廣東省氣象站點信息管理系統設計與建設

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一的系統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據為基礎，采用B/S架構，建設廣東省氣象站點信息管理系統，完成氣象站點信息的錄入審核、統計查詢、站點可視化展示等功能，為廣東省、市、縣三級氣象業務人員，提供統一的氣象站點信息管理系統，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

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、服務于不同業務的現代化無人值守氣象站，為氣象信息化、現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，也造成多個業務系統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，極大影響了氣象業務。

氣象站點信息是氣象業務的基礎數據，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信息管理存在的不足，建設福建省氣象站網信息管理系統，實現氣象站網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。

目前已有不少省份根據本省實際業務需求設計了氣象站網管理系統[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，為廣東省、市、縣三級氣象業務人員，提供統一的氣象站點信息管理系統，氣象站點信息實現統一化、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 系統框架設計

2.1 系統流程設計

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

系統業務流程設計如下：

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

2）市、縣錄入員根據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對站點信息進行錄入。

3）采用審核機制，錄入系統的站點信息經市、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、縣業務人員負責。

2.2 系統結構設計

系統采用B/S架構，實現在WEB瀏覽器端：創建數據模板，導入、添加、修改、刪除、檢查、審核各類站點信息。系統通過嚴格的權限控制，實現各用戶僅可錄入、查看、修改、審核權限范圍內的數據信息。系統實現在WebGIS地圖上展示各類站點信息數據，輔助用戶修改、檢查和審核等操作[7-8]。

系統的層次架構圖如圖2所示，分為四層結構，分別是數據層、服務層、業務層和表現層。數據層是系統的底層，站點信息、用戶信息、地理空間數據等都存儲在這一層，本系統采用Oracle數據庫進行存儲與開發;服務層是過渡層，向上提供數據訪問服務和系統服務;業務層是邏輯層，是系統的核心部分，主要負責制定業務規則和實現業務流程，如數據錄入審核流程、用戶權限處理、數據模板管理等功能實現均在這一層完成;最上層是表現層，實現用戶和系統之間的交互，是用戶界面，向用戶呈現信息，發送、傳遞用戶的請求。

2.3 系統數據庫設計

本系統數據庫采用基于Oracle關系表、Oracle+ArcGIS SDE的方式進行數據存儲。數據庫中存儲的數據按類型，可以劃分為：系統數據、站點屬性數據、站點空間數據等。

關系數據庫主要用于存儲系統數據，包括行政區劃代碼數據、系統字典表類數據等;以及站點屬性數據，包括各類站點如國家站、區域站、交通站、雷達站、海島站等類型氣象站點的基本信息，關系數據庫采用Oracle關系表進行存儲實現。

空間數據庫主要用于存儲站點空間數據，如地理空間數據、專題數據空間矢量圖層等內容。空間數據庫采用Oracle+ArcGIS SDE空間數據引擎的存儲管理方法，實現數據一體化存儲管理。

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劃，系統可自動校驗站點經緯度與行政區劃信息是否匹配、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，發布標準OGC地圖服務：網絡地圖服務（WMS）、網絡要素服務（WFS）等，將各類氣象站點信息通過地圖服務發布的方式，發布于廣東省氣象地理信息服務平臺，提供全省統一規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務系統對接使用，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，以及實現對地圖拖曳、位移等操作。

3.3 Oracle數據庫技術

以Oracle數據庫技術為核心，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、經緯度、站址、海拔高度等字段，同時存儲于Oracle關系型數據庫及Oracle+ArcGIS SDE空間數據庫;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關系型數據庫，實現對多類型氣象站點信息的管理。

4 系統功能設計

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

系統功能模塊設計如圖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。

該功能還實現了氣象站點信息地圖展示與氣象站點信息表的聯動功能，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，彈出站點信息的數據框。

4.2 權限管理功能

該功能實現用戶的增、刪、改以及用戶角色、權限的分配。權限管理實現對系統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。

系統角色可分為錄入員、審核員和系統管理員三類。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;系統管理員主要有創建數據模板、用戶管理等功能權限。不同角色擁有不同的功能權限。

三類系統角色分別對應若干系統用戶，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

該功能實現系統管理員自定義創建站點類型，通過創建數據表以及定義數據表各字段的規則（字段名稱、類型、約束等），完成數據模板創建，形成統一規則庫，并支持以EXCEL格式進行數據模板導出，提供給市、縣錄入員用戶下載，以便市、縣用戶在統一的模板上進行數據填報。

規則庫的定義也支持可配置，即系統管理員在定義規則的時候除了數據屬性（數據為字符型還是數值型）外，也可以定義數據的類型規則，這些規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，是本系統的最主要功能。

該功能實現市、縣用戶對本行政區劃權限范圍內的氣象站點信息的錄入，同時系統基于審核機制，錄入員錄入的站點信息必須經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、縣錄入員進行數據模板下載，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。站點信息經市、縣審核員審核通過后，即可在系統中查看到已審核入庫的站點信息。

4.4 統計查詢功能

該功能實現了氣象站點信息的檢索統計、信息查詢等。站點信息查詢功能是指根據站點類型、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、經緯度、站址等信息，以圖或表的形式呈現站點信息的查詢結果。站點信息統計功能是指對站點類型、站點狀態、站點數量等信息進行統計，以統計表或統計圖的方式展示統計結果。

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。在 WebGIS上實現各類氣象站點的分布展示，實現廣東省、市、縣三級氣象業務人員統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首頁，是用戶的可視化操作界面，該系統已經在廣東省氣象部門中正式業務運行，該系統運行平穩、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一規范、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。

參考文獻：

[1] 江海生，易圣才，陳章法，等.區域氣象站降水資料在地質災害預警中的應用[J].高原山地氣象研究，2009，29（S1）：156-158.

[2] 葉棟水，劉桐愷，王鑫.福建省氣象站網信息管理系統的研究與設計[J].電腦與電信，2021（S1）：27-29.

[3] 陳國強，徐澤東，代永光.青海省自動氣象站維護管理系統的研究和設計[J].青海科技，2019，26（6）：110-113.

[4] 李新慶，陳海波，樊寬.寧夏氣象觀測站網信息管理系統的設計與實現[J].智能計算機與應用，2016，6（4）：12-15.

[5] 吳穎，范保松，王君.河南省氣象觀測站網管理系統的設計與實現[J].科技資訊，2019，17（35）：20-26.

[6] 何林，鄧鳳東.區域自動氣象站站網信息管理存在問題及對策[J].陜西氣象，2018（5）：33-36.

[7] 萬文慧，陳維華，劉敏.WebGIS在氣象業務系統建設中的應用研究[J].計算機與現代化，2013（1）：110-111.

[8] 趙鐵松，王曉云，李偉，等.基于B/S架構和開源WebGIS平臺的氣象觀測站網可視化系統[J].氣象科技，2013，41（1）：57-61，96.

【通聯編輯：謝媛媛】