基于ArcGIS的大连气象内网业务平台设计与实现

王会品 王洪祥 孙悦程 邹杰

摘要：基于ArcGIS的大连气象内网业务平台以2015年初建成的大连实时气象数据库为基础，采用ArcGIS+EXTJS+J2EE的系统架构，建成了一个包含探测数据、预报产品、服务产品、县局产品、行业数据、数值预报、资料下载七大功能模块的大连气象内网业务平台，具有文字、图片、表格、曲线图、柱状图、色斑图、GIS数据叠加等多种表现方法，具有要素筛选、数据交互性查询、要素统计排名等功能，能进一步满足用户使用需求，全面实现了气象数据的共享应用，为市县气象预报与气象服务工作提供有效的数据支撑服务。

关键词：ArcGIS；业务平台；设计实现；共享应用

中图分类号：P409 文獻标识码：A 文章编号：0439-8114（2018）11-0111-02

DOI：10.14088/j.cnki.issn0439-8114.2018.11.028

Abstract： The dalian meteorological intranet business platform based on ArcGIS is based on dalian real-time meteorological database built in early 2015. Using ArcGIS+EXTJS+J2EE system architecture，it has built a business platform which includes detecting data，forecasting products，service products，county bureau products，industry data，numerical forecasting and data download of seven functional modules. The platform has many functions such as text，pictures，tables，graphs，bar charts，color spots，GIS data overlay，etc. And it has the functions of factor selection，data interactivity query，factor statistics ranking and so on. It can further meet the needs of users， fully realize the sharing application of meteorological data，and provide effective data support services for meteorological forecasting and meteorological service in the city and county.

Key words： ArcGIS；business platform；designed and implemented；sharing application

2013年大连市气象局建成了大连气象信息综合显示系统[1]，该系统采用WebGIS和PHP技术实现气象信息数据显示，系统在业务运行中发挥了一定作用，然而随着气象业务应用的发展与业务需求的不断变化，系统的一些问题也表现出来。首先，系统的WebGIS是调用后台处理生成的叠加数据图片，这意味着用户不能够进行交互操作，无法进行地图移动、放大、缩小等功能，WebGIS可操作性差；其次，行政区域如有变动，需要导入相应的SHAPEfile地理信息文件，但是生成的地图中如果出现杂线条，纠错很难；再次，系统基于PostgreSQL数据库，在数据库设计、数据类别、入库程序处理等多方面，已经不能满足当前的业务需求，为气象预测提供资料共享和辅助预测[2]。

同时，2015年初大连实时气象数据库建设完毕，为平台的搭建提供了有利的数据基础，全新的大连气象内网业务平台应运而生，使气象数据与ArcGIS很好结合，实现气象数据查询、筛选、预警提示等功能，在平台显示类别与内容上也有所增加，贴近用户使用需求。本研究以2015年初建成的大连实时气象数据库为基础，采用ArcGIS+EXTJS+J2EE的系统架构，建成了一个包含探测数据、预报产品、服务产品、县局产品、行业数据、数值预报、资料下载七大功能模块的大连气象内网业务平台，以期更好地为用户提供服务。

1 平台主要功能与架构

1.1 平台主要功能

大连气象内网业务平台面向市县两级用户群体，作为数据信息展示平台，主要以数据浏览查询为主，实现了探测数据、国家级/省级/市级指导预报产品、决策服务产品、县级预报服务产品、行业共享数据及产品、数值预报产品等多种气象数据可视化展示[3]，平台提供了表格、曲线、柱状图、专题图等多种显示方式，同时将气象大数据在GIS一张图上进行叠加显示，气象大数据包括自动站、能见度、土壤水分、农业生态、大气成分、路面监测、船舶信息、环保实况、地址灾害、城市内涝、雷电风险等多个专题内容，能够满足市县两级用户需求，为不同层次的用户提供开放式的气象信息共享服务[4]。

1.2 平台架构

基于ArcGIS的大连气象内网业务平台采用四层系统架构（图1）： 第一层为数据存储层，以气象综合数据库与文件数据做支撑，多数有规则的结构化数据以关系型数据库存储；部分图片文件或者PDF文件等非结构化数据则以文件方式存储。第二层为应用逻辑层，通过把与气象数据存储业务相关的功能模块，以标准化的服务形式进行封装，然后通过结合业务进行流程编排，即可完成相关功能定制。第三层为服务接口层，主要通过不同的交互形式，实现业务信息的交互和系统功能的调用。第四层为应用系统层，面向最终用户和终端应用，提供友好、简洁、方便的用户界面。

2 主要技术实现

2.1 数据检索显示

平台采用前后端分离技术，前台采用extjs-moft框架，后台采用mdk框架。对于结构化数据显示，前端查询通过AJAX技术进行http网络请求，后端接收到请求后，利用Spring框架进行业务模块的逻辑处理，利用Hibernate框架进行数据库查询，从而将查询的数据返回给前端，前端将数据渲染到表格和圖表中。

对于非结构化数据显示，前端查询通过AJAX技术进行http网络请求，后端接收到请求后，利用Spring框架进行业务模块的逻辑处理，利用操作系统API遍历文件目录，以文件为关键Key通过正则表达式匹配符合的文件产品，并截取出主要信息（例如：名称、时间、URL），形成结构化的数据，返回给前端并在网页进行展示。

2.2 ArcGIS Server技术

ArcGIS是ESRI开发的一个用于构建集中管理、支持多用户的企业级GIS应用平台[5]。其优势在与传统的表格、图片式管理方法相比，增加了基于“一张图”的直观、全面、可视化的空间数据展示，挖掘出地理信息的潜力。该技术具有强大的空间分析和空间数据处理功能，利用采集的原始数据，根据地图标注和符号渲染的基本规则，建立和发布大范围切片式静态地图服务和大数据量多数据源的矢量动态图层服务；利用扩展地图符号库和自定义的多种地理处理服务实现色斑图等特定功能，其采用和遵循的国际通用标准，能够满足与其他平台的技术对接和功能扩展。

2.3 专题图处理技术

平台包括雨量与温度色斑图、风要素专题图。对于雨量与温度色斑图，平台采用空间自协方差最佳插值法，将点状离散分布的监测站雨量、温度信息插值成空间面状分布。通过ArcToolbox及ModelBuilder，建立插值模型，并发布成ArcGIS GP服务，能够定时获取监测站信息，及时生成色斑图并永久保存。其优点在于能够避免极值对于算法的影响，更好地模拟雨量、温度的真实情况，并根据适当数量的站点，填补全市的信息空白区域，具体处理流程如图2所示。而对于风要素专题图，通过建立风向方位三角函数数学模型，确定风向符号旋转角度算法，当风向数据实时更新时，前端将风向符号做出对应偏转，进而达到相应的显示效果。

3 小结

平台具备良好的可配置性、可扩展性，产品配置模板化，产品形式多样化。自建成后投入业务运行一年以来，不断对平台内容进行添加扩充，使平台涵盖内容更加丰富，显示效果更加完善，尤其是GIS一张图的数据叠加显示，为用户提供更形象直观的显示效果，为市县两级气象服务提供了较好的数据支持与辅助决策手段，取得了很好的应用效果。

参考文献：

[1] 邹 杰，刘卫华，王会品，等.基于WebGIS的大连气象信息综合显示系统设计与实现[J].计算基数与自动化，2013，32（3）：97-101.

[2] 阮惠华，肖文名.基于WebGIS的气象预报实时资料共享系统研究[J].地理信息空间，2008，6（4）：95-97.

[3] 郝振荣，王小兰，高秋贵，等.基于WEBGIS的气象探测数据显示系统的设计与实现[J].科技与创新，2014（2）：140-144.

[4] 马渝勇，徐晓莉，宋 智，等.省级气象信息共享系统的设计与实现[J].应用气象学报，2011，22（4）：505-512.

[5] 沈萍月，李 建，郦敏杰，等.基于ArcGIS Server的气象信息动态显示平台的设计与实现[J].浙江气象，2009（S1）：54-57.