廣東省氣象站點(diǎn)信息管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)與建設(shè)

黃宇宸 阮惠華

摘要：近年來廣東省氣象站建設(shè)步伐不斷加快，氣象站類型不斷更新，但氣象站點(diǎn)信息沒有統(tǒng)一的系統(tǒng)進(jìn)行科學(xué)維護(hù)和管理，大大降低了氣象站點(diǎn)信息的準(zhǔn)確性和可用性。該文以廣東省氣象站點(diǎn)信息和地理空間數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，采用B/S架構(gòu)，建設(shè)廣東省氣象站點(diǎn)信息管理系統(tǒng)，完成氣象站點(diǎn)信息的錄入審核、統(tǒng)計(jì)查詢、站點(diǎn)可視化展示等功能，為廣東省、市、縣三級(jí)氣象業(yè)務(wù)人員，提供統(tǒng)一的氣象站點(diǎn)信息管理系統(tǒng)，使廣東省氣象站點(diǎn)信息管理能力得到提高。

關(guān)鍵詞：氣象站點(diǎn);信息管理;信息系統(tǒng)

中圖分類號(hào)：TP315? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1009-3044（2022）03-0058-04

開放科學(xué)（資源服務(wù)）標(biāo)識(shí)碼（OSID）：

1 引言

近年來廣東省氣象站建設(shè)步伐不斷加快，從單一的人工維護(hù)氣象站到如今多種多樣、服務(wù)于不同業(yè)務(wù)的現(xiàn)代化無人值守氣象站，為氣象信息化、現(xiàn)代化管理提供了極大便利，但在氣象站點(diǎn)信息管理工作中，逐漸暴露了一些問題，如：氣象站點(diǎn)信息收集、記錄工作采用人工的方式，導(dǎo)致各級(jí)站點(diǎn)信息的共享和交換十分困難，也造成多個(gè)業(yè)務(wù)系統(tǒng)氣象站點(diǎn)信息不一致、版本混亂等問題;而同時(shí)，全省氣象站點(diǎn)信息類型多樣、信息量大，人工記錄管理效率低下，易出錯(cuò)且不易追責(zé)，不利于氣象站點(diǎn)信息管理維護(hù)，極大影響了氣象業(yè)務(wù)。

氣象站點(diǎn)信息是氣象業(yè)務(wù)的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，是氣象觀測(cè)、氣象預(yù)報(bào)和氣象服務(wù)的基礎(chǔ)支撐，在氣象防災(zāi)減災(zāi)中起到了重要作用[1]。葉棟水等[2]針對(duì)福建省氣象站網(wǎng)信息管理存在的不足，建設(shè)福建省氣象站網(wǎng)信息管理系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)氣象站網(wǎng)信息可視化查詢及遷站、建站、撤站審批管理等功能;陳國強(qiáng)等[3]為提高青海省氣象站運(yùn)行監(jiān)控和維護(hù)工作的信息化、智能化水平，構(gòu)建了青海省自動(dòng)氣象站維護(hù)管理系統(tǒng)。

目前已有不少省份根據(jù)本省實(shí)際業(yè)務(wù)需求設(shè)計(jì)了氣象站網(wǎng)管理系統(tǒng)[4-6]。本文針對(duì)廣東省氣象站點(diǎn)信息管理中存在的不足，建設(shè)廣東省氣象站點(diǎn)信息管理系統(tǒng)，為廣東省、市、縣三級(jí)氣象業(yè)務(wù)人員，提供統(tǒng)一的氣象站點(diǎn)信息管理系統(tǒng)，氣象站點(diǎn)信息實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一化、科學(xué)化、可視化管理，使廣東省氣象站點(diǎn)信息的管理能力得到提高。

2 系統(tǒng)框架設(shè)計(jì)

2.1 系統(tǒng)流程設(shè)計(jì)

廣東省氣象站點(diǎn)信息的維護(hù)管理由省、市、縣三級(jí)氣象業(yè)務(wù)人員完成，由市、縣業(yè)務(wù)人員（錄入員、審核員）主導(dǎo)管理氣象站點(diǎn)信息，省級(jí)業(yè)務(wù)人員（管理員）配合完成。系統(tǒng)流程設(shè)計(jì)基于：審核機(jī)制下的“誰錄入，誰負(fù)責(zé)”原則。

系統(tǒng)業(yè)務(wù)流程設(shè)計(jì)如下：

1）省級(jí)系統(tǒng)管理員創(chuàng)建站點(diǎn)信息模板：定義模板名稱，各字段的名稱、類型及規(guī)則制定。

2）市、縣錄入員根據(jù)模板格式進(jìn)行信息收集，收集完成后，市、縣錄入員可通過系統(tǒng)對(duì)站點(diǎn)信息進(jìn)行錄入。

3）采用審核機(jī)制，錄入系統(tǒng)的站點(diǎn)信息經(jīng)市、縣審核員審核后，才能正式入庫生效。站點(diǎn)信息的正確與否，由市、縣業(yè)務(wù)人員負(fù)責(zé)。

2.2 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

系統(tǒng)采用B/S架構(gòu)，實(shí)現(xiàn)在WEB瀏覽器端：創(chuàng)建數(shù)據(jù)模板，導(dǎo)入、添加、修改、刪除、檢查、審核各類站點(diǎn)信息。系統(tǒng)通過嚴(yán)格的權(quán)限控制，實(shí)現(xiàn)各用戶僅可錄入、查看、修改、審核權(quán)限范圍內(nèi)的數(shù)據(jù)信息。系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)在WebGIS地圖上展示各類站點(diǎn)信息數(shù)據(jù)，輔助用戶修改、檢查和審核等操作[7-8]。

系統(tǒng)的層次架構(gòu)圖如圖2所示，分為四層結(jié)構(gòu)，分別是數(shù)據(jù)層、服務(wù)層、業(yè)務(wù)層和表現(xiàn)層。數(shù)據(jù)層是系統(tǒng)的底層，站點(diǎn)信息、用戶信息、地理空間數(shù)據(jù)等都存儲(chǔ)在這一層，本系統(tǒng)采用Oracle數(shù)據(jù)庫進(jìn)行存儲(chǔ)與開發(fā);服務(wù)層是過渡層，向上提供數(shù)據(jù)訪問服務(wù)和系統(tǒng)服務(wù);業(yè)務(wù)層是邏輯層，是系統(tǒng)的核心部分，主要負(fù)責(zé)制定業(yè)務(wù)規(guī)則和實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)流程，如數(shù)據(jù)錄入審核流程、用戶權(quán)限處理、數(shù)據(jù)模板管理等功能實(shí)現(xiàn)均在這一層完成;最上層是表現(xiàn)層，實(shí)現(xiàn)用戶和系統(tǒng)之間的交互，是用戶界面，向用戶呈現(xiàn)信息，發(fā)送、傳遞用戶的請(qǐng)求。

2.3 系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)

本系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫采用基于Oracle關(guān)系表、Oracle+ArcGIS SDE的方式進(jìn)行數(shù)據(jù)存儲(chǔ)。數(shù)據(jù)庫中存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)按類型，可以劃分為：系統(tǒng)數(shù)據(jù)、站點(diǎn)屬性數(shù)據(jù)、站點(diǎn)空間數(shù)據(jù)等。

關(guān)系數(shù)據(jù)庫主要用于存儲(chǔ)系統(tǒng)數(shù)據(jù)，包括行政區(qū)劃代碼數(shù)據(jù)、系統(tǒng)字典表類數(shù)據(jù)等;以及站點(diǎn)屬性數(shù)據(jù)，包括各類站點(diǎn)如國家站、區(qū)域站、交通站、雷達(dá)站、海島站等類型氣象站點(diǎn)的基本信息，關(guān)系數(shù)據(jù)庫采用Oracle關(guān)系表進(jìn)行存儲(chǔ)實(shí)現(xiàn)。

空間數(shù)據(jù)庫主要用于存儲(chǔ)站點(diǎn)空間數(shù)據(jù)，如地理空間數(shù)據(jù)、專題數(shù)據(jù)空間矢量圖層等內(nèi)容。空間數(shù)據(jù)庫采用Oracle+ArcGIS SDE空間數(shù)據(jù)引擎的存儲(chǔ)管理方法，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)一體化存儲(chǔ)管理。

3 應(yīng)用的關(guān)鍵技術(shù)

3.1 GIS空間分析技術(shù)

因氣象站點(diǎn)信息具有空間特征，應(yīng)用GIS空間分析技術(shù)，系統(tǒng)自動(dòng)拾取氣象站點(diǎn)落點(diǎn)范圍，同時(shí)按用戶的權(quán)限范圍判定站點(diǎn)的行政區(qū)劃，系統(tǒng)可自動(dòng)校驗(yàn)站點(diǎn)經(jīng)緯度與行政區(qū)劃信息是否匹配、站點(diǎn)落點(diǎn)位置與用戶權(quán)限是否匹配，為錄入員在錄入站點(diǎn)信息時(shí)提供正確判斷;并以地圖與站點(diǎn)定位同步表達(dá)的方式，完成氣象站點(diǎn)地圖展示和精確定位，實(shí)現(xiàn)氣象站點(diǎn)信息與GIS的一體化管理。

3.2 GIS地圖服務(wù)技術(shù)

采用ArcSever地圖服務(wù)技術(shù)，發(fā)布標(biāo)準(zhǔn)OGC地圖服務(wù)：網(wǎng)絡(luò)地圖服務(wù)（WMS）、網(wǎng)絡(luò)要素服務(wù)（WFS）等，將各類氣象站點(diǎn)信息通過地圖服務(wù)發(fā)布的方式，發(fā)布于廣東省氣象地理信息服務(wù)平臺(tái)，提供全省統(tǒng)一規(guī)范的氣象站點(diǎn)信息服務(wù)和地圖API接口，方便提供給全省各氣象應(yīng)用部門的業(yè)務(wù)系統(tǒng)對(duì)接使用，并在Web端調(diào)用顯示。地圖服務(wù)可為用戶提供地圖放大、縮小，地圖切換、圖層控制與疊加等交互功能，以及實(shí)現(xiàn)對(duì)地圖拖曳、位移等操作。

3.3 Oracle數(shù)據(jù)庫技術(shù)

以O(shè)racle數(shù)據(jù)庫技術(shù)為核心，按照各氣象站點(diǎn)類型的共有屬性和特有屬性，建設(shè)主表和附表，主表主要存儲(chǔ)氣象站點(diǎn)信息的共有字段，如站號(hào)、站名、經(jīng)緯度、站址、海拔高度等字段，同時(shí)存儲(chǔ)于Oracle關(guān)系型數(shù)據(jù)庫及Oracle+ArcGIS SDE空間數(shù)據(jù)庫;附表主要存儲(chǔ)氣象站點(diǎn)信息特有的屬性字段，如：回南天站的室外站號(hào)、自動(dòng)土壤站的土壤類型、天氣雷達(dá)站的雷達(dá)型號(hào)等字段，存儲(chǔ)于Oracle關(guān)系型數(shù)據(jù)庫，實(shí)現(xiàn)對(duì)多類型氣象站點(diǎn)信息的管理。

4 系統(tǒng)功能設(shè)計(jì)

結(jié)合氣象站點(diǎn)管理的實(shí)際業(yè)務(wù)需求，本系統(tǒng)主要功能有：站點(diǎn)展示功能、權(quán)限管理功能、站點(diǎn)管理功能、統(tǒng)計(jì)查詢功能、歷史沿革功能等。

系統(tǒng)功能模塊設(shè)計(jì)如圖4。

4.1 站點(diǎn)展示功能

該功能包括：地圖顯示、地圖切換、站點(diǎn)地圖展示等。通過調(diào)用廣東省氣象地理信息服務(wù)平臺(tái)的地圖服務(wù)，顯示地圖，同時(shí)將氣象站點(diǎn)信息在地圖上進(jìn)行展示。用戶登錄系統(tǒng)后，選擇站點(diǎn)分類，可以在地圖上看到該類氣象站點(diǎn)信息在地圖上的分布展示。

該功能還實(shí)現(xiàn)了氣象站點(diǎn)信息地圖展示與氣象站點(diǎn)信息表的聯(lián)動(dòng)功能，用戶點(diǎn)擊站點(diǎn)表上的某條站點(diǎn)信息時(shí)，地圖將對(duì)應(yīng)到該站點(diǎn)的地圖顯示位置，并將該站點(diǎn)對(duì)應(yīng)的信息在地圖上顯示出來。同時(shí)，在WebGIS地圖上，用戶可以進(jìn)行點(diǎn)擊查詢，彈出站點(diǎn)信息的數(shù)據(jù)框。

4.2 權(quán)限管理功能

該功能實(shí)現(xiàn)用戶的增、刪、改以及用戶角色、權(quán)限的分配。權(quán)限管理實(shí)現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)內(nèi)各種用戶的基本信息、角色及其相應(yīng)的訪問權(quán)限和內(nèi)容權(quán)限進(jìn)行管理。

系統(tǒng)角色可分為錄入員、審核員和系統(tǒng)管理員三類。錄入員具有信息錄入、修改、導(dǎo)出等功能權(quán)限;審核員具有審核、核對(duì)等功能權(quán)限;系統(tǒng)管理員主要有創(chuàng)建數(shù)據(jù)模板、用戶管理等功能權(quán)限。不同角色擁有不同的功能權(quán)限。

三類系統(tǒng)角色分別對(duì)應(yīng)若干系統(tǒng)用戶，主要包括市縣錄入員用戶、市縣審核員用戶，以及省系統(tǒng)管理員用戶。設(shè)置用戶的基本信息，包括設(shè)置用戶名、登錄密碼、所屬行政區(qū)域、角色和權(quán)限的范圍等。

4.3 站點(diǎn)管理功能

1）模板管理功能

該功能實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)管理員自定義創(chuàng)建站點(diǎn)類型，通過創(chuàng)建數(shù)據(jù)表以及定義數(shù)據(jù)表各字段的規(guī)則（字段名稱、類型、約束等），完成數(shù)據(jù)模板創(chuàng)建，形成統(tǒng)一規(guī)則庫，并支持以EXCEL格式進(jìn)行數(shù)據(jù)模板導(dǎo)出，提供給市、縣錄入員用戶下載，以便市、縣用戶在統(tǒng)一的模板上進(jìn)行數(shù)據(jù)填報(bào)。

規(guī)則庫的定義也支持可配置，即系統(tǒng)管理員在定義規(guī)則的時(shí)候除了數(shù)據(jù)屬性（數(shù)據(jù)為字符型還是數(shù)值型）外，也可以定義數(shù)據(jù)的類型規(guī)則，這些規(guī)則都支持以下拉框的形式供用戶去選擇。

2）錄入審核功能

站點(diǎn)信息的錄入、審核功能提供站點(diǎn)信息錄入主流程，是本系統(tǒng)的最主要功能。

該功能實(shí)現(xiàn)市、縣用戶對(duì)本行政區(qū)劃權(quán)限范圍內(nèi)的氣象站點(diǎn)信息的錄入，同時(shí)系統(tǒng)基于審核機(jī)制，錄入員錄入的站點(diǎn)信息必須經(jīng)審核員審核后才可入庫，站點(diǎn)信息錄入審核過程包括：錄入、檢查、提交、修改、審核等操作過程。

由市、縣錄入員進(jìn)行數(shù)據(jù)模板下載，以及站點(diǎn)信息的錄入、檢查、提交;再由市、縣審核員對(duì)錄入的站點(diǎn)信息進(jìn)行核對(duì)、審核等。站點(diǎn)信息經(jīng)市、縣審核員審核通過后，即可在系統(tǒng)中查看到已審核入庫的站點(diǎn)信息。

4.4 統(tǒng)計(jì)查詢功能

該功能實(shí)現(xiàn)了氣象站點(diǎn)信息的檢索統(tǒng)計(jì)、信息查詢等。站點(diǎn)信息查詢功能是指根據(jù)站點(diǎn)類型、站點(diǎn)要素信息等查詢到相應(yīng)的站點(diǎn)信息，如：用戶輸入查詢關(guān)鍵字，如站號(hào)、站名、經(jīng)緯度、站址等信息，以圖或表的形式呈現(xiàn)站點(diǎn)信息的查詢結(jié)果。站點(diǎn)信息統(tǒng)計(jì)功能是指對(duì)站點(diǎn)類型、站點(diǎn)狀態(tài)、站點(diǎn)數(shù)量等信息進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，以統(tǒng)計(jì)表或統(tǒng)計(jì)圖的方式展示統(tǒng)計(jì)結(jié)果。

4.5 歷史沿革功能

該功能用于建立氣象站點(diǎn)歷史沿革檔案。氣象站點(diǎn)歷史沿革管理功能分為：站點(diǎn)信息歷史沿革記錄和站點(diǎn)信息歷史沿革查詢兩大子功能。

站點(diǎn)歷史沿革信息包括建站時(shí)間、遷站信息、站名更改、撤站時(shí)間等站點(diǎn)歷史信息。用戶可按站名、站號(hào)等信息查看站點(diǎn)的歷史變更記錄，或按站點(diǎn)信息的修改時(shí)間查看站點(diǎn)歷史沿革記錄，該功能可直觀查看站點(diǎn)歷史變化過程。

5 結(jié)束語

本文結(jié)合廣東省氣象站點(diǎn)信息管理的需求，設(shè)計(jì)和建設(shè)了廣東省氣象站點(diǎn)信息管理系統(tǒng)。在 WebGIS上實(shí)現(xiàn)各類氣象站點(diǎn)的分布展示，實(shí)現(xiàn)廣東省、市、縣三級(jí)氣象業(yè)務(wù)人員統(tǒng)一管理氣象站點(diǎn)信息。圖14為廣東省氣象站點(diǎn)信息管理系統(tǒng)首頁，是用戶的可視化操作界面，該系統(tǒng)已經(jīng)在廣東省氣象部門中正式業(yè)務(wù)運(yùn)行，該系統(tǒng)運(yùn)行平穩(wěn)、操作便捷，大大提高了廣東省氣象站點(diǎn)信息管理的效率，使廣東省氣象站點(diǎn)信息管理更加統(tǒng)一規(guī)范、科學(xué)高效，對(duì)廣東省氣象站點(diǎn)信息管理能力的提高起到了積極作用。

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