“三峡库区降水资料分析处理系统”的设计与实现

刘莹

摘 要 三峡水库气候变化复杂，是灾害性天气和暴雨的多发地区。为了能预警三峡库区地质灾害从而减少灾害造成的伤亡，设计开发了“三峡库区降水资料分析处理系统”，为三峡库区监测预警分析和指挥系统应用提供气象数据支撑。该系统基于Oracle关系数据库建立了三峡库区降水资料数据库及气象产品集，并建立了基于ArcGIS平台的三峡库区气象资料查询、检索、统计系统，实现各类资料的统计、分析和显示功能。

关键词 三峡库区；气象预警信息；数据库

中图分类号：P462 文献标识码：A 文章编号：1671-7597（2014）13-0014-02

三峡水库地处长江上游， 气候变化复杂，是灾害性天气和暴雨的多发地区[1]。建立较为完备的三峡库区地质灾害监测预警防治指挥系统，基本消除库区范围特大型地质灾害隐患点的威胁，使地质灾害造成的人员伤亡明显减少，任务迫切而艰

巨[2][3]。“三峡库区降水资料分析处理系统”依据国家发改委批准的“三峡库区三期地质灾害防治监测预警工程崩塌滑坡专业监测系统和预警指挥系统专项”及资金投资计划（文件号：发改地区[2006]899号）而开展的建设工作。建设主要任务是：

1）收集处理三峡库区气象站历年降水资料和多普勒雷达历史资料；2）分析降水时空分布特征；3）建立降水资料数据库及其统计加工显示系统；4）为三峡库区地质灾害监测预警提供气象历史信息，为监测预警分析和指挥系统应用提供气象数据支撑。

1 系统设计

“三峡库区降水资料分析处理系统”系统结构，包括气象预警信息分析显示软件、自动站降水信息格点数据生成模块、自动站降水资料数据传输与监控模块、数据采集模块、数据入库管理模块。系统结构图见图1。

1.1 气象预警信息分析显示软件

气象预警信息分析显示软件部署于三峡地质灾害防治指挥部，用于数据的分析、查询与显示。包括产品图片生成子模块、气象信息入库子模块和气象信息WEB发布子模块。产品图片生成子模块包括短时临近预报产品图片生成功能和精细化预报产品图片生成功能；气象信息入库子模块包括自动站小时观测数据入库功能、未来3-12小时降水预报产品入库功能和降水释用预报产品入库功能；气象信息WEB发布子模块包括以下功能：卫星资料数据查询显示、自动站实时数据查询显示、自动站数据统计、降水释用预报查询显示、中尺度数值模式降水预报查询显示、过去1小时降水估算查询显示、未来2小时降水预测查询显示、未来3-12小时预测查询显示。

1.2 自动站降水信息格点数据生成模块

自动站降水信息格点数据生成模块部署于湖北省气象局，负责生成自动站降水信息格点数据。该模块从数据库获取自动站站点降水信息，如果该时次没有降水则不绘制，如果有降水则根据站点信息生成点图层，并用克里格算法插值生成降水格点数据。

1.3 三峡库区降水资料数据传输与监控模块

三峡库区降水资料传输与监控模块部署于湖北省气象局，负责传输所有实时资料与产品数据至三峡地质灾害防治指挥部，并对数据传输情况进行监控查询显示，以及对数据传输情况进行统计。

1.4 数据采集模块

数据采集模块部署在湖北省气象局，用于采集观测数据和预报产品，按规定文件格式生成观测数据文件，并按一定的目录结构存储观测数据和预报产品。包括自动站逐小时资料生成程序、自动站逐小时降水量（micaps第三类格式）数据生成程序、卫星资料采集程序。

1.5 数据入库管理模块

数据入库管理模块部署在三峡库区地质灾害防治指挥部，用于气象观测数据和预报产品解读入oracle数据对应的库表中，并对完成入库操作后的数据文件按月归档。包括自动站小时观测数据入库管理程序、降水释用预报产品入库管理程序、未来3-12小时降水预报产品入库管理程序。

2 数据库设计

数据库设计包括文件库存储管理设计和关系数据库存储管理设计。非结构化数据存储在文件库，结构化数据存储管理在基于Oracle10g的三峡库区气象资料关系数据库中，为“三峡库区降水资料分析处理系统”显示平台提供数据源和数据管理。重点需要解决资料的预处理问题，实现数据的自动入库，数据加工统计，数据管理。

2.1 数据流程设计

三峡库区气象资料数据库数据流程，包括数据预处理、数据入库、数据存储、数据备份与恢复、数据归档。数据流程图见图2。

图2 三峡库区气象资料数据库数据流程图

2.2 文件库

文件库管理文件包括，实时卫星云图、实时降水预报产品、4部多普勒天气雷达建站以来的定量估测降水资料数据集。

文件库存储管理分为两种方式，一种方式是基于气象部门现有业务流程，采用文件目录结构方式临时存储管理；另一种方式是采用Oracle数据库lob（large object）类型来存储大数量文件，用BLOB类型存储管理图像文件，如实时卫星云图、等值线图等，用BFILE类型存储管理文本文件，如实时降水预报产品、雷达估测降水资料数据集等。

2.3 关系数据库

基于Oracle10g数据库为平台，移植了用于系统建设时期web开发所使用的WAF框架所需的21张表，设计建立了关系数据库表17个。管理数据主要包括，站点信息、自动气象站资料、08时降水释用预报产品站点数据、20时降水释用预报产品站点数据、未来3-12小时降水预报产品站点数据，以及各类观测数据、预报产品监控日志，该部分库表的设计原则为方便数据分发监控及统计页面查询及统计。

3 主要功能模块设计与实现

3.1 三峡库区降水资料数据传输与监控模块

数据分发监控及统计页面的传输统计栏提供数据传输统计功能，根据用户选定的时间段统计一段时间内各类资料应到、实到和达到率的具体情况，显示在监控统计栏内。另外还提供Excel表格生成功能，可将查询结果生成Excel表格，保存到本地。

数据分发监控及统计页面的传输监控栏对每一类资料的传输情况进行实时的监控，页面显示一天资料传输的情况，已正确传输的用绿颜色圆点表示，还未到达传输时间的用黄颜色圆点表示，到了传输时间未正确传输的用红颜色圆点表示。除提供颜色告警功能外还提供声音告警功能，以提醒值班员检查数据传输状况。另外还提供半年内历史信息查询功能，选择日期后可查询该日数据传输情况。1分钟后该页面自动返回实时监控状态。

3.2 气象预警信息分析显示软件

气象预警信息分析显示软件用于数据的查询与显示，采用B/S模式，使用C#语言开发，WEBGIS部分基于 ESRI ArcIms组件进行二次开发。该软件实现降水资料、蒸发资料、雷达资料、卫星资料、降水释用预报、中尺度数值模式降水预报、过去1小时降水估算、未来2小时降水预报、未来3-12小时降水预报等预报产品的发布与历史和实时的查询。其中降水资料、蒸发资料以WebGIS形式发布，实现放大、缩小、漫游、定区域查询功能。

4 总结

“三峡库区降水资料分析处理系统”实现了三峡库区气象观测数据、预报产品的实时接收、传输、处理、图表化显示以及数据的监控等功能，经过两年的业务运行验证，该系统运行稳定、布局美观、操作方便，为三峡库区降水预报提供了重要的参考基础，已在三峡库区地质灾害防治监测预警工作中发挥了重要作用。

参考文献

[1]陈鲜艳，张强，叶殿秀，等.三峡库区局地气候变化[J].长江流域资源与环境，2009（01）.

[2]郭起豪.建立三峡库区气候变化监测系统[N].中国气象报，2010.

[3]苗艳丽.三峡库区防灾减灾添保障[N].中国气象报，2009.endprint

摘 要 三峡水库气候变化复杂，是灾害性天气和暴雨的多发地区。为了能预警三峡库区地质灾害从而减少灾害造成的伤亡，设计开发了“三峡库区降水资料分析处理系统”，为三峡库区监测预警分析和指挥系统应用提供气象数据支撑。该系统基于Oracle关系数据库建立了三峡库区降水资料数据库及气象产品集，并建立了基于ArcGIS平台的三峡库区气象资料查询、检索、统计系统，实现各类资料的统计、分析和显示功能。

关键词 三峡库区；气象预警信息；数据库

中图分类号：P462 文献标识码：A 文章编号：1671-7597（2014）13-0014-02

三峡水库地处长江上游， 气候变化复杂，是灾害性天气和暴雨的多发地区[1]。建立较为完备的三峡库区地质灾害监测预警防治指挥系统，基本消除库区范围特大型地质灾害隐患点的威胁，使地质灾害造成的人员伤亡明显减少，任务迫切而艰

巨[2][3]。“三峡库区降水资料分析处理系统”依据国家发改委批准的“三峡库区三期地质灾害防治监测预警工程崩塌滑坡专业监测系统和预警指挥系统专项”及资金投资计划（文件号：发改地区[2006]899号）而开展的建设工作。建设主要任务是：

1）收集处理三峡库区气象站历年降水资料和多普勒雷达历史资料；2）分析降水时空分布特征；3）建立降水资料数据库及其统计加工显示系统；4）为三峡库区地质灾害监测预警提供气象历史信息，为监测预警分析和指挥系统应用提供气象数据支撑。

1 系统设计

“三峡库区降水资料分析处理系统”系统结构，包括气象预警信息分析显示软件、自动站降水信息格点数据生成模块、自动站降水资料数据传输与监控模块、数据采集模块、数据入库管理模块。系统结构图见图1。

1.1 气象预警信息分析显示软件

气象预警信息分析显示软件部署于三峡地质灾害防治指挥部，用于数据的分析、查询与显示。包括产品图片生成子模块、气象信息入库子模块和气象信息WEB发布子模块。产品图片生成子模块包括短时临近预报产品图片生成功能和精细化预报产品图片生成功能；气象信息入库子模块包括自动站小时观测数据入库功能、未来3-12小时降水预报产品入库功能和降水释用预报产品入库功能；气象信息WEB发布子模块包括以下功能：卫星资料数据查询显示、自动站实时数据查询显示、自动站数据统计、降水释用预报查询显示、中尺度数值模式降水预报查询显示、过去1小时降水估算查询显示、未来2小时降水预测查询显示、未来3-12小时预测查询显示。

1.2 自动站降水信息格点数据生成模块

自动站降水信息格点数据生成模块部署于湖北省气象局，负责生成自动站降水信息格点数据。该模块从数据库获取自动站站点降水信息，如果该时次没有降水则不绘制，如果有降水则根据站点信息生成点图层，并用克里格算法插值生成降水格点数据。

1.3 三峡库区降水资料数据传输与监控模块

三峡库区降水资料传输与监控模块部署于湖北省气象局，负责传输所有实时资料与产品数据至三峡地质灾害防治指挥部，并对数据传输情况进行监控查询显示，以及对数据传输情况进行统计。

1.4 数据采集模块

数据采集模块部署在湖北省气象局，用于采集观测数据和预报产品，按规定文件格式生成观测数据文件，并按一定的目录结构存储观测数据和预报产品。包括自动站逐小时资料生成程序、自动站逐小时降水量（micaps第三类格式）数据生成程序、卫星资料采集程序。

1.5 数据入库管理模块

数据入库管理模块部署在三峡库区地质灾害防治指挥部，用于气象观测数据和预报产品解读入oracle数据对应的库表中，并对完成入库操作后的数据文件按月归档。包括自动站小时观测数据入库管理程序、降水释用预报产品入库管理程序、未来3-12小时降水预报产品入库管理程序。

2 数据库设计

数据库设计包括文件库存储管理设计和关系数据库存储管理设计。非结构化数据存储在文件库，结构化数据存储管理在基于Oracle10g的三峡库区气象资料关系数据库中，为“三峡库区降水资料分析处理系统”显示平台提供数据源和数据管理。重点需要解决资料的预处理问题，实现数据的自动入库，数据加工统计，数据管理。

2.1 数据流程设计

三峡库区气象资料数据库数据流程，包括数据预处理、数据入库、数据存储、数据备份与恢复、数据归档。数据流程图见图2。

图2 三峡库区气象资料数据库数据流程图

2.2 文件库

文件库管理文件包括，实时卫星云图、实时降水预报产品、4部多普勒天气雷达建站以来的定量估测降水资料数据集。

文件库存储管理分为两种方式，一种方式是基于气象部门现有业务流程，采用文件目录结构方式临时存储管理；另一种方式是采用Oracle数据库lob（large object）类型来存储大数量文件，用BLOB类型存储管理图像文件，如实时卫星云图、等值线图等，用BFILE类型存储管理文本文件，如实时降水预报产品、雷达估测降水资料数据集等。

2.3 关系数据库

基于Oracle10g数据库为平台，移植了用于系统建设时期web开发所使用的WAF框架所需的21张表，设计建立了关系数据库表17个。管理数据主要包括，站点信息、自动气象站资料、08时降水释用预报产品站点数据、20时降水释用预报产品站点数据、未来3-12小时降水预报产品站点数据，以及各类观测数据、预报产品监控日志，该部分库表的设计原则为方便数据分发监控及统计页面查询及统计。

3 主要功能模块设计与实现

3.1 三峡库区降水资料数据传输与监控模块

数据分发监控及统计页面的传输统计栏提供数据传输统计功能，根据用户选定的时间段统计一段时间内各类资料应到、实到和达到率的具体情况，显示在监控统计栏内。另外还提供Excel表格生成功能，可将查询结果生成Excel表格，保存到本地。

数据分发监控及统计页面的传输监控栏对每一类资料的传输情况进行实时的监控，页面显示一天资料传输的情况，已正确传输的用绿颜色圆点表示，还未到达传输时间的用黄颜色圆点表示，到了传输时间未正确传输的用红颜色圆点表示。除提供颜色告警功能外还提供声音告警功能，以提醒值班员检查数据传输状况。另外还提供半年内历史信息查询功能，选择日期后可查询该日数据传输情况。1分钟后该页面自动返回实时监控状态。

3.2 气象预警信息分析显示软件

气象预警信息分析显示软件用于数据的查询与显示，采用B/S模式，使用C#语言开发，WEBGIS部分基于 ESRI ArcIms组件进行二次开发。该软件实现降水资料、蒸发资料、雷达资料、卫星资料、降水释用预报、中尺度数值模式降水预报、过去1小时降水估算、未来2小时降水预报、未来3-12小时降水预报等预报产品的发布与历史和实时的查询。其中降水资料、蒸发资料以WebGIS形式发布，实现放大、缩小、漫游、定区域查询功能。

4 总结

“三峡库区降水资料分析处理系统”实现了三峡库区气象观测数据、预报产品的实时接收、传输、处理、图表化显示以及数据的监控等功能，经过两年的业务运行验证，该系统运行稳定、布局美观、操作方便，为三峡库区降水预报提供了重要的参考基础，已在三峡库区地质灾害防治监测预警工作中发挥了重要作用。

参考文献

[1]陈鲜艳，张强，叶殿秀，等.三峡库区局地气候变化[J].长江流域资源与环境，2009（01）.

[2]郭起豪.建立三峡库区气候变化监测系统[N].中国气象报，2010.

[3]苗艳丽.三峡库区防灾减灾添保障[N].中国气象报，2009.endprint

摘 要 三峡水库气候变化复杂，是灾害性天气和暴雨的多发地区。为了能预警三峡库区地质灾害从而减少灾害造成的伤亡，设计开发了“三峡库区降水资料分析处理系统”，为三峡库区监测预警分析和指挥系统应用提供气象数据支撑。该系统基于Oracle关系数据库建立了三峡库区降水资料数据库及气象产品集，并建立了基于ArcGIS平台的三峡库区气象资料查询、检索、统计系统，实现各类资料的统计、分析和显示功能。

关键词 三峡库区；气象预警信息；数据库

中图分类号：P462 文献标识码：A 文章编号：1671-7597（2014）13-0014-02

三峡水库地处长江上游， 气候变化复杂，是灾害性天气和暴雨的多发地区[1]。建立较为完备的三峡库区地质灾害监测预警防治指挥系统，基本消除库区范围特大型地质灾害隐患点的威胁，使地质灾害造成的人员伤亡明显减少，任务迫切而艰

巨[2][3]。“三峡库区降水资料分析处理系统”依据国家发改委批准的“三峡库区三期地质灾害防治监测预警工程崩塌滑坡专业监测系统和预警指挥系统专项”及资金投资计划（文件号：发改地区[2006]899号）而开展的建设工作。建设主要任务是：

1）收集处理三峡库区气象站历年降水资料和多普勒雷达历史资料；2）分析降水时空分布特征；3）建立降水资料数据库及其统计加工显示系统；4）为三峡库区地质灾害监测预警提供气象历史信息，为监测预警分析和指挥系统应用提供气象数据支撑。

1 系统设计

“三峡库区降水资料分析处理系统”系统结构，包括气象预警信息分析显示软件、自动站降水信息格点数据生成模块、自动站降水资料数据传输与监控模块、数据采集模块、数据入库管理模块。系统结构图见图1。

1.1 气象预警信息分析显示软件

气象预警信息分析显示软件部署于三峡地质灾害防治指挥部，用于数据的分析、查询与显示。包括产品图片生成子模块、气象信息入库子模块和气象信息WEB发布子模块。产品图片生成子模块包括短时临近预报产品图片生成功能和精细化预报产品图片生成功能；气象信息入库子模块包括自动站小时观测数据入库功能、未来3-12小时降水预报产品入库功能和降水释用预报产品入库功能；气象信息WEB发布子模块包括以下功能：卫星资料数据查询显示、自动站实时数据查询显示、自动站数据统计、降水释用预报查询显示、中尺度数值模式降水预报查询显示、过去1小时降水估算查询显示、未来2小时降水预测查询显示、未来3-12小时预测查询显示。

1.2 自动站降水信息格点数据生成模块

自动站降水信息格点数据生成模块部署于湖北省气象局，负责生成自动站降水信息格点数据。该模块从数据库获取自动站站点降水信息，如果该时次没有降水则不绘制，如果有降水则根据站点信息生成点图层，并用克里格算法插值生成降水格点数据。

1.3 三峡库区降水资料数据传输与监控模块

三峡库区降水资料传输与监控模块部署于湖北省气象局，负责传输所有实时资料与产品数据至三峡地质灾害防治指挥部，并对数据传输情况进行监控查询显示，以及对数据传输情况进行统计。

1.4 数据采集模块

数据采集模块部署在湖北省气象局，用于采集观测数据和预报产品，按规定文件格式生成观测数据文件，并按一定的目录结构存储观测数据和预报产品。包括自动站逐小时资料生成程序、自动站逐小时降水量（micaps第三类格式）数据生成程序、卫星资料采集程序。

1.5 数据入库管理模块

数据入库管理模块部署在三峡库区地质灾害防治指挥部，用于气象观测数据和预报产品解读入oracle数据对应的库表中，并对完成入库操作后的数据文件按月归档。包括自动站小时观测数据入库管理程序、降水释用预报产品入库管理程序、未来3-12小时降水预报产品入库管理程序。

2 数据库设计

数据库设计包括文件库存储管理设计和关系数据库存储管理设计。非结构化数据存储在文件库，结构化数据存储管理在基于Oracle10g的三峡库区气象资料关系数据库中，为“三峡库区降水资料分析处理系统”显示平台提供数据源和数据管理。重点需要解决资料的预处理问题，实现数据的自动入库，数据加工统计，数据管理。

2.1 数据流程设计

三峡库区气象资料数据库数据流程，包括数据预处理、数据入库、数据存储、数据备份与恢复、数据归档。数据流程图见图2。

图2 三峡库区气象资料数据库数据流程图

2.2 文件库

文件库管理文件包括，实时卫星云图、实时降水预报产品、4部多普勒天气雷达建站以来的定量估测降水资料数据集。

文件库存储管理分为两种方式，一种方式是基于气象部门现有业务流程，采用文件目录结构方式临时存储管理；另一种方式是采用Oracle数据库lob（large object）类型来存储大数量文件，用BLOB类型存储管理图像文件，如实时卫星云图、等值线图等，用BFILE类型存储管理文本文件，如实时降水预报产品、雷达估测降水资料数据集等。

2.3 关系数据库

基于Oracle10g数据库为平台，移植了用于系统建设时期web开发所使用的WAF框架所需的21张表，设计建立了关系数据库表17个。管理数据主要包括，站点信息、自动气象站资料、08时降水释用预报产品站点数据、20时降水释用预报产品站点数据、未来3-12小时降水预报产品站点数据，以及各类观测数据、预报产品监控日志，该部分库表的设计原则为方便数据分发监控及统计页面查询及统计。

3 主要功能模块设计与实现

3.1 三峡库区降水资料数据传输与监控模块

数据分发监控及统计页面的传输统计栏提供数据传输统计功能，根据用户选定的时间段统计一段时间内各类资料应到、实到和达到率的具体情况，显示在监控统计栏内。另外还提供Excel表格生成功能，可将查询结果生成Excel表格，保存到本地。

数据分发监控及统计页面的传输监控栏对每一类资料的传输情况进行实时的监控，页面显示一天资料传输的情况，已正确传输的用绿颜色圆点表示，还未到达传输时间的用黄颜色圆点表示，到了传输时间未正确传输的用红颜色圆点表示。除提供颜色告警功能外还提供声音告警功能，以提醒值班员检查数据传输状况。另外还提供半年内历史信息查询功能，选择日期后可查询该日数据传输情况。1分钟后该页面自动返回实时监控状态。

3.2 气象预警信息分析显示软件

气象预警信息分析显示软件用于数据的查询与显示，采用B/S模式，使用C#语言开发，WEBGIS部分基于 ESRI ArcIms组件进行二次开发。该软件实现降水资料、蒸发资料、雷达资料、卫星资料、降水释用预报、中尺度数值模式降水预报、过去1小时降水估算、未来2小时降水预报、未来3-12小时降水预报等预报产品的发布与历史和实时的查询。其中降水资料、蒸发资料以WebGIS形式发布，实现放大、缩小、漫游、定区域查询功能。

4 总结

“三峡库区降水资料分析处理系统”实现了三峡库区气象观测数据、预报产品的实时接收、传输、处理、图表化显示以及数据的监控等功能，经过两年的业务运行验证，该系统运行稳定、布局美观、操作方便，为三峡库区降水预报提供了重要的参考基础，已在三峡库区地质灾害防治监测预警工作中发挥了重要作用。

参考文献

[1]陈鲜艳，张强，叶殿秀，等.三峡库区局地气候变化[J].长江流域资源与环境，2009（01）.

[2]郭起豪.建立三峡库区气候变化监测系统[N].中国气象报，2010.

[3]苗艳丽.三峡库区防灾减灾添保障[N].中国气象报，2009.endprint