基于ArcGISServer的自動(dòng)氣象站數(shù)據(jù)查詢與分析研究

程艷芳+趙坤+欒彩霞+申繼文

【摘 要】本系統(tǒng)研究基于ArcGIS Server 和Silverlight技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了各類氣象要素信息查詢、檢索，完成了數(shù)據(jù)圖形化顯示，并將其有效疊加至地圖上，使其更加直觀地顯示各氣象要素分布情況，最終實(shí)現(xiàn)區(qū)域自動(dòng)氣象站資料多種方式處理和展示、同時(shí)根據(jù)需求實(shí)現(xiàn)氣象要素分析結(jié)果輸出，以便在氣象業(yè)務(wù)及

服務(wù)工作中發(fā)揮重要作用。

【關(guān)鍵詞】自動(dòng)氣象站；氣象要素；Silverlight； ArcGISServer

0 引言

目前，無(wú)人值守自動(dòng)觀測(cè)站正以更密集布設(shè)和更加實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集傳輸方式在氣象預(yù)報(bào)預(yù)警和氣象服務(wù)中發(fā)揮著重要作用。太原市氣象局已建成區(qū)域自動(dòng)氣象站和山洪站112個(gè)，其中六要素站15個(gè)，五要素站7個(gè)，四要素站20個(gè)，兩要素站56個(gè)，雨量站14個(gè)，形成覆蓋全市各鄉(xiāng)鎮(zhèn)和部分重點(diǎn)、敏感區(qū)域的地面氣象探測(cè)網(wǎng)，基本實(shí)現(xiàn)地面高時(shí)空分辨率、無(wú)縫隙、準(zhǔn)確、實(shí)時(shí)、連續(xù)自動(dòng)監(jiān)測(cè)。自動(dòng)站資料已經(jīng)在中小尺度天氣監(jiān)測(cè)、短時(shí)臨近預(yù)報(bào)預(yù)警、決策氣象服務(wù)、災(zāi)害評(píng)估、人工增雨效果檢驗(yàn)等方面具有廣泛應(yīng)用。

1 系統(tǒng)功能介紹

本系統(tǒng)研究主要解決自動(dòng)氣象站數(shù)據(jù)查詢顯示和統(tǒng)計(jì)分析問題，系統(tǒng)采用IIS7.0作為web服務(wù)器，用SQL Server 2008數(shù)據(jù)庫(kù)存儲(chǔ)自動(dòng)氣象站觀測(cè)數(shù)據(jù)，結(jié)合ArcGIS Server10.1地圖顯示和等值面繪制功能，通過網(wǎng)頁(yè)形式實(shí)現(xiàn)觀測(cè)數(shù)據(jù)直觀顯示和統(tǒng)計(jì)分析結(jié)果的圖形呈現(xiàn)。

數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)顯示功能包括實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)和降雨量顯示，實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)顯示將自動(dòng)站各氣象要素實(shí)時(shí)顯示在地圖上，如出現(xiàn)災(zāi)害性天氣，頁(yè)面將出現(xiàn)預(yù)警提示，系統(tǒng)還提供各站點(diǎn)1、3、6、12及24小時(shí)降雨量顯示。

數(shù)據(jù)查詢功能分為原始數(shù)據(jù)查詢和統(tǒng)計(jì)查詢。原始數(shù)據(jù)查詢可查詢不同站點(diǎn)、不同時(shí)刻整點(diǎn)數(shù)據(jù)和加密數(shù)據(jù)。統(tǒng)計(jì)查詢可根據(jù)日期時(shí)間、站點(diǎn)、氣象要素、統(tǒng)計(jì)方法等對(duì)各氣象要素平均值、最大值、最小值等統(tǒng)計(jì)，結(jié)果用表格形式和地圖形式顯示并導(dǎo)出成Excel格式，繪制色斑圖并以圖片格式保存。

2 數(shù)據(jù)庫(kù)訪問

自動(dòng)氣象站數(shù)據(jù)存儲(chǔ)采用Microsoft SQL Server 2008數(shù)據(jù)庫(kù)，數(shù)據(jù)表分為小時(shí)數(shù)據(jù)表、分鐘數(shù)據(jù)表，每個(gè)氣象站點(diǎn)各擁有一個(gè)小時(shí)數(shù)據(jù)表和一個(gè)分鐘數(shù)據(jù)表。系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了八個(gè)存儲(chǔ)過程，分別完成實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)讀取、預(yù)警信息讀取、原始數(shù)據(jù)查詢、降雨量查詢、統(tǒng)計(jì)查詢、日統(tǒng)計(jì)、月統(tǒng)計(jì)、年統(tǒng)計(jì)功能。

系統(tǒng)對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)訪問采用WCF RIA Services方式，這是由微軟開發(fā)的一系列支持?jǐn)?shù)據(jù)通信的應(yīng)用程序框架。對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)訪問采用分布式架構(gòu)，分為表示層、業(yè)務(wù)邏輯層和數(shù)據(jù)處理層。表示層和中間業(yè)務(wù)邏輯層不能直接訪問數(shù)據(jù)庫(kù)，訪問過程如圖1所示：

具體訪問過程：

（1）創(chuàng)建實(shí)體模型

WCF RIA Service通過創(chuàng)建數(shù)據(jù)模型來(lái)綜合從數(shù)據(jù)訪問層得到的不同實(shí)體數(shù)據(jù)。我們用數(shù)據(jù)模型來(lái)訪問數(shù)據(jù)庫(kù)，而不必將數(shù)據(jù)直接公開給客戶端。系統(tǒng)創(chuàng)建了名為CAWS300XModel的ADO.Net實(shí)體數(shù)據(jù)模型，模型中建立了八個(gè)存儲(chǔ)過程映射，分別對(duì)應(yīng)：tysj_GetRealtimeData、tysj_GetWarning、tysj_GetOriginalData、tysj_GetRainfallData、tysj_StatisticsData、tysj_Analysis_Day、tysj_Analysis_Month、tysj_Analysis_Year這八個(gè)存儲(chǔ)過程。

（2）創(chuàng)建域服務(wù)

域服務(wù)是封裝WCF RIA Services應(yīng)用程序業(yè)務(wù)邏輯的WCF服務(wù)。域服務(wù)中定義了客戶端能夠進(jìn)行的數(shù)據(jù)操作。本系統(tǒng)定義了CAWS300XService域服務(wù)，并在其中定義了GetRealtimeData、GetOriginalData、GetStatisticsData、GetAnalysis_Day_Result、GetAnalysis_Month_Result、GetAnalysis_ Year_Result、GetRainfallData_Result、GetWarning_Result這八個(gè)方法分別用于調(diào)用實(shí)體模型中的八個(gè)存儲(chǔ)過程。

（3）在客戶端使用域服務(wù)

設(shè)置了域服務(wù)我們就可以調(diào)用域服務(wù)中的操作來(lái)訪問服務(wù)器端的數(shù)據(jù)。通過創(chuàng)建域上下文DomainContext的實(shí)例_CAWS300XContext調(diào)用域服務(wù)中公開的操作。通過使用異步加載操作LoadOperation，調(diào)用GetRealtimeDataQuery方法來(lái)檢索實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，GetRealtimeDataQuery方法調(diào)用結(jié)束后，執(zhí)行 OnGetRealtimeDataCompleted方法對(duì)返回的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理。

3 等值面圖的制作

本系統(tǒng)通過調(diào)用ArcGISServer服務(wù)器端GP服務(wù)實(shí)現(xiàn)對(duì)氣溫、氣壓、降雨量、濕度、風(fēng)速等值面圖的繪制。Geoprocessing包含一系列地理數(shù)據(jù)處理功能。在ArcGISMap中制作繪制等值面的GP服務(wù)模型StatisticsIDWModel，將該服務(wù)發(fā)布到ArcGIS Server服務(wù)器上，we客戶端通過調(diào)用StatisticsIDWModel服務(wù)生成等值面圖層。

4 結(jié)語(yǔ)

本系統(tǒng)的研究，解決了自動(dòng)氣象站數(shù)據(jù)的查詢、顯示、分析和統(tǒng)計(jì)等問題，并采用地圖、表格、曲線圖等多種形式直觀展示各類氣象要素查詢及統(tǒng)計(jì)結(jié)果，為預(yù)報(bào)員及服務(wù)人員建立了基于網(wǎng)頁(yè)形式的數(shù)據(jù)查詢處理系統(tǒng)，有助于自動(dòng)站氣象數(shù)據(jù)在氣象業(yè)務(wù)及服務(wù)工作中發(fā)揮更大作用。

【參考文獻(xiàn)】

[1]崔楊. 基于Flex的氣象信息發(fā)布平臺(tái)關(guān)鍵技術(shù)研究與實(shí)現(xiàn)[D].南京：南京信息工程大學(xué)，2014.

[2]朱濤.基于C#.NET的遠(yuǎn)程智能管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[D].北京：北京郵電大學(xué)，2015.endprint