河南省气候业务数据库系统的设计与实现

第34卷第3期气象与环境科学Vol. 34 No. 32011年8月Meteorological and Environmental SciencesAug. 201.河南省气候业务数据库系统的设计与实现张方'，于庆学2(1.河南省气候中心,郑州450003; 2.河南省气象局,郑州450003)摘要: 基于关系型数据库管理系统,构建了河南省气候业务数据库系统,用于存储全省各气象台站建站以来的逐日数据、月统计数据、年统计数据等。利用可视化开发环境,采用面向对象编程语言,开发了气候业务数据库应用系统,具备数据库记录实时追加、信息化文件采集、数据库记录修改、数据库记录查询统计、数据质量检测等功能。系统投入使用后，提高了气候业务的实时服务能力,保证了气象资料的安全性和一致性,提升了气候业务信息化水平。关键词:气候;数据库;客户墙/服务器中图分类号: TP311.52文献标识码:A文章编号:1673 -7148(2011)03 - 0088 -04为气候业务工作提供了可靠的数据环境支撑。引.言气象资料是开展气候业务工作的基础。目前，1系统设计国内各级气象部门气候业务中的资料管理方式多以1.1系统体系结构设计文件库或者单机数据库(如Access)为主。 随着数采用关系型数据库管理系统[5-61作为底层核据库技术越来越成熟，其数据管理方面的优越性日心,为关系型数据和结构化数据提供了安全可靠的益显现,在各类气象业务中的应用也越来越普存储功能,可以构建和管理高性能的数据应用程序。遍「1-4)。目前,河南省气候业务中气象资料实际应数据库管理员完成对数据库管理系统和数据人库软用多以分散、独立的文件库为主,在资料的质量、可件数据修改软件的维护,终端用户通过操纵数据库用性,资料获取的便捷性、时效性等方面还不能完全应用软件实现对数据库的查询、统计、结果输出等功满足需求。因此,为满足河南省气候业务需要,提高能。在实际应用中，数据库对终端用户完全透明,终气候业务的实时服务能力,提升气候业务信息化水端用户不需要了解数据库的结构等信息。数据库应平,建立一套气候业务网络数据库系统十分必要。用软件采用两层Client/Server结构，Server端是关系在调研河南省气候预测、气候监测、气候评价等业务型数据库管理系统,Client端运行自行开发的数据服务工作对数据库系统的需求基础上,建立了气候库应用软件。系统流程如图1。业务数据库,存储了河南省气象台站自建站以来的1.2系统功能设计逐日要素数据、逐月统计数据、逐年统计数据;开发(1)数据库记录实时追加。实时入库软件在服了基于Client/Server 方式的气候业务数据库应用系务器后台运行,从异构数据源采集实时数据入库,同统,提供了数据库记录实时追加、信息化文件采集、时进行质量检测(不修改可疑记录,把可疑记录写数据库记录查询/统计等功能。本文主要从系统体人可疑记录表),实现历史资料和实时资料的有效系结构设计、功能设计、数据库设计、要素资料的质衔接,保证资料的连续性和完整性。同时可实时显量检测和系统实现等方面介绍了河南省气候业务数示人库信息,浏览可疑记录,手工执行环流场数据计据库系统。目前数据库和应用系统已经投人运行，算和实时数据压中糊坦环海场粉据的人库操作。中国煤化工收稿日期:2011 -04 -01 ;修订日期:2011-04-18YHCNMHG基金项目:河南气象科学技术研究项目“河南省气候业务数据库系统建设"(Z201009)资助作者简介:张方(1975-),男,河南洛阳人,高级工程师,硕士,主要从事信息技术管理与开发工作. E-mail:xfmai17500@ 163. com第3期张方等:河南省气候业务数据库系统的设计与实现8自动站数据入库程序)地面信息化文件|最高气温值，各站月日最低气温≤4、0 C的日数,各(月、年)站月极端最低气温值,各站月大雾日数,各站月大风.丁T。C日数。设立YMI_ID字段(年Year、月Month、站号Iii气候监测产品质量检测程序环流场数据的数字组合)作为表的主键。(3)年统计数据表:主要存储河南省气象台站气候业务数据库建站以来逐年的要素统计值,包括年平均气温、年总逐日逐站表逐日指数表月统计值表 年统计值表降水量、年总日照时数,各站年连续最长降水日数及降水量,各站年连续最长无降水日数,各站年暴雨日数据库应用程序数,各站年日最高气温≥35、37、40心的日数,各站I 单站查询统计排位台站信息|年极端最高气温值,各站年日最低气温≤4、0 C的图1系统流程图日数,各站年极端最低气温值,各站年大雾日数,各(2)信息化文件采集。读取气象台站上传的地站年大风日数。设立YI_ ID字段(年Year、站号lii面报表信息化资料(月文件、年文件),程序首先进行要素分解,然后进行统计、计算,最后人库。(4)质量检测规则表:存储入库时执行质量检(3)数据库记录查询、统计。单站查询:支持选测的规则。择单个或多个要素查询,支持选择时间段查询。同(S)可疑数据表:存储入库过程发现的可疑时,可以按照某个要素的升序或降序排列查询结果，数据。可以按照某个自定义的数值范围显示查询结果记(6)站点表:全省观测台站的名称、站号、所属录。统计排位:支持任意时间段内某个区域或某站地市、所属区域、经度、纬度、海拔高度,以及台站气的逐日数据的统计(最大值、最小值、平均值、记录候简介等。个数)、排位(前XX位,用户自定义)。台站信息显1.4要素资料的质量检测示:台站的名称、站号、所属地市、所属区域、经度、纬要素资料的质量检测7!主要针对逐日数据。度、海拔高度,以及台站气候简介等。对每个观测要素按天气学意义进行有关检测,以判1.3数据库设计定该要素值是正确、错误或者可疑。要素值检测的数据库主要存储气候预测、气候监测、气候评价方法比较复杂,在本系统中只按照世界气象组织等业务使用的数据,大部分为日期型、数值型记录。(WMO)所建议的初步质量检测方案作以下质量设计的数据表包括:逐日基础数据表、月统计数据检测:表、年统计数据表、质量检测规则表、可疑数据表、站(1)要素允许值检测['8]。点表等。(2)内部一致性检测。内部一致性是指同一测(1)逐日基础数据表:主要存储河南省气象台站同时测得的参数之间应保持-致性原则。 如气温站建站以来的逐日要素资料,其中日平均气温、日最.内部一致性检测,是指对不符合日最低气温≤日平高气温、日最低气温、日降水量、日照时数、日气候监均气温≤日最高气温的记录进行检测并记录。测产品、日本站气压、5日滑动平均气温存人逐日逐上述检测方案是基于在质量检测中,每个站点站数据表,设立YMDI_ ID字段(年Year、月Month、日的观测都被视为是独立的,与邻近各站点的数据是Day和站号1ii的数字组合)作为表的主键;副高面无关的。对发现的错误或者可疑记录，系统进行记.积指数、副高强度指数、副高平均脊线位置、副高西录,质量检测并不去改变要素值本身。伸脊点、副高北界位置存人逐日指数数据表,设立2系统实现YMD_ ID字段(年Year、月Month、日Day的数字组合)作为表的主键。2.1 数据实时入库(2)月统计数据表:主要存储河南省气象台站建自动人中国煤化工统每天定时从站以来逐月的要素统计值,包括月平均气温、月总降河南省自动YH.CNMH GH出的结果文本水量、月总日照时数. ,各站月连续最长降水日数及降文件中提取(取计鼻)安系记求，经过质量检测(把水量，各站月连续最长无降水日数,各站月暴雨日数，不符 合质量检测规则的记录写人可疑数据表,供下各站月日最高气温≥35、37.40 C的日数,各站月极端一 步检测鉴定使用)后,利用ADO控件把记录写人90气象与环境科学第34卷气候业务数据库中相应的数据表。在监视栏中实时气候业务数据库发出SQL命令,支持选择任意时间显示人库处理过程。段,对任意要素都可以设置大于、小于或等于的条件人工入库。在多选框中列出要素名称，下拉框组合,可按照任意一个查询要素进行升序或降序排列出站点，日期框中列出日期,用户选择完成后可以列,以表格形式显示查询结果集。选择补充入库或更新入库。补充人库是利用ADO统计排位:在多选框中列出要索种类,在下拉框控件向气候业务数据库发出“insertinto"命令来实中列出河南全省站点和18个地市(支持分单站或现要素记录人库,适用于第一次入库新记录的情况;分区域统计)。用户选择起止日期、查询要求(最大更新人库是利用ADO控件向气候业务数据库发出值、最小值、平均值、满足条件的记录总数、排位),“update"命令来实现要素记录人库,适用于对已人程序生成SQL语句,向气候业务数据库发出命令,库记录进行修改的情况。因为各个数据表建有唯-一气候业务数据库返回查询结果,在文本框中显示查性约束条件,所以数据表中不会出现重复记录。图询结果，并可以打印或保存。2为入库界面。台站信息:可以显示的台站信息包括台站的名称、站号、所属地市、所属区域、经度、纬度、海拔高度,以及台站气候简介等。在下拉框中列出河南省.回站点,用户选择站点,程序生成SQL语句,向气候业务数据库发出命令,气候业务数据库返回查询结果,8年在表格中显示查询结果,并可以打印或保存。3小结(1)建立了高效、可靠的气候业务数据库系统，为大量的实时和历史气象数据提供了可靠的存储保障,从而提高了气候业务的实时服务能力,保障了气图2入库界面象资料的一.致性,也方便了对气象资料的管理和检人库监控。在编辑框中显示数据表的最新人库则。河南省气候业务数据库系统先后完成了全省所记录日期、最老人库日期、记录总数等信息。用户还有气象台站自建站以来逐日数据的人库,完成了全可以选择查询某天逐站(或某站逐日)数据或者逐省1971年以来副高指数数据的入库,完成了全省所日指数数据,或者直接在编辑框中输人SQL命令语有气象台站自建站以来逐月统计数据的人库，截止句,程序读取后利用ADO控件向气候业务数据库发2011年3月累计入库数据近500 MB。出SQL命令,以表格形式显示返回的结果集。图3(2)针对气候业务数据库系统建立了灵活、稳为入库监视界面。定的数据维护系统。保证数据库数据更新的及时性,提供对新增人库数据的扩展性,可以对数据库数据进行质量检测。(3)对于质量检测中记录的可疑数据,可以结概入牌记来日电113.合人工天气报文记录进行人工检查后订正。(4)气候业务数据库系统建设是一项长期的基础性业务工作。在下一步工作中,要继续加强数据的积累;并根据业务服务工作的需要,陆续增加新的数据种类。目前,气候业务数据库已应用于“黄河础流域短期气候预测业务平台”等多个业务系统,提供后台数据大声图3入库 监视界面中国煤化工2.2数据库应用参考文献TYHCNMHG单站查询:在下拉框中列出站点,在多选框中列[1]李树岩,成林, 马志红,等.基于Web的河南省农业气象指标查询出要素种类,日期框中列出日期。利用ADO控件向系统[J].气象与环境科学,2010 ,3(2):90 -93.第3期张方等:河南省气候业 务数据库系统的设计与实现9[2]张方,武鹏,霍锐,等.基于C/S结构的气象信息网络综合监控系实现[J].海洋技术,2010 ,29(1):95 - 100. .统的设计与实现[J].气象与环境科学,2009 ,32(增刊) :279 -282.[6]何彬方,杨太明,王海军，等.省级农业气象数据库及管理系统的[3]王海龙,杨忠霞,陈朝辉.等.地市级气象信息网络数据库系统建设计与实现[J].中国农学通报,2009 ,25(24) :520 -524.设及应用[J].气象与环境科学,2009 ,32(增刊):311 -314.[7]窦以文,屈玉贵,陶士伟,等.北京自动气象站实时数据质量控制[4]鲁坦,乔春贵,李周,等.河南省气象灾害预警信号制作查询系统应用[J].气象,2008 ,34(8) :77-81.[J].气象与环境科学,2008 ,31(2):83 -84.[8]中国气象局.地面气象观测规范[ M].北京:气象出版社,2003.[5]张莹,周智海,刘凌峰,等.海洋技术信息共享与服务系统设计与Design and Implementation of Henan Provincial ClimateBusiness Database SystemZhang Fang'，Yu Qingxue2(1. Henan Provincial Climate Cenler ，Zhengzhou 450003，China;2. Henan Provincial Meteorological Bureau , Zhengzhou 450003, China)Abstract : Based on relational database management system, Henan provincial climate business data-base system was established. The daily data and monthly statistics and yearly statistics of all meteorologi-cal stations in Henan were stored in database. In visual development environment and using object orien-ted programming languages, the climate database application system was developed. The database systemfunctions of records for real-time appending ，information documents collection ，records modification, re-cords for querying and data quality control were implemented. Because the climate database system real-time service ability of climate business was improved, and the security and consistency of meteorologicaldata was ensured ，the information level of climate business was promoted.Key words : climate; database; Client/ Server中国煤化工MYHCNMHG