氣象綜合觀測平臺數據庫模型設計方法

閆錦城 張丹 馬強

摘 要：我國氣象行業及其數據業務發展至今已顯現出一定的規模，作為整個行業的核心基礎業務，氣象觀測的發展也很順利，且在網狀結構已出現的情況下不斷向環形跳變結構努力?；诖?，本文探討了氣象綜合觀測平臺數據庫模型設計方法，以供借鑒和學習。

關鍵詞：氣象;綜合觀測平臺;數據庫;模型;設計

與氣象有關的綜合觀測項目，通常都具有數據量大、種類多且復雜、系統規模大、建設周期長、工序多等特點，不僅涉及要素收集、分析、傳輸、管理、處理、開發利用等環節，還涉及相關的氣象服務等多個方面。氣象系統是一個龐雜的綜合系統，不論是使用要求還是管理需求，都迫切需要具備強大功能的數據及對信息的處理能力。所以，氣象行業內信息化水平亟待提高，就目前而言，研究、開發完備的氣象綜合觀測平臺并對其功能進行完善是首要任務，有了氣象綜合觀測平臺，才能有效提升我國氣象系統整體的信息化技術水平。

一、氣象綜合觀測平臺數據庫模型設計現狀簡述

到目前為止，我國氣象行業的發展和與其匹配的數據業務已初具規模，在整個氣象行業，最基礎的業務就是氣象觀測，在歷年的發展和變化中，氣象觀測已逐步呈現出網狀的發展結構，且在科學技術的不斷推動之下，環形的跳變結構是其不斷努力的方向。首先，從數據種類來看，各類平臺目前所承載的業務已經從單一、傳統的地面觀測向多元化的雷達、衛星等現代化數據轉變，且觀測種類和類型也在不斷增長;其次，從管理方面來看，我國氣象綜合觀測平臺的智能統籌程度也在不斷地完善。近期和遠期的各項規劃也會在整個平臺建設和發展的過程中不斷被付諸實踐，在逐步放大氣象綜合觀測概念的同時，將已有的項目、力量等進行融合，同時，在確保現有業務平穩、順利發展的前提下，投入更多的精力，為后續平臺的穩定發展提供精良的設計，做好充足的準備。

結合近幾年氣象綜合觀測得到的各項數據的特點及其未來發展的方向，以下幾點是數據庫設計時需要特別注意的：

第一，數據模型復雜多變。在整個數據庫中，各類數據種類繁多，不容易被分析透徹，且近幾年天氣預報中需要融入更多的氣象因素，各項數據間的關系也更加復雜，因此，我們需要對復合型、產品型的數據進行透徹的分析，而這些紛繁的數據也會很容易影響到綜合平臺的總體性能。

第二，數據集中化能為數據的分析提供更大的便利性，但是，其數量龐大，勢必會給系統后期的維護、查詢操作的時間、數據的統計計算效率等帶來一定的影響，龐大的數據集群會讓數據庫的整體性能隨著使用年限的增加呈現出下降的趨勢。

第三，事務量大。我國廣袤的國土需要眾多的觀測網點，而且自動站觀測手段的發展會讓觀測網點的數量持續增長，這使得氣象綜合觀測平臺保持不間斷在線狀態下處理每分鐘上萬的訪問。如圖1為交通氣象服務系統數據。

二、數據模型設計

1.規范化數據模型

數據庫模型在設計過程中存在著一定的規范和標準，大多數基礎類書籍中提到的第三范式就是這一標準、規范、原則，對工程師維護要求低、較易打理等是其被業界熟知的優點。通常情況下，第三范式是在設計數據模型之前優先被考慮的方式之一，其并不是唯一的，但在標準化的設計之下，既能有效節約空間、表的數量以及冗余項等多種資源，還可以促進排序、檢索等工作的效率，能讓各項物理條件達到最高效的利用，且在實際應用的過程中可隨時進行調整。但是，任何事物都有一定的限度，規范化并不能對所有事物起效，因此，在對數據庫進行設計時，需要在參照實際情況對第三范式標準化設計進行相應的調整，必要時還可以采用一部分非規范化的設計方法，以求在滿足用戶需求的同時促進整體性能的提升。

2.非規范化數據模型

事物都具有兩面性，第三范式的弱點在其優越性被體現的同時也得以暴露，其對于索引的依賴程度已近乎苛刻，但是，良好的索引機制并不能做到完美，若索引的速度無法得到保證，數據庫整體的運行速度會被拖慢，且龐大的數據會讓整個系統資源面臨前所未有的挑戰。為了能讓系統在執行各項任務時的效率有所提升，我們在設計數據庫時會對某些不完全合乎規范的方法進行合理適當的使用，讓數據庫整體范式在有所下降的同時，保證其性能。當然，非規范化的設計方法會在系統中滋生大量的冗余數據，而這些數據很可能會切斷數據的完整性，因此，在對非規范化的方法使用前，需要對涉及各方的得失進行清楚的評估和預算，并在對各方條件進行詳細分析的基礎上，參照數據庫的實際性能和數據訪問需求決定是否使用。

三、結語

綜上所述，本文以氣象觀測平臺最需要的數據庫為基礎，從設計、使用、性能隱患等多方面切入，為數據庫應用層和底層的優化提供了可行性方案，并結合相關實驗效果進行充分論證和分析。以上述的研究為基礎，在進行氣象觀測平臺數據庫模型設計時，不僅能夠促進其整體性能的有效提升，讓用戶獲得更好的使用體驗，還能讓有限的物理條件得到最合理、充分的使用。

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作者簡介：閆錦城（1969-2-）男，漢族，北京昌平市，本科學歷，高級工程師，主要從事信息網絡維護工作。