫(kù)，同時(shí)與省局Cmiss系統(tǒng)實(shí)時(shí)聯(lián)通，實(shí)現(xiàn)氣象資料查詢、統(tǒng)計(jì)、分析等功能，從而為氣象服務(wù)人員提供靈活多樣、詳細(xì)實(shí)用的氣象資料產(chǎn)品。該系統(tǒng)具有氣象信息可視化和智能化等特點(diǎn)，可對(duì)地面氣象資料進(jìn)行動(dòng)態(tài)有效的組織和管理。

關(guān)鍵詞 氣象資料；信息服務(wù)系統(tǒng)；設(shè)計(jì)；.NET；功能

Integrated Meteorological Information Service System of Yingkou Meteorological Bureau Based on .NET

LIU Zhi-bang1，BAI Fu-yu2*，YU Wen-yang2 et al （1.Gaizhou City Meteorological Bureau，Gaizhou，Liaoning 115200；2.Yingkou City Meteorological Bureau，Yingkou，Liaoning 115001）

Abstract The page achieved meteorological data query， statistics， analysis and other functions， so as to provide a flexible meteorological service personnel， detailed and practical weather information products that relied on modern meteorological communication network system， using Client/Server（C/S） architecture， through the historical ground meteorological data， A0， A6， and A file automatically real-time analysis of storage， while the provincial bureau Cmiss system real-time connectivity.The system had the characteristics of visualization and intelligence of meteorological information， and made dynamic and effective organization and management of ground meteorological data.

Key words Meteorological data；Information service system；Design；.NET； Function

隨著社會(huì)的進(jìn)步和經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，氣象服務(wù)越來(lái)越受到人們的廣泛關(guān)注，社會(huì)各行各業(yè)對(duì)氣象服務(wù)的需求也越來(lái)越迫切。加上氣象現(xiàn)代化建設(shè)進(jìn)程的不斷推進(jìn)，特別是2006年以來(lái)，氣象自動(dòng)化技術(shù)快速發(fā)展[1]。截至2016年，全國(guó)國(guó)家級(jí)自動(dòng)氣象站氣溫、氣壓、風(fēng)向、風(fēng)速、降水量、能見(jiàn)度、地溫、相對(duì)濕度等常規(guī)氣象要素全部實(shí)現(xiàn)自動(dòng)觀測(cè)，天氣現(xiàn)象、積雪、日照等其他氣象要素也即將實(shí)現(xiàn)自動(dòng)觀測(cè)[2]。氣象自動(dòng)化使氣象資料觀測(cè)密度從原來(lái)的每3 h 1次（國(guó)家基本站）一躍達(dá)到每1 min觀測(cè)1次，氣象資料處理量呈指數(shù)增長(zhǎng)。以往在氣象服務(wù)過(guò)程中查詢、統(tǒng)計(jì)和分析各種氣象資料費(fèi)時(shí)費(fèi)力，質(zhì)量也不高，開(kāi)發(fā)智能的氣象資料信息服務(wù)系統(tǒng)勢(shì)在必行[3]。因此，2016年遼寧省營(yíng)口市氣象局將綜合氣象資料信息服務(wù)系統(tǒng)建設(shè)項(xiàng)目正式立項(xiàng)，并確定為營(yíng)口市氣象局2016年重點(diǎn)業(yè)務(wù)建設(shè)項(xiàng)目。該系統(tǒng)從根本上改變了過(guò)去復(fù)雜、低效的手工辦公方式，可以全面、迅速地收集、整理、加工各類地面氣象資料，使氣象服務(wù)人員方便快捷、準(zhǔn)確高效地開(kāi)展各項(xiàng)氣象服務(wù)工作。

1 營(yíng)口市綜合氣象資料信息服務(wù)系統(tǒng)架構(gòu)

系統(tǒng)采用C/S結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，采用Microsoft .NET平臺(tái)技術(shù)，以Visual Studio.NET Enterprise Developer為開(kāi)發(fā)環(huán)境，使用新一代編程語(yǔ)言C#實(shí)現(xiàn)程序的設(shè)計(jì)，根據(jù)實(shí)際工作需要和系統(tǒng)功能需求，將系統(tǒng)客戶端分為2類用戶進(jìn)行設(shè)計(jì)，一類是系統(tǒng)管理員，主要權(quán)限是系統(tǒng)管理，即進(jìn)行A0、A6、A文件入庫(kù)，實(shí)時(shí)報(bào)文解譯、其他用戶管理等；另一類是普通用戶，主要權(quán)限是系統(tǒng)應(yīng)用，即利用系統(tǒng)進(jìn)行信息查詢、數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)和分析等。系統(tǒng)設(shè)計(jì)以SQL Server數(shù)據(jù)庫(kù)作為數(shù)據(jù)庫(kù)應(yīng)用平臺(tái)，使用ADO.NET接口實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)庫(kù)的快速訪問(wèn)，以非連接方式訪問(wèn)數(shù)據(jù)源，這種設(shè)計(jì)可以大大降低對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)的訪問(wèn)頻率，提高數(shù)據(jù)庫(kù)的工作效率和性能[4-7]。系統(tǒng)架構(gòu)見(jiàn)圖1。

2 數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)

數(shù)據(jù)庫(kù)表是存儲(chǔ)數(shù)據(jù)和建立關(guān)系的地方，所以數(shù)據(jù)庫(kù)中表的設(shè)計(jì)是否合理是數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)的關(guān)鍵。營(yíng)口市氣象局綜合氣象資料信息服務(wù)系統(tǒng)使用SQL Server數(shù)據(jù)庫(kù)，可以方便快捷地實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)維護(hù)、備份和用戶管理等各項(xiàng)功能。將系統(tǒng)各功能表設(shè)計(jì)為小時(shí)、定時(shí)、日、候、旬、月數(shù)據(jù)表等六大類，在數(shù)據(jù)入庫(kù)時(shí)將氣象數(shù)據(jù)分類保存到相應(yīng)數(shù)據(jù)表（圖2），這樣在以后的查詢、分析時(shí)可以減少數(shù)據(jù)庫(kù)的負(fù)擔(dān)，提高程序的效率。

3 數(shù)據(jù)訪問(wèn)接口技術(shù)

營(yíng)口市氣象局綜合氣象資料信息服務(wù)系統(tǒng)應(yīng)用數(shù)據(jù)訪問(wèn)使用ADO.NET接口技術(shù)。ADO.NET在每個(gè)客戶機(jī)系統(tǒng)和數(shù)據(jù)庫(kù)之間并沒(méi)有使用開(kāi)放連接，而是在開(kāi)始客戶端連接時(shí)暫時(shí)打開(kāi)一個(gè)到數(shù)據(jù)庫(kù)的連接，從數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器中檢索需

要的數(shù)據(jù)，然后關(guān)閉連接?？蛻舳藨?yīng)用程序使用與數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器所維護(hù)的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)完全獨(dú)立的數(shù)據(jù)?？蛻舳藨?yīng)用程序可以定位數(shù)據(jù)的子集修改該數(shù)據(jù)，并將該數(shù)據(jù)一直緩存在客戶機(jī)中，直到應(yīng)用程序指示將所有變化傳回到數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器。這時(shí)會(huì)暫時(shí)打開(kāi)一個(gè)到服務(wù)器的新連接，對(duì)客戶端應(yīng)用程序所作的所有修改都被傳回到更新批處理中的數(shù)據(jù)庫(kù)，同時(shí)關(guān)閉連接。

ADO.NET支持這種無(wú)連接環(huán)境的核心組件是DataSet。DataSet本質(zhì)上是一個(gè)縮小的內(nèi)存中數(shù)據(jù)庫(kù)，它的維護(hù)獨(dú)立于后臺(tái)數(shù)據(jù)庫(kù)。只有在填充DataSet或?qū)ataSet中的數(shù)據(jù)變化傳回到數(shù)據(jù)庫(kù)時(shí)，才會(huì)打開(kāi)到數(shù)據(jù)源的連接。這種無(wú)連接的計(jì)算環(huán)境將系統(tǒng)開(kāi)銷最小化，

同時(shí)改進(jìn)了應(yīng)用程序的吞吐量和可伸縮性。營(yíng)口市氣象局綜合氣象資料信息服務(wù)系統(tǒng)利用ADO.NET數(shù)據(jù)庫(kù)中的特性實(shí)現(xiàn)了大量數(shù)據(jù)的快速精準(zhǔn)訪問(wèn)與控制。

4 系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的主要功能

營(yíng)口市氣象局綜合氣象資料信息服務(wù)系統(tǒng)是基于C/S（客戶端/服務(wù)器）結(jié)構(gòu)的包括數(shù)據(jù)采集、查詢、統(tǒng)計(jì)、分析等功能的大型智能氣象服務(wù)軟件（圖3），系統(tǒng)整合了所有氣象地面數(shù)據(jù)，包括省局Cimiss數(shù)據(jù)，對(duì)查詢、統(tǒng)計(jì)、分析的算法進(jìn)行了優(yōu)化，可以快速、準(zhǔn)確得到查詢分析結(jié)果。

4.1 資料查詢

營(yíng)口市氣象局綜合氣象資料信息服務(wù)系統(tǒng)以氣象資料通用標(biāo)準(zhǔn)格式和氣象服務(wù)人員慣用格式進(jìn)行查

詢功能的開(kāi)發(fā)和設(shè)計(jì)，從數(shù)據(jù)庫(kù)表的分類到客戶端界面都是以最優(yōu)和通用的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行設(shè)計(jì)。系統(tǒng)的查詢功能包括某一時(shí)段查詢、歷年同時(shí)段查詢、滑動(dòng)查詢、距平查詢、Cimiss數(shù)據(jù)、實(shí)時(shí)報(bào)文、可照時(shí)數(shù)、氣薄-1格式查詢、資料年續(xù)和A文件檢測(cè)等功能模塊，每一個(gè)模塊又包含逐小時(shí)、4次定時(shí)、逐日、逐候、逐旬、逐月以及任意時(shí)段查詢功能。在查詢的同時(shí)系統(tǒng)自動(dòng)計(jì)算出合計(jì)、平均、最高、最低值，并對(duì)各種氣象要素進(jìn)行排序，系統(tǒng)可以以常用的Excel格式輸出結(jié)果，也可以按氣簿-1的格式輸出，同時(shí)可以選擇數(shù)據(jù)檢索輸出格式，如按“單列”“臺(tái)站整行”“整編資料”格式輸出。

4.2 資料統(tǒng)計(jì)

營(yíng)口市氣象局綜合氣象資料服務(wù)系統(tǒng)從客戶需求入手，針對(duì)地方黨政部門(mén)以及社會(huì)各個(gè)行業(yè)的需求，對(duì)統(tǒng)計(jì)功能做了科學(xué)、合理的設(shè)計(jì)，利用系統(tǒng)可以進(jìn)行累積日、累積值、平均值、極端值、積溫、冷空氣過(guò)程、連續(xù)降水（無(wú)降水）日數(shù)、初終間日數(shù)（霜、雪、積雪、最低氣溫等）、無(wú)霜期日數(shù)等的統(tǒng)計(jì)及風(fēng)玫瑰圖的制作（圖4）。

4.3 資料分析

營(yíng)口市氣象局綜合氣象資料服務(wù)系統(tǒng)的資料分析功能包括同時(shí)段不同站點(diǎn)分析、同站點(diǎn)某一時(shí)段分析、歷年任意時(shí)段分析、距平（百分率分析）、降水分析以及累積值、平均值、極端值不同站點(diǎn)分析等模塊（圖5），其中每一個(gè)模塊又包含逐小時(shí)、4次定時(shí)、逐日、逐候、逐旬、逐月以及任意時(shí)段分析等，分析結(jié)果可同時(shí)與某一年份和歷年進(jìn)行比較以圖表的形式顯示結(jié)果，并可以對(duì)圖表進(jìn)行編輯。系統(tǒng)使用克里金插值、徑向基函數(shù)、反距離加權(quán)插值3種算法通過(guò)

調(diào)用Surfer軟件自動(dòng)生成等值面圖。

4.4 氣候分析 利用該地區(qū)已有的氣象指標(biāo)，系統(tǒng)通過(guò)程序的智能計(jì)算，可以進(jìn)行氣象臺(tái)站某一時(shí)間段的氣候分析，包括氣候概況、春季回溫、倒春寒、強(qiáng)冷空氣、暴雨、高溫干旱、低溫冷害、秋低溫等氣候分析，生成以文字形式表述的分析結(jié)果（圖6）。

5 顯示和輸出

營(yíng)口市氣象局綜合氣象資料信息服務(wù)系統(tǒng)對(duì)于各項(xiàng)查

詢、統(tǒng)計(jì)、分析等功能均能夠以氣象資料通用標(biāo)準(zhǔn)格式和氣象服務(wù)人員慣用格式進(jìn)行輸出，例如可以輸出各類圖形、多種表格、文字等，并采用不同的顏色對(duì)不同項(xiàng)目側(cè)重點(diǎn)進(jìn)行突出顯示，系統(tǒng)也可輸出到文件和打印機(jī)。

6 小結(jié)

營(yíng)口市氣象局綜合氣象資料信息服務(wù)系統(tǒng)的立項(xiàng)開(kāi)發(fā)使用為氣象服務(wù)人員提供一個(gè)綜合業(yè)務(wù)平臺(tái)，氣象服務(wù)人員從以前依靠紙質(zhì)辦法跨越到電子網(wǎng)絡(luò)辦公，讓氣象服務(wù)人員能快速方便地使用監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)在第一時(shí)間制作出氣象服務(wù)產(chǎn)品。目前，該系統(tǒng)已經(jīng)部署到氣象臺(tái)、業(yè)務(wù)科等相關(guān)部門(mén)和單位，2017年年初部署到該地區(qū)3個(gè)縣氣象局，實(shí)現(xiàn)了集約化發(fā)展。系統(tǒng)的使用使?fàn)I口市的氣象信息服務(wù)上了一個(gè)新臺(tái)階，更好地發(fā)揮了氣象信息服務(wù)效益。

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