基于ArcGIS的大連氣象內(nèi)網(wǎng)業(yè)務(wù)平臺(tái)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

王會(huì)品 王洪祥 孫悅程 鄒杰

摘要：基于ArcGIS的大連氣象內(nèi)網(wǎng)業(yè)務(wù)平臺(tái)以2015年初建成的大連實(shí)時(shí)氣象數(shù)據(jù)庫(kù)為基礎(chǔ)，采用ArcGIS+EXTJS+J2EE的系統(tǒng)架構(gòu)，建成了一個(gè)包含探測(cè)數(shù)據(jù)、預(yù)報(bào)產(chǎn)品、服務(wù)產(chǎn)品、縣局產(chǎn)品、行業(yè)數(shù)據(jù)、數(shù)值預(yù)報(bào)、資料下載七大功能模塊的大連氣象內(nèi)網(wǎng)業(yè)務(wù)平臺(tái)，具有文字、圖片、表格、曲線(xiàn)圖、柱狀圖、色斑圖、GIS數(shù)據(jù)疊加等多種表現(xiàn)方法，具有要素篩選、數(shù)據(jù)交互性查詢(xún)、要素統(tǒng)計(jì)排名等功能，能進(jìn)一步滿(mǎn)足用戶(hù)使用需求，全面實(shí)現(xiàn)了氣象數(shù)據(jù)的共享應(yīng)用，為市縣氣象預(yù)報(bào)與氣象服務(wù)工作提供有效的數(shù)據(jù)支撐服務(wù)。

關(guān)鍵詞：ArcGIS；業(yè)務(wù)平臺(tái)；設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)；共享應(yīng)用

中圖分類(lèi)號(hào)：P409 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：0439-8114（2018）11-0111-02

DOI：10.14088/j.cnki.issn0439-8114.2018.11.028

Abstract： The dalian meteorological intranet business platform based on ArcGIS is based on dalian real-time meteorological database built in early 2015. Using ArcGIS+EXTJS+J2EE system architecture，it has built a business platform which includes detecting data，forecasting products，service products，county bureau products，industry data，numerical forecasting and data download of seven functional modules. The platform has many functions such as text，pictures，tables，graphs，bar charts，color spots，GIS data overlay，etc. And it has the functions of factor selection，data interactivity query，factor statistics ranking and so on. It can further meet the needs of users， fully realize the sharing application of meteorological data，and provide effective data support services for meteorological forecasting and meteorological service in the city and county.

Key words： ArcGIS；business platform；designed and implemented；sharing application

2013年大連市氣象局建成了大連氣象信息綜合顯示系統(tǒng)[1]，該系統(tǒng)采用WebGIS和PHP技術(shù)實(shí)現(xiàn)氣象信息數(shù)據(jù)顯示，系統(tǒng)在業(yè)務(wù)運(yùn)行中發(fā)揮了一定作用，然而隨著氣象業(yè)務(wù)應(yīng)用的發(fā)展與業(yè)務(wù)需求的不斷變化，系統(tǒng)的一些問(wèn)題也表現(xiàn)出來(lái)。首先，系統(tǒng)的WebGIS是調(diào)用后臺(tái)處理生成的疊加數(shù)據(jù)圖片，這意味著用戶(hù)不能夠進(jìn)行交互操作，無(wú)法進(jìn)行地圖移動(dòng)、放大、縮小等功能，WebGIS可操作性差；其次，行政區(qū)域如有變動(dòng)，需要導(dǎo)入相應(yīng)的SHAPEfile地理信息文件，但是生成的地圖中如果出現(xiàn)雜線(xiàn)條，糾錯(cuò)很難；再次，系統(tǒng)基于PostgreSQL數(shù)據(jù)庫(kù)，在數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)、數(shù)據(jù)類(lèi)別、入庫(kù)程序處理等多方面，已經(jīng)不能滿(mǎn)足當(dāng)前的業(yè)務(wù)需求，為氣象預(yù)測(cè)提供資料共享和輔助預(yù)測(cè)[2]。

同時(shí)，2015年初大連實(shí)時(shí)氣象數(shù)據(jù)庫(kù)建設(shè)完畢，為平臺(tái)的搭建提供了有利的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)，全新的大連氣象內(nèi)網(wǎng)業(yè)務(wù)平臺(tái)應(yīng)運(yùn)而生，使氣象數(shù)據(jù)與ArcGIS很好結(jié)合，實(shí)現(xiàn)氣象數(shù)據(jù)查詢(xún)、篩選、預(yù)警提示等功能，在平臺(tái)顯示類(lèi)別與內(nèi)容上也有所增加，貼近用戶(hù)使用需求。本研究以2015年初建成的大連實(shí)時(shí)氣象數(shù)據(jù)庫(kù)為基礎(chǔ)，采用ArcGIS+EXTJS+J2EE的系統(tǒng)架構(gòu)，建成了一個(gè)包含探測(cè)數(shù)據(jù)、預(yù)報(bào)產(chǎn)品、服務(wù)產(chǎn)品、縣局產(chǎn)品、行業(yè)數(shù)據(jù)、數(shù)值預(yù)報(bào)、資料下載七大功能模塊的大連氣象內(nèi)網(wǎng)業(yè)務(wù)平臺(tái)，以期更好地為用戶(hù)提供服務(wù)。

1 平臺(tái)主要功能與架構(gòu)

1.1 平臺(tái)主要功能

大連氣象內(nèi)網(wǎng)業(yè)務(wù)平臺(tái)面向市縣兩級(jí)用戶(hù)群體，作為數(shù)據(jù)信息展示平臺(tái)，主要以數(shù)據(jù)瀏覽查詢(xún)?yōu)橹鳎瑢?shí)現(xiàn)了探測(cè)數(shù)據(jù)、國(guó)家級(jí)/省級(jí)/市級(jí)指導(dǎo)預(yù)報(bào)產(chǎn)品、決策服務(wù)產(chǎn)品、縣級(jí)預(yù)報(bào)服務(wù)產(chǎn)品、行業(yè)共享數(shù)據(jù)及產(chǎn)品、數(shù)值預(yù)報(bào)產(chǎn)品等多種氣象數(shù)據(jù)可視化展示[3]，平臺(tái)提供了表格、曲線(xiàn)、柱狀圖、專(zhuān)題圖等多種顯示方式，同時(shí)將氣象大數(shù)據(jù)在GIS一張圖上進(jìn)行疊加顯示，氣象大數(shù)據(jù)包括自動(dòng)站、能見(jiàn)度、土壤水分、農(nóng)業(yè)生態(tài)、大氣成分、路面監(jiān)測(cè)、船舶信息、環(huán)保實(shí)況、地址災(zāi)害、城市內(nèi)澇、雷電風(fēng)險(xiǎn)等多個(gè)專(zhuān)題內(nèi)容，能夠滿(mǎn)足市縣兩級(jí)用戶(hù)需求，為不同層次的用戶(hù)提供開(kāi)放式的氣象信息共享服務(wù)[4]。

1.2 平臺(tái)架構(gòu)

基于ArcGIS的大連氣象內(nèi)網(wǎng)業(yè)務(wù)平臺(tái)采用四層系統(tǒng)架構(gòu)（圖1）： 第一層為數(shù)據(jù)存儲(chǔ)層，以氣象綜合數(shù)據(jù)庫(kù)與文件數(shù)據(jù)做支撐，多數(shù)有規(guī)則的結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)以關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)存儲(chǔ)；部分圖片文件或者PDF文件等非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)則以文件方式存儲(chǔ)。第二層為應(yīng)用邏輯層，通過(guò)把與氣象數(shù)據(jù)存儲(chǔ)業(yè)務(wù)相關(guān)的功能模塊，以標(biāo)準(zhǔn)化的服務(wù)形式進(jìn)行封裝，然后通過(guò)結(jié)合業(yè)務(wù)進(jìn)行流程編排，即可完成相關(guān)功能定制。第三層為服務(wù)接口層，主要通過(guò)不同的交互形式，實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)信息的交互和系統(tǒng)功能的調(diào)用。第四層為應(yīng)用系統(tǒng)層，面向最終用戶(hù)和終端應(yīng)用，提供友好、簡(jiǎn)潔、方便的用戶(hù)界面。

2 主要技術(shù)實(shí)現(xiàn)

2.1 數(shù)據(jù)檢索顯示

平臺(tái)采用前后端分離技術(shù)，前臺(tái)采用extjs-moft框架，后臺(tái)采用mdk框架。對(duì)于結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)顯示，前端查詢(xún)通過(guò)AJAX技術(shù)進(jìn)行http網(wǎng)絡(luò)請(qǐng)求，后端接收到請(qǐng)求后，利用Spring框架進(jìn)行業(yè)務(wù)模塊的邏輯處理，利用Hibernate框架進(jìn)行數(shù)據(jù)庫(kù)查詢(xún)，從而將查詢(xún)的數(shù)據(jù)返回給前端，前端將數(shù)據(jù)渲染到表格和圖表中。

對(duì)于非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)顯示，前端查詢(xún)通過(guò)AJAX技術(shù)進(jìn)行http網(wǎng)絡(luò)請(qǐng)求，后端接收到請(qǐng)求后，利用Spring框架進(jìn)行業(yè)務(wù)模塊的邏輯處理，利用操作系統(tǒng)API遍歷文件目錄，以文件為關(guān)鍵Key通過(guò)正則表達(dá)式匹配符合的文件產(chǎn)品，并截取出主要信息（例如：名稱(chēng)、時(shí)間、URL），形成結(jié)構(gòu)化的數(shù)據(jù)，返回給前端并在網(wǎng)頁(yè)進(jìn)行展示。

2.2 ArcGIS Server技術(shù)

ArcGIS是ESRI開(kāi)發(fā)的一個(gè)用于構(gòu)建集中管理、支持多用戶(hù)的企業(yè)級(jí)GIS應(yīng)用平臺(tái)[5]。其優(yōu)勢(shì)在與傳統(tǒng)的表格、圖片式管理方法相比，增加了基于“一張圖”的直觀、全面、可視化的空間數(shù)據(jù)展示，挖掘出地理信息的潛力。該技術(shù)具有強(qiáng)大的空間分析和空間數(shù)據(jù)處理功能，利用采集的原始數(shù)據(jù)，根據(jù)地圖標(biāo)注和符號(hào)渲染的基本規(guī)則，建立和發(fā)布大范圍切片式靜態(tài)地圖服務(wù)和大數(shù)據(jù)量多數(shù)據(jù)源的矢量動(dòng)態(tài)圖層服務(wù)；利用擴(kuò)展地圖符號(hào)庫(kù)和自定義的多種地理處理服務(wù)實(shí)現(xiàn)色斑圖等特定功能，其采用和遵循的國(guó)際通用標(biāo)準(zhǔn)，能夠滿(mǎn)足與其他平臺(tái)的技術(shù)對(duì)接和功能擴(kuò)展。

2.3 專(zhuān)題圖處理技術(shù)

平臺(tái)包括雨量與溫度色斑圖、風(fēng)要素專(zhuān)題圖。對(duì)于雨量與溫度色斑圖，平臺(tái)采用空間自協(xié)方差最佳插值法，將點(diǎn)狀離散分布的監(jiān)測(cè)站雨量、溫度信息插值成空間面狀分布。通過(guò)ArcToolbox及ModelBuilder，建立插值模型，并發(fā)布成ArcGIS GP服務(wù)，能夠定時(shí)獲取監(jiān)測(cè)站信息，及時(shí)生成色斑圖并永久保存。其優(yōu)點(diǎn)在于能夠避免極值對(duì)于算法的影響，更好地模擬雨量、溫度的真實(shí)情況，并根據(jù)適當(dāng)數(shù)量的站點(diǎn)，填補(bǔ)全市的信息空白區(qū)域，具體處理流程如圖2所示。而對(duì)于風(fēng)要素專(zhuān)題圖，通過(guò)建立風(fēng)向方位三角函數(shù)數(shù)學(xué)模型，確定風(fēng)向符號(hào)旋轉(zhuǎn)角度算法，當(dāng)風(fēng)向數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)更新時(shí)，前端將風(fēng)向符號(hào)做出對(duì)應(yīng)偏轉(zhuǎn)，進(jìn)而達(dá)到相應(yīng)的顯示效果。

3 小結(jié)

平臺(tái)具備良好的可配置性、可擴(kuò)展性，產(chǎn)品配置模板化，產(chǎn)品形式多樣化。自建成后投入業(yè)務(wù)運(yùn)行一年以來(lái)，不斷對(duì)平臺(tái)內(nèi)容進(jìn)行添加擴(kuò)充，使平臺(tái)涵蓋內(nèi)容更加豐富，顯示效果更加完善，尤其是GIS一張圖的數(shù)據(jù)疊加顯示，為用戶(hù)提供更形象直觀的顯示效果，為市縣兩級(jí)氣象服務(wù)提供了較好的數(shù)據(jù)支持與輔助決策手段，取得了很好的應(yīng)用效果。

參考文獻(xiàn)：

[1] 鄒 杰，劉衛(wèi)華，王會(huì)品，等.基于WebGIS的大連氣象信息綜合顯示系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J].計(jì)算基數(shù)與自動(dòng)化，2013，32（3）：97-101.

[2] 阮惠華，肖文名.基于WebGIS的氣象預(yù)報(bào)實(shí)時(shí)資料共享系統(tǒng)研究[J].地理信息空間，2008，6（4）：95-97.

[3] 郝振榮，王小蘭，高秋貴，等.基于WEBGIS的氣象探測(cè)數(shù)據(jù)顯示系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J].科技與創(chuàng)新，2014（2）：140-144.

[4] 馬渝勇，徐曉莉，宋 智，等.省級(jí)氣象信息共享系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J].應(yīng)用氣象學(xué)報(bào)，2011，22（4）：505-512.

[5] 沈萍月，李 建，酈敏杰，等.基于ArcGIS Server的氣象信息動(dòng)態(tài)顯示平臺(tái)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J].浙江氣象，2009（S1）：54-57.