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

        2021-11-19 18:41:31羅錦華劉暢劉堯
        南方農(nóng)業(yè)·中旬 2021年9期
        關(guān)鍵詞:農(nóng)業(yè)氣象統(tǒng)計分析

        羅錦華 劉暢 劉堯

        摘 要 農(nóng)業(yè)氣象(以下簡稱農(nóng)氣)觀測是防范氣象災(zāi)害發(fā)生、保障農(nóng)業(yè)生產(chǎn)正常運營的重要基礎(chǔ)。為實現(xiàn)對農(nóng)氣測報業(yè)務(wù)水平的科學(xué)高效評價,基于現(xiàn)有業(yè)務(wù)系統(tǒng)軟件與基層臺站業(yè)務(wù)活動實施情況,建立一種由基礎(chǔ)層、數(shù)據(jù)層、組件層、應(yīng)用層組成的農(nóng)氣測報工作基數(shù)統(tǒng)計系統(tǒng)。將該系統(tǒng)應(yīng)用于實際業(yè)務(wù)考核與軟件應(yīng)用測評環(huán)節(jié),能夠自動生成詳細的觀測人員、臺站工作基數(shù)統(tǒng)計報告,輔助提升農(nóng)氣觀測資料質(zhì)量與人員業(yè)務(wù)水平。

        關(guān)鍵詞 農(nóng)業(yè)氣象;業(yè)務(wù)觀測;工作基數(shù);統(tǒng)計分析;質(zhì)量考核

        中圖分類號:S163 文獻標(biāo)志碼:A DOI:10.19415/j.cnki.1673-890x.2021.26.109

        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(wù)人員服務(wù)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(wù)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(wù)軟件進行對接,能夠為業(yè)務(wù)質(zhì)量考核與評價提供重要參考依據(jù)。

        1 系統(tǒng)設(shè)計與實現(xiàn)

        1.1 系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計

        基于農(nóng)業(yè)氣象業(yè)務(wù)類型與具體內(nèi)容進行系統(tǒng)數(shù)據(jù)流框架的設(shè)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(shè)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(biāo)用戶層,由各基層臺站業(yè)務(wù)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(shè)計,主要劃分為以下4個層級:1)基礎(chǔ)層,用于提供軟件設(shè)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(wù)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(yīng)用層,用于與用戶建立業(yè)務(wù)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(wù)人員考核結(jié)果查詢等應(yīng)用服務(wù)。

        1.2 關(guān)鍵技術(shù)應(yīng)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(yīng)用程序框架,負責(zé)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(yīng)用程序進行集中管理,輔助插件業(yè)務(wù)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(yīng)用程序框架;4)插件規(guī)范,基于標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范進行插件接口、插件調(diào)用環(huán)節(jié)的約束條件設(shè)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(zāi)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(fù)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(shè)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(shè)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(yīng)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(shè)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(wù)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(shè)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(yīng)參數(shù)與表格進行分析控制,便于適應(yīng)業(yè)務(wù)變革需要進行系統(tǒng)應(yīng)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(shè)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(shè)計與實現(xiàn)

        農(nóng)業(yè)氣象觀測業(yè)務(wù)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(wù)范圍逐漸拓展的背景下,還囊括農(nóng)氣測報軟件的應(yīng)用、月統(tǒng)計報表制作等業(yè)務(wù)內(nèi)容,對軟件系統(tǒng)及功能模塊設(shè)計提出更高要求。在軟件系統(tǒng)界面設(shè)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(yīng)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(shè)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(dǎo)出。

        2 應(yīng)用效果評價

        2.1 系統(tǒng)應(yīng)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(yīng)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(biāo)準(zhǔn)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(dāng)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(zé)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(biāo)準(zhǔn)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(yīng)位置輸入錯情數(shù)量,系統(tǒng)將自動運行相應(yīng)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(yīng)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(yīng)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(zhǔn)確度,能夠為農(nóng)氣業(yè)務(wù)觀測質(zhì)量評估提供重要參考依據(jù)。

        3 結(jié)語

        當(dāng)前由國家氣象中心開發(fā)的農(nóng)業(yè)氣象測報業(yè)務(wù)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(wù)的數(shù)字化轉(zhuǎn)型提供平臺支持。通過從現(xiàn)有業(yè)務(wù)系統(tǒng)中獲取相關(guān)觀測數(shù)據(jù)與業(yè)務(wù)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(wù)工作量、觀測質(zhì)量的精確反饋,為農(nóng)氣業(yè)務(wù)質(zhì)量考核提供輔助平臺支持。

        參考文獻:

        [1] 陳鑫洋.農(nóng)業(yè)氣象工作統(tǒng)計方法應(yīng)用研究[J].中國科技投資,2019(11):289.

        [2] 李博,張曉峰,馮雪.農(nóng)業(yè)氣象災(zāi)害預(yù)警系統(tǒng)的開發(fā)與應(yīng)用研究[J].農(nóng)家科技,2019(1):131.

        [3] 朱亮,鐘艷雯,賀煒,等.基于分布式的農(nóng)業(yè)氣象大數(shù)據(jù)平臺設(shè)計與實現(xiàn)[J].湖北農(nóng)業(yè)科學(xué),2019(6):130-132.

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        [5] 吳門新,莊立偉,侯英雨,等.中國農(nóng)業(yè)氣象業(yè)務(wù)系統(tǒng)(CAgMSS)設(shè)計與實現(xiàn)[J].應(yīng)用氣象學(xué)報,2019(5):3-17.

        (責(zé)任編輯:趙中正)

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