基于.NET的營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)，通過對歷史地面氣象資料、A0、A6和A文件自動實時解析入庫，同時與省局Cmiss系統(tǒng)實時聯(lián)通，實現(xiàn)氣象資料查詢、統(tǒng)計、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，可對地面氣象資料進(jìn)行動態(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；.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

隨著社會的進(jìn)步和經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，氣象服務(wù)越來越受到人們的廣泛關(guān)注，社會各行各業(yè)對氣象服務(wù)的需求也越來越迫切。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，氣象自動化技術(shù)快速發(fā)展[1]。截至2016年，全國國家級自動氣象站氣溫、氣壓、風(fēng)向、風(fēng)速、降水量、能見度、地溫、相對濕度等常規(guī)氣象要素全部實現(xiàn)自動觀測，天氣現(xiàn)象、積雪、日照等其他氣象要素也即將實現(xiàn)自動觀測[2]。氣象自動化使氣象資料觀測密度從原來的每3 h 1次（國家基本站）一躍達(dá)到每1 min觀測1次，氣象資料處理量呈指數(shù)增長。以往在氣象服務(wù)過程中查詢、統(tǒng)計和分析各種氣象資料費時費力，質(zhì)量也不高，開發(fā)智能的氣象資料信息服務(wù)系統(tǒng)勢在必行[3]。因此，2016年遼寧省營口市氣象局將綜合氣象資料信息服務(wù)系統(tǒng)建設(shè)項目正式立項，并確定為營口市氣象局2016年重點業(yè)務(wù)建設(shè)項目。該系統(tǒng)從根本上改變了過去復(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)確高效地開展各項氣象服務(wù)工作。

1 營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，采用Microsoft .NET平臺技術(shù)，以Visual Studio.NET Enterprise Developer為開發(fā)環(huán)境，使用新一代編程語言C#實現(xiàn)程序的設(shè)計，根據(jù)實際工作需要和系統(tǒng)功能需求，將系統(tǒng)客戶端分為2類用戶進(jìn)行設(shè)計，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，實時報文解譯、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)計和分析等。系統(tǒng)設(shè)計以SQL Server數(shù)據(jù)庫作為數(shù)據(jù)庫應(yīng)用平臺，使用ADO.NET接口實現(xiàn)數(shù)據(jù)庫的快速訪問，以非連接方式訪問數(shù)據(jù)源，這種設(shè)計可以大大降低對數(shù)據(jù)庫的訪問頻率，提高數(shù)據(jù)庫的工作效率和性能[4-7]。系統(tǒng)架構(gòu)見圖1。

2 數(shù)據(jù)庫設(shè)計

數(shù)據(jù)庫表是存儲數(shù)據(jù)和建立關(guān)系的地方，所以數(shù)據(jù)庫中表的設(shè)計是否合理是數(shù)據(jù)庫設(shè)計的關(guān)鍵。營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，可以方便快捷地實現(xiàn)數(shù)據(jù)維護(hù)、備份和用戶管理等各項功能。將系統(tǒng)各功能表設(shè)計為小時、定時、日、候、旬、月數(shù)據(jù)表等六大類，在數(shù)據(jù)入庫時將氣象數(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、分析時可以減少數(shù)據(jù)庫的負(fù)擔(dān)，提高程序的效率。

3 數(shù)據(jù)訪問接口技術(shù)

營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)訪問使用ADO.NET接口技術(shù)。ADO.NET在每個客戶機(jī)系統(tǒng)和數(shù)據(jù)庫之間并沒有使用開放連接，而是在開始客戶端連接時暫時打開一個到數(shù)據(jù)庫的連接，從數(shù)據(jù)庫服務(wù)器中檢索需

要的數(shù)據(jù)，然后關(guān)閉連接。客戶端應(yīng)用程序使用與數(shù)據(jù)庫服務(wù)器所維護(hù)的數(shù)據(jù)存儲完全獨立的數(shù)據(jù)。客戶端應(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)庫服務(wù)器。這時會暫時打開一個到服務(wù)器的新連接，對客戶端應(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，同時關(guān)閉連接。

ADO.NET支持這種無連接環(huán)境的核心組件是DataSet。DataSet本質(zhì)上是一個縮小的內(nèi)存中數(shù)據(jù)庫，它的維護(hù)獨立于后臺數(shù)據(jù)庫。只有在填充DataSet或?qū)ataSet中的數(shù)據(jù)變化傳回到數(shù)據(jù)庫時，才會打開到數(shù)據(jù)源的連接。這種無連接的計算環(huán)境將系統(tǒng)開銷最小化，

同時改進(jìn)了應(yīng)用程序的吞吐量和可伸縮性。營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)庫中的特性實現(xiàn)了大量數(shù)據(jù)的快速精準(zhǔn)訪問與控制。

4 系統(tǒng)實現(xiàn)的主要功能

營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、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)，對查詢、統(tǒng)計、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

詢功能的開發(fā)和設(shè)計，從數(shù)據(jù)庫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。系統(tǒng)的查詢功能包括某一時段查詢、歷年同時段查詢、滑動查詢、距平查詢、Cimiss數(shù)據(jù)、實時報文、可照時數(shù)、氣薄-1格式查詢、資料年續(xù)和A文件檢測等功能模塊，每一個模塊又包含逐小時、4次定時、逐日、逐候、逐旬、逐月以及任意時段查詢功能。在查詢的同時系統(tǒng)自動計算出合計、平均、最高、最低值，并對各種氣象要素進(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，同時可以選擇數(shù)據(jù)檢索輸出格式，如按“單列”“臺站整行”“整編資料”格式輸出。

4.2 資料統(tǒng)計

營口市氣象局綜合氣象資料服務(wù)系統(tǒng)從客戶需求入手，針對地方黨政部門以及社會各個行業(yè)的需求，對統(tǒng)計功能做了科學(xué)、合理的設(shè)計，利用系統(tǒng)可以進(jìn)行累積日、累積值、平均值、極端值、積溫、冷空氣過程、連續(xù)降水（無降水）日數(shù)、初終間日數(shù)（霜、雪、積雪、最低氣溫等）、無霜期日數(shù)等的統(tǒng)計及風(fēng)玫瑰圖的制作（圖4）。

4.3 資料分析

營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段不同站點分析、同站點某一時段分析、歷年任意時段分析、距平（百分率分析）、降水分析以及累積值、平均值、極端值不同站點分析等模塊（圖5），其中每一個模塊又包含逐小時、4次定時、逐日、逐候、逐旬、逐月以及任意時段分析等，分析結(jié)果可同時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

調(diào)用Surfer軟件自動生成等值面圖。

4.4 氣候分析 利用該地區(qū)已有的氣象指標(biāo)，系統(tǒng)通過程序的智能計算，可以進(jìn)行氣象臺站某一時間段的氣候分析，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

營口市氣象局綜合氣象資料信息服務(wù)系統(tǒng)對于各項查

詢、統(tǒng)計、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不同項目側(cè)重點進(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)

營口市氣象局綜合氣象資料信息服務(wù)系統(tǒng)的立項開發(fā)使用為氣象服務(wù)人員提供一個綜合業(yè)務(wù)平臺，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)測數(shù)據(jù)在第一時間制作出氣象服務(wù)產(chǎn)品。目前，該系統(tǒng)已經(jīng)部署到氣象臺、業(yè)務(wù)科等相關(guān)部門和單位，2017年年初部署到該地區(qū)3個縣氣象局，實現(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)上了一個新臺階，更好地發(fā)揮了氣象信息服務(wù)效益。

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