韓璐遙，王漪，宋曉，東成

（國家海洋信息中心天津市300171）

全球海洋和海洋氣候資料中心門戶網(wǎng)站設(shè)計與實現(xiàn)

韓璐遙，王漪，宋曉，東成

（國家海洋信息中心天津市300171）

根據(jù)政府間海洋學(xué)委員會對全球海洋和海洋氣候資料中心（CMOC）中國中心的具體要求，采用分層架構(gòu)、B/S與C/S相結(jié)合等方式設(shè)計并研發(fā)CMOC/China門戶網(wǎng)站和后臺數(shù)據(jù)庫管理工具，實現(xiàn)CMOC中國中心面向國內(nèi)和國際用戶發(fā)布和共享海洋水文氣象數(shù)據(jù)和產(chǎn)品成果的目的。

CMOC；海洋資料；網(wǎng)站設(shè)計；共享服務(wù)

政府間海洋學(xué)委員會（IOC）第28次大會，通過并正式批準(zhǔn)了由中國國家海洋信息中心建設(shè)運行全球海洋和海洋氣候資料中心（CMOC）中國中心（CMOC-China）的決議，這是繼2015年6月世界氣象組織（WMO）在第十七次世界氣象大會上正式批準(zhǔn)由我國建立CMOC-China之后，IOC方面做出的重要決定。CMOC是WMO和IOC為推動全球海洋與海洋氣象資料的整合與共享，由WMO-IOC（海洋和海洋氣象聯(lián)合技術(shù)委員會JCOMM）自2011年起提出的發(fā)展戰(zhàn)略和實施計劃。目前WMO和IOC均已正式批準(zhǔn)我國建設(shè)運行CMOC-China，我國成為全球首批唯一一個CMOC的承建國家。

通過建設(shè)運行CMOC-China，獲取全球范圍內(nèi)海洋和海洋氣象歷史/實時資料，積極參與或主導(dǎo)國際海洋前沿的信息技術(shù)交流合作，可以最大化實現(xiàn)我國對全球海洋和海洋氣候資料的共享權(quán)益，有效提升我國全球海洋環(huán)境保障能力，增強(qiáng)我國在全球海洋合作領(lǐng)域的話語權(quán)和影響力，為我國海洋強(qiáng)國戰(zhàn)略和“一帶一路”總體戰(zhàn)略構(gòu)想的實施做好資料與技術(shù)儲備。

1 系統(tǒng)分析

CMOC/China網(wǎng)站是CMOC-China的信息化平臺，旨在整合現(xiàn)有數(shù)據(jù)與成果，設(shè)計和開發(fā)涵蓋國際、國內(nèi)等數(shù)據(jù)來源，水文、氣象等學(xué)科，數(shù)據(jù)集、產(chǎn)品等資料類型的數(shù)據(jù)庫，構(gòu)建一個統(tǒng)一的面向國家海洋局、科研院所和大專院校、社會公眾和國際用戶的海洋資料服務(wù)窗口，實現(xiàn)相關(guān)數(shù)據(jù)和信息的安全、科學(xué)管理與共享服務(wù)。為全球海洋數(shù)據(jù)用戶的科學(xué)研究工作提供滿足國際評審規(guī)則的海洋數(shù)據(jù)與產(chǎn)品服務(wù)。

1.1 系統(tǒng)業(yè)務(wù)流程分析

CMOC/China門戶網(wǎng)站的用戶主要包括匿名用戶、網(wǎng)站會員和管理員3類，其中，匿名用戶可以免登錄直接瀏覽網(wǎng)站的公共信息和海洋資料，但不能下載網(wǎng)站數(shù)據(jù)；網(wǎng)站會員可以瀏覽和下載網(wǎng)站共享的全部海洋數(shù)據(jù)資料；管理員在登錄網(wǎng)站后可以對網(wǎng)站數(shù)據(jù)和軟硬件資源進(jìn)行維護(hù)，并生成相應(yīng)報表。CMOC/China門戶網(wǎng)站業(yè)務(wù)流程如圖1所示。

圖1 CMOC/China門戶網(wǎng)站業(yè)務(wù)流程

1.2 系統(tǒng)功能需求分析

CMOC/China門戶網(wǎng)站主要由網(wǎng)站門戶和后臺數(shù)據(jù)庫管理工具兩部分組成，其中，網(wǎng)站門戶主要面向國內(nèi)、國際用戶提供水文、氣象數(shù)據(jù)資料的更新加載、可視化檢索和下載等功能；后臺數(shù)據(jù)庫管理工具主要面向管理員提供對數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的動態(tài)配置和更新等功能以及對用戶行為和數(shù)據(jù)流的統(tǒng)計功能。

1.2.1 CMOC/China網(wǎng)站門戶功能需求分析

CMOC/China網(wǎng)站門戶是對外提供數(shù)據(jù)服務(wù)的窗口，綜合考慮國內(nèi)外用戶需求，網(wǎng)站應(yīng)具有簡潔流暢的交互界面，并提供Argo、DBCP、GLOSS等數(shù)據(jù)，以及海平面與氣候變化報告、再分析圖形等產(chǎn)品的可視化查詢功能和便捷的下載功能。

1.2.2 后臺數(shù)據(jù)庫管理工具功能需求分析

后臺數(shù)據(jù)庫管理工具是CMOC/China門戶網(wǎng)站管理員對網(wǎng)站數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)一管理的可視化工具，綜合考慮數(shù)據(jù)維護(hù)需求，工具應(yīng)提供可視化的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)編輯界面和數(shù)據(jù)內(nèi)容管理功能，并提供數(shù)據(jù)情況報表和系統(tǒng)日志的生成、導(dǎo)出等功能，以及對用戶量、用戶下載量、數(shù)據(jù)更新頻率和服務(wù)器資源占用率等的統(tǒng)計功能。

2 總體設(shè)計

2.1 總體框架設(shè)計

CMOC/China門戶網(wǎng)站框架主要由基礎(chǔ)設(shè)施、數(shù)據(jù)層、業(yè)務(wù)支撐層、業(yè)務(wù)應(yīng)用層、標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范與運行管理制度和安全保障體系6部分組成。其中，基礎(chǔ)設(shè)施是網(wǎng)站運行的硬件基礎(chǔ)，主要包括應(yīng)急保障措施、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備、專線寬帶、數(shù)據(jù)庫服務(wù)器和WEB服務(wù)器等；數(shù)據(jù)層是運行的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)，主要由系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫和用戶數(shù)據(jù)庫構(gòu)成；業(yè)務(wù)支撐層對上層業(yè)務(wù)應(yīng)用提供運行支撐，主要指后臺數(shù)據(jù)庫管理工具；業(yè)務(wù)應(yīng)用層面向用戶提供數(shù)據(jù)服務(wù)；標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范與運行管理制度從機(jī)制上確保開發(fā)和運維的過程合乎規(guī)范；安全保障體系確保系統(tǒng)軟硬件和數(shù)據(jù)安全。CMOC/China門戶網(wǎng)站邏輯框架圖如圖2所示。

圖2 CMOC/China門戶網(wǎng)站邏輯框架圖

2.2 技術(shù)路線

CMOC/China門戶網(wǎng)站采用C/S和B/S相結(jié)合的方式進(jìn)行開發(fā)，以海洋水文氣象數(shù)據(jù)和產(chǎn)品的匯集、處理、存儲、管理和發(fā)布服務(wù)等過程為主線，綜合運用操作系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫、數(shù)據(jù)管理與共享平臺三層軟件體系，構(gòu)建靈活、穩(wěn)定的架構(gòu)模式。

2.2.1 數(shù)據(jù)庫

通過對CMOC/China門戶網(wǎng)站的數(shù)據(jù)類型及數(shù)據(jù)流量的分析，選用Oracle 11g作為網(wǎng)站建設(shè)關(guān)系型數(shù)據(jù)庫的平臺；考慮到網(wǎng)站運行的性能問題，搭建數(shù)據(jù)庫服務(wù)器專門存儲網(wǎng)站數(shù)據(jù)，并采用數(shù)據(jù)庫備份機(jī)的方式，完善數(shù)據(jù)庫中數(shù)據(jù)的保護(hù)機(jī)制。

（1）系統(tǒng)

CMOC/China門戶網(wǎng)站對外提供數(shù)據(jù)服務(wù)，考慮客戶端瀏覽器的兼容性問題，采用B/S架構(gòu)進(jìn)行設(shè)計，使用HTML+JavaScript技術(shù)開發(fā)，通過Ajax和PHP技術(shù)實現(xiàn)客戶端與服務(wù)器端的數(shù)據(jù)交換。從系統(tǒng)安全性出發(fā)，采用前臺網(wǎng)站門戶和后臺數(shù)據(jù)庫管理工具分別部署的方法，在滿足系統(tǒng)功能的前提下，充分考慮系統(tǒng)的可擴(kuò)展性，支持以配置文件的形式對網(wǎng)站功能模塊進(jìn)行動態(tài)擴(kuò)充；后臺數(shù)據(jù)庫管理工具采用C/S架構(gòu)設(shè)計，以C++語言進(jìn)行開發(fā)。

（2）數(shù)據(jù)庫與系統(tǒng)集成

為滿足CMOC/China門戶網(wǎng)站建設(shè)總體設(shè)計的需要，采用WEB服務(wù)器與數(shù)據(jù)庫服務(wù)器相分離的方式搭建系統(tǒng)服務(wù)器，并通過搭建WEB服務(wù)器備份機(jī)和數(shù)據(jù)庫服務(wù)器備份機(jī)實現(xiàn)雙機(jī)冗余，保障CMOC/China網(wǎng)站的服務(wù)安全。CMOC/ China網(wǎng)站前臺門戶部署在WEB服務(wù)器上，數(shù)據(jù)庫服務(wù)器配置Oracle 11g環(huán)境；后臺數(shù)據(jù)庫管理工具分布于WEB服務(wù)器和數(shù)據(jù)庫服務(wù)器中。數(shù)據(jù)庫與系統(tǒng)集成結(jié)構(gòu)如圖3所示。

圖3 數(shù)據(jù)庫與系統(tǒng)集成結(jié)構(gòu)圖

3 詳細(xì)設(shè)計與實現(xiàn)

3.1 數(shù)據(jù)庫設(shè)計與實現(xiàn)

CMOC/China門戶網(wǎng)站中存在的數(shù)據(jù)可以分為系統(tǒng)數(shù)據(jù)和用戶數(shù)據(jù)兩類，為保證系統(tǒng)有序運行，網(wǎng)站信息便于維護(hù)，系統(tǒng)數(shù)據(jù)和用戶數(shù)據(jù)都采用數(shù)據(jù)庫的方式進(jìn)行管理。

3.1.1 系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫

系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫主要用于存放保證網(wǎng)站正常運行的數(shù)據(jù)，包括用戶信息、權(quán)限信息、表字典信息、網(wǎng)站基礎(chǔ)信息及系統(tǒng)日志等。其中，網(wǎng)站基礎(chǔ)信息包括網(wǎng)站簡介、新聞、相關(guān)文檔和聯(lián)系方式等通過基礎(chǔ)頁面進(jìn)行展示的信息。

3.1.2 用戶數(shù)據(jù)庫

用戶數(shù)據(jù)庫主要用于存放供用戶分享和交換的數(shù)據(jù)，由元數(shù)據(jù)庫、水文氣象專題數(shù)據(jù)庫和成果產(chǎn)品數(shù)據(jù)庫3部分組成。

元數(shù)據(jù)庫主要用于存儲CMOC中國資料中心的元數(shù)據(jù)資料，主要包括國際合作和交換項目所獲得的Argo、DBCP、GLOSS、GTSPP和WOD等多個資料類型的元數(shù)據(jù)。

水文氣象數(shù)據(jù)庫主要用于存儲CMOC中國資料中心的水文氣象數(shù)據(jù)，可分為Argo數(shù)據(jù)庫、GTSPP數(shù)據(jù)庫、WOD數(shù)據(jù)庫、溫鹽綜合數(shù)據(jù)庫、氣象數(shù)據(jù)庫、IOC數(shù)據(jù)庫、GLOSS數(shù)據(jù)庫和Near-GOOS數(shù)據(jù)庫等。

成果產(chǎn)品數(shù)據(jù)庫主要用于存儲CMOC中國資料中心的成果產(chǎn)品數(shù)據(jù)，可分為Argo圖形產(chǎn)品數(shù)據(jù)庫、綜合溫鹽數(shù)據(jù)集產(chǎn)品數(shù)據(jù)庫和IMMA數(shù)據(jù)庫等。

4 CMOC/China網(wǎng)站門戶設(shè)計與實現(xiàn)

CMOC/China網(wǎng)站門戶是CMOC中國資料中心對外服務(wù)的窗口，通過網(wǎng)站發(fā)布的數(shù)據(jù)和信息服務(wù)，實現(xiàn)國內(nèi)和國際用戶水文、氣象資料的共享和交換，為國內(nèi)外研究人員探索海洋知識提供數(shù)據(jù)支撐。CMOC/China網(wǎng)站門戶主要由5個功能頁面組成，分別是主頁、網(wǎng)站簡介、數(shù)據(jù)檢索、產(chǎn)品檢索和聯(lián)系方式。

4.1 主頁

主頁是CMOC/China網(wǎng)站門戶的主體頁面，根據(jù)國際數(shù)據(jù)交換網(wǎng)站的通用風(fēng)格，頁面遵循專業(yè)、科學(xué)和易用的原則進(jìn)行設(shè)計。主頁包括導(dǎo)航欄、信息發(fā)布、可視化快捷檢索和主要內(nèi)容4個功能模塊。導(dǎo)航欄主要實現(xiàn)頁面間的跳轉(zhuǎn)、導(dǎo)航功能和網(wǎng)站內(nèi)容的快速檢索；信息發(fā)布模塊用于發(fā)布熱點動態(tài)、時事新聞等信息，并面向用戶提供部分常用功能的快捷入口；可視化快捷檢索模塊是網(wǎng)站的特色模塊，主要提供基于二維地圖的任意時空條件檢索功能；主要內(nèi)容模塊支持對網(wǎng)站其他頁面關(guān)鍵信息展示和訪問，并提供跳轉(zhuǎn)入口。

4.2 網(wǎng)站簡介

網(wǎng)站簡介頁面主要提供對CMOC中國資料中心以及CMOC/China網(wǎng)站門戶的組織、運行等詳細(xì)情況的介紹，主要包括CMOC簡介、工作規(guī)劃、項目背景、合作組織、新聞信息等內(nèi)容。

4.3 數(shù)據(jù)檢索

數(shù)據(jù)檢索頁面是CMOC/China網(wǎng)站門戶的核心頁面，主要提供對數(shù)據(jù)和元數(shù)據(jù)信息的檢索和下載等功能。其中，檢索方式包括分類檢索、元數(shù)據(jù)檢索、關(guān)鍵詞檢索和地圖檢索等，分類檢索功能支持按照不同的觀測儀器種類、時效性、學(xué)科、計劃、所屬機(jī)構(gòu)、地理區(qū)域、數(shù)據(jù)格式等進(jìn)行批量檢索；元數(shù)據(jù)檢索功能支持基于元數(shù)據(jù)的導(dǎo)航檢索；關(guān)鍵詞檢索支持通過輸入數(shù)據(jù)名稱、學(xué)科分類、發(fā)布日期、作者、地理位置、簡介等關(guān)鍵字進(jìn)行檢索；地圖檢索采用GIS地理系統(tǒng)作為載體，支持通過設(shè)定任意時空條件進(jìn)行相關(guān)內(nèi)容的查詢檢索和可視化顯示。

4.4 產(chǎn)品檢索

產(chǎn)品檢索頁面是CMOC/China網(wǎng)站門戶的核心頁面，主要包括產(chǎn)品信息查詢、產(chǎn)品可視化檢索和產(chǎn)品下載3個功能模塊。產(chǎn)品信息查詢功能主要實現(xiàn)通過選定制作時間、制作區(qū)域和產(chǎn)品類型等查詢條件，以列表形式展示產(chǎn)品的相關(guān)信息；產(chǎn)品可視化檢索功能主要實現(xiàn)通過輸入?yún)^(qū)域、經(jīng)緯度、層數(shù)和時間長度等查詢條件，對各類水文、氣象要素進(jìn)行可視化展示，支持圖形縮放、平移及漫游顯示坐標(biāo)等功能；產(chǎn)品下載功能主要提供全球海洋再分析產(chǎn)品數(shù)據(jù)集、區(qū)域海洋再分析產(chǎn)品數(shù)據(jù)集、海平面與氣候變化月報等成果產(chǎn)品的單個文件下載和批量下載等功能。

4.5 聯(lián)系方式

聯(lián)系方式頁面主要提供與CMOC相關(guān)的組織或人員的聯(lián)系信息，用戶可根據(jù)此頁面提供的聯(lián)絡(luò)方式與相關(guān)人員取得聯(lián)系，主要包括一般聯(lián)系方式、歷史信息追溯和媒體訪問等內(nèi)容。

CMOC/China網(wǎng)站門戶主頁面如圖4所示。

5 后臺數(shù)據(jù)庫管理工具設(shè)計與實現(xiàn)

后臺數(shù)據(jù)庫管理工具是CMOC/China網(wǎng)站管理員開展海洋數(shù)據(jù)資料加載更新和網(wǎng)站日常維護(hù)工作的主要媒介，由系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫管理模塊、用戶數(shù)據(jù)庫管理模塊、統(tǒng)計模塊和日志模塊4部分組成。

5.1 系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫管理模塊

系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫管理模塊用于實現(xiàn)對系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫的維護(hù)與管理，主要包括表結(jié)構(gòu)維護(hù)、索引維護(hù)、權(quán)限管理、表數(shù)據(jù)管理和文件管理等功能。

5.2 用戶數(shù)據(jù)庫管理模塊

用戶數(shù)據(jù)庫管理模塊用于實現(xiàn)對用戶數(shù)據(jù)庫的維護(hù)與管理，主要包括對元數(shù)據(jù)、水文氣象專題數(shù)據(jù)和成果產(chǎn)品的編輯、刪除、加載入庫和結(jié)構(gòu)更新等功能。用戶數(shù)據(jù)庫管理模塊的數(shù)據(jù)加載流程如圖5所示。

5.3 統(tǒng)計模塊

統(tǒng)計模塊主要實現(xiàn)對用戶網(wǎng)站使用行為和網(wǎng)站數(shù)據(jù)情況的統(tǒng)計，為信息分析工作提供數(shù)據(jù)支撐。主要包括用戶數(shù)量、用戶下載量、用戶使用頻率、用戶平均使用時長等統(tǒng)計功能，以及數(shù)據(jù)量統(tǒng)計、數(shù)據(jù)類別統(tǒng)計和數(shù)據(jù)更新頻率統(tǒng)計等功能。

5.4 日志模塊

日志模塊主要實現(xiàn)對系統(tǒng)運行過程中產(chǎn)生的日志信息的管理，包括日志信息備份、日志信息下載、日志信息統(tǒng)計等功能。

6 結(jié)語

圖4 CMOC/China門戶網(wǎng)站主頁面

全球海洋和氣候資料是海洋物理機(jī)制研究和海洋預(yù)報服務(wù)中重要的數(shù)據(jù)源，CMOC/China門戶網(wǎng)站的建設(shè)和運維，既是我國作為CMOC中國中心必然履行的國際職能，也是我國與世界各國共享和交換海洋資料的重要手段。目前，CMOC/ China門戶網(wǎng)站已上線試運行，初步實現(xiàn)了海洋數(shù)據(jù)持續(xù)、穩(wěn)定的支撐服務(wù)，并不斷擴(kuò)大我國全球海洋和氣候資料服務(wù)的國際影響力，取得了良好的數(shù)據(jù)服務(wù)效果。未來將從網(wǎng)站數(shù)據(jù)服務(wù)的全面程度和便捷程度上持續(xù)改進(jìn)，面向國內(nèi)外用戶不斷完善系統(tǒng)功能，適時進(jìn)行版本更新和升級。

圖5 后臺數(shù)據(jù)庫管理工具加載入庫流程圖

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2016-11-16