基于SpringMVC的氣象預(yù)警信息Web系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

高祝宇 韓頌雨 楊明 曾悠

摘要：為了使用戶能夠方便快捷地查詢與統(tǒng)計(jì)發(fā)布的氣象預(yù)警信號(hào)，高效地開(kāi)展公眾氣象預(yù)警服務(wù)與氣象防災(zāi)減災(zāi)決策服務(wù)，設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了氣象預(yù)警信息Web系統(tǒng)。對(duì)系統(tǒng)的技術(shù)架構(gòu)和功能設(shè)計(jì)進(jìn)行了介紹，采用基于Spring MVC的分層架構(gòu)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)模型、控制轉(zhuǎn)換以及前端表現(xiàn)各層之間的內(nèi)聚解耦，提供了氣象預(yù)警信號(hào)實(shí)時(shí)查詢、分類查詢、歷史統(tǒng)計(jì)等多種功能。系統(tǒng)具有較好的應(yīng)用效果，提升了氣象業(yè)務(wù)服務(wù)能力。

關(guān)鍵詞：Spring MVC；氣象預(yù)警信號(hào)；分層架構(gòu)；Web系統(tǒng)

中圖分類號(hào)：TP393文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A文章編號(hào)：1008-1739（2020）12-61-3

0引言

氣象災(zāi)害預(yù)警關(guān)乎國(guó)家和人民生命財(cái)產(chǎn)安全，是防御和減輕氣象災(zāi)害最有效的途徑之一，也是我國(guó)氣象部門極其重要的一項(xiàng)基本業(yè)務(wù)。隨著現(xiàn)代科技的不斷發(fā)展，氣象災(zāi)害預(yù)警傳播的媒介越來(lái)越豐富，Web網(wǎng)頁(yè)是其中一種有效的媒介，建立氣象預(yù)警信息Web系統(tǒng)，為社會(huì)公眾提供專業(yè)氣象預(yù)警服務(wù)，同時(shí)為防災(zāi)減災(zāi)提供決策依據(jù)是一項(xiàng)有意義的工作。

為了進(jìn)一步提升氣象預(yù)警信息Web系統(tǒng)運(yùn)行效率，降低維護(hù)成本，系統(tǒng)采用了技術(shù)相對(duì)成熟的Spring MVC框架。S pring MVC是一個(gè)基于Spring體系和MVC模式的輕量級(jí)Web開(kāi)發(fā)框架[1]，一方面具備Spring框架松耦合、可擴(kuò)展、面向切面的優(yōu)勢(shì)[2]；另一方面MVC設(shè)計(jì)模式使得系統(tǒng)層次清晰，便于測(cè)試維護(hù)[3]。目前Spring MVC框架已廣泛應(yīng)用在Web系統(tǒng)建設(shè)中，顧文靜等[4]利用Spring MVC框架設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了高性能計(jì)算機(jī)監(jiān)視管理系統(tǒng)，劉麗華等[5]基于Spring MVC開(kāi)發(fā)了學(xué)生信息管理系統(tǒng)，劉穎等[6]在Spring MVC框架基礎(chǔ)上開(kāi)展了Web服務(wù)器部署方面的研究并開(kāi)發(fā)了鮮活農(nóng)產(chǎn)品供應(yīng)鏈交易平臺(tái)等。

以氣象業(yè)務(wù)需求為指引，從提高系統(tǒng)性能角度出發(fā)，采用Spring MVC框架技術(shù)開(kāi)發(fā)氣象預(yù)警信息Web系統(tǒng)，為用戶提供方便快捷的氣象預(yù)警服務(wù)，提升氣象防災(zāi)減災(zāi)工作效率。

1關(guān)鍵技術(shù)

Spring MVC框架技術(shù)體系主要由前端控制器（DispatcherServlet）、處理器映射（Handler Mapping）、控制器（Controller）、模型對(duì)象（Model Object）、視圖解析器（View Resolver）和視圖（View）等組成，工作原理如圖1所示，其中前端控制器是整個(gè)Spring MVC的核心，負(fù)責(zé)接收HTTP請(qǐng)求并組織協(xié)調(diào)框架的各個(gè)組成部分，處理器映射和視圖解析器保證了系統(tǒng)控制處理和視圖展現(xiàn)之間的松耦合。此外，Spring MVC框架提供了大量獨(dú)特的功能，主要包括：①JavaBean配置功能；②基于Map鍵/值對(duì)的模型轉(zhuǎn)換功能；③強(qiáng)大的定制功能；④業(yè)務(wù)代碼重用功能；⑤控制器適配功能等，這些功能的應(yīng)用使得系統(tǒng)開(kāi)發(fā)效率和擴(kuò)展性能大大提升。

2系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

2.1系統(tǒng)框架設(shè)計(jì)

氣象預(yù)警信息的及時(shí)性至關(guān)重要，系統(tǒng)運(yùn)行需確保較高的效率和穩(wěn)定性，在系統(tǒng)總體框架設(shè)計(jì)時(shí)要盡量降低系統(tǒng)各個(gè)模塊間的耦合性，因而采用了分層架構(gòu)的設(shè)計(jì)思想，系統(tǒng)總體框架分為模型層、控制層和表現(xiàn)層3層，如圖2所示。

模型層主要包括與氣象預(yù)警信息有關(guān)的數(shù)據(jù)資源，分為實(shí)時(shí)氣象預(yù)警數(shù)據(jù)和歷史氣象預(yù)警數(shù)據(jù)，這2類數(shù)據(jù)均由氣象預(yù)警信息數(shù)據(jù)庫(kù)統(tǒng)一存儲(chǔ)管理，其中實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)是指當(dāng)前發(fā)布的氣象預(yù)警信息，歷史數(shù)據(jù)是指以往發(fā)布的所有氣象預(yù)警信息。

控制層是系統(tǒng)的核心，涵蓋了系統(tǒng)運(yùn)行的業(yè)務(wù)邏輯，主要包括響應(yīng)用戶請(qǐng)求、用戶身份認(rèn)證、數(shù)據(jù)查詢?cè)L問(wèn)、數(shù)據(jù)加工處理、數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析及數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換傳輸這幾個(gè)部分，通過(guò)對(duì)前端用戶的請(qǐng)求進(jìn)行接收，采用用戶身份信息驗(yàn)證的方式?jīng)Q定是否啟動(dòng)對(duì)請(qǐng)求數(shù)據(jù)資源的訪問(wèn)，驗(yàn)證通過(guò)則按服務(wù)需求對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行組織、加工、封裝及加密等處理，實(shí)現(xiàn)氣象預(yù)警信息資源由原始形式向帶有服務(wù)性質(zhì)的組織形式轉(zhuǎn)換，最后傳輸給前端展示頁(yè)面。

表現(xiàn)層是指展示給用戶的交互界面，按功能需求利用Web前端技術(shù)實(shí)現(xiàn)氣象預(yù)警信息的圖形展示、實(shí)時(shí)分類及歷史統(tǒng)計(jì)等。

2.2系統(tǒng)功能設(shè)計(jì)

按照氣象業(yè)務(wù)需求，氣象預(yù)警信息Web系統(tǒng)主要包括氣象預(yù)警信息的實(shí)時(shí)展示、實(shí)時(shí)分析、分類統(tǒng)計(jì)和歷史查詢4個(gè)模塊，系統(tǒng)功能模塊設(shè)計(jì)如圖3所示。系統(tǒng)提供的主要功能有：①基于SVG技術(shù)的專題地圖服務(wù)功能；②基于預(yù)警種類、等級(jí)、區(qū)域的多模式統(tǒng)計(jì)分析功能；③按年、月、日以及任意時(shí)段統(tǒng)計(jì)的歷史預(yù)警信息查詢功能；④針對(duì)臺(tái)風(fēng)預(yù)警的報(bào)告單發(fā)布功能。

實(shí)時(shí)展示模塊主要采用基于SVG技術(shù)的專題地圖服務(wù)功能完成實(shí)時(shí)氣象預(yù)警信息的直觀展示，展示的內(nèi)容有預(yù)警信號(hào)圖標(biāo)、預(yù)警發(fā)布單位、預(yù)警發(fā)布時(shí)間及預(yù)警發(fā)布內(nèi)容等。專題地圖服務(wù)主要包括地圖定位、地圖渲染以及圖層疊加功能，地圖定位功能根據(jù)預(yù)警發(fā)布區(qū)域的地理信息定位到SVG地圖上的具體方位；地圖渲染功能按照預(yù)警發(fā)布等級(jí)在SVG地圖上改變預(yù)警發(fā)布區(qū)域的顏色，如藍(lán)色預(yù)警即渲染成藍(lán)色；圖層疊加功能可以將預(yù)警信息作為新的圖層疊加到SVG地圖上的預(yù)警區(qū)域。

實(shí)時(shí)分析模塊主要包括實(shí)時(shí)氣象預(yù)警信息分析以及臺(tái)風(fēng)報(bào)告單發(fā)布功能，其中預(yù)警信息實(shí)時(shí)分析主要針對(duì)預(yù)警名稱、預(yù)警發(fā)布數(shù)量以及預(yù)警發(fā)布單位等信息，給出可能引起氣象災(zāi)害的天氣過(guò)程以及需要及時(shí)關(guān)注的重點(diǎn)地區(qū)，為用戶提供直觀準(zhǔn)確的氣象預(yù)警整體概況；臺(tái)風(fēng)報(bào)告單發(fā)布功能主要是在臺(tái)風(fēng)影響期間，實(shí)時(shí)發(fā)布臺(tái)風(fēng)動(dòng)態(tài)信息，包括臺(tái)風(fēng)位置、臺(tái)風(fēng)強(qiáng)度及臺(tái)風(fēng)影響路徑等，為用戶提供臺(tái)風(fēng)預(yù)警專題服務(wù)。

分類統(tǒng)計(jì)模塊提供按照預(yù)警種類、預(yù)警等級(jí)以及預(yù)警區(qū)域的多模式分類統(tǒng)計(jì)分析功能，其中預(yù)警種類包括暴雪、暴雨、冰雹、大風(fēng)、結(jié)冰、大霧、干旱、海上大風(fēng)、地質(zhì)災(zāi)害及其他等17個(gè)大類的氣象災(zāi)害預(yù)警，預(yù)警等級(jí)由低到高依次為藍(lán)色、黃色、橙色和紅色預(yù)警，預(yù)警區(qū)域是指預(yù)警發(fā)布內(nèi)容中所明確指出的預(yù)警行政區(qū)域范圍，可精細(xì)到鄉(xiāng)鎮(zhèn)。分類統(tǒng)計(jì)模塊可為用戶提供精細(xì)可靠的氣象預(yù)警分類概況。

歷史查詢模塊提供按年、月、日以及任意時(shí)段的歷史氣象預(yù)警信息查詢功能，可針對(duì)某次氣象災(zāi)害過(guò)程的時(shí)間段，回顧當(dāng)時(shí)發(fā)布的氣象預(yù)警信息，該模塊主要為氣象防災(zāi)減災(zāi)工作提供歷史數(shù)據(jù)查詢統(tǒng)計(jì)支撐。

2.3系統(tǒng)架構(gòu)實(shí)現(xiàn)

氣象預(yù)警信息Web系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)主要基于Spring MVC技術(shù)架構(gòu)，系統(tǒng)架構(gòu)如圖4所示。按照系統(tǒng)技術(shù)架構(gòu)，系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)流程為：①用戶通過(guò)客戶端向服務(wù)端發(fā)送HTTP請(qǐng)求，前端控制器接收到請(qǐng)求，開(kāi)始查詢一個(gè)或多個(gè)處理器映射；②找到處理請(qǐng)求的后端控制器并將請(qǐng)求提交，后端控制器開(kāi)始調(diào)用業(yè)務(wù)邏輯Service類進(jìn)行邏輯處理；③Service接口通過(guò)數(shù)據(jù)訪問(wèn)DAO類對(duì)氣象預(yù)警信息資源進(jìn)行訪問(wèn)操作并返回?cái)?shù)據(jù)資源給Service類；④Service類將處理結(jié)果封裝為ModelAndView返回至前端控制器，由前端控制器查詢一個(gè)或多個(gè)視圖解析器；⑤找到ModelAndView對(duì)應(yīng)的視圖，最后由視圖負(fù)責(zé)響應(yīng)HTTP并將結(jié)果顯示到客戶端。系統(tǒng)模型層主要基于Spring JDBC的數(shù)據(jù)庫(kù)訪問(wèn)技術(shù)通過(guò)編寫DAO類實(shí)現(xiàn)，控制層主要通過(guò)Spring MVC的控制器以及編寫Service類實(shí)現(xiàn)，表現(xiàn)層主要由SpringMVC的視圖以及前端頁(yè)面實(shí)現(xiàn)，其中Spring MVC框架為系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)提供了核心支撐，有效分離了客戶端展示與服務(wù)器端邏輯處理，提升了系統(tǒng)運(yùn)行效率。

3應(yīng)用效果

基于Spring MVC設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了氣象預(yù)警信息Web系統(tǒng)，提供氣象預(yù)警信息的實(shí)時(shí)展示與統(tǒng)計(jì)分析，應(yīng)用效果如圖5所示。目前該系統(tǒng)已經(jīng)在浙江省氣象局業(yè)務(wù)應(yīng)用，應(yīng)用結(jié)果表明系統(tǒng)性能穩(wěn)定，且具有良好的擴(kuò)展性和可維護(hù)性，能夠?yàn)闅庀蠓罏?zāi)減災(zāi)決策服務(wù)工作提供平臺(tái)支撐，提升氣象預(yù)警服務(wù)工作效率。

4結(jié)束語(yǔ)

利用Spring MVC框架開(kāi)發(fā)了氣象預(yù)警信息Web系統(tǒng)，對(duì)系統(tǒng)總體框架、系統(tǒng)功能設(shè)計(jì)以及Spring MVC關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行了主要介紹，Spring MVC的應(yīng)用不僅可以有效地分離氣象預(yù)警數(shù)據(jù)和前端頁(yè)面展示，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)與視圖的松耦合進(jìn)而提升系統(tǒng)運(yùn)行效率，還能夠靈活地拓展系統(tǒng)功能，提高代碼重用率，降低系統(tǒng)維護(hù)難度?；赟pring MVC的氣象預(yù)警信息Web系統(tǒng)有效提升了氣象預(yù)警服務(wù)工作效率，提高了氣象業(yè)務(wù)服務(wù)能力，但隨著現(xiàn)代科技發(fā)展，對(duì)于氣象預(yù)警服務(wù)的時(shí)效性要求越來(lái)越高，系統(tǒng)仍需不斷完善以滿足更高的氣象業(yè)務(wù)需求。

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