基于SQL Server 的气象观测记录管理系统设计

2014-03-06黄擎

电子科技 2014年12期

黄擎

(贵州省兴仁县气象局，贵州兴义 562300)

随着气象业务服务逐渐朝着信息化方向发展。诸多相关专家研制了国家级农业气象预报服务系统软件，以模型的方式实现了对农业气象预测和预报产品输出等功能。基于SQL Server 数据库设计了气象观测记录电子报表信息管理系统，进一步实现了数据网络共享，并有效确保了数据的唯一性和完整性。

1 SQL Server 相关概述

数据库管理系统(Database Management System，DBMS)，是指将众多具有相关性的数据以一定的组织形式进行存储的数据集合模式，此软件系统可支持检索、存储、建立、使用及维护等功能，其中主要包含数据模型、数据库建立及数据库与应用的接口语言。高性能数据库是保障大量气象数据收集、分发、存档和检索的必然途径，同时还需具备高效的数据管理和实时访问能力，通常若要满足系统需求则必须建立分布式数据库系统。Microsoft 公司的SQL Server 具有可伸缩性强、与相关软件集成度高及应用方便等优点，且对于大型多处理器的服务器均可使用此系统。另外，SQL Server 相比其他数据库管理系统还具有，如OLAP、复制及标准的SQL 语言等功能。其还拥有大型数据库中像存储过程、触发器等特性，且其的结构较为简单，数据存储形式以二维表为主，通过一个表码与另外一个表码相连接从而实现表之间的数据联系。同时，此数据系统还提供了以应用操作为主的SQL－DMO 强大管理模型，如便于用户接口、重复性任务作业调度等。而关系系统为方便用户更有效地管理数据系统，还提供了应急恢复、并发控制等功能，更关键是可通过OLEBD、ADO 等技术对数据库进行访问。

2 系统设计

2.1 系统设计目标

以农业气象观测为例，将气象业务服务系统作为基础，并以数据库管理为核心。建立农业气象数据库管理系统，需有数据采集、质量控制、加工处理、数据库维护等模块。根据业务、科研、服务的实际需求原则，设计管理系统的目标主要有:(1)通过计算机网络传输信息化后的“报表”资料。(2)将信息化后的资料报表等历史资料存入磁盘文件中。(3)提供报表资料的初步审核、浏览、多种查询输出等功能。(4)将基本气象资料与“报表”资料相连接，从而满足相关科研及业务统计的需求。(5)建立农业气象文件库，运用统一文件代码格式，其中包括农业气象产品文件库、农业气象指标文件库等。

2.2 管理系统的文件组织

通常气象观测记录的数据库会存储大量信息，如用户信息、台站信息、档案类型信息和电子报表存储信息等。而农业气象信息观测记录资料中有英文字母、阿拉伯数字、汉字或符号等，数据结构较为复杂。根据不同资料的具体特点可将报表资料分为两种类型，一种为备注型字段，此种类型还分为文本和备注字段数组;另一种则为字符型字段，用来表示原始值为未知标准的计算机数据库字段类型。若为整段描述性文字内容，则可将其划分至文本当中，具体数据文件设计如表1所示。

表1 管理系统主要数据文件

农业气象数据库会涉及如民政部门灾情信息、农作物信息、统计部门的产量信息等，这些非气象信息数据类型多样，结构复杂。除传统的数值型数据以外，其存在形式还有文字、图形、表格等。系统会将农业气象观测记录数据分为数据库和文件库两部分，前者建立SQL Server 数据库存储基本气象资料和农业气象观测资料等，后者则以doc、dbf、jpg 等文件格式存放农业气象情报预报指标和模型。

农业气象数据库共分为8 类:常规气象资料、农业气象灾情、农业气象观测资料、农业经济统计信息、农业气象方法模型、QBS 灾情资料、系统产品以及辅助数据。针对上述数据库可设计各字库的书库模型和数据库对象，并基于SQL Server 下建立逻辑字库、数据库表结构及数据管理等功能。文件库由农业气象图形图像库、农业气象产品库、农业气象指标库、地理信息背景库和农业气象知识库5 部分组成。

2.3 数据库存储结构设计

数据表的结构包含区站号和时间两个字段，表2为农业气象观测记录电子资料数据库表结构。在设计该结构表时，为将此数据与地理信息系统共享，可将索引键定义为“区站号”并作为空间数据连接的关键词，其属性数据会在浏览空间数据时自动显示。

表2 农业气象观测记录电子资料数据库表结构

2.4 信息管理发布平台

采用Java 设计并开发气象观测记录电子报表信息管理发布系统，整合了SQL Server、Hibernate、Spring框架，其在一定程度上简化了编程模型，减少了应用程序代码对框架的依赖性。具体实现步骤如下:

步骤1 用户注册。系统运行过程中会默认显示登陆界面，单击“注册”便能转到注册页面，按照步骤填写相关注册信息，若出现用户名重复，则需重新填写信息，一旦注册成功，数据库便会添加用户信息。

步骤2 用户登录。用户在系统页面输入注册名称并单击“登录”按钮，系统会自动检测登录信息与注册信息是否相符，若正确则表示登录成功，反之则自动转回登录界面。

步骤3 电子报表查询。通过选择不同的台站和档案类型信息，在电子报表查询页面中可以查看所需的报表，通常获得台站和档案类型的详细信息可通过查询其所对应的资料来实现。

步骤4 用户信息管理。主要是针对用户信息的修改及查看详情，如真实姓名、用户名、密码、权限角色、所属部门和联系方式等。

3 系统实现

3.1 电子报表数据库的建立

建立气象观测电子报表数据库系统主要采用SQL Server，根据地面气象观测报表不同属性来建立用户信息、观测站属性、报表页次信息等，从而实现数据库逻辑设计、物理设计及运行维护设计［3－4］。

3.2 数据采集处理

数据采集分人工录入和自动采集两种，如图1 所示。前者主要针对无法自动联机取得的非信息化资料，如农业气象指标、地理背景信息、农业经济统计信息或农业知识模型等，其通过人工录入后期加工成数据库所需格式并存入库中。此外，还可采用不同的方式采集不同种类的资料和数据源，并通过格式检查及质量控制处理后，确认合格方可入库。而自动采集主要是针对气象观测电子记录中的地面观测资料、气象产品资料、部分农业气象观测资料，经加工后形成可被数据库纳入的格式存入库中。目前，已将信息化数据文件通过设计标准中间格式等方式达到了挂历智能化和规范化，其目的是为了更好地与其他系统数据兼容。此外，SQL 数据库入库功能还提供与现行全国通用天气整编资料W 文件、气候环流数据的相同格式［5－6］。

图1 数据库服务界面及组成框图

3.3 地面气象自动站报表信息发布

将SQL Server 数据库连接Java Servlet、JDBC 技术并集合Hibernate、Spring、与JSP 技术［7］实现B/S 架构的电子报表信息发布平台。各类报表信息客户均能通过系统进行集中管理，还可导出报表，实现对用户权限的管理。而管理人员在基于Web 浏览器设计的平台上可增强平台的可移植性、可维护性和可扩展性，且能将数据库中用户所需的数据迅速提炼到网页中进行发布。