全球海洋和海洋氣候資料中心門戶網站設計與實現

韓璐遙，王漪，宋曉，東成

（國家海洋信息中心天津市300171）

全球海洋和海洋氣候資料中心門戶網站設計與實現

韓璐遙，王漪，宋曉，東成

（國家海洋信息中心天津市300171）

根據政府間海洋學委員會對全球海洋和海洋氣候資料中心（CMOC）中國中心的具體要求，采用分層架構、B/S與C/S相結合等方式設計并研發CMOC/China門戶網站和后臺數據庫管理工具，實現CMOC中國中心面向國內和國際用戶發布和共享海洋水文氣象數據和產品成果的目的。

CMOC；海洋資料；網站設計；共享服務

政府間海洋學委員會（IOC）第28次大會，通過并正式批準了由中國國家海洋信息中心建設運行全球海洋和海洋氣候資料中心（CMOC）中國中心（CMOC-China）的決議，這是繼2015年6月世界氣象組織（WMO）在第十七次世界氣象大會上正式批準由我國建立CMOC-China之后，IOC方面做出的重要決定。CMOC是WMO和IOC為推動全球海洋與海洋氣象資料的整合與共享，由WMO-IOC（海洋和海洋氣象聯合技術委員會JCOMM）自2011年起提出的發展戰略和實施計劃。目前WMO和IOC均已正式批準我國建設運行CMOC-China，我國成為全球首批唯一一個CMOC的承建國家。

通過建設運行CMOC-China，獲取全球范圍內海洋和海洋氣象歷史/實時資料，積極參與或主導國際海洋前沿的信息技術交流合作，可以最大化實現我國對全球海洋和海洋氣候資料的共享權益，有效提升我國全球海洋環境保障能力，增強我國在全球海洋合作領域的話語權和影響力，為我國海洋強國戰略和“一帶一路”總體戰略構想的實施做好資料與技術儲備。

1 系統分析

CMOC/China網站是CMOC-China的信息化平臺，旨在整合現有數據與成果，設計和開發涵蓋國際、國內等數據來源，水文、氣象等學科，數據集、產品等資料類型的數據庫，構建一個統一的面向國家海洋局、科研院所和大專院校、社會公眾和國際用戶的海洋資料服務窗口，實現相關數據和信息的安全、科學管理與共享服務。為全球海洋數據用戶的科學研究工作提供滿足國際評審規則的海洋數據與產品服務。

1.1 系統業務流程分析

CMOC/China門戶網站的用戶主要包括匿名用戶、網站會員和管理員3類，其中，匿名用戶可以免登錄直接瀏覽網站的公共信息和海洋資料，但不能下載網站數據；網站會員可以瀏覽和下載網站共享的全部海洋數據資料；管理員在登錄網站后可以對網站數據和軟硬件資源進行維護，并生成相應報表。CMOC/China門戶網站業務流程如圖1所示。

圖1 CMOC/China門戶網站業務流程

1.2 系統功能需求分析

CMOC/China門戶網站主要由網站門戶和后臺數據庫管理工具兩部分組成，其中，網站門戶主要面向國內、國際用戶提供水文、氣象數據資料的更新加載、可視化檢索和下載等功能；后臺數據庫管理工具主要面向管理員提供對數據結構的動態配置和更新等功能以及對用戶行為和數據流的統計功能。

1.2.1 CMOC/China網站門戶功能需求分析

CMOC/China網站門戶是對外提供數據服務的窗口，綜合考慮國內外用戶需求，網站應具有簡潔流暢的交互界面，并提供Argo、DBCP、GLOSS等數據，以及海平面與氣候變化報告、再分析圖形等產品的可視化查詢功能和便捷的下載功能。

1.2.2 后臺數據庫管理工具功能需求分析

后臺數據庫管理工具是CMOC/China門戶網站管理員對網站數據進行統一管理的可視化工具，綜合考慮數據維護需求，工具應提供可視化的數據結構編輯界面和數據內容管理功能，并提供數據情況報表和系統日志的生成、導出等功能，以及對用戶量、用戶下載量、數據更新頻率和服務器資源占用率等的統計功能。

2 總體設計

2.1 總體框架設計

CMOC/China門戶網站框架主要由基礎設施、數據層、業務支撐層、業務應用層、標準規范與運行管理制度和安全保障體系6部分組成。其中，基礎設施是網站運行的硬件基礎，主要包括應急保障措施、網絡設備、專線寬帶、數據庫服務器和WEB服務器等；數據層是運行的數據基礎，主要由系統數據庫和用戶數據庫構成；業務支撐層對上層業務應用提供運行支撐，主要指后臺數據庫管理工具；業務應用層面向用戶提供數據服務；標準規范與運行管理制度從機制上確保開發和運維的過程合乎規范；安全保障體系確保系統軟硬件和數據安全。CMOC/China門戶網站邏輯框架圖如圖2所示。

圖2 CMOC/China門戶網站邏輯框架圖

2.2 技術路線

CMOC/China門戶網站采用C/S和B/S相結合的方式進行開發，以海洋水文氣象數據和產品的匯集、處理、存儲、管理和發布服務等過程為主線，綜合運用操作系統、數據庫、數據管理與共享平臺三層軟件體系，構建靈活、穩定的架構模式。

2.2.1 數據庫

通過對CMOC/China門戶網站的數據類型及數據流量的分析，選用Oracle 11g作為網站建設關系型數據庫的平臺；考慮到網站運行的性能問題，搭建數據庫服務器專門存儲網站數據，并采用數據庫備份機的方式，完善數據庫中數據的保護機制。

（1）系統

CMOC/China門戶網站對外提供數據服務，考慮客戶端瀏覽器的兼容性問題，采用B/S架構進行設計，使用HTML+JavaScript技術開發，通過Ajax和PHP技術實現客戶端與服務器端的數據交換。從系統安全性出發，采用前臺網站門戶和后臺數據庫管理工具分別部署的方法，在滿足系統功能的前提下，充分考慮系統的可擴展性，支持以配置文件的形式對網站功能模塊進行動態擴充；后臺數據庫管理工具采用C/S架構設計，以C++語言進行開發。

（2）數據庫與系統集成

為滿足CMOC/China門戶網站建設總體設計的需要，采用WEB服務器與數據庫服務器相分離的方式搭建系統服務器，并通過搭建WEB服務器備份機和數據庫服務器備份機實現雙機冗余，保障CMOC/China網站的服務安全。CMOC/ China網站前臺門戶部署在WEB服務器上，數據庫服務器配置Oracle 11g環境；后臺數據庫管理工具分布于WEB服務器和數據庫服務器中。數據庫與系統集成結構如圖3所示。

圖3 數據庫與系統集成結構圖

3 詳細設計與實現

3.1 數據庫設計與實現

CMOC/China門戶網站中存在的數據可以分為系統數據和用戶數據兩類，為保證系統有序運行，網站信息便于維護，系統數據和用戶數據都采用數據庫的方式進行管理。

3.1.1 系統數據庫

系統數據庫主要用于存放保證網站正常運行的數據，包括用戶信息、權限信息、表字典信息、網站基礎信息及系統日志等。其中，網站基礎信息包括網站簡介、新聞、相關文檔和聯系方式等通過基礎頁面進行展示的信息。

3.1.2 用戶數據庫

用戶數據庫主要用于存放供用戶分享和交換的數據，由元數據庫、水文氣象專題數據庫和成果產品數據庫3部分組成。

元數據庫主要用于存儲CMOC中國資料中心的元數據資料，主要包括國際合作和交換項目所獲得的Argo、DBCP、GLOSS、GTSPP和WOD等多個資料類型的元數據。

水文氣象數據庫主要用于存儲CMOC中國資料中心的水文氣象數據，可分為Argo數據庫、GTSPP數據庫、WOD數據庫、溫鹽綜合數據庫、氣象數據庫、IOC數據庫、GLOSS數據庫和Near-GOOS數據庫等。

成果產品數據庫主要用于存儲CMOC中國資料中心的成果產品數據，可分為Argo圖形產品數據庫、綜合溫鹽數據集產品數據庫和IMMA數據庫等。

4 CMOC/China網站門戶設計與實現

CMOC/China網站門戶是CMOC中國資料中心對外服務的窗口，通過網站發布的數據和信息服務，實現國內和國際用戶水文、氣象資料的共享和交換，為國內外研究人員探索海洋知識提供數據支撐。CMOC/China網站門戶主要由5個功能頁面組成，分別是主頁、網站簡介、數據檢索、產品檢索和聯系方式。

4.1 主頁

主頁是CMOC/China網站門戶的主體頁面，根據國際數據交換網站的通用風格，頁面遵循專業、科學和易用的原則進行設計。主頁包括導航欄、信息發布、可視化快捷檢索和主要內容4個功能模塊。導航欄主要實現頁面間的跳轉、導航功能和網站內容的快速檢索；信息發布模塊用于發布熱點動態、時事新聞等信息，并面向用戶提供部分常用功能的快捷入口；可視化快捷檢索模塊是網站的特色模塊，主要提供基于二維地圖的任意時空條件檢索功能；主要內容模塊支持對網站其他頁面關鍵信息展示和訪問，并提供跳轉入口。

4.2 網站簡介

網站簡介頁面主要提供對CMOC中國資料中心以及CMOC/China網站門戶的組織、運行等詳細情況的介紹，主要包括CMOC簡介、工作規劃、項目背景、合作組織、新聞信息等內容。

4.3 數據檢索

數據檢索頁面是CMOC/China網站門戶的核心頁面，主要提供對數據和元數據信息的檢索和下載等功能。其中，檢索方式包括分類檢索、元數據檢索、關鍵詞檢索和地圖檢索等，分類檢索功能支持按照不同的觀測儀器種類、時效性、學科、計劃、所屬機構、地理區域、數據格式等進行批量檢索；元數據檢索功能支持基于元數據的導航檢索；關鍵詞檢索支持通過輸入數據名稱、學科分類、發布日期、作者、地理位置、簡介等關鍵字進行檢索；地圖檢索采用GIS地理系統作為載體，支持通過設定任意時空條件進行相關內容的查詢檢索和可視化顯示。

4.4 產品檢索

產品檢索頁面是CMOC/China網站門戶的核心頁面，主要包括產品信息查詢、產品可視化檢索和產品下載3個功能模塊。產品信息查詢功能主要實現通過選定制作時間、制作區域和產品類型等查詢條件，以列表形式展示產品的相關信息；產品可視化檢索功能主要實現通過輸入區域、經緯度、層數和時間長度等查詢條件，對各類水文、氣象要素進行可視化展示，支持圖形縮放、平移及漫游顯示坐標等功能；產品下載功能主要提供全球海洋再分析產品數據集、區域海洋再分析產品數據集、海平面與氣候變化月報等成果產品的單個文件下載和批量下載等功能。

4.5 聯系方式

聯系方式頁面主要提供與CMOC相關的組織或人員的聯系信息，用戶可根據此頁面提供的聯絡方式與相關人員取得聯系，主要包括一般聯系方式、歷史信息追溯和媒體訪問等內容。

CMOC/China網站門戶主頁面如圖4所示。

5 后臺數據庫管理工具設計與實現

后臺數據庫管理工具是CMOC/China網站管理員開展海洋數據資料加載更新和網站日常維護工作的主要媒介，由系統數據庫管理模塊、用戶數據庫管理模塊、統計模塊和日志模塊4部分組成。

5.1 系統數據庫管理模塊

系統數據庫管理模塊用于實現對系統數據庫的維護與管理，主要包括表結構維護、索引維護、權限管理、表數據管理和文件管理等功能。

5.2 用戶數據庫管理模塊

用戶數據庫管理模塊用于實現對用戶數據庫的維護與管理，主要包括對元數據、水文氣象專題數據和成果產品的編輯、刪除、加載入庫和結構更新等功能。用戶數據庫管理模塊的數據加載流程如圖5所示。

5.3 統計模塊

統計模塊主要實現對用戶網站使用行為和網站數據情況的統計，為信息分析工作提供數據支撐。主要包括用戶數量、用戶下載量、用戶使用頻率、用戶平均使用時長等統計功能，以及數據量統計、數據類別統計和數據更新頻率統計等功能。

5.4 日志模塊

日志模塊主要實現對系統運行過程中產生的日志信息的管理，包括日志信息備份、日志信息下載、日志信息統計等功能。

6 結語

圖4 CMOC/China門戶網站主頁面

全球海洋和氣候資料是海洋物理機制研究和海洋預報服務中重要的數據源，CMOC/China門戶網站的建設和運維，既是我國作為CMOC中國中心必然履行的國際職能，也是我國與世界各國共享和交換海洋資料的重要手段。目前，CMOC/ China門戶網站已上線試運行，初步實現了海洋數據持續、穩定的支撐服務，并不斷擴大我國全球海洋和氣候資料服務的國際影響力，取得了良好的數據服務效果。未來將從網站數據服務的全面程度和便捷程度上持續改進，面向國內外用戶不斷完善系統功能，適時進行版本更新和升級。

圖5 后臺數據庫管理工具加載入庫流程圖

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2016-11-16