广东省气象站点信息管理系统设计与建设

黄宇宸 阮惠华

摘要：近年来广东省气象站建设步伐不断加快，气象站类型不断更新，但气象站点信息没有统一的系统进行科学维护和管理，大大降低了气象站点信息的准确性和可用性。该文以广东省气象站点信息和地理空间数据为基础，采用B/S架构，建设广东省气象站点信息管理系统，完成气象站点信息的录入审核、统计查询、站点可视化展示等功能，为广东省、市、县三级气象业务人员，提供统一的气象站点信息管理系统，使广东省气象站点信息管理能力得到提高。

关键词：气象站点;信息管理;信息系统

中图分类号：TP315      文献标识码：A

文章编号：1009-3044（2022）03-0058-04

开放科学（资源服务）标识码（OSID）：

1 引言

近年来广东省气象站建设步伐不断加快，从单一的人工维护气象站到如今多种多样、服务于不同业务的现代化无人值守气象站，为气象信息化、现代化管理提供了极大便利，但在气象站点信息管理工作中，逐渐暴露了一些问题，如：气象站点信息收集、记录工作采用人工的方式，导致各级站点信息的共享和交换十分困难，也造成多个业务系统气象站点信息不一致、版本混乱等问题;而同时，全省气象站点信息类型多样、信息量大，人工记录管理效率低下，易出错且不易追责，不利于气象站点信息管理维护，极大影响了气象业务。

气象站点信息是气象业务的基础数据，是气象观测、气象预报和气象服务的基础支撑，在气象防灾减灾中起到了重要作用[1]。叶栋水等[2]针对福建省气象站网信息管理存在的不足，建设福建省气象站网信息管理系统，实现气象站网信息可视化查询及迁站、建站、撤站审批管理等功能;陈国强等[3]为提高青海省气象站运行监控和维护工作的信息化、智能化水平，构建了青海省自动气象站维护管理系统。

目前已有不少省份根据本省实际业务需求设计了气象站网管理系统[4-6]。本文针对广东省气象站点信息管理中存在的不足，建设广东省气象站点信息管理系统，为广东省、市、县三级气象业务人员，提供统一的气象站点信息管理系统，气象站点信息实现统一化、科学化、可视化管理，使廣东省气象站点信息的管理能力得到提高。

2 系统框架设计

2.1 系统流程设计

广东省气象站点信息的维护管理由省、市、县三级气象业务人员完成，由市、县业务人员（录入员、审核员）主导管理气象站点信息，省级业务人员（管理员）配合完成。系统流程设计基于：审核机制下的“谁录入，谁负责”原则。

系统业务流程设计如下：

1）省级系统管理员创建站点信息模板：定义模板名称，各字段的名称、类型及规则制定。

2）市、县录入员根据模板格式进行信息收集，收集完成后，市、县录入员可通过系统对站点信息进行录入。

3）采用审核机制，录入系统的站点信息经市、县审核员审核后，才能正式入库生效。站点信息的正确与否，由市、县业务人员负责。

2.2 系统结构设计

系统采用B/S架构，实现在WEB浏览器端：创建数据模板，导入、添加、修改、删除、检查、审核各类站点信息。系统通过严格的权限控制，实现各用户仅可录入、查看、修改、审核权限范围内的数据信息。系统实现在WebGIS地图上展示各类站点信息数据，辅助用户修改、检查和审核等操作[7-8]。

系统的层次架构图如图2所示，分为四层结构，分别是数据层、服务层、业务层和表现层。数据层是系统的底层，站点信息、用户信息、地理空间数据等都存储在这一层，本系统采用Oracle数据库进行存储与开发;服务层是过渡层，向上提供数据访问服务和系统服务;业务层是逻辑层，是系统的核心部分，主要负责制定业务规则和实现业务流程，如数据录入审核流程、用户权限处理、数据模板管理等功能实现均在这一层完成;最上层是表现层，实现用户和系统之间的交互，是用户界面，向用户呈现信息，发送、传递用户的请求。

2.3 系统数据库设计

本系统数据库采用基于Oracle关系表、Oracle+ArcGIS SDE的方式进行数据存储。数据库中存储的数据按类型，可以划分为：系统数据、站点属性数据、站点空间数据等。

关系数据库主要用于存储系统数据，包括行政区划代码数据、系统字典表类数据等;以及站点属性数据，包括各类站点如国家站、区域站、交通站、雷达站、海岛站等类型气象站点的基本信息，关系数据库采用Oracle关系表进行存储实现。

空间数据库主要用于存储站点空间数据，如地理空间数据、专题数据空间矢量图层等内容。空间数据库采用Oracle+ArcGIS SDE空间数据引擎的存储管理方法，实现数据一体化存储管理。

3 应用的关键技术

3.1 GIS空间分析技术

因气象站点信息具有空间特征，应用GIS空间分析技术，系统自动拾取气象站点落点范围，同时按用户的权限范围判定站点的行政区划，系统可自动校验站点经纬度与行政区划信息是否匹配、站点落点位置与用户权限是否匹配，为录入员在录入站点信息时提供正确判断;并以地图与站点定位同步表达的方式，完成气象站点地图展示和精确定位，实现气象站点信息与GIS的一体化管理。

3.2 GIS地图服务技术

采用ArcSever地图服务技术，发布标准OGC地图服务：网络地图服务（WMS）、网络要素服务（WFS）等，将各类气象站点信息通过地图服务发布的方式，发布于广东省气象地理信息服务平台，提供全省统一规范的气象站点信息服务和地图API接口，方便提供给全省各气象应用部门的业务系统对接使用，并在Web端调用显示。地图服务可为用户提供地图放大、缩小，地图切换、图层控制与叠加等交互功能，以及实现对地图拖曳、位移等操作。

3.3 Oracle数据库技术

以Oracle数据库技术为核心，按照各气象站点类型的共有属性和特有属性，建设主表和附表，主表主要存储气象站点信息的共有字段，如站号、站名、经纬度、站址、海拔高度等字段，同时存储于Oracle关系型数据库及Oracle+ArcGIS SDE空间数据库;附表主要存储气象站点信息特有的属性字段，如：回南天站的室外站号、自动土壤站的土壤类型、天气雷达站的雷达型号等字段，存储于Oracle关系型数据库，实现对多类型气象站点信息的管理。

4 系统功能设计

结合气象站点管理的实际业务需求，本系统主要功能有：站点展示功能、权限管理功能、站点管理功能、统计查询功能、历史沿革功能等。

系统功能模块设计如图4。

4.1 站点展示功能

该功能包括：地图显示、地图切换、站点地图展示等。通过调用广东省气象地理信息服务平台的地图服务，显示地图，同时将气象站点信息在地图上进行展示。用户登录系统后，选择站点分类，可以在地图上看到该类气象站点信息在地图上的分布展示。

该功能还实现了气象站点信息地图展示与气象站点信息表的联动功能，用户点击站点表上的某条站点信息时，地图将对应到该站点的地图显示位置，并将该站點对应的信息在地图上显示出来。同时，在WebGIS地图上，用户可以进行点击查询，弹出站点信息的数据框。

4.2 权限管理功能

该功能实现用户的增、删、改以及用户角色、权限的分配。权限管理实现对系统内各种用户的基本信息、角色及其相应的访问权限和内容权限进行管理。

系统角色可分为录入员、审核员和系统管理员三类。录入员具有信息录入、修改、导出等功能权限;审核员具有审核、核对等功能权限;系统管理员主要有创建数据模板、用户管理等功能权限。不同角色拥有不同的功能权限。

三类系统角色分别对应若干系统用户，主要包括市县录入员用户、市县审核员用户，以及省系统管理员用户。设置用户的基本信息，包括设置用户名、登录密码、所属行政区域、角色和权限的范围等。

4.3 站点管理功能

1）模板管理功能

该功能实现系统管理员自定义创建站点类型，通过创建数据表以及定义数据表各字段的规则（字段名称、类型、约束等），完成数据模板创建，形成统一规则库，并支持以EXCEL格式进行数据模板导出，提供给市、县录入员用户下载，以便市、县用户在统一的模板上进行数据填报。

规则库的定义也支持可配置，即系统管理员在定义规则的时候除了数据属性（数据为字符型还是数值型）外，也可以定义数据的类型规则，这些规则都支持以下拉框的形式供用户去选择。

2）录入审核功能

站点信息的录入、审核功能提供站点信息录入主流程，是本系统的最主要功能。

该功能实现市、县用户对本行政区划权限范围内的气象站点信息的录入，同时系统基于审核机制，录入员录入的站点信息必须经审核员审核后才可入库，站点信息录入审核过程包括：录入、检查、提交、修改、审核等操作过程。

由市、县录入员进行数据模板下载，以及站点信息的录入、检查、提交;再由市、县审核员对录入的站点信息进行核对、审核等。站点信息经市、县审核员审核通过后，即可在系统中查看到已审核入库的站点信息。

4.4 统计查询功能

该功能实现了气象站点信息的检索统计、信息查询等。站点信息查询功能是指根据站点类型、站点要素信息等查询到相应的站点信息，如：用户输入查询关键字，如站号、站名、经纬度、站址等信息，以图或表的形式呈现站点信息的查询结果。站点信息统计功能是指对站点类型、站点状态、站点数量等信息进行统计，以统计表或统计图的方式展示统计结果。

4.5 历史沿革功能

该功能用于建立气象站点历史沿革档案。气象站点历史沿革管理功能分为：站点信息历史沿革记录和站点信息历史沿革查询两大子功能。

站点历史沿革信息包括建站时间、迁站信息、站名更改、撤站时间等站点历史信息。用户可按站名、站号等信息查看站点的历史变更记录，或按站点信息的修改时间查看站点历史沿革记录，该功能可直观查看站点历史变化过程。

5 结束语

本文结合广东省气象站点信息管理的需求，设计和建设了广东省气象站点信息管理系统。在 WebGIS上实现各类气象站点的分布展示，实现广东省、市、县三级气象业务人员统一管理气象站点信息。图14为广东省气象站点信息管理系统首页，是用户的可视化操作界面，该系统已经在广东省气象部门中正式业务运行，该系统运行平稳、操作便捷，大大提高了广东省气象站点信息管理的效率，使广东省气象站点信息管理更加统一规范、科学高效，对广东省气象站点信息管理能力的提高起到了积极作用。

参考文献：

[1] 江海生，易圣才，陈章法，等.区域气象站降水资料在地质灾害预警中的应用[J].高原山地气象研究，2009，29（S1）：156-158.

[2] 叶栋水，刘桐恺，王鑫.福建省气象站网信息管理系统的研究与设计[J].电脑与电信，2021（S1）：27-29.

[3] 陈国强，徐泽东，代永光.青海省自动气象站维护管理系统的研究和设计[J].青海科技，2019，26（6）：110-113.

[4] 李新庆，陈海波，樊宽.宁夏气象观测站网信息管理系统的设计与实现[J].智能计算机与应用，2016，6（4）：12-15.

[5] 吴颖，范保松，王君.河南省气象观测站网管理系统的设计与实现[J].科技资讯，2019，17（35）：20-26.

[6] 何林，邓凤东.区域自动气象站站网信息管理存在问题及对策[J].陕西气象，2018（5）：33-36.

[7] 万文慧，陈维华，刘敏.WebGIS在气象业务系统建设中的应用研究[J].计算机与现代化，2013（1）：110-111.

[8] 赵铁松，王晓云，李伟，等.基于B/S架构和开源WebGIS平台的气象观测站网可视化系统[J].气象科技，2013，41（1）：57-61，96.

【通联编辑：谢媛媛】