河北省综合气象观测资料共享显示平台设计

摘 要： 河北省综合气象观测资料共享显示平台的目标是建立一套覆盖全省，集数据收集与分发、观测资料产品生成、资料存储管理、共享服务于一体的气象信息共享业务系统。该平台实现气象观测资料显示和共享自动化、集约化和图形化，以直观、形象的图形文字的方式在网络上发布产品，便于省、市、县三级气象部门及相关行业用户共享气象信息。这里主要从平台结构设计，平台实现的功能，以及平台建设中核心技术的实现等方面介绍河北省综合气象观测共享显示平台建设情况。

关键字： 综合气象观测资料； 信息共享； 业务系统； 显示平台

中图分类号： TN925⁃34 文献标识码： A 文章编号： 1004⁃373X（2015）03⁃0112⁃03

Design of display platform for comprehensive meteorological observation

data sharing in Hebei province

WU Yan⁃ping1， DONG Bao⁃hua1， ZHANG Wen⁃long2， SHI Jian⁃guo1， ZHU Dong⁃mei1， ZHANG Jun1

（1.Hebei Province Meteorological Information Center， Shijiazhuang 050021， China；

2. Beijing Institute of Urban Meteorology， Chinese Meteorological Administration， Beijing 100089， China）

Abstract： The target of display platform for the comprehensive meteorological observation data sharing is to establish an integrated meteorological information sharing business system for data collection and distribution， observational data generation， data storage management and shared services， which will cover over the whole Hebei province. The platform can realize the meteorological observation data display， sharing automation， intensification and graphics， and issue the products in intuitive and visual graphical text way in network， so as to make the meteorological departments in provincial， municipal and county levels and the related industrial users share the data easy. The construction status of display platform for the integrated meteorological observations sharing in Hebei province is introduced in the aspects of platform structure design， platform function implementation and core technologies during the platform construction.

Keywords： comprehensive meteorological observation data； information sharing； operation system； display platform

0 引 言

随着现代化建设的不断深入，气象业务快速发展，服务需求不断提高，气象探测资料种类和数量日益增加，各级气象业务人员对各种气象探测数据的共享与组织提出了更加细致的要求。通过建立一个统一的综合气象观测资料显示平台，将河北本地及周边区域的各类气象观测数据以图形化方式进行展示，便于预报服务人员应用，同时满足其他人员访问气象数据的需求。

1 平台结构设计

河北省综合气象观测资料共享显示平台的系统架构采用B/S（浏览器/服务器）结构，用户通过浏览器在页面上提出请求给服务器，服务器根据用户请求将数据内容从服务器中获得，然后形成用户请求的页面通过浏览器展示给用户。

复杂的图形显示由后台程序生成静态图片来完成，以提高页面的访问速度；简单的图形，表格显示由Web 中的控件完成；部分极值统计功能由后台程序和数据库完成，Web页面不作处理。整个显示子系统采用胖服务器⁃瘦客户端的方式。

数据处理采用目录监控和定时作业相结合的方式，以满足不同观测资料的时效要求。数据存储采用关系数据库和文件系统相结合的方式，对于那些序列化较好，便于使用关系数据库管理的数据采用关系数据库进行存储；而对于那些文件较大且不适合于关系数据库的数据将采用文件库进行管理。对所有数据建立统一标准的元数据，以便检索和使用。

河北省综合气象观测资料共享显示平台的栏目结构如图1所示。

平台包含的主要资料类型有常规气象资料、多普勒雷达资料、卫星云图资料、特种观测资料等。常规气象资料包含天气图、重要天气图、自动站（含区域站）、旬月报等；多普勒雷达资料包括石家庄、张家口、承德、沧州、秦皇岛等5部雷达回波产品以及华北雷达拼图产品；卫星云图资料包括FY2D、FY2E、FY2F双星、极轨卫星等实时及历史云图产品；特种观测资料主要包括GPS/MET产品、大气环境监测、风廓线雷达产品、闪电定位、土壤水分、水文监测数据、风能、大浮标、小气候站、降雪加密观测数据、沙尘暴、PM2.5等；数据服务主要提供各种原始观测资料的元数据发布、观测数据发现和下载功能，满足用户对原始观测资料的使用需求。

2 平台功能设计

河北省综合气象观测资料共享显示平台是集观测资料收集分发和数据服务于一体的统一平台，其主要功能有：

2.1 数据收集与分发

对于元数据，首先是数据收集与加工，分目录储存各类数据，数据收集程序主动收集接收到的各类数据文件，并将收集到的数据信息情况记录到运行日志库中；对于需要入库的数据，将符合条件的数据记录内容进行分解，实时存储到数据库中的相应表中，以供页面显示调用。数据处理子模块由若干个子程序模块组成，实现对各类数据的分解入库；对于文件存储的数据，按显示要求，按一定的规则处理后存储到相应目录。

2.2 观测资料产品生成

平台综合考虑响应速度以及应用便利性，对于观测资料进行图形处理，包括以下两方面：

（1） 非实时静态图形处理：根据用户需求以及不同数据类型在后台定期加工色斑图、等值线图、雷达拼图等不同形式的图形，供Web页面显示调用，提高平台响应速度。

（2） 实时图形处理：自动站的显示，根据用户查询条件实时动态生成相关图形，方便用户使用；其余数据类型需要的简单图形，比如折线图、柱状图等由Web控件实时动态生成。

2.3 气象观测资料存储管理

制定全省气象观测资料存储管理规范，设计并实现集观测资料收集、存档和检索为一体的观测资料存储管理系统。依托大容量网络集中存储设备，将全省观测资料统一集中存储，并提供给各单位检索调用。据测算，原始观测资料有13个大类之多，观测资料最小频度为5 min，每天文件数量为24万个左右，数据量达到50 GB。资料存储管理流程如图2所示。

图2 气象观测资料存储管理流程图

2.4 实况资料和历史资料查询

更新程序自动检索最新的实况资料，包含常规资料、雷达、卫星云图、特种资料等十几种资料，并与站点信息相结合在网页进行动态标注。历史资料可以通过日、旬、月、年进行所有要素资料查询。通过查看实况资料和历史资料，对决策和预报服务起着至关重要的作用。

2.5 气象探测数据共享服务

综合信息平台作为数据中心，负责承担全省气象数据及其产品的收集、加工处理、存储、建立综合气象数据库，研究与应用最新数据处理技术；加工和开发各类气象数据产品；形成各类便于应用的数据产品。根据不同用户需求，向全省各类用户提供各类气象数据及其产品的共享服务。

3 核心实现技术

气象信息共享平台是一个综合业务系统，作为新一代气象信息管理系统，平台体系结构和技术非常复杂，其中数据资源是气象信息共享平台的核心，同时，所有元素和系统均需要集成在统一平台框架内并且为用户提供全局数据导航和获取接口，因此，构建综合气象信息共享平台须采用数据采集、处理、页面开发、数据文件监控和数据库管理等多种技术。

3.1 数据的收集与处理

对数据的采集和处理，采用Linux下基于Inotify机制消息驱动的目录监控来完成。基于消息驱动的数据实时监控、收集、处理与分发子系统， 明显地降低了服务器负载， 增强了系统的实时处理能力。该子系统是在Linux系统上， 利用Inotify机制实现的。它的主要特点是 不仅可以监视文件， 还可以监视目录； 使用系统调用通知文件系统的变化事件； 由于使用文件描述符作为接口，因而可以使用通常的文件I/O操作来监视文件系统的变化； 如果被监视目标在可移动介质上，在umount该介质上的文件系统后，被监视目标对应的watch将被自动删除， 并且会产生一个umount事件。

利用Pyinotify技术对一组用户定义的探测数据目录在后台进行监视， 当有新的探测数据到达时，Pyinotify自动生成文件系统变化通知消息， 系统调用相应的数据处理进程对探测数据进行处理和分发。系统不需要定期扫描磁盘， 有效地降低了服务器负载， 提高了数据处理效率。

3.2 Web页面的开发技术

气象信息共享平台页面的开发，改变了传统的table模式，所有页面均采用CSS+DIV来实现。简单地说，DIV用于搭建网站结构（框架），CSS用于创建网站表现（样式/美化），实质即使用XHTML对网站进行标准化重构，使用CSS将表现与内容分离，便于网站维护，简化HTML页面代码。

3.3 数据文件监控

主要利用目录监控程序，在对数据处理的同时，添加对数据文件的监控信息处理和入库，包括日志分析，跟踪执行等方法，在Web页面上提供各类数据文件达到状况、站点缺失等信息。

3.4 数据库管理

数据库管理采用Oracle 11G +RAC技术。数据库分为元数据库、实时要素库、文件监控库。扩展和优化现有的基于探测数据的实时库，包含元数据库、气象要素统计信息库等。通过性能调优来提高数据库的性能。数据库设计包括逻辑数据库架构（如表和约束）和物理特性（如磁盘系统、对象位置和索引）。查询优化和后台应用程序设计（包括事务边界、锁定和批处理）的使用，显著提高其性能。

4 结 语

河北省综合气象观测资料共享显示平台的设计开发，统筹考虑全省各级气象部门的业务需求，采用先进的技术。建成后的综合气象信息观测资料共享平台，为广大用户提供信息资源共享应用，对分散信息资源实施整合集成，方便快捷地为专业人员提供各种气象产品，满足日益发展各类气象业务需求。

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