基于Flex和ArcGIS的陜西電網(wǎng)區(qū)域精細(xì)化預(yù)報(bào)系統(tǒng)研究

摘要 根據(jù)Flex 技術(shù)體系與特點(diǎn)，分析了基于Flex 的WebGIS的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，充分利用Flex 創(chuàng)建Web 應(yīng)用上的技術(shù)優(yōu)勢，結(jié)合ArcGIS Server技術(shù)，設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了陜西電網(wǎng)區(qū)域精細(xì)化預(yù)報(bào)系統(tǒng)，并從系統(tǒng)框架設(shè)計(jì)、多源數(shù)據(jù)采集、功能設(shè)計(jì)、系統(tǒng)特點(diǎn)等方面說明了基于Flex 的WebGIS 設(shè)計(jì)過程；實(shí)踐證明，使用Flex 能夠有效地提高WebGIS客戶端的交互能力，且系統(tǒng)在實(shí)際應(yīng)用中發(fā)揮了很好的經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)保效益。

關(guān)鍵詞 Flex；ArcGIS；電網(wǎng)；漢江流域；精細(xì)化預(yù)報(bào)；系統(tǒng)

中圖分類號(hào) S161 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A 文章編號(hào) 0517-6611（2014）17-05592-02

Abstract According to the technology system and characteristics of Flex， the system structure of WebGIS based on Flex was analyzed. Taking sufficient advantage of Flex’s technology superiority in establishing Web application，

combined ArcGIS Server technology， the area refined weather forecast system of Shaanxi power grid was designed and realized， and the WebGIS’s design process based on Flex was illustrated from design of system frame， ultisorce data acquisition， unction design， system characteristics. Practice proved that application of Flex could enhance effectively the intercourse capability of WebGIS’s client， and the system brings evident economic and environmental benefits in practical application.

Key words Flex； ArcGIS； Power grid； Hanjiang Basin； Refined forecast； System

漢江流域水量豐沛，水能蘊(yùn)藏量大，降水量數(shù)值預(yù)報(bào)對(duì)陜西電網(wǎng)水調(diào)決策意義重大。目前常規(guī)預(yù)報(bào)主要針對(duì)降水量級(jí)的預(yù)報(bào)，且只預(yù)報(bào)到市縣，針對(duì)漢江流域的精細(xì)化預(yù)報(bào)還尚未研究。因此，建立“陜西電網(wǎng)短期區(qū)域精細(xì)化氣象服務(wù)系統(tǒng)”是十分必要的，主要針對(duì)漢江流域降水量值進(jìn)行預(yù)報(bào)，且精細(xì)化到鄉(xiāng)鎮(zhèn)甚至到村。該系統(tǒng)建成后將為漢江流域水庫大壩的蓄水、發(fā)電、調(diào)度、防洪等合理利用水資源提供科學(xué)的決策依據(jù)，最大限度地降低甚至避免極端天氣對(duì)電網(wǎng)的破壞，減少不必要損失。

WebGIS是Internet技術(shù)應(yīng)用于GIS開發(fā)的產(chǎn)物，GIS通過萬維網(wǎng)功能得以擴(kuò)展，真正成為一種大眾使用的工具[1] 。WebGIS出現(xiàn)后發(fā)展迅速，其結(jié)構(gòu)體系也得到了很大的發(fā)展[2]，經(jīng)歷了C/S（客戶端/服務(wù)器）的二層結(jié)構(gòu)，B/S（瀏覽器/服務(wù)器）的二層結(jié)構(gòu)，瀏覽器/Web服務(wù)器/數(shù)據(jù)庫服務(wù)器的三層結(jié)構(gòu)和近年的富互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用程序（Rich Internet Application，RIA）幾個(gè)階段。RIA是指將桌面應(yīng)用程序的交互用戶體驗(yàn)與傳統(tǒng)的Web應(yīng)用的部署靈活性和低成本結(jié)合起來并提供互動(dòng)多媒體通信的實(shí)時(shí)快捷的新一代網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用程序[3]。目前的RIA實(shí)現(xiàn)技術(shù)有Adobe公司的Flex、微軟的Silverlight和Sun公司的Java FX等。Flex 作為目前最為流行的RIA 技術(shù)，集完善的系統(tǒng)開發(fā)環(huán)境、優(yōu)秀的客戶交互體驗(yàn)以及跨平臺(tái)跨瀏覽器等優(yōu)點(diǎn)于一身，成為當(dāng)前互聯(lián)網(wǎng)上富客戶端技術(shù)在各個(gè)應(yīng)用領(lǐng)域的研究重點(diǎn)。筆者根據(jù)Flex技術(shù)體系和特點(diǎn)，分析了基于Flex的WebGIS的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，結(jié)合ArcGIS Server技術(shù)，設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了陜西電網(wǎng)短期區(qū)域精細(xì)化預(yù)報(bào)系統(tǒng)，并從系統(tǒng)框架設(shè)計(jì)、多源數(shù)據(jù)采集、功能設(shè)計(jì)、系統(tǒng)特點(diǎn)等方面說明了基于Flex的WebGIS設(shè)計(jì)過程。

1 系統(tǒng)框架設(shè)計(jì)

系統(tǒng)采用基于Flex的WebGIS應(yīng)用框架設(shè)計(jì)，整個(gè)框架分為3層，將數(shù)據(jù)與業(yè)務(wù)邏輯和表現(xiàn)形式分離。分層式結(jié)構(gòu)一般分為3層，從下至上分別為數(shù)據(jù)訪問層（持久層）、業(yè)務(wù)邏輯層（領(lǐng)域?qū)樱⒈憩F(xiàn)層，實(shí)現(xiàn)了“高內(nèi)聚，低耦合”，使系統(tǒng)結(jié)構(gòu)更加明確。

1.1 表現(xiàn)層 表現(xiàn)層采用RIA技術(shù)，以Flex為開發(fā)語言， 從而實(shí)現(xiàn)比基于HTML的響應(yīng)速度更快且數(shù)據(jù)往返于服務(wù)器的次數(shù)更少的用戶界面。在很大程度上跳出了瀏覽器的限制，具有豐富美觀的界面和交互能力，但它又是地地道道的網(wǎng)絡(luò)程序，具有快速修改和部署的能力。它基于XML、腳本語言和WebService，可以產(chǎn)生豐富而強(qiáng)大的應(yīng)用。

1.2 應(yīng)用層 這是負(fù)責(zé)響應(yīng)Flex富客戶端請(qǐng)求的核心層。它接收來自客戶端的請(qǐng)求，并根據(jù)用戶請(qǐng)求類型做出相應(yīng)響應(yīng)。通過J2EE/.NET應(yīng)用服務(wù)器與ArcGIS Server服務(wù)器響應(yīng)空間數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù)請(qǐng)求，對(duì)空間數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和控制。同時(shí)利用應(yīng)用網(wǎng)關(guān)、遠(yuǎn)程服務(wù)與業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)庫進(jìn)行交互，完成業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)的查詢。

1.3 數(shù)據(jù)層 它是系統(tǒng)的底層，負(fù)責(zé)空間數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù)的存取機(jī)制，維護(hù)各種數(shù)據(jù)之間的關(guān)系，并提供數(shù)據(jù)備份、數(shù)據(jù)存檔、數(shù)據(jù)安全機(jī)制，為整個(gè)系統(tǒng)提供數(shù)據(jù)源的保障[4]。

2 多源數(shù)據(jù)采集

系統(tǒng)的主要數(shù)據(jù)源包括數(shù)值預(yù)報(bào)數(shù)據(jù)、實(shí)況數(shù)據(jù)、短期及中長期預(yù)報(bào)數(shù)據(jù)、預(yù)警信息、衛(wèi)星云圖、雷達(dá)圖等數(shù)據(jù)。系統(tǒng)所需要的數(shù)據(jù)通過專業(yè)接口過濾采集后，再對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理、分析后存儲(chǔ)在后臺(tái)數(shù)據(jù)庫。通過人機(jī)界面系統(tǒng)形成實(shí)況數(shù)據(jù)查詢、統(tǒng)計(jì)、預(yù)報(bào)查詢、應(yīng)用計(jì)算、數(shù)據(jù)分析等應(yīng)用，多源數(shù)據(jù)采集流程如圖1所示。數(shù)據(jù)采集程序通過各種數(shù)據(jù)接口（數(shù)據(jù)庫、Socket、FTP、HTTP、WebService、Hessian、網(wǎng)絡(luò)路徑等）將各種氣象數(shù)據(jù)根據(jù)分類采集到基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫中。根據(jù)數(shù)據(jù)采集策略，可以設(shè)置定時(shí)、實(shí)時(shí)、每天一次等不同的采集周期進(jìn)行數(shù)據(jù)采集。動(dòng)態(tài)設(shè)置采集參數(shù)，實(shí)時(shí)監(jiān)控采集過程。

監(jiān)測模塊實(shí)現(xiàn)了對(duì)自動(dòng)站、區(qū)域站實(shí)況采集和基于GIS地圖的監(jiān)測、告警，可以對(duì)實(shí)況分析，快速生成服務(wù)產(chǎn)品，且可以對(duì)歷史氣象要素進(jìn)行統(tǒng)計(jì)；預(yù)警信息模塊顯示最新重要天氣報(bào)告、天氣預(yù)警信息等，同時(shí)可以查詢歷史的重要天氣報(bào)告和預(yù)警信息，支持下載WORD格式數(shù)據(jù)；精細(xì)化預(yù)報(bào)

模塊實(shí)現(xiàn)快速查看全省天氣預(yù)報(bào)、漢江流域精細(xì)化預(yù)報(bào)以及年、季、

月、旬預(yù)報(bào)、雷電預(yù)報(bào)、短期臨近預(yù)報(bào)，生成數(shù)值預(yù)報(bào)等值線

圖，下載預(yù)報(bào)

產(chǎn)品；衛(wèi)星云圖模塊實(shí)時(shí)查看最新衛(wèi)星云圖、雷達(dá)圖并可以動(dòng)畫播放；查詢統(tǒng)計(jì)模塊提供不同的數(shù)據(jù)查詢統(tǒng)計(jì)，以圖表相結(jié)合的方式顯示結(jié)果；預(yù)報(bào)檢驗(yàn)?zāi)K預(yù)報(bào)評(píng)分?jǐn)?shù)據(jù)查詢、電網(wǎng)實(shí)況自動(dòng)評(píng)分、預(yù)報(bào)手動(dòng)評(píng)分、評(píng)分結(jié)果導(dǎo)出；氣象知識(shí)模塊能夠在WEB上顯示各種氣象知識(shí)， 用戶可以根據(jù)知識(shí)類別進(jìn)行過濾。

4 系統(tǒng)特點(diǎn)

4.1 精細(xì)化數(shù)值預(yù)報(bào)的應(yīng)用

將WRF模式數(shù)值預(yù)報(bào)引入陜西電力精細(xì)化預(yù)報(bào)子系統(tǒng)，經(jīng)過預(yù)報(bào)員對(duì)預(yù)報(bào)值人工訂正最終得到漢江流域48個(gè)站點(diǎn)的逐3 h、12 h、48 h和72 h的降水預(yù)報(bào)值，根據(jù)這些降水預(yù)報(bào)值形成對(duì)應(yīng)的shp格式的矢量圖層降水預(yù)報(bào)等值面，并可以連續(xù)播放形成動(dòng)畫效果。

4.2 多數(shù)據(jù)源的綜合應(yīng)用

此系統(tǒng)是Oracle、SqlServer等多種數(shù)據(jù)庫的交叉使用，以及自動(dòng)站、區(qū)域站、預(yù)警信號(hào)、重要天氣報(bào)、云圖、雷達(dá)圖、GIS數(shù)據(jù)、影像圖層數(shù)據(jù)等多種數(shù)據(jù)的綜合應(yīng)用。

4.3 WebService接口技術(shù)的應(yīng)用

該系統(tǒng)使用基于WebService 技術(shù)的異構(gòu)數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)同步的技術(shù)，通過在各數(shù)據(jù)庫應(yīng)用系統(tǒng)中放置基于WebService技術(shù)的數(shù)據(jù)同步客戶端程序以及在服務(wù)器端部署WebService服務(wù)程序?qū)崿F(xiàn)數(shù)據(jù)的同步，有效地解決了在異構(gòu)數(shù)據(jù)庫之間數(shù)據(jù)同步，此技術(shù)對(duì)各需要同步的應(yīng)用系統(tǒng)的正常業(yè)務(wù)處理幾乎沒有影響，對(duì)應(yīng)用系統(tǒng)的改動(dòng)工作量也很小。

4.4 基于Flex和WebGIS技術(shù)的應(yīng)用

此系統(tǒng)前臺(tái)全部采用Flex技術(shù)制作完成，并在WebGIS 的應(yīng)用中引入瓦片與雙緩存技術(shù)和矢柵混合地圖服務(wù)，既節(jié)省了客戶端與服務(wù)器端通信傳輸?shù)臅r(shí)間，又減輕了服務(wù)器端的負(fù)荷，提高了系統(tǒng)的運(yùn)行效率。

5 小結(jié)

2013年，水庫調(diào)度人員應(yīng)用“陜西電網(wǎng)短期區(qū)域精細(xì)化氣象預(yù)報(bào)服務(wù)系統(tǒng)”，結(jié)合漢江流域特點(diǎn)及水電站的生產(chǎn)實(shí)際，合理制定水庫運(yùn)用計(jì)劃，積極落實(shí)洪水資源化理念，動(dòng)態(tài)控制汛限水位，采取分期控制水位、攔蓄洪尾，在全年來水偏枯的情況下，水能利用提高率達(dá)6.59%。同時(shí)，減少火電機(jī)組發(fā)電量，減少了二氧化硫和二氧化碳的排放量，環(huán)保效益明顯。

參考文獻(xiàn)

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