氣象站點歷史沿革信息管理系統(tǒng)設(shè)計與實現(xiàn)

摘要：氣象站點歷史沿革信息是氣象觀測數(shù)據(jù)的重要歷史背景，也是分析和研究觀測記錄數(shù)據(jù)非均一性的重要參考依據(jù)。文章針對廣東省氣象業(yè)務(wù)需求，設(shè)計并實現(xiàn)了氣象站點歷史沿革信息管理系統(tǒng)，構(gòu)建了氣象站點歷史沿革信息的省、市、縣三級用戶審核機(jī)制，開發(fā)了氣象站點歷史沿革信息管理和信息查詢等功能，解決了歷史沿革信息變更流程不清晰、查詢統(tǒng)計效率低等問題。該系統(tǒng)實現(xiàn)了廣東省氣象站點歷史沿革信息的規(guī)范化管理。

關(guān)鍵詞：氣象；氣象站點；歷史沿革信息；管理系統(tǒng)

中圖分類號：TP315 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

文章編號：1009-3044（2024）24-0133-02

開放科學(xué)（資源服務(wù)）標(biāo)識碼（OSID）

0 引言

氣象站點信息是氣象觀測數(shù)據(jù)的核心基礎(chǔ)信息，包含站點類別、定位信息、屬性信息、站點歷史沿革信息等。氣象站點提供的觀測數(shù)據(jù)是氣象預(yù)報、防災(zāi)減災(zāi)、決策服務(wù)等的重要依據(jù)。其中，氣象站點的歷史沿革信息記錄了氣象臺站觀測業(yè)務(wù)的變動情況，是重要的歷史背景信息。歷史沿革信息可了解氣象臺站的歷史變化、搬遷情況、設(shè)備變更、氣候變遷等信息[1]；并可作為分析和研究觀測記錄數(shù)據(jù)非均一性的重要參考依據(jù)[2]，對氣象臺站建設(shè)、觀測工作業(yè)務(wù)管理、氣象數(shù)據(jù)應(yīng)用具有重要意義。世界氣象組織（WMO）高度重視氣象站點歷史沿革信息的收集、存檔和應(yīng)用，目前該信息已成為國際氣象數(shù)據(jù)交換的必備元數(shù)據(jù)信息之一[3]。因此，確保氣象站點歷史沿革信息的完整性和真實性，具有重要的現(xiàn)實意義和歷史價值。

國內(nèi)學(xué)者對氣象臺站歷史沿革現(xiàn)狀進(jìn)行了分析并提出了相關(guān)建議，例如劉博文分析了云南省地面氣象站的遷站情況和遷站原因[4]；王小寧針對陜西氣象臺站歷史沿革信息存在問題進(jìn)行了分析[5]；王春燕分析了內(nèi)蒙古氣象臺站歷史沿革檔案并提出整理建議[6]；吳興洋提出了針對貴州省建立和審核氣象臺站歷史沿革的技術(shù)方法[7]。近年來，隨著氣象現(xiàn)代化的發(fā)展，氣象臺站歷史沿革信息的在線查詢檢索和可視化展示成為研究熱點，陳東輝設(shè)計開發(fā)了氣象臺站歷史沿革信息檢索可視化系統(tǒng)，解決了查詢檢索效率低下、統(tǒng)計分析不便等問題[8]。

針對廣東省氣象業(yè)務(wù)需求，本文設(shè)計并實現(xiàn)了氣象站點歷史沿革信息管理系統(tǒng)，構(gòu)建了省、市、縣三級用戶審核機(jī)制，開發(fā)了氣象站點歷史沿革信息管理和信息查詢等功能，實現(xiàn)了氣象站點歷史沿革信息的規(guī)范化管理。

1 氣象站點歷史沿革信息

1.1 基本內(nèi)容

氣象站點歷史沿革信息是記錄氣象臺站建站至今發(fā)展變化歷程的歷史檔案。我國氣象站點歷史沿革行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)對歷史沿革信息內(nèi)容進(jìn)行了規(guī)范，主要包括站點位置、標(biāo)識、環(huán)境、性質(zhì)，儀器設(shè)備，觀測規(guī)范、資料、方法、要素等的變動情況記錄[9]。

具體內(nèi)容包括：站名、站號及變更情況；站址、經(jīng)緯度、海拔高度、地理環(huán)境及變更情況；觀測要素及變更情況；觀測儀器名稱、型號及變更情況；觀測時間、時制、次數(shù)及變更情況；觀測資料記錄載體及變更情況；使用的觀測規(guī)范及變更情況；其他相關(guān)信息等。

1.2 現(xiàn)狀分析

多年來，各級氣象部門在氣象臺站歷史沿革信息收集和歸檔方面做了大量工作，例如廣東省氣象臺站工作人員花費大量時間和精力，按照相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)對氣象站點歷史沿革數(shù)據(jù)文件進(jìn)行收集和整理。采用文本文件格式記錄氣象站點歷史沿革信息存在一些問題，主要表現(xiàn)在：

1）信息查詢效率低：只能通過文件名進(jìn)行文本文件的查詢，且查看數(shù)據(jù)內(nèi)容只能通過逐一打開文件，導(dǎo)致查詢效率較低，缺乏連續(xù)性。

2）責(zé)任劃分不清晰：由人工收集和整理氣象站點歷史沿革數(shù)據(jù)文件，人工干預(yù)容易導(dǎo)致信息錯誤和缺失，且錯誤信息難以追責(zé)。

基于上述問題，構(gòu)建變更流程清晰、審核機(jī)制嚴(yán)格、查詢統(tǒng)計方便的氣象站點歷史沿革信息管理系統(tǒng)十分迫切且必要。

2 總體架構(gòu)設(shè)計

2.1 結(jié)構(gòu)設(shè)計

系統(tǒng)對廣東省各類型氣象站點歷史沿革信息進(jìn)行收集整理，并結(jié)合信息變更流程、審核機(jī)制、查詢和可視化展示業(yè)務(wù)需求，采用分層技術(shù)架構(gòu)。各層次分別處理各自模塊管理，并通過標(biāo)準(zhǔn)定義接口進(jìn)行銜接。

數(shù)據(jù)層是系統(tǒng)的底層，系統(tǒng)采用Oracle數(shù)據(jù)庫進(jìn)行數(shù)據(jù)的存儲，存儲國家站、區(qū)域站、海洋站、探空站等各類氣象站點的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。服務(wù)層處理氣象站點類型表“一對多”關(guān)系的數(shù)據(jù)管理操作。業(yè)務(wù)層作為系統(tǒng)的核心部分，負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)與應(yīng)用銜接管理，實現(xiàn)數(shù)據(jù)管理、業(yè)務(wù)流程、信息查詢、可視化展示功能，并提供業(yè)務(wù)規(guī)范接口供表現(xiàn)層調(diào)用。表現(xiàn)層負(fù)責(zé)用戶和系統(tǒng)之間的交互，處理用戶操作和界面展示。

2.2 流程制定

氣象站點歷史沿革信息記錄氣象站點信息變動情況，信息變更流程的梳理和制定是關(guān)鍵問題。該流程規(guī)定了各級用戶的權(quán)限和職責(zé)。

信息變更流程：

1）不同站點類型的屬性信息字段不同，歷史沿革字段也不同，因此省級用戶（系統(tǒng)管理員）首先在系統(tǒng)中定義并設(shè)置歷史沿革字段。

2）系統(tǒng)記錄氣象站點信息的每次錄入、修改操作，由市、縣用戶判斷并選取修改記錄列表中屬于歷史沿革字段變更的信息，完成歷史沿革信息的初次篩選。

3）篩選后的氣象站點信息重新進(jìn)行字段變更對比，由市、縣用戶編輯每條變更字段中歷史沿革字段的開始啟用時間，并進(jìn)行審核，審核通過后成為歷史沿革信息。

該流程權(quán)限和職責(zé)劃分清晰：省級用戶為系統(tǒng)管理員，負(fù)責(zé)定義和設(shè)置沿革字段；市、縣級用戶按照選取數(shù)據(jù)、編輯數(shù)據(jù)（填寫開始啟用時間）、審核數(shù)據(jù)的流程進(jìn)行操作。

3 關(guān)鍵技術(shù)

系統(tǒng)采用B/S架構(gòu)，使用Oracle數(shù)據(jù)庫，服務(wù)端采用Java語言開發(fā)，瀏覽器端采用JavaScript+HTML語言開發(fā)。

為了管理不同類型氣象站點的歷史沿革信息，按照站點信息的共有屬性和特有屬性，設(shè)置主表和附表[10]。主表記錄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，所有共有字段均設(shè)置為沿革字段。附表記錄氣象站點信息的特有屬性字段，如：風(fēng)廓線雷達(dá)站的遮擋角情況、輻射站的下墊面狀況、能見度觀測站的設(shè)備型號等，特有屬性字段由系統(tǒng)管理員定義并設(shè)置沿革字段。主表和附表均存儲于Oracle數(shù)據(jù)庫中，實現(xiàn)了對全省各類型氣象站點歷史沿革信息的管理。

系統(tǒng)將氣象站點歷史沿革信息的每次錄入、修改操作與用戶、操作時間、操作狀態(tài)等進(jìn)行關(guān)聯(lián)，為記錄的準(zhǔn)確性提供依據(jù)。系統(tǒng)采用數(shù)據(jù)流的方式控制氣象站點歷史沿革信息的流向，并通過用戶的操作記錄，剔除錯誤或容易混淆的信息。市、縣用戶對歷史沿革信息進(jìn)行選取、編輯、審核后，信息進(jìn)入Oracle數(shù)據(jù)庫，成為氣象站點歷史沿革數(shù)據(jù)。

4 系統(tǒng)功能設(shè)計

氣象站點歷史沿革信息管理系統(tǒng)由兩大功能組成，歷史沿革信息管理功能主要實現(xiàn)歷史沿革信息的變更流程，歷史沿革信息查詢功能主要實現(xiàn)歷史沿革信息的可視化展示。

4.1 歷史沿革信息管理功能

在歷史沿革管理頁面，用戶首先在選取列表下選擇站點類型，填寫站號。待選取列表會顯示該站號的所有歷史沿革字段修改記錄，并通過對比前后數(shù)據(jù)，標(biāo)記發(fā)生數(shù)據(jù)變更的字段。用戶判斷并選擇列表中屬于歷史沿革變更的數(shù)據(jù)進(jìn)入已選取列表。待選取列表中，數(shù)據(jù)狀態(tài)分為：待選取、已選取、沿革數(shù)據(jù)，分別表示數(shù)據(jù)為可選狀態(tài)、已選取狀態(tài)、歷史沿革數(shù)據(jù)狀態(tài)。完成歷史沿革數(shù)據(jù)初次篩選后，進(jìn)入編輯列表。

在編輯列表中，系統(tǒng)重新對比前后數(shù)據(jù)，標(biāo)記發(fā)生數(shù)據(jù)變更的字段，并允許用戶編輯每條數(shù)據(jù)的開始啟用時間。用戶可以選擇全選或單選數(shù)據(jù)進(jìn)行審核，審核成功后，數(shù)據(jù)進(jìn)入已審核列表，成為歷史沿革數(shù)據(jù)。

已審核列表中的數(shù)據(jù)為歷史沿革數(shù)據(jù)。其中第一條數(shù)據(jù)默認(rèn)為“第一條沿革記錄”。已審核列表的開始啟用時間只支持查看，如果發(fā)現(xiàn)填寫錯誤，用戶可以選擇單選或全選數(shù)據(jù)進(jìn)行撤銷，撤銷的數(shù)據(jù)回到編輯列表。

4.2 歷史沿革信息查詢功能

歷史沿革信息查詢功能提供歷史沿革數(shù)據(jù)的查詢和導(dǎo)出功能。用戶可以選擇站點類型，填寫站號，選擇沿革字段，點擊查詢按鈕，即可查詢該站號的歷史沿革信息。系統(tǒng)支持單選、多選和全選沿革字段，查詢結(jié)果按照開始啟用時間的順序排序，以表格形式展示該站號歷史沿革變更情況。該功能滿足用戶快速在線瀏覽氣象站點歷史沿革信息的需求。查詢結(jié)果也可以導(dǎo)出保存至本地。

5 結(jié)束語

本文針對廣東省氣象業(yè)務(wù)工作需求，設(shè)計并實現(xiàn)了氣象站點歷史沿革信息管理系統(tǒng)，解決了過去氣象站點歷史沿革信息記錄不完整、變更流程不清晰、查詢效率低、缺乏審核機(jī)制等問題。系統(tǒng)主要提供了站點歷史沿革信息的錄入審核和可視化交互查詢功能，目前已在全省氣象部門投入使用。

該系統(tǒng)實現(xiàn)了廣東省站點歷史變化、搬遷情況、設(shè)備變更、氣候變遷等重要信息的完整記錄，實現(xiàn)了站點歷史沿革信息的規(guī)范化管理。今后將進(jìn)一步加強(qiáng)系統(tǒng)的可視化展示功能，例如采用時間軸圖等表現(xiàn)形式，更直觀地展示氣象站點歷史沿革信息。

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【通聯(lián)編輯：謝媛媛】