廣東省氣象站點信息管理系統(tǒng)設計與建設

黃宇宸 阮惠華

摘要：近年來廣東省氣象站建設步伐不斷加快，氣象站類型不斷更新，但氣象站點信息沒有統(tǒng)一的系統(tǒng)進行科學維護和管理，大大降低了氣象站點信息的準確性和可用性。該文以廣東省氣象站點信息和地理空間數(shù)據(jù)為基礎，采用B/S架構，建設廣東省氣象站點信息管理系統(tǒng)，完成氣象站點信息的錄入審核、統(tǒng)計查詢、站點可視化展示等功能，為廣東省、市、縣三級氣象業(yè)務人員，提供統(tǒng)一的氣象站點信息管理系統(tǒng)，使廣東省氣象站點信息管理能力得到提高。

關鍵詞：氣象站點;信息管理;信息系統(tǒng)

中圖分類號：TP315? ? ? 文獻標識碼：A

文章編號：1009-3044（2022）03-0058-04

開放科學（資源服務）標識碼（OSID）：

1 引言

近年來廣東省氣象站建設步伐不斷加快，從單一的人工維護氣象站到如今多種多樣、服務于不同業(yè)務的現(xiàn)代化無人值守氣象站，為氣象信息化、現(xiàn)代化管理提供了極大便利，但在氣象站點信息管理工作中，逐漸暴露了一些問題，如：氣象站點信息收集、記錄工作采用人工的方式，導致各級站點信息的共享和交換十分困難，也造成多個業(yè)務系統(tǒng)氣象站點信息不一致、版本混亂等問題;而同時，全省氣象站點信息類型多樣、信息量大，人工記錄管理效率低下，易出錯且不易追責，不利于氣象站點信息管理維護，極大影響了氣象業(yè)務。

氣象站點信息是氣象業(yè)務的基礎數(shù)據(jù)，是氣象觀測、氣象預報和氣象服務的基礎支撐，在氣象防災減災中起到了重要作用[1]。葉棟水等[2]針對福建省氣象站網(wǎng)信息管理存在的不足，建設福建省氣象站網(wǎng)信息管理系統(tǒng)，實現(xiàn)氣象站網(wǎng)信息可視化查詢及遷站、建站、撤站審批管理等功能;陳國強等[3]為提高青海省氣象站運行監(jiān)控和維護工作的信息化、智能化水平，構建了青海省自動氣象站維護管理系統(tǒng)。

目前已有不少省份根據(jù)本省實際業(yè)務需求設計了氣象站網(wǎng)管理系統(tǒng)[4-6]。本文針對廣東省氣象站點信息管理中存在的不足，建設廣東省氣象站點信息管理系統(tǒng)，為廣東省、市、縣三級氣象業(yè)務人員，提供統(tǒng)一的氣象站點信息管理系統(tǒng)，氣象站點信息實現(xiàn)統(tǒng)一化、科學化、可視化管理，使廣東省氣象站點信息的管理能力得到提高。

2 系統(tǒng)框架設計

2.1 系統(tǒng)流程設計

廣東省氣象站點信息的維護管理由省、市、縣三級氣象業(yè)務人員完成，由市、縣業(yè)務人員（錄入員、審核員）主導管理氣象站點信息，省級業(yè)務人員（管理員）配合完成。系統(tǒng)流程設計基于：審核機制下的“誰錄入，誰負責”原則。

系統(tǒng)業(yè)務流程設計如下：

1）省級系統(tǒng)管理員創(chuàng)建站點信息模板：定義模板名稱，各字段的名稱、類型及規(guī)則制定。

2）市、縣錄入員根據(jù)模板格式進行信息收集，收集完成后，市、縣錄入員可通過系統(tǒng)對站點信息進行錄入。

3）采用審核機制，錄入系統(tǒng)的站點信息經(jīng)市、縣審核員審核后，才能正式入庫生效。站點信息的正確與否，由市、縣業(yè)務人員負責。

2.2 系統(tǒng)結構設計

系統(tǒng)采用B/S架構，實現(xiàn)在WEB瀏覽器端：創(chuàng)建數(shù)據(jù)模板，導入、添加、修改、刪除、檢查、審核各類站點信息。系統(tǒng)通過嚴格的權限控制，實現(xiàn)各用戶僅可錄入、查看、修改、審核權限范圍內的數(shù)據(jù)信息。系統(tǒng)實現(xiàn)在WebGIS地圖上展示各類站點信息數(shù)據(jù)，輔助用戶修改、檢查和審核等操作[7-8]。

系統(tǒng)的層次架構圖如圖2所示，分為四層結構，分別是數(shù)據(jù)層、服務層、業(yè)務層和表現(xiàn)層。數(shù)據(jù)層是系統(tǒng)的底層，站點信息、用戶信息、地理空間數(shù)據(jù)等都存儲在這一層，本系統(tǒng)采用Oracle數(shù)據(jù)庫進行存儲與開發(fā);服務層是過渡層，向上提供數(shù)據(jù)訪問服務和系統(tǒng)服務;業(yè)務層是邏輯層，是系統(tǒng)的核心部分，主要負責制定業(yè)務規(guī)則和實現(xiàn)業(yè)務流程，如數(shù)據(jù)錄入審核流程、用戶權限處理、數(shù)據(jù)模板管理等功能實現(xiàn)均在這一層完成;最上層是表現(xiàn)層，實現(xiàn)用戶和系統(tǒng)之間的交互，是用戶界面，向用戶呈現(xiàn)信息，發(fā)送、傳遞用戶的請求。

2.3 系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫設計

本系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫采用基于Oracle關系表、Oracle+ArcGIS SDE的方式進行數(shù)據(jù)存儲。數(shù)據(jù)庫中存儲的數(shù)據(jù)按類型，可以劃分為：系統(tǒng)數(shù)據(jù)、站點屬性數(shù)據(jù)、站點空間數(shù)據(jù)等。

關系數(shù)據(jù)庫主要用于存儲系統(tǒng)數(shù)據(jù)，包括行政區(qū)劃代碼數(shù)據(jù)、系統(tǒng)字典表類數(shù)據(jù)等;以及站點屬性數(shù)據(jù)，包括各類站點如國家站、區(qū)域站、交通站、雷達站、海島站等類型氣象站點的基本信息，關系數(shù)據(jù)庫采用Oracle關系表進行存儲實現(xiàn)。

空間數(shù)據(jù)庫主要用于存儲站點空間數(shù)據(jù)，如地理空間數(shù)據(jù)、專題數(shù)據(jù)空間矢量圖層等內容。空間數(shù)據(jù)庫采用Oracle+ArcGIS SDE空間數(shù)據(jù)引擎的存儲管理方法，實現(xiàn)數(shù)據(jù)一體化存儲管理。

3 應用的關鍵技術

3.1 GIS空間分析技術

因氣象站點信息具有空間特征，應用GIS空間分析技術，系統(tǒng)自動拾取氣象站點落點范圍，同時按用戶的權限范圍判定站點的行政區(qū)劃，系統(tǒng)可自動校驗站點經(jīng)緯度與行政區(qū)劃信息是否匹配、站點落點位置與用戶權限是否匹配，為錄入員在錄入站點信息時提供正確判斷;并以地圖與站點定位同步表達的方式，完成氣象站點地圖展示和精確定位，實現(xiàn)氣象站點信息與GIS的一體化管理。

3.2 GIS地圖服務技術

采用ArcSever地圖服務技術，發(fā)布標準OGC地圖服務：網(wǎng)絡地圖服務（WMS）、網(wǎng)絡要素服務（WFS）等，將各類氣象站點信息通過地圖服務發(fā)布的方式，發(fā)布于廣東省氣象地理信息服務平臺，提供全省統(tǒng)一規(guī)范的氣象站點信息服務和地圖API接口，方便提供給全省各氣象應用部門的業(yè)務系統(tǒng)對接使用，并在Web端調用顯示。地圖服務可為用戶提供地圖放大、縮小，地圖切換、圖層控制與疊加等交互功能，以及實現(xiàn)對地圖拖曳、位移等操作。

3.3 Oracle數(shù)據(jù)庫技術

以Oracle數(shù)據(jù)庫技術為核心，按照各氣象站點類型的共有屬性和特有屬性，建設主表和附表，主表主要存儲氣象站點信息的共有字段，如站號、站名、經(jīng)緯度、站址、海拔高度等字段，同時存儲于Oracle關系型數(shù)據(jù)庫及Oracle+ArcGIS SDE空間數(shù)據(jù)庫;附表主要存儲氣象站點信息特有的屬性字段，如：回南天站的室外站號、自動土壤站的土壤類型、天氣雷達站的雷達型號等字段，存儲于Oracle關系型數(shù)據(jù)庫，實現(xiàn)對多類型氣象站點信息的管理。

4 系統(tǒng)功能設計

結合氣象站點管理的實際業(yè)務需求，本系統(tǒng)主要功能有：站點展示功能、權限管理功能、站點管理功能、統(tǒng)計查詢功能、歷史沿革功能等。

系統(tǒng)功能模塊設計如圖4。

4.1 站點展示功能

該功能包括：地圖顯示、地圖切換、站點地圖展示等。通過調用廣東省氣象地理信息服務平臺的地圖服務，顯示地圖，同時將氣象站點信息在地圖上進行展示。用戶登錄系統(tǒng)后，選擇站點分類，可以在地圖上看到該類氣象站點信息在地圖上的分布展示。

該功能還實現(xiàn)了氣象站點信息地圖展示與氣象站點信息表的聯(lián)動功能，用戶點擊站點表上的某條站點信息時，地圖將對應到該站點的地圖顯示位置，并將該站點對應的信息在地圖上顯示出來。同時，在WebGIS地圖上，用戶可以進行點擊查詢，彈出站點信息的數(shù)據(jù)框。

4.2 權限管理功能

該功能實現(xiàn)用戶的增、刪、改以及用戶角色、權限的分配。權限管理實現(xiàn)對系統(tǒng)內各種用戶的基本信息、角色及其相應的訪問權限和內容權限進行管理。

系統(tǒng)角色可分為錄入員、審核員和系統(tǒng)管理員三類。錄入員具有信息錄入、修改、導出等功能權限;審核員具有審核、核對等功能權限;系統(tǒng)管理員主要有創(chuàng)建數(shù)據(jù)模板、用戶管理等功能權限。不同角色擁有不同的功能權限。

三類系統(tǒng)角色分別對應若干系統(tǒng)用戶，主要包括市縣錄入員用戶、市縣審核員用戶，以及省系統(tǒng)管理員用戶。設置用戶的基本信息，包括設置用戶名、登錄密碼、所屬行政區(qū)域、角色和權限的范圍等。

4.3 站點管理功能

1）模板管理功能

該功能實現(xiàn)系統(tǒng)管理員自定義創(chuàng)建站點類型，通過創(chuàng)建數(shù)據(jù)表以及定義數(shù)據(jù)表各字段的規(guī)則（字段名稱、類型、約束等），完成數(shù)據(jù)模板創(chuàng)建，形成統(tǒng)一規(guī)則庫，并支持以EXCEL格式進行數(shù)據(jù)模板導出，提供給市、縣錄入員用戶下載，以便市、縣用戶在統(tǒng)一的模板上進行數(shù)據(jù)填報。

規(guī)則庫的定義也支持可配置，即系統(tǒng)管理員在定義規(guī)則的時候除了數(shù)據(jù)屬性（數(shù)據(jù)為字符型還是數(shù)值型）外，也可以定義數(shù)據(jù)的類型規(guī)則，這些規(guī)則都支持以下拉框的形式供用戶去選擇。

2）錄入審核功能

站點信息的錄入、審核功能提供站點信息錄入主流程，是本系統(tǒng)的最主要功能。

該功能實現(xiàn)市、縣用戶對本行政區(qū)劃權限范圍內的氣象站點信息的錄入，同時系統(tǒng)基于審核機制，錄入員錄入的站點信息必須經(jīng)審核員審核后才可入庫，站點信息錄入審核過程包括：錄入、檢查、提交、修改、審核等操作過程。

由市、縣錄入員進行數(shù)據(jù)模板下載，以及站點信息的錄入、檢查、提交;再由市、縣審核員對錄入的站點信息進行核對、審核等。站點信息經(jīng)市、縣審核員審核通過后，即可在系統(tǒng)中查看到已審核入庫的站點信息。

4.4 統(tǒng)計查詢功能

該功能實現(xiàn)了氣象站點信息的檢索統(tǒng)計、信息查詢等。站點信息查詢功能是指根據(jù)站點類型、站點要素信息等查詢到相應的站點信息，如：用戶輸入查詢關鍵字，如站號、站名、經(jīng)緯度、站址等信息，以圖或表的形式呈現(xiàn)站點信息的查詢結果。站點信息統(tǒng)計功能是指對站點類型、站點狀態(tài)、站點數(shù)量等信息進行統(tǒng)計，以統(tǒng)計表或統(tǒng)計圖的方式展示統(tǒng)計結果。

4.5 歷史沿革功能

該功能用于建立氣象站點歷史沿革檔案。氣象站點歷史沿革管理功能分為：站點信息歷史沿革記錄和站點信息歷史沿革查詢兩大子功能。

站點歷史沿革信息包括建站時間、遷站信息、站名更改、撤站時間等站點歷史信息。用戶可按站名、站號等信息查看站點的歷史變更記錄，或按站點信息的修改時間查看站點歷史沿革記錄，該功能可直觀查看站點歷史變化過程。

5 結束語

本文結合廣東省氣象站點信息管理的需求，設計和建設了廣東省氣象站點信息管理系統(tǒng)。在 WebGIS上實現(xiàn)各類氣象站點的分布展示，實現(xiàn)廣東省、市、縣三級氣象業(yè)務人員統(tǒng)一管理氣象站點信息。圖14為廣東省氣象站點信息管理系統(tǒng)首頁，是用戶的可視化操作界面，該系統(tǒng)已經(jīng)在廣東省氣象部門中正式業(yè)務運行，該系統(tǒng)運行平穩(wěn)、操作便捷，大大提高了廣東省氣象站點信息管理的效率，使廣東省氣象站點信息管理更加統(tǒng)一規(guī)范、科學高效，對廣東省氣象站點信息管理能力的提高起到了積極作用。

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【通聯(lián)編輯：謝媛媛】