氣象資料數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)及其實(shí)現(xiàn)

為了完善當(dāng)前我國(guó)氣象業(yè)務(wù)體系，解決氣象資料數(shù)據(jù)庫建設(shè)中的諸多問題，建設(shè)功能完善的氣象資料數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)意義重大。文章首先介紹氣象資料數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)的總體結(jié)構(gòu)，再針對(duì)數(shù)據(jù)采集功能、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、數(shù)據(jù)庫界面管理、數(shù)據(jù)質(zhì)量控制等5個(gè)方面淺談氣象資料數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)。

【關(guān)鍵詞】氣象資料 數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng) 設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

在氣象業(yè)務(wù)現(xiàn)代化進(jìn)程不斷加快的背景下，人們對(duì)檢索、查詢和使用氣象資料提出了更好高的要求。然而隨著時(shí)間的推進(jìn)，收集的氣象資料數(shù)據(jù)也在不斷的累積，傳統(tǒng)抄寫報(bào)表和手工翻報(bào)表的數(shù)據(jù)檢索方式已經(jīng)不能滿足氣象業(yè)務(wù)的需求，嚴(yán)重阻礙氣象業(yè)務(wù)現(xiàn)代化發(fā)展。不僅如此，建設(shè)氣象資料數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)存在數(shù)據(jù)種類多、數(shù)量大、來源廣泛、格式復(fù)雜等問題，給管理系統(tǒng)存儲(chǔ)和管理帶了了巨大的麻煩。因此，有必要建立一個(gè)具有完善數(shù)據(jù)采集、控制、加工處理、備份和恢復(fù)數(shù)據(jù)管理功能的氣象資料數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)，推進(jìn)我國(guó)氣象業(yè)務(wù)現(xiàn)代化進(jìn)程，提升氣象事業(yè)現(xiàn)代化水平。

1 氣象資料數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)

氣象資料數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)如下圖，該數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)不僅可以為氣象業(yè)務(wù)和業(yè)務(wù)管理提供數(shù)據(jù)和信息共享平臺(tái)，也可以為科研和服務(wù)系統(tǒng)提供數(shù)據(jù)和信息共享平臺(tái)。從數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖可以看到，該系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)采集多個(gè)數(shù)據(jù)源的數(shù)據(jù)，對(duì)所有的數(shù)據(jù)進(jìn)行集中收集、處理和存儲(chǔ)。滿足業(yè)務(wù)、服務(wù)和科研的多個(gè)部門對(duì)數(shù)據(jù)的需求；滿足中短期天氣預(yù)報(bào)、不同類型的氣象預(yù)報(bào)服務(wù)、氣象數(shù)據(jù)管理以及開發(fā)其它業(yè)務(wù)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫需求等等。

2 數(shù)據(jù)采集功能設(shè)計(jì)

數(shù)據(jù)采集功能是整個(gè)氣象資料數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)的基礎(chǔ)，采集子系統(tǒng)執(zhí)行采集氣象數(shù)據(jù)的操作，并將所有采集的氣象數(shù)據(jù)資料存入數(shù)據(jù)庫中，有數(shù)據(jù)庫進(jìn)行統(tǒng)一管理。依據(jù)數(shù)據(jù)資料的種類和來源劃分，數(shù)據(jù)采集可分為11個(gè)模塊，11個(gè)模塊設(shè)計(jì)內(nèi)容分別為模塊類型、模塊功能、模塊代號(hào)、運(yùn)行方式、數(shù)據(jù)來源、數(shù)據(jù)程圖、模塊輸入和輸出參數(shù)、相關(guān)數(shù)據(jù)庫表、錯(cuò)誤處理和臨時(shí)文件。數(shù)據(jù)采集功能由歷史氣候資料采集和高空地面報(bào)文采集等模塊具體實(shí)現(xiàn)。通過對(duì)以上若干個(gè)模塊的設(shè)計(jì)就可以達(dá)到有效收集和管理氣象資料數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)的數(shù)據(jù)的目的，滿足氣象、科研和業(yè)務(wù)等多個(gè)功能對(duì)數(shù)據(jù)的需求。

3 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)設(shè)計(jì)

氣象資料數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)的數(shù)據(jù)存數(shù)方式有數(shù)據(jù)庫表和文件兩種存儲(chǔ)方式，以數(shù)據(jù)庫表形式存數(shù)的數(shù)據(jù)為結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)，非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)則通常采用文件方式存儲(chǔ)，并且依據(jù)數(shù)據(jù)的使用方式確定其存儲(chǔ)級(jí)別。由于數(shù)據(jù)庫軟件和硬件條件存在一定的缺陷，并非所有的數(shù)據(jù)資源可會(huì)存入數(shù)據(jù)庫內(nèi)，而是根據(jù)氣象資料的大小和數(shù)量判斷是否存入數(shù)據(jù)庫。數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的分級(jí)依據(jù)以下的原則。永久性保存的數(shù)據(jù)：日常業(yè)務(wù)工作中使用次數(shù)多且資源數(shù)量少的數(shù)據(jù)；過程性保存數(shù)據(jù)：數(shù)值預(yù)報(bào)產(chǎn)品等資料量較大的數(shù)據(jù)。過程性保存數(shù)據(jù)可依靠我國(guó)氣象局的大型“存儲(chǔ)檢索系統(tǒng)”來檢索與該資料有關(guān)的連續(xù)性資料。臨時(shí)性保存數(shù)據(jù)：多為使用范圍單一且數(shù)量極大、占用大量數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)存儲(chǔ)能力的數(shù)據(jù)，如雷達(dá)和其它探測(cè)手段收集的數(shù)據(jù)。

4 數(shù)據(jù)庫界面管理設(shè)計(jì)

氣象資料數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)中包含的參數(shù)修改功能可以修改和裁減氣象數(shù)據(jù)，如控制保存數(shù)據(jù)的時(shí)效、增加或減少臺(tái)站的數(shù)量和數(shù)據(jù)的種類。而人工數(shù)據(jù)修改可在數(shù)據(jù)庫內(nèi)插入非實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，如水文站的水位、出入水庫的流量等等。在數(shù)據(jù)檢索上，氣象資料數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)以數(shù)據(jù)表作為基本檢索的單位，向用戶提供基本的檢索功能。在第三級(jí)數(shù)據(jù)質(zhì)量控制上，人工修改數(shù)據(jù)的功能科對(duì)高空和地面等氣象資料進(jìn)行修改。數(shù)據(jù)被用戶修改后，如果需要保證數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)和實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)一致，可利用高空和地面自動(dòng)采集模塊處理即可。

5 數(shù)據(jù)質(zhì)量控制設(shè)計(jì)

數(shù)據(jù)質(zhì)量控制是整個(gè)氣象資料數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)的關(guān)鍵，數(shù)據(jù)質(zhì)量控制的對(duì)象主要是溫度、降水和面雨量等重要數(shù)據(jù)資料，數(shù)據(jù)質(zhì)量控制設(shè)計(jì)應(yīng)堅(jiān)持以下質(zhì)量控制原則。

（1）各種氣象數(shù)據(jù)在進(jìn)入資料庫前需要進(jìn)行第一級(jí)質(zhì)量控制操作，即檢查數(shù)據(jù)是否正確，如果數(shù)據(jù)不能被正常解讀，則不允許存入數(shù)據(jù)庫。但是數(shù)據(jù)需要被記錄在日志文件中，以便進(jìn)一步對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。

（2）每天至少執(zhí)行一次獨(dú)立的質(zhì)量控制模塊操作。進(jìn)行第二級(jí)質(zhì)量控制的方式為讀取數(shù)據(jù)表的資料進(jìn)行，即檢查資料的極值、資料在時(shí)間和空間上是否具有一致性、資料是否具有邏輯關(guān)系的等。如果被檢查的資料經(jīng)以上檢查后存在疑問，在資料入庫階段，系統(tǒng)會(huì)詳細(xì)記錄數(shù)存在有疑問的數(shù)據(jù)，并向管理人員提出警告。

（3）第三級(jí)控制需要具備可供修改數(shù)據(jù)資料的界面，方便數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)管理人員隨時(shí)修改數(shù)據(jù)。修改數(shù)據(jù)后，需從處理資料程序的入口輸入修改后的數(shù)據(jù)，并對(duì)修改后的數(shù)據(jù)進(jìn)行整體處理，使數(shù)據(jù)庫使用保持一致性。

6 結(jié)語

文章從氣象業(yè)務(wù)對(duì)數(shù)據(jù)存數(shù)和應(yīng)用的實(shí)際情況出發(fā)，利用Oracle以及其它工具來設(shè)計(jì)該氣象資料數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)。該數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)可以極大的滿足實(shí)際的氣象業(yè)務(wù)對(duì)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和應(yīng)用的需求，提高數(shù)據(jù)管理能力和使用數(shù)據(jù)的能力。

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作者簡(jiǎn)介

高艷云（1981-），女，河南省安陽市人。現(xiàn)為河南信息統(tǒng)計(jì)職業(yè)學(xué)院教師。研究方向?yàn)橛?jì)算機(jī)應(yīng)用。

作者單位

河南信息統(tǒng)計(jì)職業(yè)學(xué)院 河南省鄭州市 450008endprint