農(nóng)業(yè)氣象測報工作基數(shù)統(tǒng)計系統(tǒng)開發(fā)分析

羅錦華，劉 暢，劉 堯

（盤錦市氣象局，遼寧盤錦 124010）

現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的快速發(fā)展對農(nóng)業(yè)氣象測報精度與業(yè)務人員服務質(zhì)量提出了更高的要求，通過獲取不同基層觀測臺站的業(yè)務人員工作基數(shù)進行計算與統(tǒng)計分析，并將統(tǒng)計結(jié)果與業(yè)務軟件進行對接，能夠為業(yè)務質(zhì)量考核與評價提供重要參考依據(jù)。

1 系統(tǒng)設計與實現(xiàn)

1.1 系統(tǒng)架構(gòu)設計

基于農(nóng)業(yè)氣象業(yè)務類型與具體內(nèi)容進行系統(tǒng)數(shù)據(jù)流框架的設計，包含以下4 個層級：1）數(shù)據(jù)源層，包含農(nóng)業(yè)氣象觀測數(shù)據(jù)、地理信息系統(tǒng)（GIS）數(shù)據(jù)、遙感系統(tǒng)（RS）數(shù)據(jù)、觀測基數(shù)參數(shù)及基數(shù)報表電子模板等數(shù)據(jù)及文件；2）模型方法層，設有數(shù)據(jù)訪問接口、統(tǒng)計分析算法模型、基數(shù)統(tǒng)計報表組件等模塊；3）數(shù)據(jù)分析層，支持工作基數(shù)統(tǒng)計分析、專題圖/報表制作；4）目標用戶層，由各基層臺站業(yè)務人員、管理人員及省市級管理人員組成。

基于層間相互協(xié)作、層內(nèi)自主處理原則進行系統(tǒng)邏輯架構(gòu)的設計，主要劃分為以下4 個層級：1）基礎(chǔ)層，用于提供軟件設計與運行的平臺環(huán)境，包含.Net 框架開發(fā)包、Oracle/SQL Server/MySQL 數(shù)據(jù)庫、ArcGIS Engine組件及桌面控件等；2）數(shù)據(jù)層，用于完成數(shù)據(jù)存儲與分類管理，將不同類型農(nóng)業(yè)氣象數(shù)據(jù)與工作基數(shù)分別存儲在主數(shù)據(jù)、臨時數(shù)據(jù)、運行管理及業(yè)務統(tǒng)計等不同存儲區(qū)；3）組件層，用于提供基礎(chǔ)功能性操作、供各系統(tǒng)進行功能模塊的調(diào)用，可依據(jù)農(nóng)業(yè)氣象數(shù)據(jù)、專業(yè)算法、空間分析及數(shù)據(jù)訪問等不同基礎(chǔ)類庫實現(xiàn)系統(tǒng)功能；4）應用層，用于與用戶建立業(yè)務層面的直接交互，提供農(nóng)業(yè)氣象測報數(shù)據(jù)、工作基數(shù)統(tǒng)計分析結(jié)果、業(yè)務人員考核結(jié)果查詢等應用服務。

1.2 關(guān)鍵技術(shù)應用

1.2.1 插件框架技術(shù)

該技術(shù)主要利用插件進行信息配置，遵循相關(guān)規(guī)范添加程序集，用于描述、定義插件信息，輔助主程序?qū)崿F(xiàn)對插件的動態(tài)加載［1］。針對插件結(jié)構(gòu)組成進行細分，包括以下4 個部分：1）應用程序框架，負責提供插件調(diào)用接口，根據(jù)工作基數(shù)統(tǒng)計需要進行插件的調(diào)用，實現(xiàn)具體功能；2）資源庫，對所有插件應用程序進行集中管理，輔助插件業(yè)務邏輯的實現(xiàn)；3）公共函數(shù)庫，配置動態(tài)鏈接庫DLL，支持調(diào)用插件及應用程序框架；4）插件規(guī)范，基于標準規(guī)范進行插件接口、插件調(diào)用環(huán)節(jié)的約束條件設計。

該系統(tǒng)基于C#進行插件式框架的開發(fā)，利用該插件完成農(nóng)業(yè)氣象災害數(shù)據(jù)統(tǒng)計、工作基數(shù)統(tǒng)計等子系統(tǒng)的開發(fā)，在主界面窗口完成各插件、菜單欄、狀態(tài)欄的加載與顯示，用戶可利用插件執(zhí)行具體操作，并且基于統(tǒng)一接口規(guī)范進行協(xié)作與復用，保證系統(tǒng)使用與界面顯示效果的一致性。

1.2.2 數(shù)據(jù)庫技術(shù)

該系統(tǒng)采用關(guān)系型數(shù)據(jù)庫進行數(shù)據(jù)管理與分析，依照時間序列進行數(shù)據(jù)查詢與統(tǒng)計分析，采用多種存儲方式匯集不同主體實現(xiàn)數(shù)據(jù)共享，支持Oracle、SQL Server及MySQL 三種類型的數(shù)據(jù)庫，配合數(shù)據(jù)分區(qū)、冷熱備份等技術(shù)手段作為支撐。在數(shù)據(jù)庫設計上，本系統(tǒng)中主要包含以下2 種數(shù)據(jù)庫。

1）農(nóng)業(yè)氣象觀測資料庫。該數(shù)據(jù)庫由農(nóng)業(yè)氣象站點索引表.mbd、農(nóng)作物生育情況.mbd、土壤水分狀況與類型.mbd、自然物候特征.mbd 及畜牧氣象.mbd 共5 種數(shù)據(jù)庫文件組成，在各數(shù)據(jù)庫內(nèi)包含若干數(shù)據(jù)表，涵蓋農(nóng)業(yè)氣象觀測信息［2］。在數(shù)據(jù)庫設計環(huán)節(jié)，需結(jié)合不同觀測數(shù)據(jù)庫類型與內(nèi)容進行相應要素字段的定義，并保留通用字段，完成數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)設計。以農(nóng)作物生育情況觀測數(shù)據(jù)庫為例，“ID”通用字段的類型為長整型，精度為32 Bit，實行自動編號；“記錄表編碼”類型為文本，精度為13 字符，有索引，非空；“讀取狀態(tài)”類型為邏輯，精度為4 Bit，需編輯狀態(tài)；“修改次數(shù)”類型為長整型，精度為32 Bit；“首次修改時間”“最后修改時間”類型均為日期/時間，表現(xiàn)為yyyy-MM-dd hh:mm:ss 形式。

2）測報工作基數(shù)參數(shù)庫。該數(shù)據(jù)庫包含觀測工作基數(shù)、軟件基數(shù)等項目，用于存儲相關(guān)參數(shù)配置結(jié)果，為日常氣象測報業(yè)務管理工作提供數(shù)據(jù)支持。以觀測基數(shù)的數(shù)據(jù)表結(jié)構(gòu)設計為例，“觀測類型”屬于文本，精度為20 字符，有索引，非空；“項目名稱”“數(shù)據(jù)表”均屬于文本，精度為100 字符，有索引，非空；“查重字段列表”“分析字段列表”均為文本，精度為255 字符，非空；“基數(shù)”屬于雙精度，精度為64 Bit。在工作基數(shù)統(tǒng)計分析上，基于SQL 查詢命令進行工作基數(shù)統(tǒng)計，面向不同類型數(shù)據(jù)庫進行參數(shù)配置，調(diào)用相應參數(shù)與表格進行分析控制，便于適應業(yè)務變革需要進行系統(tǒng)應用擴展［3］。以遼寧省2020 年冬小麥發(fā)育期的氣象觀測基數(shù)統(tǒng)計分析為例，將分析代碼設計為：

基于上述過程完成2020 年冬小麥發(fā)育期內(nèi)觀測數(shù)據(jù)的統(tǒng)計，判斷數(shù)據(jù)輸入、存儲環(huán)節(jié)的有效次數(shù)，對照基礎(chǔ)分數(shù)合算結(jié)果進行觀測基數(shù)的計算與分析。

1.3 功能模塊設計與實現(xiàn)

農(nóng)業(yè)氣象觀測業(yè)務涉及農(nóng)作物、土壤水分、自然物候及畜牧等項目內(nèi)容，在軟件業(yè)務范圍逐漸拓展的背景下，還囊括農(nóng)氣測報軟件的應用、月統(tǒng)計報表制作等業(yè)務內(nèi)容，對軟件系統(tǒng)及功能模塊設計提出更高要求。在軟件系統(tǒng)界面設計上，主要劃分為以下5 個項目類型：1）農(nóng)氣測報基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，包含觀測基數(shù)、農(nóng)氣報表基數(shù)、農(nóng)氣觀測錯情、農(nóng)氣月/年報表等統(tǒng)計項目；2）農(nóng)氣軟件應用項目，由基數(shù)統(tǒng)計、錯情統(tǒng)計、報表制作3 個模塊組成；3）土壤水分自動測報項目，包含測報結(jié)果、質(zhì)量考核情況等內(nèi)容；4）三表合計報表項目，由月報表、年報表2 大類組成；5）系統(tǒng)管理模塊，包含用戶賬號信息、工作臺賬記錄與維護等。在系統(tǒng)開發(fā)環(huán)境設計上，采用Windows XP 操作系統(tǒng)、基于C#語言、選用Microsoft Visual Studio 2010 工具進行軟件開發(fā)，利用Access 組件支持數(shù)據(jù)庫管理，將觀測數(shù)據(jù)、工作基數(shù)統(tǒng)計結(jié)果以.xls報表格式導出。

2 應用效果評價

2.1 系統(tǒng)應用

在系統(tǒng)實際操作環(huán)節(jié)，進入系統(tǒng)后雙擊界面、打開觀測模塊的窗口，以農(nóng)業(yè)氣象作物觀測模塊為例，程序自動讀取指定月份的農(nóng)氣作物觀測信息，根據(jù)農(nóng)氣臺站選定觀測員，錄入觀測員在相應子項上的觀測次數(shù)，由系統(tǒng)程序自動統(tǒng)計與計算，將基數(shù)標準與觀測次數(shù)相乘獲取到基數(shù)小計結(jié)果，并將統(tǒng)計結(jié)果保存［4］。同時，當切換觀測月份或觀測員時，系統(tǒng)將自動切換觀測基數(shù)統(tǒng)計結(jié)果，將各模塊基數(shù)匯總即可獲得工作基數(shù)合計結(jié)果，為質(zhì)量考核提供參考依據(jù)。例如，在農(nóng)氣觀測錯情模塊的統(tǒng)計分析上，可將其劃分為責任性、漏測、觀測等具體類型，在各類型中包含若干分項，將錯情標準與錯情次數(shù)相乘獲取到錯情小計結(jié)果。由觀測人員在系統(tǒng)界面相應位置輸入錯情數(shù)量，系統(tǒng)將自動運行相應程序算法進行錯情統(tǒng)計，并生成月度、年度報表，為質(zhì)量考核提供資料。通過在界面工具欄中點擊檢索模塊，即可生成相應臺站中各觀測人員的年度質(zhì)量報表，對照質(zhì)量考核表進行質(zhì)量基數(shù)梳理與統(tǒng)計，有效提升質(zhì)量考核工作效率。

2.2 效果分析

將該系統(tǒng)應用于遼寧省氣象局進行觀測人員工作基數(shù)與軟件操作基數(shù)的統(tǒng)計分析，獲取遼寧省水稻、玉米、大豆及高粱等農(nóng)作物的生育狀況、土壤水分、自然物候及畜牧氣象等觀測記錄，利用軟件操作分別對上述工作基數(shù)進行統(tǒng)計分析，并與觀測人員手工測算的觀測基數(shù)進行比較分析［5］。該系統(tǒng)經(jīng)由統(tǒng)計分析后自動生成遼寧省2020 年3 月軟件操作基數(shù)和全站年度農(nóng)氣軟件操作基數(shù)，與觀測基數(shù)、觀測人員測算結(jié)果保持一致，說明該系統(tǒng)的統(tǒng)計分析結(jié)果具備較高的準確度，能夠為農(nóng)氣業(yè)務觀測質(zhì)量評估提供重要參考依據(jù)。

3 結(jié)語

當前由國家氣象中心開發(fā)的農(nóng)業(yè)氣象測報業(yè)務系統(tǒng)軟件已于全國各省市實現(xiàn)全面覆蓋，為農(nóng)業(yè)氣象觀測業(yè)務的數(shù)字化轉(zhuǎn)型提供平臺支持。通過從現(xiàn)有業(yè)務系統(tǒng)中獲取相關(guān)觀測數(shù)據(jù)與業(yè)務執(zhí)行信息，能夠有效提升數(shù)據(jù)核算環(huán)節(jié)的工作效率，實現(xiàn)對觀測業(yè)務工作量、觀測質(zhì)量的精確反饋，為農(nóng)氣業(yè)務質(zhì)量考核提供輔助平臺支持。