愛華網(wǎng)???? 氣象指數(shù)是用數(shù)字來量化人們衣食住行和行業(yè)需求與天氣狀況、氣溫、濕度和風(fēng)等氣象條件的關(guān)系的。近些年，一些專家對(duì)氣象指數(shù)做了大量的研究（2—6），而且已經(jīng)業(yè)務(wù)化，而且經(jīng)過多年的發(fā)展，氣象指數(shù)已經(jīng)成為了北京市專業(yè)氣象臺(tái)公共氣象服務(wù)中的不可或缺的一部分。 但是，隨著生活氣象指數(shù)產(chǎn)品的不斷豐富，每個(gè)指數(shù)產(chǎn)品都是單獨(dú)研究開發(fā)，布置在不同的計(jì)算機(jī)上，整個(gè)生活氣象指數(shù)體系越來越龐大，給業(yè)務(wù)管理造成了很大的壓力。指數(shù)產(chǎn)品的制作過程也各不相同，服務(wù)用語(yǔ)的規(guī)范也各式各樣，產(chǎn)品的獲取方式和途徑也五花八門，每天的重復(fù)操作相當(dāng)巨大。 2005年，曹新久（1）等研究開發(fā)了氣象生活指數(shù)預(yù)報(bào)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了多種生活氣象指數(shù)的集成，建立了氣象要素資料庫(kù)和氣象生活指數(shù)庫(kù)，在一定程度上規(guī)范了生活氣象指數(shù)的業(yè)務(wù)體系。但是，指數(shù)產(chǎn)品的制作過程仍需要人工輸入大量的預(yù)報(bào)要素，工作量并沒有減輕。 因此，北京市專業(yè)臺(tái)的業(yè)務(wù)體系，急需一個(gè)不僅能將分散在各個(gè)角落的氣象指數(shù)軟件集成起來的系統(tǒng)，而且能夠?qū)崿F(xiàn)氣象指數(shù)業(yè)務(wù)的自動(dòng)化和相關(guān)產(chǎn)品的規(guī)范化。 1 總體構(gòu)架 北京區(qū)域生活氣象服務(wù)系統(tǒng)采用了三層結(jié)構(gòu)框架，包括后臺(tái)程序、數(shù)據(jù)庫(kù)和網(wǎng)站。其中，數(shù)據(jù)庫(kù)為系統(tǒng)結(jié)構(gòu)上的核心，數(shù)據(jù)庫(kù)中存儲(chǔ)了用于計(jì)算指數(shù)產(chǎn)品的數(shù)據(jù)源、產(chǎn)品數(shù)據(jù)和與氣象指數(shù)相關(guān)的固定數(shù)據(jù)，產(chǎn)品展示網(wǎng)站通過連接數(shù)據(jù)庫(kù)，將其中產(chǎn)品數(shù)據(jù)。（圖1） 1.1 體系結(jié)構(gòu)和技術(shù)支持
本系統(tǒng)在體系結(jié)構(gòu)上采用B/S（Browser/Server）模式，系統(tǒng)服務(wù)器端則采用C/S（Client/Server）模式，完成實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的采集、處理、存儲(chǔ)等工作，通過Web再將信息發(fā)布到IIS實(shí)現(xiàn)網(wǎng)站架設(shè)。平臺(tái)選擇Windows Server 2003平臺(tái)，數(shù)據(jù)庫(kù)選擇Microsoft SQL Server 2005，開發(fā)工具采用了支持C/S的VB（VB.net 和 VB 6.0）和支持B/S結(jié)構(gòu)的ASP.net。 1.2 數(shù)據(jù)下載程序和產(chǎn)品生成程序 本系統(tǒng)在計(jì)算氣象指數(shù)產(chǎn)品時(shí)需要的數(shù)據(jù)源種類繁多，這些數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)方式、存儲(chǔ)服務(wù)器、格式都不盡相同不同。數(shù)據(jù)下載入庫(kù)程序能夠?qū)⑺袛?shù)據(jù)源文件通過定時(shí)運(yùn)行功能，采集到數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器上，并按照各個(gè)數(shù)據(jù)文件的不同解析方式進(jìn)行處理，然后存儲(chǔ)到數(shù)據(jù)庫(kù)相應(yīng)的數(shù)據(jù)源表中，為氣象指數(shù)產(chǎn)品生成模塊提供數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。 氣象指數(shù)產(chǎn)品自動(dòng)生成程序，以模塊化的方式集成了各個(gè)氣象指數(shù)的算法，為今后算法的調(diào)整提供了便利條件。氣象指數(shù)產(chǎn)品自動(dòng)生成程序能夠通過訪問數(shù)據(jù)庫(kù)，從數(shù)據(jù)源表中調(diào)取氣象指數(shù)算法所需的數(shù)據(jù)，再傳遞給具體的指數(shù)模塊，自動(dòng)計(jì)算出氣象指數(shù)產(chǎn)品的級(jí)別。 上述數(shù)據(jù)下載入庫(kù)程序和氣象指數(shù)產(chǎn)品生成程序都具有定時(shí)功能，定時(shí)訪問服務(wù)器或數(shù)據(jù)庫(kù)，這樣對(duì)數(shù)據(jù)源文件所在服務(wù)器并不會(huì)造成很大壓力。并且，這兩個(gè)程序模塊化的特點(diǎn)，保證在對(duì)不同數(shù)據(jù)處理時(shí)，可同時(shí)進(jìn)行而互不干擾，數(shù)據(jù)準(zhǔn)確及時(shí)到位。數(shù)據(jù)下載入庫(kù)程序和氣象指數(shù)產(chǎn)品生成程序，就構(gòu)成了整個(gè)系統(tǒng)的后臺(tái)部分。 為滿足業(yè)務(wù)需求，本系統(tǒng)由上述數(shù)據(jù)下載入庫(kù)程序和氣象指數(shù)產(chǎn)品生成程序協(xié)同運(yùn)行，每天生成06時(shí)和17時(shí)兩個(gè)時(shí)次的氣象指數(shù)產(chǎn)品，每時(shí)次包括24小時(shí)和48小時(shí)兩個(gè)時(shí)效。 1.3 數(shù)據(jù)庫(kù) 本系統(tǒng)以Microsoft SQL Server 2005 Express為后臺(tái)數(shù)據(jù)庫(kù)，它具有易于部署以及快速設(shè)計(jì)原型的特點(diǎn)，可以自動(dòng)調(diào)整數(shù)據(jù)庫(kù)以達(dá)到最佳性能，重要的是與 Microsoft Visual Studio 的無縫集成，為后臺(tái)數(shù)據(jù)的入庫(kù)和讀取提供了良好的技術(shù)支撐。本系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫(kù)結(jié)構(gòu)見表1。 表1 北京區(qū)域生活氣象服務(wù)系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)結(jié)構(gòu) 其中，天空狀況、氣溫、風(fēng)和相對(duì)濕度為常規(guī)預(yù)報(bào)要素；氣壓和能見度BJRUC數(shù)值預(yù)報(bào)產(chǎn)品；特殊天氣包括積雪、道路結(jié)冰、霾等。 1.4 系統(tǒng)網(wǎng)站 本系統(tǒng)采用B/S結(jié)構(gòu)，通過Windows Server 2003的IIS服，架設(shè)氣象指數(shù)服務(wù)網(wǎng)站。 2 網(wǎng)站功能 2.1 產(chǎn)品數(shù)據(jù)查詢 系統(tǒng)網(wǎng)站不僅能夠查詢到當(dāng)天最新時(shí)次的氣象指數(shù)產(chǎn)品（預(yù)報(bào)時(shí)效包括24小時(shí)和48小時(shí)）。也可以查詢產(chǎn)品庫(kù)中的歷史產(chǎn)品信息，展示方式與最新產(chǎn)品相同。 2.2 用戶管理和人工訂正 用戶管理功能。本系統(tǒng)用戶管理采用用戶角色管理技術(shù)，即應(yīng)用程序?qū)⒅С秩舾捎脩簦蛉绻脩袅斜砜赡茈S時(shí)間的推移而更改，則請(qǐng)考慮建立角色以管理用戶訪問?！敖巧笔墙M（如管理人員、銷售人員或成員組）的名稱。建立角色后，可以將各個(gè)用戶分配到角色。然后，可以向角色授予權(quán)限，該角色中的每個(gè)用戶都繼承已分配的權(quán)限。因此，角色是管理用戶組的權(quán)限的有效方法。 產(chǎn)品訂正和數(shù)據(jù)源訂正。自動(dòng)完成各項(xiàng)指定任務(wù)是本系統(tǒng)設(shè)計(jì)原則之一，但完全的自動(dòng)化是存在缺陷的，如復(fù)雜天氣時(shí)預(yù)報(bào)數(shù)據(jù)資料的不完整性、由于網(wǎng)絡(luò)導(dǎo)致的數(shù)據(jù)源缺失等，而這些必須由人工經(jīng)驗(yàn)來彌補(bǔ)。 因此，本系統(tǒng)在設(shè)計(jì)之初考慮到了經(jīng)驗(yàn)預(yù)報(bào)的重要性，在前期資料整理和算法二次開發(fā)階段增加了預(yù)報(bào)資料中無法獲取的信息，整理出了三種對(duì)日常生活影響最大的特殊天氣要素，包括：積雪、道路結(jié)冰、霾。針對(duì)常規(guī)天氣和特殊天氣要素，本系統(tǒng)設(shè)計(jì)了天氣要素訂正功能，為了保證氣象指數(shù)最終產(chǎn)品的準(zhǔn)確性，還設(shè)計(jì)了產(chǎn)品信息訂正功能。而天氣要素訂正和產(chǎn)品信息訂正功能，操作員都是通過IE實(shí)現(xiàn)的。 2.3 獨(dú)立指數(shù)鏈接 北京市氣象科技服務(wù)中心經(jīng)過多年的研究，開發(fā)了多種生活氣象指數(shù)，有一些相對(duì)獨(dú)立的指數(shù)產(chǎn)品，包括供暖氣象指數(shù)、一氧化碳中毒氣象指數(shù)、兒童感冒指數(shù)、太陽(yáng)能氣象指數(shù)、通風(fēng)氣象指數(shù)、花粉濃度氣象指數(shù)和腹瀉病氣象指數(shù)。這些指數(shù)產(chǎn)品都是經(jīng)過嚴(yán)格開發(fā)過程，分別形成了獨(dú)立的、成熟的軟件系統(tǒng)，算法更加復(fù)雜，而且值班預(yù)報(bào)員都經(jīng)過培訓(xùn)才熟悉這些指數(shù)產(chǎn)品的制作流程，而且服務(wù)效果令人滿意。 由于本項(xiàng)目的開發(fā)時(shí)間有限，則采取通過網(wǎng)站連接這些獨(dú)立指數(shù)的制作平臺(tái)的方法，產(chǎn)品制作過程不變，值班預(yù)報(bào)員還可以按照原有的操作流程進(jìn)行制作。而本系統(tǒng)將自動(dòng)讀取這些指數(shù)的產(chǎn)品文件，解析后保存在系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫(kù)中，顯示在產(chǎn)品查看網(wǎng)頁(yè)中。 3 系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù) 3.1 數(shù)據(jù)庫(kù) 數(shù)據(jù)庫(kù)是的北京區(qū)域生活氣象指數(shù)服務(wù)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)核心，為本系統(tǒng)提供了以下功能，包括數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、數(shù)據(jù)查詢、數(shù)據(jù)修改和表格連接等。存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)包括數(shù)據(jù)源、產(chǎn)品數(shù)據(jù)和固定數(shù)據(jù)（表1）。數(shù)據(jù)下載入庫(kù)程序和本系統(tǒng)網(wǎng)站可以通過編寫SQL語(yǔ)句，對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)的產(chǎn)品和數(shù)據(jù)源數(shù)據(jù)進(jìn)行查詢和修改。數(shù)據(jù)庫(kù)本身的“視圖設(shè)計(jì)”功能可以通過可視化的方式實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品數(shù)據(jù)和固定數(shù)據(jù)表鏈接，形成動(dòng)態(tài)表格，為本系統(tǒng)網(wǎng)站提供數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。 3.1 數(shù)據(jù)文件獲取方式 目前，北京市氣象局的海量數(shù)據(jù)存儲(chǔ)系統(tǒng)中，由于數(shù)據(jù)量非常龐大，所以各種數(shù)據(jù)的都是以文件形式進(jìn)行存儲(chǔ)，用戶可以通過共享路徑和FTP方式獲取。本系統(tǒng)設(shè)計(jì)之初就對(duì)數(shù)據(jù)源的存儲(chǔ)方式做了充分的調(diào)查，采用連接共享文件夾和訪問FTP的方式獲取數(shù)據(jù)源文件。 3.2 ADO和The SQL Server .NET Data Provider 數(shù)據(jù)源處理程序和產(chǎn)品查詢網(wǎng)站都是通過引用.NET Framework中的.NET Data Provider for SQL Serve來訪本系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫(kù)，它是在System.Data.SqlClient命名空間中維護(hù)的。System.Data.SqlClient使用SQL Server自帶的TDS（Tabular Data Stream）協(xié)議來連接SQL Server系統(tǒng)，這樣可以讓.NET Data Provider for SQL Server在客戶端應(yīng)用程序和SQL Server之間建立最快的連接。 指數(shù)產(chǎn)品自動(dòng)生成程序，通過ADO訪問數(shù)據(jù)庫(kù)來獲取指數(shù)算法中所需的全部數(shù)據(jù)。ADO 是Microsoft高層數(shù)據(jù)庫(kù)訪問技術(shù)，具有面性對(duì)象的特點(diǎn)，并向VB程序員提供了很多好處，包括易于使用、熟悉的界面、高速度以及較低的內(nèi)存占用。該程序主要使用了ADO的Connection、Command和Recordset三個(gè)對(duì)象，結(jié)合SQL查詢語(yǔ)言進(jìn)行數(shù)據(jù)操作。 3.3 網(wǎng)站的關(guān)鍵技術(shù) 以數(shù)據(jù)管理技術(shù)和WWW技術(shù)為基礎(chǔ)，以.NET框架技術(shù)為開發(fā)平臺(tái)，采用完善的面向?qū)ο蟮脑O(shè)計(jì)與開發(fā)技術(shù)手段，構(gòu)建具有統(tǒng)一布局母版頁(yè)、用戶角色管理等功能并集成指數(shù)生成、管理、查看的信息管理系統(tǒng)。 4 系統(tǒng)特點(diǎn) 1.1 規(guī)范性 本項(xiàng)目課題組利用2個(gè)月左右的時(shí)間，對(duì)目前專業(yè)臺(tái)業(yè)務(wù)中的38個(gè)生活氣象指數(shù)產(chǎn)品（本系統(tǒng)繼承了秋冬兩季和貫穿全年的20個(gè)和12個(gè)為獨(dú)立氣象指數(shù)，其余6個(gè)為春夏兩季的指數(shù)，將在第二版中加入）進(jìn)行了調(diào)研，調(diào)研內(nèi)容包括指數(shù)產(chǎn)品計(jì)算的算法、相關(guān)程序和文件、數(shù)據(jù)流向、級(jí)別和服務(wù)用語(yǔ)。最終，對(duì)這些指數(shù)的算法進(jìn)行了二次開發(fā)，豐富了參與指數(shù)算法的天氣要素，從根本上保證了氣象指數(shù)的先進(jìn)性。對(duì)指數(shù)級(jí)別和服務(wù)用語(yǔ)進(jìn)行了重新調(diào)整，使其更加規(guī)范化。 本系統(tǒng)符合軟件工程的要求，具有可修改性、有效性、可靠性、可理解性、可維護(hù)性等軟件工程的特點(diǎn)。 1.2 集成性 目前，本系統(tǒng)集成了北京市專業(yè)氣象臺(tái)日常業(yè)務(wù)中的秋冬兩季和貫穿全年生活氣象指數(shù)產(chǎn)品，共32個(gè)，使不同氣象指數(shù)各自為獨(dú)立軟件的局面徹底改善。其中包括，20個(gè)模塊化的氣象指數(shù)產(chǎn)品，他們的算法是經(jīng)過二次開發(fā)的；其余12個(gè)指數(shù)都已經(jīng)形成了獨(dú)立的、完善的系統(tǒng)（本文中稱這種指數(shù)為獨(dú)立指數(shù)如：供暖氣象指數(shù)、一氧化碳中毒氣象指數(shù)、花粉濃度氣象指數(shù)等），本系統(tǒng)通過運(yùn)行獨(dú)立指數(shù)的源程序，經(jīng)人工交互后生成指數(shù)產(chǎn)品文件，將其產(chǎn)品文件中的產(chǎn)品信息解析保存入產(chǎn)品數(shù)據(jù)庫(kù)。 1.3 自動(dòng)化 本系統(tǒng)無需通過人工干預(yù)便可生成氣象指數(shù)產(chǎn)品，實(shí)現(xiàn)了獲取數(shù)據(jù)、產(chǎn)品生成、產(chǎn)品展示、產(chǎn)品發(fā)送的自動(dòng)化，大大減少了預(yù)報(bào)員的工作量。 1.4 易用性 本系統(tǒng)的操作界面直觀、簡(jiǎn)單，操作過程簡(jiǎn)化，業(yè)務(wù)員只需要一臺(tái)連接局域網(wǎng)的計(jì)算機(jī)，通過IE就可以在本系統(tǒng)中完成全部操作，包括產(chǎn)品數(shù)據(jù)查詢、氣象要素訂正和產(chǎn)品結(jié)果訂正，將人工操作減少到最低。而且設(shè)計(jì)了即安全又簡(jiǎn)化的身份認(rèn)證過程。 1.5 可靠性 本系統(tǒng)是以北京市氣象局的龐大的數(shù)據(jù)系統(tǒng)作為數(shù)據(jù)基礎(chǔ)，通過局域網(wǎng)共享數(shù)據(jù)，保證了數(shù)據(jù)的及時(shí)性和可靠性，而且符合軟件工程的規(guī)范，具備軟件工程的特點(diǎn)，系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定、相應(yīng)快速，操作簡(jiǎn)便快捷。 本系統(tǒng)充分考慮了人工天氣預(yù)報(bào)經(jīng)驗(yàn)在氣象服務(wù)中的作用，設(shè)計(jì)了人工訂正功能，使人工經(jīng)驗(yàn)可以直接作用到氣象指數(shù)算法和最終指數(shù)產(chǎn)品中，這種“雙重訂正”功能和理論算法結(jié)合的方式保證了生活氣象指數(shù)產(chǎn)品的可靠性，使指數(shù)產(chǎn)品更加貼近人們的日常生活。 北京區(qū)域生活氣象服務(wù)系統(tǒng)以北京城區(qū)為服務(wù)對(duì)象，集成了秋冬兩季和貫穿全年的生活氣象指數(shù)，共36個(gè)。實(shí)現(xiàn)了從數(shù)據(jù)獲取到產(chǎn)品生成的全程自動(dòng)化，無需人工干預(yù)就能產(chǎn)看到最新的生活氣象指數(shù)產(chǎn)品，也充分考慮了人工經(jīng)驗(yàn)的重要性，設(shè)計(jì)了“雙重訂正”功能，從根本上保證了生活氣象指數(shù)的合理性。而且，本系統(tǒng)利用了數(shù)值預(yù)報(bào)等先進(jìn)的氣象數(shù)據(jù)，使指數(shù)算法更加豐滿、充實(shí)。重新調(diào)整的產(chǎn)品分級(jí)和服務(wù)用語(yǔ)也使生活氣象指數(shù)的業(yè)務(wù)體系更加規(guī)范化。北京區(qū)域生活氣象服務(wù)系統(tǒng)的業(yè)務(wù)化將大大改善目前的生活氣象指數(shù)產(chǎn)品體系，工作效率將進(jìn)一步提高。而且，預(yù)留了北京地區(qū)其他區(qū)縣的數(shù)據(jù)和功能接口，為擴(kuò)大服務(wù)范圍提供了便捷。
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