基于航空氣象服務平臺的開發(fā)與應用

呂常勝

摘要：針對東北航空氣象服務平臺在手機等移動端設備上的不足及平臺的再開發(fā)與充分利用方面，研制了一套“機場天氣、一鍵查詢”WEB應用系統(tǒng)，以解決這一實際問題。

關鍵詞：航空氣象;服務;開發(fā)

中圖分類號：TP311? ? ? 文獻標識碼：A

文章編號：1009-3044（2021）04-0068-03

Abstract： In view of the shortcomings of the northeast aviation meteorological service platform in mobile devices such as mobile phones and the redevelopment and full utilization of the platform， a web application system of "airport weather， one key query" is developed to solve this practical problem.

Key words： aviation meteorological; service; development

1 背景

隨著經(jīng)濟社會的發(fā)展，生活水平的提高，人們的交通出行越來越方便快捷，乘坐高鐵、飛機出行也已經(jīng)變得很普遍，從而帶動了民用航空的高速發(fā)展。自20世紀90年代以來，民用機場的數(shù)量不斷增加，航班量快速提升，空中交通流量日益繁忙，因而，航空運輸安全變得愈加重要。在保證民航飛行安全方面，飛行氣象保障一直是其中重要的組成部分，為了更好地提高飛行氣象服務質(zhì)量，民航東北地區(qū)建設了一套航空氣象服務平臺，實時收集、處理各種氣象數(shù)據(jù)和產(chǎn)品，通過互聯(lián)網(wǎng)形式向各大航空公司、機場等相關部門及社會公眾提供及時、有效的航空氣象服務。

2 航空氣象服務平臺

東北地區(qū)航空氣象服務平臺（以下簡稱平臺），遵循應用軟件系統(tǒng)高內(nèi)聚、低耦合的架構思想，將系統(tǒng)應用軟件劃分為如下6個子系統(tǒng)：數(shù)據(jù)采集發(fā)送子系統(tǒng)、數(shù)據(jù)收集處理子系統(tǒng)、FTP數(shù)據(jù)接口服務子系統(tǒng)、數(shù)據(jù)內(nèi)外網(wǎng)推送子系統(tǒng)、應用數(shù)據(jù)庫子系統(tǒng)、WEB服務應用子系統(tǒng)[1]。

其系統(tǒng)設計邏輯架構如圖1所示。

數(shù)據(jù)采集發(fā)送子系統(tǒng)為各機場采集自動觀測設備生產(chǎn)的氣象數(shù)據(jù)，并且通過專線的方式發(fā)送給東北地區(qū)氣象中心的數(shù)據(jù)收集處理子系統(tǒng)進行處理;數(shù)據(jù)收集處理子系統(tǒng)為收集各機場發(fā)送過來的自觀氣象數(shù)據(jù)，并經(jīng)過處理之后發(fā)送給氣象數(shù)據(jù)庫子系統(tǒng)入庫，同時發(fā)送給WEB、FTP服務子系統(tǒng)對用戶提供服務;FTP數(shù)據(jù)接口服務子系統(tǒng)，依托FTP服務器，為指定用戶提供氣象數(shù)據(jù);數(shù)據(jù)內(nèi)外網(wǎng)推送子系統(tǒng)，通過網(wǎng)閘，將內(nèi)網(wǎng)數(shù)據(jù)推送給到外網(wǎng)服務器上，供外網(wǎng)用戶使用;WEB服務應用子系統(tǒng)，對用戶提供網(wǎng)頁版的氣象數(shù)據(jù)服務。

外網(wǎng)互聯(lián)網(wǎng)用戶分為普通用戶和專業(yè)用戶。普通用戶無須授權即可瀏覽查看，包括地圖、雷達圖、衛(wèi)星圖、自觀數(shù)據(jù)以及氣象報文查詢等功能。專業(yè)用戶需要經(jīng)過授權才能訪問，除普通用戶能查看到的資料外，還包括實況資料、預報產(chǎn)品、天氣警報、自觀數(shù)據(jù)、飛行文件、數(shù)值預報產(chǎn)品、數(shù)據(jù)服務、氣象資料統(tǒng)計等功能，以此，滿足相關行業(yè)專業(yè)用戶的需求。

3 系統(tǒng)開發(fā)利用的客觀需求

航空氣象服務平臺以其內(nèi)容豐富，資料及時、信息專業(yè)及服務開放等特點，受到了廣大用戶的一致好評，在飛行氣象服務保障及信息發(fā)布方面起到了重要作用。

航空氣象服務平臺的專業(yè)用戶一般包括空管系統(tǒng)氣象、管制、飛服等相關部門、航空公司、機場集團及其他有業(yè)務往來和氣象服務需求的機構、部門。尤其對于民航氣象服務機構內(nèi)部，對該平臺的使用和依賴更高，一方面，他們是該平臺的維護單位，負責收集、處理各種氣象數(shù)據(jù)資料，保證氣象資料的及時完整;另一方面，他們也是平臺的信息發(fā)布者，對各種氣象資料加工、分析，得出氣象服務產(chǎn)品發(fā)布到網(wǎng)上，提供給廣大平臺用戶。

雖然，航空氣象服務平臺在內(nèi)容及傳播形式上能滿足廣大用戶的基本需求，但對于某些專業(yè)用戶提出的要求方面，還不能完全滿足。主要有以下幾個方面。

3.1 信息展示

由于平臺主要是面對PC端用戶，所以，在系統(tǒng)界面及各種信息展示方面主要考慮的也是PC終端，并在系統(tǒng)內(nèi)部做了優(yōu)化。但平臺已連接到互聯(lián)網(wǎng)，大部分用戶是通過互聯(lián)網(wǎng)接入訪問的，除了計算機終端的接入外，還有不少移動終端也在使用，如手機，平板電腦等。因為手機等移動設備的方便快捷，甚至成為廣大互聯(lián)網(wǎng)用戶獲取信息的首選，而平臺在移動終端的應用上就顯得不足，如界面布局不合理，功能界面占用太多空間，留給信息展示的部分相對不足;字體或功能按鈕偏小，在手機等移動終端尺寸有限的顯示屏上，信息顯示效果不佳，且操作也不夠方便。

3.2 信息綜合

航空氣象服務平臺的信息多以信息類別分別顯示，如“報文查詢”顯示的是與報文相關的信息，“氣象雷達圖”欄目只顯示雷達圖像方面的信息，“自觀數(shù)據(jù)”僅顯示機場自動觀測的數(shù)據(jù)，而沒有按用戶需求制定指定氣象信息的功能。用戶如果既想要報文信息，又想要自觀信息和雷達圖像，就得到各自欄目分別查看，沒有能在一個界面下顯示全部信息的功能，給使用者帶來許多不便。而且綜合顯示分析多種氣象資料，也會幫助氣象預報員更準確地分析判斷天氣演變，有利于做出更精準的預報。

3.3 信息挖掘

航空氣象服務平臺收集處理的各種氣象數(shù)據(jù)，最終都進了系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫，或者以系統(tǒng)文件的形式保存下來。里面有大量分類匯總、內(nèi)容翔實的氣象信息供平臺用戶查詢使用。有些內(nèi)容僅僅是為了更全面地保存原始數(shù)據(jù)，而沒有在平臺展示出來，其中，就有相當多的信息沒有被充分挖掘利用，而這些信息在氣象服務及業(yè)務運行中會起到重要的作用。如各類氣象數(shù)據(jù)入庫時都會記錄入庫時間，而在氣象業(yè)務運行中，各類氣象數(shù)據(jù)、資料產(chǎn)品的發(fā)布時間都有嚴格的規(guī)定，超出規(guī)定發(fā)布時間的氣象資料不僅及時有效性大打折扣，在業(yè)務工作中也會按照差錯處理，所以，查詢氣象數(shù)據(jù)產(chǎn)品的發(fā)布及入庫時間，對于氣象服務人員顯得格外重要。而在面對廣大平臺用戶的系統(tǒng)功能中，卻不會提供此類信息的查詢顯示。因而，能夠提供此類信息的檢索查詢，充分挖掘利用現(xiàn)有數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)擁有的龐大信息資源，體現(xiàn)出其更高的應用價值，對于氣象服務保障及業(yè)務的安全運行，也有著重要的意義。

綜上所述，為了彌補平臺在移動終端上的不足，充分滿足業(yè)務上的需求以及今后更好地提供及時精準的氣象服務，基于航空氣象服務平臺，開發(fā)一套滿足特定行業(yè)專業(yè)用戶需求的氣象服務應用產(chǎn)品，是很有必要的，更是勢在必行的。

4 基于航空氣象服務平臺的開發(fā)

東北航空氣象服務平臺WEB發(fā)布系統(tǒng)建立在多臺LINUX虛擬機上，當一臺虛擬機故障時，應用會自動切換到另一臺虛擬機上，其穩(wěn)定性和可靠性都有很大的保障[2]。平臺選用tomcat服務器作為WEB應用服務器，ORACLE數(shù)據(jù)庫作為后臺數(shù)據(jù)庫支撐。

在民航氣象服務保障中，短時天氣預報對飛行安全有著重要的作用，而氣象預報員所關注的氣象數(shù)據(jù)資料主要有機場天氣實況報文和預報報文、本場自動觀測系統(tǒng)實時數(shù)據(jù)以及本場天氣雷達圖像等產(chǎn)品，為此，我們要將以上三種氣象數(shù)據(jù)提取出來，在一個頁面展示出來，方便氣象預報員等用戶的查詢對比。界面簡單明了，數(shù)據(jù)展示快捷清晰，而且還包括各種氣象要素產(chǎn)品的入庫時間，非常適合專業(yè)用戶的特定需求。我們將這套系統(tǒng)稱作“機場天氣、一鍵查詢”。

下面，將以JSP開發(fā)腳本為例，詳細說明該系統(tǒng)的開發(fā)流程。

4.1 數(shù)據(jù)庫連接

氣象數(shù)據(jù)存儲在后臺數(shù)據(jù)庫中，要想檢索數(shù)據(jù)，首先要連接數(shù)據(jù)庫，為以后的數(shù)據(jù)查詢提供準備。代碼示例如下：

Class.forName（"oracle.jdbc.driver.OracleDriver"）;[3]

String url = "jdbc：oracle：thin：@192.26.14.134：1521/QXDB";

Connection conn = DriverManager.getConnection（url， "tianqi"， "tianqi"）;

Statement stmt = conn.createStatement（）;

其中：192.26.14.134為數(shù)據(jù)庫服務器的IP地址、QXDB為數(shù)據(jù)庫服務名、tianqi為數(shù)據(jù)庫的用戶名和密碼。

4.2 氣象報文數(shù)據(jù)的查詢顯示

民航氣象報文主要有機場實況報（SA）、特選報（SP）、機場預報（FC、FT）及重要天氣報告（WS）等[4]，以下以機場實況報（SA）為例，簡要說明對報文數(shù)據(jù)的查詢。

ResultSet rs = stmt.executeQuery（"select? OTIME，rpt from INFO_AIR_RPT t where CCCC='ZYTX' and tt='SA' order by OTIME desc"）;

if（rs.next（））{

rpt=rs.getString（"rpt"）; }

其中：INFO_AIR_RPT為民航報告表、rpt為報告內(nèi)容字段、CCCC為機場的四字代碼字段、TT為報文類型字段、OTIME為報文觀測時間字段，以上查詢的結果為機場四字代碼為ZYTX的最新觀測實況報文。氣象報文數(shù)據(jù)顯示如圖2：

4.3 氣象自動觀測數(shù)據(jù)的查詢顯示

機場氣象自動觀測設備是實時獲取氣象數(shù)據(jù)的主要來源，該設備一般安裝在機場跑道的兩端和中間，提供實時的各種氣象要素數(shù)據(jù)，如風向風速、溫度、露點、氣壓、能見度等。自觀數(shù)據(jù)每分鐘一更新，對飛行服務保障起著至關重要的作用。

以下，簡要示例對自觀數(shù)據(jù)的查詢。

ResultSet rs = stmt.executeQuery（"select * from INFO_AWOS_HIS t where cccc='ZYTX' order by otime desc"）;

tdz=rs.getString（"point"）;

tdz_temp=rs.getString（"temp"）;

其中：INFO_AWOS_HIS為自觀數(shù)據(jù)表、POINT為跑道端點字段、temp為溫度字段、otime為觀測時間字段，所以，以上查詢的結果是機場ZYTX跑道端點為tdz的最新自觀數(shù)據(jù)。自觀數(shù)據(jù)以表格形式進行展示，氣象自動觀測數(shù)據(jù)顯示如圖3。

4.4 氣象雷達圖像的查詢顯示

氣象雷達能實時探測機場周圍大面積的降水等強對流回波，在分析預報短時天氣方面起著重要作用，也是空管指揮飛機起飛起降、避開危險天氣的主要手段。與其他氣象資料不同，雷達圖像數(shù)據(jù)并未存儲在數(shù)據(jù)庫表的字段中，而是以文件的形式存儲在操作系統(tǒng)的相應目錄下，數(shù)據(jù)庫雷達數(shù)據(jù)表只保存了雷達數(shù)據(jù)文件的實際存儲位置，供系統(tǒng)及用戶查詢檢索，以下為雷達圖像數(shù)據(jù)的查詢示例。

String sql= "select * from INFO_RADAR_PIC t where cccc='ZYTX' order by OTIME desc"; ResultSet rs=stmt.executeQuery（sql）;

//獲取數(shù)據(jù)庫保存的文件路徑加上拼接后的linux形成完整的文件絕對路徑[5]

StringfilePath=File.separator+"home"+File.separator+"tomcat"+File.separator+"data"+File.separator+"data"+File.separator+rs.getString（"FILE_PATH"）;

其中：INFO_RADAR_PIC為雷達數(shù)據(jù)表、FILE_PATH為雷達存儲目錄字段，通過以上查詢處理，得到的是機場ZYTX的最新雷達圖像，并以圖片形式顯示出來。氣象雷達圖像顯示如圖4：

5 結束語

“機場天氣、一鍵查詢”系統(tǒng)功能的實現(xiàn)，只是在航空氣象服務平臺基礎上開發(fā)利用現(xiàn)有資源的一個實踐證明。其實，考慮到民航氣象業(yè)務的實際需求，還有很多資源可以開發(fā)利用，充分發(fā)揮出平臺的應有價值，如本場制作的高空風溫圖產(chǎn)品、重要天氣預告圖產(chǎn)品等，都可以根據(jù)用戶的需求查詢顯示，真正實現(xiàn)產(chǎn)品的可定制化。

其次，由于航空氣象服務平臺的互聯(lián)網(wǎng)屬性，在平臺上開發(fā)的應用產(chǎn)品也就不局限于某地、某個部門，只要是相關的機構或用戶，有同樣的需求，都可以使用，發(fā)揮出平臺更大的作用，在保障民航飛行安全，提高服務質(zhì)量方面更上一層樓。

參考文獻：

[1] 太極計算機股份有限公司.東北屬地化機場自觀聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)軟件開發(fā)項目[Z].2015.

[2] 單美賢.虛擬實現(xiàn)原理與教學應用[M].北京：教育科學出版社，2005.

[3] 孫衛(wèi)琴.Java網(wǎng)絡編程精解[M].北京：電子工業(yè)出版社，2007.

[4] 民航局空管辦，空管局.民用航空飛行氣象情報發(fā)布與交換辦法.AP-117-TM-2009-01R2[Z].

[5] 孟憲福.分布式對象技術及其應用[M].北京：清華大學出版社，2008.

【通聯(lián)編輯：謝媛媛】