基于ArcGIS的大連氣象內網業務平臺設計與實現

王會品 王洪祥 孫悅程 鄒杰

摘要：基于ArcGIS的大連氣象內網業務平臺以2015年初建成的大連實時氣象數據庫為基礎，采用ArcGIS+EXTJS+J2EE的系統架構，建成了一個包含探測數據、預報產品、服務產品、縣局產品、行業數據、數值預報、資料下載七大功能模塊的大連氣象內網業務平臺，具有文字、圖片、表格、曲線圖、柱狀圖、色斑圖、GIS數據疊加等多種表現方法，具有要素篩選、數據交互性查詢、要素統計排名等功能，能進一步滿足用戶使用需求，全面實現了氣象數據的共享應用，為市縣氣象預報與氣象服務工作提供有效的數據支撐服務。

關鍵詞：ArcGIS；業務平臺；設計實現；共享應用

中圖分類號：P409 文獻標識碼：A 文章編號：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[1]，該系統采用WebGIS和PHP技術實現氣象信息數據顯示，系統在業務運行中發揮了一定作用，然而隨著氣象業務應用的發展與業務需求的不斷變化，系統的一些問題也表現出來。首先，系統的WebGIS是調用后臺處理生成的疊加數據圖片，這意味著用戶不能夠進行交互操作，無法進行地圖移動、放大、縮小等功能，WebGIS可操作性差；其次，行政區域如有變動，需要導入相應的SHAPEfile地理信息文件，但是生成的地圖中如果出現雜線條，糾錯很難；再次，系統基于PostgreSQL數據庫，在數據庫設計、數據類別、入庫程序處理等多方面，已經不能滿足當前的業務需求，為氣象預測提供資料共享和輔助預測[2]。

同時，2015年初大連實時氣象數據庫建設完畢，為平臺的搭建提供了有利的數據基礎，全新的大連氣象內網業務平臺應運而生，使氣象數據與ArcGIS很好結合，實現氣象數據查詢、篩選、預警提示等功能，在平臺顯示類別與內容上也有所增加，貼近用戶使用需求。本研究以2015年初建成的大連實時氣象數據庫為基礎，采用ArcGIS+EXTJS+J2EE的系統架構，建成了一個包含探測數據、預報產品、服務產品、縣局產品、行業數據、數值預報、資料下載七大功能模塊的大連氣象內網業務平臺，以期更好地為用戶提供服務。

1 平臺主要功能與架構

1.1 平臺主要功能

大連氣象內網業務平臺面向市縣兩級用戶群體，作為數據信息展示平臺，主要以數據瀏覽查詢為主，實現了探測數據、國家級/省級/市級指導預報產品、決策服務產品、縣級預報服務產品、行業共享數據及產品、數值預報產品等多種氣象數據可視化展示[3]，平臺提供了表格、曲線、柱狀圖、專題圖等多種顯示方式，同時將氣象大數據在GIS一張圖上進行疊加顯示，氣象大數據包括自動站、能見度、土壤水分、農業生態、大氣成分、路面監測、船舶信息、環保實況、地址災害、城市內澇、雷電風險等多個專題內容，能夠滿足市縣兩級用戶需求，為不同層次的用戶提供開放式的氣象信息共享服務[4]。

1.2 平臺架構

基于ArcGIS的大連氣象內網業務平臺采用四層系統架構（圖1）： 第一層為數據存儲層，以氣象綜合數據庫與文件數據做支撐，多數有規則的結構化數據以關系型數據庫存儲；部分圖片文件或者PDF文件等非結構化數據則以文件方式存儲。第二層為應用邏輯層，通過把與氣象數據存儲業務相關的功能模塊，以標準化的服務形式進行封裝，然后通過結合業務進行流程編排，即可完成相關功能定制。第三層為服務接口層，主要通過不同的交互形式，實現業務信息的交互和系統功能的調用。第四層為應用系統層，面向最終用戶和終端應用，提供友好、簡潔、方便的用戶界面。

2 主要技術實現

2.1 數據檢索顯示

平臺采用前后端分離技術，前臺采用extjs-moft框架，后臺采用mdk框架。對于結構化數據顯示，前端查詢通過AJAX技術進行http網絡請求，后端接收到請求后，利用Spring框架進行業務模塊的邏輯處理，利用Hibernate框架進行數據庫查詢，從而將查詢的數據返回給前端，前端將數據渲染到表格和圖表中。

對于非結構化數據顯示，前端查詢通過AJAX技術進行http網絡請求，后端接收到請求后，利用Spring框架進行業務模塊的邏輯處理，利用操作系統API遍歷文件目錄，以文件為關鍵Key通過正則表達式匹配符合的文件產品，并截取出主要信息（例如：名稱、時間、URL），形成結構化的數據，返回給前端并在網頁進行展示。

2.2 ArcGIS Server技術

ArcGIS是ESRI開發的一個用于構建集中管理、支持多用戶的企業級GIS應用平臺[5]。其優勢在與傳統的表格、圖片式管理方法相比，增加了基于“一張圖”的直觀、全面、可視化的空間數據展示，挖掘出地理信息的潛力。該技術具有強大的空間分析和空間數據處理功能，利用采集的原始數據，根據地圖標注和符號渲染的基本規則，建立和發布大范圍切片式靜態地圖服務和大數據量多數據源的矢量動態圖層服務；利用擴展地圖符號庫和自定義的多種地理處理服務實現色斑圖等特定功能，其采用和遵循的國際通用標準，能夠滿足與其他平臺的技術對接和功能擴展。

2.3 專題圖處理技術

平臺包括雨量與溫度色斑圖、風要素專題圖。對于雨量與溫度色斑圖，平臺采用空間自協方差最佳插值法，將點狀離散分布的監測站雨量、溫度信息插值成空間面狀分布。通過ArcToolbox及ModelBuilder，建立插值模型，并發布成ArcGIS GP服務，能夠定時獲取監測站信息，及時生成色斑圖并永久保存。其優點在于能夠避免極值對于算法的影響，更好地模擬雨量、溫度的真實情況，并根據適當數量的站點，填補全市的信息空白區域，具體處理流程如圖2所示。而對于風要素專題圖，通過建立風向方位三角函數數學模型，確定風向符號旋轉角度算法，當風向數據實時更新時，前端將風向符號做出對應偏轉，進而達到相應的顯示效果。

3 小結

平臺具備良好的可配置性、可擴展性，產品配置模板化，產品形式多樣化。自建成后投入業務運行一年以來，不斷對平臺內容進行添加擴充，使平臺涵蓋內容更加豐富，顯示效果更加完善，尤其是GIS一張圖的數據疊加顯示，為用戶提供更形象直觀的顯示效果，為市縣兩級氣象服務提供了較好的數據支持與輔助決策手段，取得了很好的應用效果。

參考文獻：

[1] 鄒 杰，劉衛華，王會品，等.基于WebGIS的大連氣象信息綜合顯示系統設計與實現[J].計算基數與自動化，2013，32（3）：97-101.

[2] 阮惠華，肖文名.基于WebGIS的氣象預報實時資料共享系統研究[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的氣象探測數據顯示系統的設計與實現[J].科技與創新，2014（2）：140-144.

[4] 馬渝勇，徐曉莉，宋 智，等.省級氣象信息共享系統的設計與實現[J].應用氣象學報，2011，22（4）：505-512.

[5] 沈萍月，李 建，酈敏杰，等.基于ArcGIS Server的氣象信息動態顯示平臺的設計與實現[J].浙江氣象，2009（S1）：54-57.