基于B/S模式的城市气象观测数据共享网站的设计与实现

江苏省产品质量监督检验研究院　林　婷



基于B/S模式的城市气象观测数据共享网站的设计与实现

江苏省产品质量监督检验研究院林婷

【摘要】根据不同用户对城市气象观测数据的需求，利用web开发技术，设计并开发了一个基于B/S模式的城市气象观测数据共享网站，一方面满足专业型用户在科研上对历史气象数据的需求；一方面满足非专业型用户在生活上对实时动态气象数据的需求。

【关键词】B/S；气象观测数据；网站设计

0　引言

大气运动的随机性，导致各气象要素无时无刻不在变化中，实时气象数据在不断更新，历史气象数据在不断累积，数据量与日俱增[1]。尤其近年来，随着数据采集技术的进步，气象观测数据的数量快速增长。海量的气象数据为探索气候演变规律、预测天气和气候变化趋势提供了丰富的数据源，同时也带来了新的挑战[2]。如何针对不同的用户需求提供相应的气象数据和服务成为当前气象数据应用的关键问题。对于专业型用户，其更关注历史气象数据，通过数据挖掘算法从历史数据中获取有用的气候模式，对科学预报决策服务的提供有重要意义。对于非专业型用户，其更关注实时动态数据，根据实时气象规划调节衣食住行，满足日常生活需求。本文根据对以上不同用户的需求进行分析，利用web开发技术，开发一款面向气象数据的、具有良好人机交互的数据共享平台，一方面满足专业型用户对历史数据的科研需求；一方面满足非专业型用户对实时动态数据的生活需求。同时，本平台将科学数据可视化的技术应用到气象领域，使得原本复杂、海量、晦涩的数据转变成直观的二维可视化显示，有效帮助气象工作者分析气象数据和在短时间内做出准确的判断，为气象预报业务提供全面快速的决策支持信息。

1　网站体系结构

本网站采用结合三层架构的B/S结构，B/S结构，即浏览器/服务器结构，是随着Internet的兴起，对C/S结构的一种变化或者改进的结构。在这种结构下，用户工作界面是通过WWW浏览器来实现，极少部分事务逻辑在前端（Browser）实现，主要事务逻辑都在服务器端实现，可极大提高服务器端数据的安全性和网站的可扩展性[3]。通过本网站，非专业型用户可以了解城市气象监测信息以安排日常生活，专业型用户可以下载城市历史气象数据以应对科研需求，不受时间和空间的限制。网站的体系结构如图1所示。

图1　网站的体系结构

2　网站功能设计

本网站主要包含以下功能：

（1）用户管理：包括用户基本信息的录入、注册、登录、注销等功能模块。用户根据自己的需求，填写个人基本信息，申请不同的用户权限，待管理员通过之后，即可检索和下载相应权限下的气象数据。

（2）数据检索：根据不同的用户权限，基于台站名称、台站编号、气象要素、行政单位、时间等条件实现气象数据的检索，还可以从百度地图中框选台站（通过画圆，画多边形和画矩形）实现台站信息的选择。用户可阅读“数据集描述说明”，了解数据的基本信息，如气象要素、历时、缺失值、地理空间范围等。实时数据检索提供某个或者某些站点近一周内的气象数据，便于非专业型用户规划衣食住行，历史数据检索提供某个或某些站点在某一历史时段内的历史数据，便于专业型用户进行科学研究。

（3）数据下载：根据不同的用户权限实现历史数据、实时数据的下载。

（4）可视化服务：包括实时数据的图表化表达和气象要素空间插值等功能模块。用户可查看某一时间段内某个或某些站点的气象要素的折线图、柱状图等，也可以根据多个站点的气象要素信息，选择不同的空间插值方法（如反距离加权插值、样条插值法等）对气象要素进行插值，获得某气象要素空间分布图。

图2　来安、滁州、仪征、六合温度变化折线图

3　网站实现

本网站采用apache2.2作为web服务器，后端采用zend studio作为开发环境，使用php作为后端开发语言，前端采用DreamweaverCS6作为开发平台，使用html、css、javascript作为前端开发语言，前后端交互使用ajax，数据库使用Mysql。

通过python编写代码，从公开网站http:// flash.weather.com.cn/dsk/101060205.xml中实时动态抓取全国2566个基准地面气象观测站点的数据，包括日平均气温、平均相对湿度、平均风速、平均风力和降水量等气象要素，气象站点多且覆盖全面。该方法利用多线程技术实现同时获取、捕捉异常并抓漏值、精准定时启动等目标，使得数据获取简单，同时也保证了数据的准确性。

服务器端数据库的设计依照Web数据库理论和网站需求，共设计了4张表：

省份站点表station：站点与省份的对照表，字段包括省份名称、省份编号、站点编号、站点所在经度、站点所在纬度、站点所在海拔高度等。

实时气象数据表current：只保存从当前时间开始到前一周的数据，表中的数据一小时更新一次。表中的字段包括站点名称、站点编码、省份编码、时间、各气象要素数据、用户权限等。

历史气象数据表history：从2013年开始存储气象数据至今，表中的数据一小时增加一次，不断累积。表中的字段包括站点名称、站点编码、省份编码、时间、各气象要素数据、用户权限等。

用户信息表user：用于存储用户注册信息，字段包括用户名、密码、用户权限等。

通过SQL语言对Mysql数据库进行增删改查，设计出各个功能模块的Web应用程序（B/S）模式。

4　总结与展望

城市气象观测数据是气候模式研究和科学预报决策服务中重要的数据源，与人们的日常生活息息相关，本文针对不同的用户需求，设计了一款气象观测数据共享平台，为气象观测数据在不同需求下的Web应用提供了一个较好的案例。

参考文献

[1]王若曈,黄向东,张博,王建民,罗兵.海量气象数据实时解析与存储系统的设计与实现[J].计算机工程与科学,2015,37(11):2045-2053.

[2]毛炳文.大数据时代的气象水文信息保障[J].科学时代,2014,(14).

[3]朱丽娟.基于B/S的三层架构精品课程网站的设计与实现[J].计算机与现代化,2012(7):124-131.

林婷，助理工程师，现供职于江苏省产品质量监督检验研究院，主要从事产品质量检验、研究、管理工作，研究方向：计算机科学与技术。

作者简介：