（廈門市氣象局，福建 廈門 361000）

一、引言

隨著GIS技術(shù)的廣泛應(yīng)用，廈門氣象業(yè)務(wù)現(xiàn)代化建設(shè)日益加快，常規(guī)加密自動(dòng)站不斷增加，氣象要素自動(dòng)觀測(cè)觀測(cè)量的增加。更高精度的實(shí)時(shí)觀測(cè)數(shù)據(jù)在天氣預(yù)報(bào)，氣象服務(wù)，氣象決策，氣象科研工作中發(fā)揮著越來越重要的作用。

目前，廈門市局自動(dòng)站綜合顯示平臺(tái)采用基于桌面的客戶端/服務(wù)器(C/S)方式，即需要在客戶端機(jī)器上安裝發(fā)布應(yīng)用程序。雖然具有較強(qiáng)的圖形顯示能力和程序運(yùn)行速度快等特性，但其程序部署成本高，更新不及時(shí)，在很大程度上制約了更多領(lǐng)域用戶對(duì)數(shù)據(jù)的使用。B/S模式無需安裝應(yīng)用文件，只要有Web瀏覽器即可，部署發(fā)布成本低，維護(hù)簡(jiǎn)單，適用范圍廣，在互聯(lián)網(wǎng)普及的今天更易得到推廣。但在可操作性、人機(jī)交互能力方面卻有所下降。為了提升系統(tǒng)性能和用戶體驗(yàn)，一種被稱為富互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用程序(Rich Internet Applications,簡(jiǎn)稱RIA)的具有高度互動(dòng)性和豐富用戶體驗(yàn)的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用模式應(yīng)運(yùn)而生。

Flex是一個(gè)開源的軟件開發(fā)工具包（框架），用于構(gòu)建和部署基于Adobe Flash的跨平臺(tái)富互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用程序，把該技術(shù)嘗試性地應(yīng)用到天氣預(yù)報(bào)程序上。本文使用Flex Builder技術(shù)開發(fā)了基于Flash插件的WebGIS的省級(jí)地面自動(dòng)氣象站信息服務(wù)平臺(tái)。不僅能滿足預(yù)報(bào)員的基本業(yè)務(wù)服務(wù)需求，同時(shí)也成為面向公眾的氣象信息展示平臺(tái)，在國(guó)內(nèi)氣象部門具有較大的應(yīng)用價(jià)值。

二、技術(shù)方案選型

進(jìn)入21世紀(jì)后，隨著java技術(shù)和虛擬機(jī)技術(shù)的大力發(fā)展，微軟提出了.NET技術(shù)平臺(tái)，這兩大平臺(tái)逐漸成為了企業(yè)化開發(fā)的首要選擇目標(biāo)。對(duì)于純Web方式的系統(tǒng)，PHP等語言也占有較大的市場(chǎng)。與此同時(shí)，Borland旗下的Delphi語言逐步?jīng)]落，已經(jīng)基本淡出企業(yè)開發(fā)市場(chǎng)。而針對(duì)企業(yè)信息流及OA系統(tǒng)的開發(fā)，IBM公司的Lotus平臺(tái)也占有一席之地本文設(shè)計(jì)的系統(tǒng)，采用5層系統(tǒng)的邏輯結(jié)構(gòu)，對(duì)于Java，考慮到目前系統(tǒng)的穩(wěn)定性需求，擬設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)如圖1所示：

圖1 采用Java設(shè)計(jì)的五層邏輯結(jié)構(gòu)

Web框架中，Struts這一基于請(qǐng)求的MVC框架仍然占據(jù)著主流地位，其使用的人數(shù)也不少，具有較為廣泛的使用基礎(chǔ)。雖然后來居上的JSF也不容小視。目前來說，采用Structs還是比較不錯(cuò)的方案。而用戶界面層，采用Applet作為前臺(tái)顯示，也是可行的選擇。

應(yīng)用程序框架方面，Spring明顯呈現(xiàn)一邊倒的優(yōu)勢(shì)，其高達(dá)83%的比例表明，JavaEE社區(qū)不僅僅需要輕量級(jí)應(yīng)用程序框架，還需要證明框架在實(shí)際開發(fā)項(xiàng)目中，確實(shí)起了應(yīng)用有的實(shí)踐作用。而目前，重型的EJB基本上處于停滯下滑狀態(tài)，其所占比例都是遺留項(xiàng)目的維護(hù)需要。

數(shù)據(jù)訪問層，Hibernate毫無疑問仍然是主角，與傳統(tǒng)的JDBC平起平坐。

三、系統(tǒng)的技術(shù)流程

圖2 系統(tǒng)技術(shù)流程圖

各個(gè)自動(dòng)氣象站每10分鐘將觀察的氣象數(shù)據(jù)以短信的方式通過移動(dòng)GPRS通信線路直接發(fā)到省數(shù)據(jù)中心，省數(shù)據(jù)中心收到數(shù)據(jù)后把數(shù)據(jù)存到以“年年年年月月日日時(shí)時(shí)分分”格式命名的文本文件中，這就是自動(dòng)氣象站原始數(shù)據(jù)。接著省數(shù)據(jù)中心用專門的程序讀取自動(dòng)氣象站的文本型數(shù)據(jù)文件中的數(shù)據(jù)，根據(jù)既定的規(guī)程對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行切割、加工、計(jì)算等，得到特定意義的數(shù)據(jù)并存儲(chǔ)到相應(yīng)數(shù)據(jù)表中，這就是自動(dòng)氣象站的數(shù)據(jù)庫型數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)庫型數(shù)據(jù)就是自動(dòng)站業(yè)務(wù)平臺(tái)直接要用到的數(shù)據(jù)。市級(jí)數(shù)據(jù)中心通過專用VPN網(wǎng)絡(luò)用T-SQL直接從省數(shù)據(jù)中心的數(shù)據(jù)庫下載數(shù)據(jù)到市數(shù)據(jù)庫，用戶通過C/S和B/S臺(tái)獲取相關(guān)數(shù)據(jù)信息，系統(tǒng)流程設(shè)計(jì)如圖2所示。

四、功能需求分析

1.從公眾角度分析

雖然社會(huì)公眾每天都跟氣象相關(guān)密切接觸，但是他們對(duì)氣象的理解最多的可能就是溫度、降雨、風(fēng)、干旱，其它的氣象要素或狀態(tài)對(duì)他們來說是不懂得或無關(guān)緊要的，他們只想知道現(xiàn)在的氣溫是多少，下了多少雨，風(fēng)大嗎，過一陣子天氣又會(huì)怎么樣等切身感受的問題答案。因此在設(shè)計(jì)系統(tǒng)的公眾平臺(tái)B/S端時(shí)，要充分考慮社會(huì)公眾對(duì)氣象的認(rèn)知程度和實(shí)際需求，把氣溫、降雨量、風(fēng)向風(fēng)速用最直觀地在地圖上標(biāo)出來，界面要簡(jiǎn)潔明了，操作簡(jiǎn)單（圖3所示）。

圖3 公眾平臺(tái)的功能需求

2.從系統(tǒng)管理維護(hù)者角度分析

系統(tǒng)的設(shè)計(jì)開發(fā)工作完成后，系統(tǒng)的安裝部署和維護(hù)等工作都將由系統(tǒng)維護(hù)管理員來完成，如果系統(tǒng)在設(shè)計(jì)構(gòu)建過程中考慮不周全，系統(tǒng)的安裝部署和維護(hù)等工作將會(huì)遭遇很多的麻煩，甚至?xí)绊懻麄€(gè)系統(tǒng)的部署運(yùn)行，達(dá)不到系統(tǒng)的設(shè)計(jì)目的。

圖4 系統(tǒng)維護(hù)員需求

3.從預(yù)報(bào)員和決策者角度分析

作為預(yù)報(bào)業(yè)務(wù)員或氣象決策者，雖然他們對(duì)氣象的認(rèn)知程度很高，但是他們要關(guān)注的氣象要素也很多，整天神經(jīng)都崩得緊緊的，怕忘記參考什么資料而使得預(yù)報(bào)做得不準(zhǔn)，除了要關(guān)注實(shí)時(shí)溫度、降水、風(fēng)等，還要關(guān)注查詢歷史數(shù)據(jù)，然后要整合數(shù)據(jù)計(jì)算下一步溫度、降水、風(fēng)的變化，最后才得出預(yù)報(bào)決策結(jié)論。因此在設(shè)計(jì)系統(tǒng)的公眾平臺(tái)C/S端時(shí)，首先要考慮呈現(xiàn)的氣象數(shù)據(jù)的完整、齊全、直觀。其次要考慮數(shù)據(jù)的呈現(xiàn)速度。最后要考慮界面要簡(jiǎn)潔、方便、功能要多。

圖5 預(yù)報(bào)員和決策員平臺(tái)的功能需求

4.系統(tǒng)運(yùn)行環(huán)境要求

數(shù)據(jù)中心運(yùn)行環(huán)境:硬件是數(shù)據(jù)服務(wù)器1臺(tái)。操作系統(tǒng)軟件是Windows server2003,數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)軟件為是MS SQL Server。Web服務(wù)器運(yùn)行環(huán)境:硬件是一臺(tái)計(jì)算機(jī)和有電信運(yùn)營(yíng)商固定IP的路由器，軟件是Windows server2003和IIS+ASP.NET。B/S端運(yùn)行環(huán)境:任何能運(yùn)行支持Javascript的web瀏覽器的電腦終端。

五、B/S平臺(tái)的設(shè)計(jì)

B/S平臺(tái)主要是針對(duì)廣大社會(huì)民眾而設(shè)計(jì)的基于瀏覽器的網(wǎng)頁程序，設(shè)計(jì)時(shí)充分從民眾的角度考慮，其包含的主要內(nèi)容有自動(dòng)站氣象信息GIS地圖、等值線地圖、數(shù)據(jù)曲線、數(shù)據(jù)分類列表，數(shù)據(jù)輸出等。其功能模塊設(shè)計(jì)如圖所示

圖6 B/S平臺(tái)功能模塊設(shè)計(jì)

1.用戶登錄模塊的設(shè)計(jì)

用戶登錄模塊是平臺(tái)的入口，所以用戶要進(jìn)入平臺(tái)就必須要通過登錄模塊允許，它的主要功能有:用戶校驗(yàn)、權(quán)限選擇和登錄預(yù)設(shè)。如圖7所示。

（1）用戶校驗(yàn)：驗(yàn)證用戶的用戶名和密碼，如果驗(yàn)證正確就自動(dòng)進(jìn)入權(quán)限選擇和登錄預(yù)設(shè)，然后進(jìn)入系統(tǒng)；如果驗(yàn)證錯(cuò)誤就給出提示。

（2）權(quán)限選擇：每個(gè)（類）用戶都有不同的權(quán)限，這是預(yù)先定好的，用戶進(jìn)入系統(tǒng)后只能看到權(quán)限內(nèi)的內(nèi)容。

（3）登錄預(yù)設(shè)：是否保存用戶名和密碼以便下次登錄時(shí)自動(dòng)填入輸入框，是否自動(dòng)登錄等設(shè)置。

圖7 用戶登錄模塊圖

2.GIS地圖疊加模塊的設(shè)計(jì)

GIS地圖疊加模塊就是把氣象要素?cái)?shù)據(jù)定位并顯示到地圖上，它的主要功能有數(shù)據(jù)查詢（包括氣溫、雨量、風(fēng)向風(fēng)力）、預(yù)警設(shè)置、坐標(biāo)計(jì)算、定位疊加。如圖8所示。

圖8 GIS地圖疊加模塊圖

3.等值線模塊的設(shè)計(jì)

等值線模塊就是用氣象要素?cái)?shù)據(jù)在地圖上繪出等值線，它的主要功能有數(shù)據(jù)查詢（包括氣溫、雨量、風(fēng)向風(fēng)力）、坐標(biāo)計(jì)算、定位疊加。如圖9所示。

（1）數(shù)據(jù)查詢：用戶可以選擇輸入查詢數(shù)據(jù)的條件，查詢滿足條件的氣象要素?cái)?shù)據(jù)，查詢成功返回?cái)?shù)據(jù)，不成功就返回失敗的信息。

（2）等值線生成：根據(jù)查詢得到的數(shù)據(jù)用Surfer軟件生成等值線。

（3）坐標(biāo)計(jì)算：計(jì)算站點(diǎn)在地圖上的坐標(biāo)。預(yù)警設(shè)置：通過設(shè)置閥值，顯示異常數(shù)據(jù)。

（4）定位疊加：把（1）中數(shù)據(jù)定位疊加到等值線圖上。

圖9 等值線模塊圖

4.輸出模塊的設(shè)計(jì)

輸出錄模塊是把視圖界面或數(shù)據(jù)輸出到系統(tǒng)平臺(tái)以外的系統(tǒng)（如打印機(jī)、文件等），它的主要功能有:B/S端的打印導(dǎo)出。如圖10所示。

（1）B/S端的打?。壕W(wǎng)頁的打印。。

（2）數(shù)據(jù)導(dǎo)出：把數(shù)據(jù)導(dǎo)出到特定格式的文件上。

六、數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)

數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)是指根據(jù)實(shí)際情況的需求，選用一套適合的數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)，設(shè)計(jì)和建立數(shù)據(jù)庫的結(jié)構(gòu)和數(shù)據(jù)庫的過程。數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)包括建立數(shù)據(jù)庫建立、數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)應(yīng)用還有數(shù)據(jù)庫開發(fā)應(yīng)用等技術(shù)，是現(xiàn)代信息系統(tǒng)開發(fā)應(yīng)用的核心技術(shù)。

1.數(shù)據(jù)中心的自動(dòng)站資料庫設(shè)計(jì)

自動(dòng)站資料庫是以各自動(dòng)站為基本單元，以站點(diǎn)代碼為關(guān)聯(lián)存儲(chǔ)各站的實(shí)時(shí)信息的數(shù)據(jù)庫。表結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)主要有定時(shí)觀測(cè)要素表:tabTime-Data、實(shí)時(shí)觀察要素表:tabRealTimeData、臺(tái)站信息表:tabStationParameter

表1 定時(shí)觀測(cè)要素表

表1 實(shí)時(shí)觀測(cè)要素表

2.用戶界面設(shè)計(jì)

B/S端界面的設(shè)計(jì)原則是簡(jiǎn)潔美觀、易懂易用好操作、網(wǎng)頁層次盡量少。整個(gè)B/S端平臺(tái)只用了一個(gè)頁面窗體，根據(jù)大多數(shù)人的使用習(xí)慣，采用T型結(jié)構(gòu)從左到右來布局平臺(tái)界面，用iFrame控件來完成T型布局。

圖10 用戶界面設(shè)計(jì)圖

七、系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)

B/S業(yè)務(wù)網(wǎng)頁平臺(tái)視圖主要是用JSP、HTML元素和CSS樣式來實(shí)現(xiàn)，其關(guān)鍵的頁面登陸效果如下：

圖11 自動(dòng)站展示平臺(tái)圖

B/S業(yè)務(wù)網(wǎng)頁平臺(tái)視圖展示的常規(guī)統(tǒng)計(jì)分析如圖所示：

圖12 統(tǒng)計(jì)顯示圖

八、結(jié)語

本文的基本目標(biāo)是建立氣象自動(dòng)站系統(tǒng)，論文通過分析研究國(guó)內(nèi)外自動(dòng)氣象站系統(tǒng)的現(xiàn)狀和平臺(tái)軟件的特點(diǎn)以及廈門市在用業(yè)務(wù)平臺(tái)存在的不足，闡明了開發(fā)本業(yè)務(wù)平臺(tái)的必要性；通過對(duì)社會(huì)大眾和氣象業(yè)務(wù)員及決策人員的需求進(jìn)行分析研究，確定了自動(dòng)氣象站數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)平臺(tái)各個(gè)功能模塊，采用B/S雙模式進(jìn)行構(gòu)建的方案；通過分析各個(gè)功能模塊和開發(fā)模式所需的技術(shù)，確定了開發(fā)平臺(tái)的技術(shù)方案；對(duì)系統(tǒng)業(yè)務(wù)平臺(tái)進(jìn)行用例測(cè)試。實(shí)現(xiàn)了基于MVC技術(shù)的氣象數(shù)據(jù)采集和傳輸并在中心站查看氣象信息，本系統(tǒng)的設(shè)計(jì)具有一定的實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。