气象信息论文范文

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基于WorldWind的交通气象信息共享系统开发目标：利用最新的技术研发手段，融合交通气象共享数据与地理信息数据，构建具有气象行业特色、适合交通气象服务应用的专业GIS系统，以满通气象服务对三维地理信息的业务需求，从而最终提高交通气象灾害预警的科学辅助决策能力。该系统的开发必须坚持先进性、通用性、可扩展性、模块化和节约化相结合的原则，WorldWind是一个可以修改源代码的开放平台，其开发的灵活性远远高于其它任何一款商业三维GIS平台。系统开发摆脱了商业GIS平台软件的束缚，这正是笔者选择此平台开发的一个重要原因，拥有完全的主动权，有利于开发者最大限度地满足自身行业服务的需求。

1．2系统体系架构

交通气象信息共享系统体系结构由数据层、服务层、应用层和客户层4个部分组成。基于WWJ的交通气象信息共享系统体系结构如图1所示。数据层是交通气象信息共享系统的数据基础，它为系统提供最基本的数据服务，系统数据包括基础地理信息数据、交通气象共享产品数据和WW数据。其中基础地理信息数据主要有基于WMS地图、Shape文件等数据，其存储方式与传统的二维GIS系统相似；交通气象共享产品数据有高速公路沿线气象站监测信息、雷达信息、气象卫星信息、台风信息、气象灾害预警预报信息等其它相关数据，它是最关键的核心数据；WW数据主要包括有Landsat7全球范围30～120m分辨率的卫星影像，SRTM的全球重点城市精细影像数据，BingImagey微软的高清晰影像地图，OpenStreetMap开源地图，全球的行政区界、地名及标注数据。WW的数据是按照金字塔模型来对高程数据和影像数据进行切片处理的，通过服务器访问接口建立了高分辨率的三维地形［11］，利用开源地图服务软件包GeoServer搭建了基于WMS的地图服务，综合运用Java技术实现了交通气象数据服务和WW数据的集成应用。服务层是建立在数据层之上，从数据层中获取需要的数据并提交给应用层进行处理，系统运用地图服务器和应用服务器，根据WWJ提供的组件开发接口以及对交通气象信息共享数据的规约，实现了交通气象信息共享数据与系统的无缝融合。应用层由地图服务、图层管理、数据展示、数据查询、气象要素道路反演分析和预报文档服务六大功能模块组成。客户层就是为用户提供了一个人机交互的功能，本文采用WW的客户浏览器作为三维GIS的客户层，实现了数据集成和三维展示等功能。

1．3系统数据库设计

数据库设计是系统设计的一个重要环节，数据库设计的好坏直接关系到整个系统的性能。GIS设计得再完美，如果数据响应表现乏力，也是一个不成功的应用。由于气象数据结构具有显著的时间特征，所以常用的空间数据模型难以胜任气象信息的处理应用。因此，在实际开发过程中，为了实现基础地理信息数据、交通气象共享数据和WW数据的无缝融合，我们研究了一种适用于建立气象信息数据库的时空数据模型。交通气象信息共享系统的数据访问机制如图2所示。交通气象信息共享产品数据种类繁多，实际应用的方式多样，为了能适应数据的变化，提高系统的可扩展性，在数据库设计上采用元数据驱动模式，产品数据均纳入元数据管理范畴，应用组件通过访问元数据来控制对具体数据库的访问，屏蔽应用组件对气象业务数据，尤其是文件型数据的直接访问。交通气象信息数据库总体设计如图3所示。

2系统实现的关键技术

2．1WorldWindJavaSDK组件开发

WorldWind是一款虚拟地球的开源三维地理信息系统，由NASA（美国）国家航空和宇宙航行局联合出品［12］。它是唯一真正开放资源的3D引擎，它的全部代码都是可获得的，允许无限制的用户化定制。海量的数据集成和超强的功能设计使得它成为一个十分理想的二次开发工具，用户可以充分、深入地使用这些数据和功能开发自己需要的功能。WorldWind有基于．NET语言和Java语言的2种开发包，基于Java语言的SDK（WWJSDK）既能支持本地运行也能支持网络运行，且具有强大的跨平台特性，目前是NASA官方仍在更新的重要版本，因此本文采用WWJSDK作为交通气象信息共享系统的二次开发组件。图4为基于WWJSDK的系统开发组件架构。WWJSDK主要由模型、视图、事件监听及数据等组成［13］，模型由球体、图层等组成，视图是在模型的基础上用来控制用户视角，系统是通过视图控制器来实现与应用程序的交互，事件监听是指对用户界面操作事件进行监听和处理。WWJ的GIS组件群是实现系统GIS功能的核心，交通气象服务系统需要的是在GIS组件之上的交通气象数据集成、封装与展示。本文利用WWJSDK以类文件形式构建了一系列交通气象系统服务组件，完成交通气象数据的存取和应用模型的展示等功能，同时还为系统扩展提供了接口。

2．2数据缓存机制

WorldWind使用多分辨率分层技术为用户提供了海量的影像和DEM数据服务，当用户缩放到不同区域时逐渐加载更多的细节。根据系统分层分块的结构，通过瓦片金字塔对海量数据进行划分，并以一定的形式缓存在本地目录。当用户浏览某一区域时，系统首先会从本地缓存中提取该区域的数据，如果文件存在就直接加载渲染；若本地缓存不存在，就从服务器下载需要此区域的数据再进行渲染。自构建的WMS服务器获取数据系统也是按此数据缓存机制处理。系统在访问交通气象服务数据时也建立了相应的缓存机制。交通气象服务数据的缓存有两级，一级在服务器端，一级在客户端。当用户访问某类服务数据时，系统首先会自动搜索客户端查看要查询的数据缓存是否存在，若存在就直接解析加载，不存在则通过网络访问远程应用服务器；如果服务器本地端存在此时次数据的缓存则由Http协议传输给客户端后加载，不存在就需要通过数据库访问得到要查询的数据后再返还给用户处理，同时将数据写入缓存区。该数据缓存机制具有以下几个优点：①大大提高了访问效率和服务性能；②减轻了应用服务器端的负担；③使在无网络环境下的脱机访问成为可能。虽然这种缓存机制在较短时间片下访问能发挥优势，但针对某些需要不断更新的交通气象服务数据来说可能会存在数据更新不及时的问题，因此系统也提供了直接从服务器数据库获取数据的机制，但访问效率受到一定的影响。至于采用哪种数据访问机制由用户根据实际情况去选择。

2．3气象要素道路反演算法

相对于空间分布而言，交通气象服务的用户更关注气象信息的沿线分布状况，这就要求气象观测与预报信息均需反演到道路干线上，反演的定义请参见文献［14］。本文算法最终目的是采用不同的颜色来反演交通道路沿线气象要素的等级划分，从而表明该段道路所受的天气现象影响。拼图是绝大部分交通气象产品需要涉及的内容，传统意义上的拼图是指图与图之间的拼接，本文制作的拼图是基于站点的数据与数据拼接后将其反演到道路上的产品。本文拼图所用的算法的基本原理如下：首先获取所有高速公路沿线交通气象站观测或预报信息，同时读取出高速公路地图上的每一个信息点并搜索到该点最近的2个沿线附近测点数据，利用反距离权重法计算出该点的插入值，然后根据计算出的数值按要素等级划分重新构建出一个新的地图数据，最终根据等级用相对应的颜色在系统中展示出来，图5为气象要素拼图反演算法的流程。算法实现的具体步骤如下：步骤1根据发送来的请求参数内容，取出相对应区域的高速公路矢量地图的所有线段组经纬度数据并分别存贮到各自的数组队列中，针对每组线段的点建立气象要素等级数组，数组初始值赋为缺省。步骤2取出区域内所有站点资料并初始化到数组队列。步骤3以高速公路上的点为中心、10km为搜索半径查找离圆心最近两站点的数据，利用反距离权重法计算出该点的数据根据等级划分赋值。步骤4根据线段点不同的等级值记录拼图的线段组。（1）如果当前点是高速公路一组线段的开始点则构建一个新的队列，并将此点的经纬度信息放进队列中去；（2）取下一个点的等级数据，如果和上一个点的等级值相同且不是线段最后一个点，则将此点插入到当前队列，如果不等就将此队列记录存贮下来，然后再重新构建一个队列把当前点放进队列中循环本操作，直到当前点是线段最后一个点结束；（3）重复（1）、（2）直至高速公路所有线段组遍历完；步骤5按一定格式要求输出所有构建的拼图线段组；步骤6根据输出等级用相对应的颜色在系统中绘出这些线段组；

2．4利用SketchUp建立三维模型

在传统二维中，地理对象一般由点、线、面三类要素组成。针对更为复杂的结构体，基本都是通过这三类要素组合表达出来。在交通气象业务系统中，为了实现三维效果的场景，需要建立相应的三维模型，选择适合系统要求的三维数据模型－KMZ格式。本文采用三维建模工具SketchUP创建系统中需要的三维模型，模型创建后使用图片处理技术作一些渲染修饰后存成WWJ能处理的KMZ格式。系统三维模型的构建为用户提供了更直观、更形象、更真实的环境场景。下面给出3种SketchUP建模方法：①几何建模法，就是利用SktechUP的扩展工具构建出实物的粗糙框架，最后使用纹理图片进行渲染实现真实模拟；②纹理映射法，纹理映射技术能增强模型的逼真度，简化模型的复杂度，对程序渲染的实时性起到关键作用；③坐标系法，选择正确坐标系，导入其它一些二维矢量数据进行直接建模，能提高建模速度。图6是高速公路桥梁模型和影像图的叠加效果，其中桥梁模型由SketchUP工具制作，高分辨的卫星影像来自微软的bing地图服务。

3应用实例

本文设计的基于WorldWind数字地球模型的系统在华东区域交通气象信息共享业务示范性项目中得到了具体应用。该业务平台实现了地球三维浏览、定位飞行、图层控制、气象信息实时预警及预报产品动画显示等功能。通过交通气象自定义地图服务，将道路反演生成的XML数据以GIS图层的方式组织，在此基础上集成交通气象站信息，完成了实时监测预警、数值预报以及卫星云图的三维模拟等气象应用。通过数字地球组件和交通气象服务中间件仿真建模，为交通、气象等相关部门提供高速公路实时监测、预警、预报、服务等形象化的气象信息，给用户提供了人机交互的便利和数据基础。系统主要功能模块如图7所示。图8是华东区域高速公路交通气象信息共享系统中的沿线气象监测站信息预警展示，图中的圆圈代表分布在华东区域高速沿线的交通气象监测站，圆圈颜色为绿色表示此站点的能见度观测数据大于1000m，浅蓝色表示500～1000m，蓝色为200～500m，黄色为50～200m，红色为小于50m，并且在站站之间的道路也用以上颜色进行反演绘制，用户移动鼠标至站点点击圆圈时系统会浏览到该站的所有监测信息。系统采用线程方式实现每分钟对不同气象要素的实时预警监测，当检测到监测要素低于设定阈值时，图8右下角会出现一个预警图标，图标右上方动态显示出小于阈值的站点个数。点击图标系统弹出小于阈值站点的详细信息的对话框，选择某个站后数字地球自动飞行到当前站点的位置，并以红色光圈进行闪烁预警。实践表明该系统具有较好的响应速度和三维表现能力，能够满足用户进行交通气象实时监测预警、营运决策和交通事故灾害评估的要求。

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本设计采用的传感器型号是Vaisala公司生产的气象变送器WXT520，是一个轻巧的小型变送器，采用紧凑式包装，可提供6种气象参数。WXT520用于测量风速、风向、降水、气压、温度和相对湿度。传感器外壳的等级为IP65/IP66，适合于我国北方的恶劣天气。WXT520采用32VDC，并使用可选择的通信协议输出串行数据:SDI－12、ASCII自动和轮询。有4个串行接口可供选择:RS－232、RS－485、RS－422和SDI－12;并配备了一个安装用8针M12接头和一个维护用4针M8接头。

1．2主控系统

主控系统包括数据采集器与控制器，具体包括控制器、采集器、通讯模块、供电电源和存储模块等部分。主控器通过嵌入式软件与供电、采集、通讯、存储等单元协调工作来完成。自动气象站的核心是数据采集器，负责数据收集、传输、统计分析和数据存储［4］。采集器电路主板包括主板和底板。主板是嵌入式工控主板，具有良好的扩展性，操作性、支持第三方控制器，包括时钟管理、实时及周期间隔定时器、复位、关机、高级中断及调试单元(DBGU)。通讯单元为西门子6GK7型工业以太网通讯单元，可以做到网络统一，可与支持EtherNet/IP的设备连接，结合使用Ethernet功能使其具有传感器监控器及控制值备份等现场实际应用功能，要想完成任务下达命令和数据上传功能需要通过网络来实现。通讯模块起到关键作用，所以要求其具备以下功能:①支持国际标准通讯协议，如TCP/IP(6．0)、UDP或者PPP，具有标准RS232串口;②可以自动监测联网状态，短线1min内自动拨号重新连接，防止数据的丢失;③接口速率为可选的1200～9600kB/s范围。存储单元:因采集数据的频率较短和跟踪监测的时间范围较长，因此采用存储容量为闪迪256G固态硬盘，用于保证存储容量及数据的安全性、稳定性和读取速度，同时存储单元可以记录系统工作状态。防雷单元:由于监测系统需要全天候连续工作，所以需要面对复杂天气状况，因此加装防雷设备对于整个系统的安全性尤为关键，本系统采用的是雷太LY1－B系列电涌保护器(一级防雷器)。供电单元:由于本系统需要在田间进行监测，不宜采用城市供电，因此选用了太阳能电池进行供电，对电池的容量要求为在无光线的环境中可以连续供电10天。扩展单元:新型传感器需要有相应的端口或接口与主控系统相连接，以满足系统升级或新添设备需要。

2系统设计

农田气象信息远程监测系统的主控器选用的是Atmel公司的ARM9系列的AT91SAM9260处理器。该处理器可以采用Linux操作系统，通过嵌入式应用控制程序，实现农田环境多要素气象数据的采集、处理及存储的功能。被采集到的气象要素基于TCP/IP协议的通讯网络，采用无线GPRS方式，根据实际情况选择最佳的组网方案，实现无线气象数据传输，并基于LabVIEW开发农业气象信息管理软件，使气象信息能够被读取。

2．1采集控制设计

采集系统可以实现采集并对采集到的气象要素信号进行处理。采集系统内部设有存储器，可以进行信息清除并对采集到的各气象要素的数据进行存储，有接口USB实现信息数据的备份功能。系统设有通讯接口RS232/RS485，可以通过该接口与GPRS/CDMA等通讯设备连接。该系统有时钟校准功能，通过监控中心下达指令，对气象站的时间进行校准。数据处理的方法需要设计采集数据的时间间隔。气象数据的监测主要为定时扫描各传感器的数据，通过通讯模块将数据的电信号传到主控系统中经既定程序(LabVIEW)计算;通过屏幕可以直接读取实时数据，针对特定时间段的数据可以进行有目的的分析，如平均值，不同时间点的变化趋势数据以及不同周、月份、年份的数据统计分析等［5］。收集数据默认为温度、相对湿度、降雨量、风向、风速及气压;当增加传感器时，在主控系统中重新设置就可以进行增加项目数据的收集。各气象数据中气温、相对湿度、雨量、气压的数据传感器每10s测定一次，根据气象学上常规的统计方法，通过程序收集到1min内每10s的瞬时气象数据。气温、相对湿度、雨量、气压在1min内会收集到6个数据，舍弃一个最高值和一个最低值，使用其余的4个测定数据来计算算术平均值，此值为监测系统最终在屏幕中实时显示的瞬时数值。风向、风速的监测频率为1次/min，系统计算每5min内5次测定值的算数平均值，此数据在LabVIEW程序界面中实时显示。所有测定的数据在数据库中均有保存，如统计部门需要对数据进行特殊分析，均可在数据库中将数据导出。在数据库中如有异常数据，一般以超过临近时间点两倍的数据值进行特殊标记，以便提醒管理员对相应数据进行核实和异常情况的分析。

2．2通讯设计

前端采集部分与后端监控中心系统通信采用无线GPRS通信方式，由于农田气象站放置在室外，因此不适宜采用光纤传输，而采用GPRS无线能够解决此问题［6］。GPRS采用的组网方式是公网固定IP的方式。GPRS拥有传递及时、通信信号好等优势，在并组网时减少对原有网络资源的浪费，节约了成本，并可以在室外复杂环境中实时进行监测，而且具有一定的安全性。室外自动气象站与气象信息管理系统需要建立点对点的网络连接，在连接过程中需要以无线方式登陆到以太网络来获得网络地址。要实现网络服务器地址和端口映射在气象管理系统中，需要气象信息管理系统软件采用其网络子网地址，这样在管理系统显示软件中就可以实现气象数据的双向通讯，进行有效的信息传递和收集［7－8］。图2为基于GPRS无线通讯的气象信息系统示意图。

2．3软件设计

气象信息管理系统可以通过网络来查看气象信息。本研究天气显示采用的软件是LabVIEW，此软件是美国国家仪器公司推出的一门图像化编程语言，同时也是著名的虚拟仪器开发平台［9－10］。作为一门图形化编程语言，LabVIEW秉承了其简单易用的一贯作风，使用户能够快速编写出强大的应用程序。本研究的LabVIEW编写程序图，如图3所示。为了方便叙述，本文把风向、风速、温度、湿度、雨量和气压多种气象数据统称为气象信息值。气象系统天气前面板显示图，如图4所示。通过该系统对哈尔滨市香坊区东北农业大学校内气象信息值进行监测，与气象台预报数据作为参考进行对比，气象信息值监测结果如表1所示。表1中实测的时间跨度是实验当天早6:00至晚18:00。从数据中可以看出，实测日期当天监测到的温度、湿度、雨量、风速和气压与参考值相比，具有良好的线性关系，系统可以准确计算出当天所监测气象信息的平均值。此收集到的气象数据只是一天中的部分数据，所以经过系统分析计算出来的数据只能代表所监测时间范围内的气象信息，与气象台的参考值有偏差。

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二、农业保险分析

农业保险是承保农业生产者和经营者在种植业和养殖业生产过程中因自然灾害和意外事故所造成的经济损失的一种财产保险。农业生产在很大程度上受自然因素的影响，与其他财产相比，农业保险具有四个特点：地域性、季节性、周期性和政策性。农业保险针对的是农业生产等相关产业链，有三方面明显的特征属性：(1)农业保险的准公共产品性质。要求政府履行宏观调控和公共管理的职责，避免因单一依靠市场机制配置造成市场失灵。(2）农业自然灾害风险的非独立性。如台风、洪涝、强降水、低温冻害、大雾等气象灾害的出现，容易造成一定范围的损失。同一气候灾害时空分布投保单位的风险在同一区域具有相关性而非独立。(3)农业保险费率难确定性。各种气象灾害对农作物、花卉、果树等影响程度也各不相同，应根据不同的灾害性天气预报，采用不同的气象保险指数指标来确定保险费率。

三、气象信息及气象技术资源优势在农业保险中的应用

随着气象现代化建设推进，气象服务产品越来越丰富，针对农业生产、农业保险的气象服务分为定期产品、不定期产品、公报、年鉴等书面形式和咨询等服务产品。定期情报产品按时间序列和空间区域进行综合分析，反映不同地区气象条件对农作物生长发育状况的影响，以及气象灾害已经或可能造成的危害和防御对策。不定期产品主要根据当地可能出现的或已经出现的灾害性天气对农业生产造成的影响，如洪涝、干旱、冻害等对农作物生产的影响进行评判。

1在农业保险承保决策中的应用

正确做出气象灾害的风险等级的评估，可使保险公司在承保决策中更科学，有效地降低并规避承保失误风险。对气象信息和保险公司的历史数据进行综合分析，应用统计决策理论从三方面进行评估：①对灾害性天气（如暴雨、台风、寒潮低温等）出现的概率、强度等发生严重性程度的可能性进行评估；②气象灾害可能造成的损失大小的评估；③以最少投入获取防灾抗灾最佳效果的决策手段评估。其中灾害性天气发生的严重程度和造成损失的评估能够为承保决策提供科学依据，有效规避经营风险。一般情况下，同类农业保险业务，保险核保人会考虑保险标的历史赔付情况，抗灾减灾能力等多方面因素。因此，综合分析应用气象资源（如未来天气趋势预报、专题性预报、灾害性天气评估等）更能了解掌握某区域气象灾害发生的概率，科学制定气象灾害评估和损失程度的指标、系数等，助于保险公司做出是否承保决策，预计承保成本作出承保方案，保证保险公司经营的稳定和效益。

2气象资源在农业保险防灾、核损中的应用

应用丰富的气象信息资源，最大限度地了解气象灾害发生的可能性，提前采取有效地防灾减灾措施，尽可能地控制和预防灾害的发生，降低灾害事故发生引发的直接和间接损失，而采取的各种有效措施，是保险公司管理风险的防灾核损重要手段。风险控制的手段来自避免风险、损失控制和非保险方式的转移风险三种方式，就是以气象部门的气象信息内容为依据，保险公司对所承保的保险物进行逐一的排查，及时发现隐患，通知并督促投保人整改，达到预防并减少灾害损失为目的。如投保人拒绝整改，当气象灾害发生所造成保险物的经济损失时，保险公司可依法不予赔偿。

2.1应用自动站实时天气实况监测系统，为理赔提供科学依据随着气象自动站的建设发展，气象部门能够为保险业提供更丰富的实时准确的气象实况数据。到目前为止，漳州市气象局已有10个人工观测气象站和123个区域自动气象站，能够为各行业提供详细实况的气象数据。如保险条款中对灾害性天气暴雨所采用的理赔标准，气象学中的“暴雨”定义是指“24小时降水总量达到50～99.9mm”，而通常由暴雨所造成的损失，保险公司对暴雨的理赔依据显得更灵活人性化，如“24小时降水总量未达到50mm以上，而12小时降水总量达到30mm以上或是1小时降水总量达到16mm以上同样可作为受暴雨影响造成损失的理赔依据”。因此，详细的实况数据对保险责任的划定有着实际意义，为理赔提供了更为准确的依据。全方位的气象监测系统能够客观真实地反映灾害性天气发生的整个过程，根据监测的记录实况数据，保险公司对灾害是否属于保险责任和灾害所造成保险物损失程度进行裁定，有利于主动、迅速、准确、合理地开展保险理赔。

2.2应用历史气象信息数据和未来趋势预报，提前做出灾害评估气象业务数值预报模式的广泛应用，有效地提高了中、短期气象预报的准确度，保险公司可根据提供气象信息数据做出的预报进行三方面的分析评估：一是风险区气象灾害可能损失的预评估；二是大面积气象灾害发生前的减灾预案；三是大面积气象灾害发生后的灾情评估。如气象部门对历史气象资料进行分析，得出所投保地区的主要灾害情况及影响因子，为投保金额和投保风险提供科学决策依据。而对灾害性天气提前72小时或更长期的趋势预报，能够为防灾防损工作从时间上提前做出了决策，并可根据灾害性天气的强度和等级对保险标的有的放矢地做好防御工作。

四、气象服务在农业保险业的延伸与拓展

随着社会发展变革，各行业的合作也更加密切和频繁，气象部门可进一步加强气象信息的开发应用，提高气象信息的服务能力，同时也提高服务农业保险经营管理和应对灾害能力水平。

1开展部门合作，建设气象保险服务平台

气象部门可充分利用气象现代化建设，加强与保险业的合作关系，共同建设气象保险服务平台，实现资源数据共享，开展气象灾害研究，建立灾害常规分析和预警预告机制。目前，漳州市气象局与漳州国土资源局、环保局等部门共同建设“漳州市地质灾害气象预警预报系统”和“漳州市区城市空气质量等级预警预报系统”服务平台，与保险业也可采用这种合作方式，共同开发服务平台，改变以往单一的只开气象证明的合作方式，做到提前防灾、科学指导农业生产等，减少因自然灾害而引起的损失。

2建立多指标体系和风险区域系数，进行风险区划确定区域农业保险费率

充分应用气象数据与灾害数据,建立完善的多指标农业保险费率模型，在原有产量资料的基础上，针对不同作物、不同关键生育期的各种气象灾害风险，结合保险物所在地的地理特点、防灾减灾抗灾条件，建立不同地区的特定作物农业保险费率的区域风险指数的修订模型，运用风险指数来修订农业保险费率，使农业保险费率更加科学地反映的农业生产和作物损失风险。

3开发农业新险种的指数保险

开展各种农作物的气象保险指数设计的研究，针对各农作物的生长关键期气象要素，在保险中引入气象指数保险。漳州特色农作物丰富，农作物的生产与天气息息相关，低温冻害是闽南地区热带水果生产面临的主要农业风险之一，如1999年底漳州市出现了大范围的霜冻和结冰，造成的趋势损失达17.5亿元。因此，对低温冻害分析设定冻害指标，在农业保险中引入冻害气象保险指数，就显得十分的重要。由于影响农作物生产的气象因子各不相同，可针对不同的气象灾害研究不同的气象指数保险，如针对漳州花卉、林下经济（金线莲、铁皮石触等）开发气象指数保险，架起保险公司与投保户之间的桥梁，以更清晰的界面去核损减灾。

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气象信息共享平台的建设围绕两个目标开展:一是建立数据接收的快速通道,提供统一的数据访问接口,为共享服务提供高效、规范的数据;二是统一数据管理各项功能的操作,提供规范、友好的操作界面，建立一体化的解决方案。结合两个系统设计目标,共享平台首先定位为气象信息共享数据的源头,负责存储、管理气象资料数据,最大限度的将省、市、县相关部门气象资料存储在统一的平台之上,为上层业务应用提供数据访问服务;其次,平台提供一个可扩展的气象信息存储服务框架,满足未来气象业务和探测手段不断发展、资料种类不断增加的需要,并提供对已有功能模块进行扩展、定制的支持。为此,平台遵循“可靠稳定、构件封装,先进成熟,开放扩展,统一规范,便捷维护”的总体系统设计原则。整体采用框架系统设计,各子模块之间功能独立,可根据用户的需要进行组合,各子模块之间没有直接耦合,而是通过数据库之间的联系由框架进行组合;同时,框架程序利用构件技术,采用面向对象方法进行系统设计。在框架的组织下,平台的适应性、灵活性增强,同时通过复用、可配置等技术降低了平台的开发和维护风险,且具有良好的可扩展性。

2气象信息共享平台体系结构

为实现由业务资源服务应用的无缝化,气象信息共享平台采用如图1所示的体系结构,即从上到下分为应用层、服务层和数据层。2.1数据层数据层是平台各种数据的来源,包括实时数据库、历史数据库、行业共享库、实时专用库和目录文件。在各类数据库中既存在结构化数据,也存在诸如文档之类的非结构化数据,数据的格式均不相同,如按传统的方法实现,工作量大,难以维护。因此平台构建了数据访问逻辑构件和业务实体构件,为各种应用提供了统一的数据接口,以实现不同来源数据的统一处理,做到程序与数据源松耦合。2.2服务层服务层包含了大量的服务,这些服务在流程引擎的驱动下,与业务流程绑定,组合成为功能更为强大的组合服务,供不同的业务模型调用,从而满足用户的需求;该层服务采用SCA1.0标准来实现,将构件库中的构件,装配成服务的方式提供给其他构件、服务或者其它系统。该层提取了气象共享服务的共性需求,通过数据服务、策略服务、业务服务、流程服务和表示服务为气象部门内部各业务系统的开发提供支撑。可以看出,平台通过把与气象数据共享业务相关的功能模块,以标准化的服务形式进行封装,形成一系列网络环境下的服务,然后通过结合业务进行流程编排,即可完成相关功能的定制。2.3应用层应用层主要完成平台搭建并为用户提供操作界面,平台运行模式采用基于B/S的方式,根据业务要求,技术架构的选择需要具备较强的伸缩性、开放性和安全性。考虑到JAVAEE的特点,平台应用层开发运行环境选择基于JAVAEE的应用服务器中间件平台。

3气象信息共享平台数据表系统设计

省级气象信息共享平台管理的气象数据主要包括区域自动站数据、地面气象观测站数据、探空数据、加密观测数据、农气数据、雷达数据和卫星数据。其中:(1)区域自动站采集的数据包括区站号、日期时间、风速、风向、雨量、气温、湿度和气压等,这些数据通过GPRS传输到位于移动的服务器中,并存入数据库,之后再定时导入到省局的数据库中;(2)地面气象观测站所观测的要素比区域自动站多,共有53个要素,但包括所有区域自动站的观测要素;(3)探空数据由探空报和高空报组成,包括PPAA、PPBB、PPCC、PPDD、TTAA、TTBB、TTCC和TTDD;(4)加密观测数据不是按时次每日记录的数据,也没有固定由哪些站点观测,因此加密观测数据一般由用户不定时人工上传,且用户上传的加密观测数据为文本格式(非结构化),因此上传之后平台需自动将文件中的各数据项解析出来,存入数据表中;(5)农气数据包括农气咨询中心内部业务系统收集的数据和业务系统产生的上报文件;(6)雷达入库数据包括雷达速度强度图(图像文件)和雷达基数据;(7)平台接收卫星系统传输的数据(图像文件),并直接存储至后台核心存储设备中;卫星包括风云二号卫星云图和风云三号卫星数据,其中入库数据为风云二号卫星云图(图像文件)和风云三号卫星观测原始数据及图像文件。为了实现上述气象数据的管理,平台主要系统设计以下数据表(限于篇幅,此处仅列出表名):等值面配色信息表、等值面表、行政区划表、农气AB报表(保存农气报的基本观测数据信息)、农气AB报作物表(保存农气报的作物生长信息)、农气AB报灾害表(保存农气报的灾害信息)、负氧离子观测数据表、区域自动站降水分钟数据表、自动气象站观测数据表、自动站侯数据统计表、自动站旬统计表、自动站日要素统计表、自动站日风表、自动站数据报监控表、自动站月统计数据表、micaps结构的探空报数据表、探空报基本信息表、等值线图片信息表、雷达回波图信息表、卫星云图信息表、土壤水分观测数据表、土壤水分月统计表、台站基本参数表、气象台站类型表、台站类型表和能见度观测数据表。

4气象信息共享平台功能系统设计

结合气象信息共享的业务需求,平台整体由气象数据应用、数据入库管理、台站管理和系统管理四大模块构成。其具体功能划分如图2所示。

4.1气象数据应用模块该模块是整个气象信息共享平台的核心部分,主要实现自动站数据、基本气象要素、农气数据、雷达回波图、卫星云图数据、土壤水分数据、人工地面观测数据和探空数据的查询、分析和统计。其核心可归纳为数据查询、数据统计分析、WebGIS展示和数据下载。(1)数据查询。数据查询为数据应用的主要方式,包括自动站数据、区域自动站数据、土壤湿度观测数据、能见度观测数据和负氧离子观测数据的查询。可以根据选择的站点、时次、时段、要素(可选多要素),以表格形式显示查询结果;同时实现表格行列可自定义、查询结果可打印、查询结果可生成TXT文件供用户下载、查询结果可导出为EXCEL文件等功能。(2)数据统计分析。可统计和查询任意时段内某要素的平均值、该时段内极大值和极小值;统计时支持站点可选、时次可选和要素可选,站点为单站、多站,时次为单一时次、连续时次;可统计和查询任意时段内单站气象要素值,提供曲线图。(3)WebGIS展示。采用开源WebGIS平台,在“自动站图集”的基础上,实现基本的地图操作功能,包括地图放大、缩小、察看全图等;实现自动站点空间定位及实时数据查询显示(气温分布图、降雨分布图、风力分布图、综合信息图、气象要素按数值大小绘制全省分布的色块图等)。(4)数据下载。选择任意时次/连续时次、任意站点、任意观测项目数据后,生成文本文件,供用户下载。

4.2数据入库管理包括入库参数配置和日志管理两个子模块,实现本应用数据库与基础数据库的表、字段对应信息的配置,以及相关数据操作的日志管理功能。

4.3台站管理实现台站类型管理和台站基本信息管理。

4.4系统管理实现平台内的用户管理、用户类型管理,组织结构管理,权限管理和日志管理等工作;该模块具有自主功能,能根据增加的栏目或功能将管理内容自动添加到管理系统中;能够实现所有栏目和功能的权限指定,具有自动和自主增加权限功能;能够对每类气象数据的每个要素或字段指定浏览/下载/修改/添加/删除等控制权限;能够进行用户级别设置,可自定义不同级别,每个级别能划分不同权限;能够对不同用户根据需要进行不同级别指定,能对同一用户同时指定不同级别,能对用户单独添加某种权限;能够对每个管理模块根据不同内容进行详细指定,如日志管理可划分为系统日志、用户日志、管理日志、数据日志和权限日志等。