国际浮标资料业务化处理系统软件项目建设研究

韦广昊，相文玺

（1.中国海洋大学 青岛市 266100； 2.国家海洋信息中心 天津市 300171）

国际浮标资料业务化处理系统软件项目建设研究

韦广昊1,2，相文玺2

（1.中国海洋大学 青岛市 266100； 2.国家海洋信息中心 天津市 300171）

通过介绍国际浮标资料的应用前景，指出建设国际浮标资料处理系统的意义，阐述建设国际浮标资料处理系统的建设原则和实施过程，旨在为同类软件项目设计提供参考。

软件项目 国际浮标 建设

近年来，随着国际业务化海洋学合作的不断深入，所获得的观测资料在一定程度上为全球大洋研究、海洋防灾减灾等方面发挥了重要的支撑保障作用，国际海洋资料已成为重要的资料来源。尽管如此，我国目前某些海域的海洋环境数据基本上还是空白，尤其是缺乏长期、定点、连续的观测数据。美国国家海洋资料浮标中心（NDBC）和国际资料浮标联合工作组（DBCP）负责收集和实时发布全球锚系浮标资料，观测资料覆盖大西洋、太平洋和印度洋等重要海域。建设国际浮标资料业务化处理系统以获取并处理此部分资料对于增加国际海洋环境资料储量、分析掌握全球大洋温、盐、流、浪、气象等环境场分布，提高海洋防灾减灾和海洋环境保障能力，尤其是海洋领域应对气候变化等方面，均具有重要的现实意义。

1 系统建设原则

1.1 整体规划，业务集成

国际浮标资料业务化处理系统建设是一项涉及领域广、技术要求高的业务化能力建设项目，在项目建设过程中，要以科学发展观为指导，以服务海洋经济、海洋管理、海洋权益和防灾减灾为重点，统筹规划，明确项目建设的目标、任务和质量保障措施，同时结合国家海洋局已建和在建业务化系统和平台，按照业务集成的整体要求，形成结构合理、标准统一、服务规范、安全可靠、快速高效的国际浮标资料业务化运行处理体系，提高国际浮标数据的处理和管理水平。

1.2 重视科学，强调可行

系统开发必须做好前期可行性研究，加强NDBC 与 DBCP 网站发布数据现状以及存在问题分析、系统业务化运行需求分析等，开展系统建设规划与设计，既要体现和遵循海洋环境业务化观测信息技术的科学性，又要突出和强化系统建设的实用性。

1.3 注重标准，实现共享

系统建设尽量采用国家已有的标准和规范。同时，为了实现与国内海洋环境保障体系、海洋环境综合数据库、海洋环境信息产品制作系统以及目前国家海洋局规划建设的海洋环境与地理信息服务平台等内部与外部的信息交互与共享，制定必要的信息、编码、接口等标准体系。

1.4 夯实基础，业务运行

充分利用先进的计算机技术和数据处理技术，切实提高国际浮标资料接收/收集/下载、处理、管理和应用服务能力，同时从业务化运行的目标出发，集成建设能够长期稳定运行，信息及时方便更新、系统功能不断完善的国际浮标资料业务化处理与服务平台。

1.5 统筹安排，分步实施

系统建设应从国际浮标资料基础信息和基本数据的组织和处理技术研究着手，构架起坚实的信息基础；以应用目标牵动分析建模工作，以点带面，逐步深入，分步实施，最终集成。

2 系统结构设计

2.1 物理结构

图1 国际浮标资料业务化处理系统物理结构图

国际浮标资料业务化处理系统在物理体系层是由服务器—客户端等组成的局域网络环境，包括数据下载与解析服务器、数据处理客户端、数据加载服务器、数据库、外设、网络及相关的软、硬件系统，为国际浮标资料的业务化接收、处理和输出等环节的正常运转提供必要的保障。国际浮标资料业务化处理系统物理结构见图 1 。

2.2 逻辑结构

国际浮标资料业务化处理系统由逻辑上集成、但又均能灵活配置独立运行、且均具有可复用性的 7 个功能模块组成，包括资料下载与解析模块、资料标准化处理模块、基础数据库、基于基础数据库的质量控制模块、基于基础数据库和 GIS 平台的数据可视化与监视模块、专题数据库系统，按照数据接收处理的流程设计各功能模块之间的逻辑关系，逻辑结构关系如图 2所示。

图2 国际浮标资料业务化处理系统逻辑结构图

2.3 功能结构

国际浮标资料业务化处理系统主要包括资料下载与解析、资料标准化处理、数据库存储和管理、数据质量控制、数据可视化与监视、专题数据制作与数据库存储和管理等六大功能。

2.3.1 资料下载与解析功能

根据数据发布更新频率、资料特点和网页结构等，通过设置数据接收服务器、系统启动参数、系统运行周期、下载与解析策略配置等参数，实现对现有各个网页发布的国际浮标资料的自动下载、解析与存储，输出原始数据集和临时网页代码文件，对数据下载状况进行显示、监控和日志记录。同时跟踪网站结构变化、站点增减与更新、数据无更新周期等信息，单独日志记录和警报更新及异常情况。

2.3.2 资料标准化处理功能

根据国际浮标资料编码属性，实现资料的识别、解码、格式检查、代码转换等预处理，同时制定国际浮标资料标准记录格式，对资料进行标准化转换和数据库与数据文件的双路同步输出，显示、监控和日志记录数据标准化处理状况，单独日志记录和警报异常情况。

2.3.3 数据库存储和管理功能

建立国际浮标资料基础数据库和数据库管理系统，实现标准化数据的存储、排重、基于元数据导航的查询检索、不同时空范围与时空分辨率的要素统计分析、查询检索与统计分析结果的图形/表格可视化展示及输出文件功能。

2.3.4 数据质量控制功能

基于基础数据库和灵活配置的质量控制参数，实现对国际浮标资料的非法码检验、范围检验、全等性检验、合理性检验、极值检验、相关性检验、尖峰检验、着陆点检验、梯度检验、恒定检验、气候学检验、温盐关系检验等计算机自动质量控制和人工审核，同时对质控日志进行显示、查询与输出。

2.3.5 数据可视化与监视功能

基于基础数据库和GIS 平台，利用站位分布图、时间序列图、空间分布图以及数据表格等形式，实时监视和可视化显示下载的实时数据；利用设定的范围、极值等参数，实现异常数据的警示可视化显示和与常态数据的对比分析，为异常海洋状况、海洋灾害等情况的分析，提供数据预警、警报信息。

2.3.6 专题数据制作与数据库存储和管理

研究专题数据制作方法，利用系统实现逐年逐日、逐年逐月、累年逐日、累年逐月统计分析等各类要素专题数据的制作功能，同时建立专题数据库和数据库管理系统，实现专题数据的加载存储、查询检索和统计分析等功能。

2.4 技术架构

根据系统的总体功能定位，以数据的下载、处理、存储和监视过程为主线，采用多线池技术、正值表达式技术和模块配置调度机制，结合开源或已授权的第三方软件，构建灵活、稳定的架构模式。

3 系统阶段目标

第一阶段，完成国际浮标资料的下载与解析、标准化处理、基础数据库及数据入库模块的开发，实现网站国际浮标资料的下载、解析、预处理检验、代码转换、标准格式转换、基础数据库实体建设以及基于基础数据库的数据排重、查询检索、统计分析和输出功能。

第二阶段，完成基于基础数据库的质量控制、基于基础数据库和 GIS 平台的数据可视化与监视、专题数据库系统模块的开发；实现基于基础数据库的实时资料自动质量控制和延时资料可视化人工审核，基于基础数据库和 GIS 平台的实时可视化监视和异常数据警示，基础数据库到专题数据库数据的自动提取、计算和加载更新等功能。

第三阶段，实现各功能模块的集成；整个系统的联调、测试、对各方面细节进行优化和完善；得到最终可用系统。

4 结语

随着我国国际海洋学合作的不断加深，国际海洋资料的获取、处理与服务必将成为今后海洋资料处理中的一项重要工作。以国际浮标资料处理系统为例，阐述了该软件项目建设的原则、结构组成和阶段目标，为其他同类软件项目建设研究提供了参考。

2011年10月24日