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河南省农业气象服务平台的设计与实现

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第38卷第4期 气象与环境科学 Meteorological and Environmental Sciences Vo1.38 No.4 NOV.2015 2015年11月 河南省农业气象服务平台的设计与实现 薛龙琴 (1.中国气象局‘河南省农业气象保障与应用技术重点开放实验室,郑州450003;2.河南省气象科学研究所郑州450003) ,摘 要:为适应日益增长的农业气象产品服务需求,构建了河南省农业气象服务平台。河南省农业气象服务 平台采用省、市、县三级产品共享机制,采用统一产品格式、统一管理接口等方式对农业气象服务产品统一管理和 网络共享。平台基于Internet运行,选择MeteoGIS作为地图服务,使用Flex技术和JSP语言进行开发。为了灵活适 应不同地区的服务产品格式和服务需求,平台设计了产品自动转换程序,将不同的产品类型转换为统一的格式;开 发了各区域展示页面和产品类型可以定制的功能。通过分级用户管理,实现全省农业气象服务产品的展示、气象 资料的地图查询分析、特色农业、预警信息及农事建议的发布、专家在线指导、数据管理及用户管理等功能。河南 省农业气象服务平台巳通过验收并投入业务运行。业务运行结果表明,采用省、市、县三级共享机制的农业气象服 务平台,实现了全省农业气象服务产品的分级管理和分级共享,扩大了农业气象服务的覆盖面,提高了农业气象服 务的工作效率。 关键词:农业气象服务;信息化;Flex技术;气象GIS 中图分类号:TP311.52 文献标识码:A 文章编号:1673—7148(2O15)04—0099—06 引 言 气象部门要为现代农业的发展提供时效更快、 内容更多、水平更高、针对性更强的服务产品,就必 务”为主题,建立省、市、县三级共享的农业气象信 息服务网,实现全省农业气象服务产品的展示、气象 资料的地图查询分析、特色农业、预警信息及农事建 议的发布、专家在线指导等功能。系统的后台管理, 须不断提高农业气象服务水平¨ 。目前河南省气 象部门各地的农业气象服务产品,包括农气周报、农 气旬报、农气月报、干旱监测产品、遥感监测产品等, 多以专报或邮件等形式提供给各级部门决 策参考。虽然河南省气象部门建立了省级农业气象 服务产品网,但是对于河南省的农业气象服务工作 具有网站信息维护、用户管理、预警信息及农事建议 的短信发布等功能。为了实现气象资料查询服务, 平台设计了扩展接口,可定制、扩充新的气象资料。 河南省农业气象服务平台将常规气象观测资料和农 业气象预报、农业气象服务等信息快速、及时地发 布,并可以进行实时在线展示,为气象业务人员和社 来说,它存在两个局限:一是系统搭建在内部局域网 上,只限于气象部门内部用户的访问。二是只提供 各类省级农业气象服务产品,缺少市级和县级农业 会公众提供更全面的农业气象信息服务。 2 平台架构 河南省农业气象服务平台利用Tomcat 6.0作 为Web应用服务器,选择气象GIS(MeteoGIS)作为 地图服务,使用Flex技术和JSP语言进行开发。服 务器端运行环境为Windows 2003 Server、JDK 6.0平 气象服务产品。为了适应日益增长的农业气象产品 服务需求,需要建立一个省、市、县三级共享的农业 气象服务平台,实现全省农业气象服务信息在线 共享 1 平台建设目标 “河南省农业气象服务平台”以“气象为农服 收稿日期:2014—05—05;修订日期:2015—02—25 台。在开发模式上采用基于B/S的数据层、服务 层、表现层和客户层的4层体系结构,平台的总体结 构见图I。 基金项目:中国气象局气象关键技术集成与应用项目“夏玉米面积与长势遥感动态评估技术集成应用”(CMAGJ2015M35)资助 作者简介:薛龙琴(1976-),女,河南郑州人,高级工程师,硕士,从事遥感及农业气象应用开发工作.E—mail:snowbel166@sohu.corn lO0 气象与环境科学 第38卷 客户层 HTTP请求 HTTP" ̄应 图1 平台总体结构 2.1数据层 现农气服务产品的访问和基于地理信息显示的气象 观测数据查询 。 数据层用于存储河南省内省、市、县的三级行政 区域矢量、栅格和属性数据,农业气象服务产品,各 类自动观测数据(包括实时数据、历史资料、站点信 3 平台的主要功能 根据河南省农业气象服务平台的服务需求,系 统功能分为三部分:农业气象服务产品展示、气象资 料地图查询分析、后台管理维护。在农业气象服务产 息等)。地理信息数据采用SHP文件的方式存储管 理,农业气象服务产品按照一定的命名分类规则以 文件方式存储,气象观测数据在SQL SERVER 2005 数据库中进行存储管理。 2.2 服务层 品展示模块下包含若干子模块,分别完成对首页、农 气产品展示、农产品价格信息、专家答疑等内容的访 问。农气产品展示模块展示的信息有农气预报、农气 利用Tomcat提供WEB服务,通过气象地理信 息系统(MeteoGIS)提供相应的地图服务。 2.3 表现层 情报、农气灾害、专题服务、遥感监测、土壤墒情、气候 资源、特色农业等。气象资料地图查询模块支持对雨 量、多要素自动站、自动土壤水分站、紫外线和闪电观 测等数据的查询和显示。后台管理维护模块为业务 用户提供了服务产品管理和用户管理等功能,为管理 系统采用Flex框架作为表现层和数据交互引 擎,充分利用其客户端的运算能力和缓存能力,减轻 服务器端的负担,减少响应的时间和传递的数据 量 。开发采用Flex和JSP技术。Flex基于事件 员提供了增加产品类型定制和页面配置等功能。图 2为河南省农业气象服务平台具体功能框图。 3.1 农业气象服务产品展示 河南省农业气象服务平台提供省、市、县三级农 业气象服务产品展示,包含了1个省级、l8个市级 机制,使用模块化设计 。气象资料查询模块和 首页预报预警模块都采用Flex模块的方式进行编 写,具备数据查询、数据处理、地图请求和页面展示 的功能,可以移植,也可单独使用。 2.4客户层 及120多个县级等多区域各具特色的农业气象服务 这里指应用程序的客户端,安装了Flash Player 产品信息。农气产品展示栏目包含农气预报、农气 情报、农气灾害、专题服务、遥感监测、土壤墒情、气 候资源、特色农业等。 通过平台首页的“区域选择”功能可以定位到 插件的浏览器,如IE浏览器或搜狗浏览器等 。 Flash Player可以用来执行编译后的SWF文件,用户 通过浏览器和下载的Flash Player插件可访问农业 气象服务平台,得到具有高交互性的可视化界面,实 选定行政区域,区域子网站无论从显示页面的LO— 第4期 薛龙琴:河南省农业气象服务平台的设计与实现 l01 GO、页面布局,还是显示内容的分类,都可以定 制。页面显示、服务产品的查询显示等功能模块是 复用的,以数据库中不同的区域代码、产品类型代 码、各类产品模版等信息控制服务产品的展示页面。 平台默认显示河南省省级范围内各类数据展示和业 务功能。选择省级下辖各市级名称,就会将网站数 据进行筛选,网站进人到选择的市级网站中,该市级 网站按照已有的市级管理员的配置信息对该市的数 据和业务服务产品进行显示。同样,在市级的下一 级别中选择,将会依据配置信息只展示该县级的数 据和业务服务产品。用户可以将关注区域的子网站 页面收藏或另存为主页,以便下次访问。 图2 河南省农业气象服务平台具体功能框图 3.2气象资料地图查询分析 制和页面配置等功能,实现对系统的管理和维护。 3.3.1 分级用户管理 气象资料地图查询模块负责风、气温、气压、湿 度、地温、土壤水分等各类气象自动观测资料基于 WEBGIS的显示。这个模块将气象数据查询、分析 河南省农业气象服务平台部署在互联网上,向 气象业务人员和公众提供农业气象信息服务。系统 结果在地图上更加直观、便捷地展示,使得农气工作 人员随时随地都可以查看当前的气象数据资料。目 前主要展示的有雨量监测数据、多要素监测数据、土 壤墒情数据、紫外线观测数据和闪电观测数据。系 统具有较好的扩展性,如果需要增加其他类型观测 数据的查询展示,无需重新编写代码,只要在配置文 用户根据需要分为普通用户、信息员、业务人员、专 家和管理员,他们拥有不同的权限和职责。对用户 分级管理,赋予适当的权限,可以使业务流程清晰, 权责明确 。 普通用户指一般网站访问者,他们无需登录, 可直接查看全部农气服务产品、价格信息,专家答疑 件中增加新的数据源,即可实现更多气象要素的查 询展示功能。 等栏目内容,从而方便一般农户、基层农技人员的 使用。 信息员指河南省内分布的上万名农业气象信息 气象资料地图显示查询模块不仅具备诸如地图 平移、拉框放大、拉框缩小、全幅显示、截屏、保存地 图、图层控制等基础GIS功能,还提供了等值线、色 员,他们除了浏览服务产品外,还可以通过身份验证 登录气象资料查询模块,查看风、气温、气压、湿度、 地温、土壤水分等各类气象自动观测资料在地图上 斑图、用户交互式综合标绘等功能,进一步增强了气 象数据分析与输出能力 。系统还提供了将各 种气象资料查询分析产品以专题图的形式或者各种 要素叠加显示的形式打印输出功能,并支持添加图 例、打印预览等操作。 3.3后台管理维护 显示的各类专题图,可以上报灾情信息,也可以通过 手机短信收到气象部门发布的气象预警等信息。 业务人员指河南省内省、市、县三级的农气业务 人员,他们有权浏览各类服务产品,查询气象资料, 也有职责通过后台管理系统上传本地的服务产品。 专家除了拥有浏览各类服务产品、查询气象资 料的权限外,还需要对通过管理员审核的问题进行 后台管理维护模块为业务用户提供了用户管理 和服务产品管理功能,为管理员增加了产品类型定 l02 气象与环境科学 第38卷 答疑。 管理员负责系统的后台维护工作,需要对本地区 栏目进行本地化配置,包括首页显示栏目设置、产品 4平台实现的关键技术 4.1 数据的组织与管理 分类与显示定制,并且要对用户的问题审核与过滤, 同时市级用户还需添加所辖各县的用户,指导县级用 如何实现对农业气象服务产品、各类气象自动 观测数据、地理信息等数据的高效管理是河南省农 业气象服务平台运行的关键技术之一。 根据农气业务服务流程,各类服务产品通过农 户配置各县的栏目,指导县级用户上传服务产品。 3.3.2服务产品的管理与维护 登录后台管理系统,业务人员随时随地可以管 理和维护平台的产品,操作简单方便。省、市、县三 业气象服务平台上传,并且在服务器上统一保存管 理。对于农气产品的管理,首先按照省、市、县三级 级产品由各级业务员制作、上传、管理,展示页面可 由各级管理员进行定制,在产品统一管理的同时可 突出各市县在农业气象服务方面的特色。产品的管 理功能既包括对已有产品类型例如农气产品、新闻、 业务体系,对服务产品的存储及目录结构进行设计, 然后设计梳理每类服务产品对应的父类别、子类别、 上传时间、修改时间、上传人员、存储位置、所属区 域、标题、摘要、浏览下载情况等每个数据表所需存 公告等信息的添加、修改和删除,还包含对产品类别 的添加、修改、删除和显示等设置。 储的字段,形成数据库表结构,为每张表建立相应的 字段、主键、外键、索引,清楚描述表与表之间的关 为了方便管理部门对业务服务工作进行考核和 评定,还对管理员提供了“产品统计”功能。该功能 可以对遥感监测、土壤墒情、农气情报、农气预报、农 系 。主要数据表及存储信息如表1所示。气 象自动观测数据包含自动站的气温、风向风速、气 压、湿度、地温等要素,自动土壤水分站观测的体积 含水率、重量含水率、相对湿度、有效水分储藏量等 数据,以及紫外线观测数据和闪电定位数据,这些数 据存储在各自的数据库中。为了提高查询效率,系 统定时将自动观测数据优化转存在本地数据库。 气灾害、气候资源、特色农业、信息、专题服务、 气象科普等栏目发布的服务产品信息进行统计,可 以查询特定区域内和一定时间段内的服务产品发布 情况 表1主要数据表 4.2服务产品的自动格式转换 发的WordProductMaker自动产品发布服务程序,实 各类农气服务产品诸如农气情报、农气灾害、专 时扫描产品文件目录,如果有文本和图片形式的服 务产品,则先调用MicroSoft Office将产品格式转换 成Word文件,然后通过OpenOffice把所有的Word 题服务、遥感监测、土壤墒情等大多格式为Word文 档,也有部分产品如森林火点监测、火险等级预报、 自动土壤水分监测分析格式为文本文件和图片文 件,将多种形式的服务产品方便快捷地以统一的形 式展现出来也是河南省农业气象服务平台设计的关 类型的产品转换成PDF格式,最后通过SWFTools 将PDF文件转换成SWF,实现各类服务产品自动转 换成统一格式的SWF文件。产品自动转换制作成 功后,可以直接通过后台管理程序进行产品发布。 4.3 服务产品的显示与定制 键问题。平台设计中,使用服务产品格式自动转换 功能解决这一问题。 服务产品的自动格式转换基于MicroSoft Of- irce、OpenOffice和swFTools等软件实现。系统开 河南省农业气象服务平台管理和显示省、市、县 三级服务产品时,为了适应不同地区的服务需求,必 第4期 薛龙琴:河南省农业气象服务平台的设计与实现 103 须实现每个区域的页面及显示的产品类型可以定 制,这也是平台实现的关键问题之一。平台对最终 服务产品设计了统一的文件格式,为产品的检索及 管理规划建立合理的数据库结构,设计标准的查询、 显示页面,实现产品的展示。 平台只需在省级服务器端进行系统部署,分配 省、市、县各级管理员,然后由各个管理员定制各自 的子系统。根据地方特色定制或选择需要显示的产 品类型,添加本级的业务人员,由业务人员实现对本 区域农气服务产品的添加、修改、删除等产品管理。 省、市、县三级农业气象服务平台不需要重复开发部 署,只需调用产品定制功能,从而节省了资源,提高 了效率。农气服务产品统一保存在省级服务器上, 通过平台提供的产品显示功能,可完成对各个区域、 不同类型服务产品的查询、浏览及下载。 4.4 Flex技术的应用 Flex技术是Adobe公司推出的一种基于Flash 技术的开源富客户端应用解决方案,用户通过在 FlexBuilder中使用ActionScfipt脚本进行开发,最终 编译形成一个能在Flash虚拟机上运行的Flash字 节码(SWF)文件,可以使用Flash插件来访问这个 文件 。 河南省农业气象服务平台应用Flex技术,达到 了部署方便,执行效率高,传播性好的目的。Flex技 术是一种轻便的客户端技术,只要客户端安装了 Flash插件,均可使用该技术。由于现在约98%的 计算机安装有Flash插件,因此农气服务平台的用 户访问自动生成的各类SWF服务产品文件时,可以 不受浏览器和操作系统的,并且Flash插件中 的SWF文件以字节码形式运行,其执行效率远远高 于浏览器解析执行的JavaScript。 与此同时,应用Flex技术还可以降低服务器负 担,提高观测数据地图展示模块效能。与传统B/S 系统相比,服务器端可以主动向客户端发送数据,这 使得与服务器端通信的数据量大大减少,降低了服 务器的负荷。自动气象观测数据要素种类多、时效 性强、数据更新频繁且数据量大,Flex技术的事件绑 定机制可以使显示数据随数据源的改变而自动更 新,无需手动请求,这极大方便了大量实时气象观测 数据的显示与更新。 5应用与结论 河南省农业气象服务平台经过2013年近一年 的试运行与不断完善,已于2014年1月1日起正式 投入业务运行。结果表明: (1)采用省、市、县三级共享机制构建的农业气 象服务平台,实现了河南省农业气象服务产品的在 线分级管理和分级共享、服务,扩大了农业气象服务 的覆盖面,提高了农业气象服务的信息化工作效率。 (2)该平台设计灵活,无需重新开发,只要统筹 规划、定制服务产品的分类与显示,梳理和补充用户 信息,替换当地的地理信息和观测数据的数据源及 访问信息,即可快速构建服务平台,适于在其他省推 广应用 参考文献 [1]余卫东,杨光仙,张志红.我国农业气象自动化观测现状与展望 [J].气象与环境科学,2013,36(2):66—71. 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Key words: agr0meteorological service; informatization; Flex technology; MeteoGIS 

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