气象综合观测平台数据库模型设计方法

闫锦城 张丹 马强

摘 要：我国气象行业及其数据业务发展至今已显现出一定的规模，作为整个行业的核心基础业务，气象观测的发展也很顺利，且在网状结构已出现的情况下不断向环形跳变结构努力。基于此，本文探讨了气象综合观测平台数据库模型设计方法，以供借鉴和学习。

关键词：气象;综合观测平台;数据库;模型;设计

与气象有关的综合观测项目，通常都具有数据量大、种类多且复杂、系统规模大、建设周期长、工序多等特点，不仅涉及要素收集、分析、传输、管理、处理、开发利用等环节，还涉及相关的气象服务等多个方面。气象系统是一个庞杂的综合系统，不论是使用要求还是管理需求，都迫切需要具备强大功能的数据及对信息的处理能力。所以，气象行业内信息化水平亟待提高，就目前而言，研究、开发完备的气象综合观测平台并对其功能进行完善是首要任务，有了气象综合观测平台，才能有效提升我国气象系统整体的信息化技术水平。

一、气象综合观测平台数据库模型设计现状简述

到目前为止，我国气象行业的发展和与其匹配的数据业务已初具规模，在整个气象行业，最基础的业务就是气象观测，在历年的发展和变化中，气象观测已逐步呈现出网状的发展结构，且在科学技术的不断推动之下，环形的跳变结构是其不断努力的方向。首先，从数据种类来看，各类平台目前所承载的业务已经从单一、传统的地面观测向多元化的雷达、卫星等现代化数据转变，且观测种类和类型也在不断增长;其次，从管理方面来看，我国气象综合观测平台的智能统筹程度也在不断地完善。近期和远期的各项规划也会在整个平台建设和发展的过程中不断被付诸实践，在逐步放大气象综合观测概念的同时，将已有的项目、力量等进行融合，同时，在确保现有业务平稳、顺利发展的前提下，投入更多的精力，为后续平台的稳定发展提供精良的设计，做好充足的准备。

结合近几年气象综合观测得到的各项数据的特点及其未来发展的方向，以下几点是数据库设计时需要特别注意的：

第一，数据模型复杂多变。在整个数据库中，各类数据种类繁多，不容易被分析透彻，且近几年天气预报中需要融入更多的气象因素，各项数据间的关系也更加复杂，因此，我们需要对复合型、产品型的数据进行透彻的分析，而这些纷繁的数据也会很容易影响到综合平台的总体性能。

第二，数据集中化能为数据的分析提供更大的便利性，但是，其数量庞大，势必会给系统后期的维护、查询操作的时间、数据的统计计算效率等带来一定的影响，庞大的数据集群会让数据库的整体性能随着使用年限的增加呈现出下降的趋势。

第三，事务量大。我国广袤的国土需要众多的观测网点，而且自动站观测手段的发展会让观测网点的数量持续增长，这使得气象综合观测平台保持不间断在线状态下处理每分钟上万的访问。如图1为交通气象服务系统数据。

二、数据模型设计

1.规范化数据模型

数据库模型在设计过程中存在着一定的规范和标准，大多数基础类书籍中提到的第三范式就是这一标准、规范、原则，对工程师维护要求低、较易打理等是其被业界熟知的优点。通常情况下，第三范式是在设计数据模型之前优先被考虑的方式之一，其并不是唯一的，但在标准化的设计之下，既能有效节约空间、表的数量以及冗余项等多种资源，还可以促进排序、检索等工作的效率，能让各项物理条件达到最高效的利用，且在实际应用的过程中可随时进行调整。但是，任何事物都有一定的限度，规范化并不能对所有事物起效，因此，在对数据库进行设计时，需要在参照实际情况对第三范式标准化设计进行相应的调整，必要时还可以采用一部分非规范化的设计方法，以求在满足用户需求的同时促进整体性能的提升。

2.非规范化数据模型

事物都具有两面性，第三范式的弱点在其优越性被体现的同时也得以暴露，其对于索引的依赖程度已近乎苛刻，但是，良好的索引机制并不能做到完美，若索引的速度无法得到保证，数据库整体的运行速度会被拖慢，且庞大的数据会让整个系统资源面临前所未有的挑战。为了能让系统在执行各项任务时的效率有所提升，我们在设计数据库时会对某些不完全合乎规范的方法进行合理适当的使用，让数据库整体范式在有所下降的同时，保证其性能。当然，非规范化的设计方法会在系统中滋生大量的冗余数据，而这些数据很可能会切断数据的完整性，因此，在对非规范化的方法使用前，需要对涉及各方的得失进行清楚的评估和预算，并在对各方条件进行详细分析的基础上，参照数据库的实际性能和数据访问需求决定是否使用。

三、结语

综上所述，本文以气象观测平台最需要的数据库为基础，从设计、使用、性能隐患等多方面切入，为数据库应用层和底层的优化提供了可行性方案，并结合相关实验效果进行充分论证和分析。以上述的研究为基础，在进行气象观测平台数据库模型设计时，不仅能够促进其整体性能的有效提升，让用户获得更好的使用体验，还能让有限的物理條件得到最合理、充分的使用。

参考文献：

[1]黄博，冯鹏，刘晓源.浅谈气象综合观测平台数据库模型设计[J].现代化农业，2017（10）：48-49.

[2]黄博.气象综合观测平台数据库优化设计[D].哈尔滨工程大学，2016.

[3]李艳.浅谈县级综合气象观测系统设备运行监控[J].南方农业，2017（26）：91-92.

[4]李大为，胡士义，张浩.综合气象观测系统运行监控平台（ASOM）业务运行实施方案[J].科技风，2015（16）：108-108.

[5]姚文静，吴航，孙尚东等.综合气象观测系统运行监控平台（ASOM）应用[J]吉林农业，2017（10）：48-49.

[6]王杰，胡春，王敏等.综合气象观测运行监控系统业务可用性算法研究[J].科技创新导报，2018（05）：135-136.

[7]李峰，秦世广，周薇等.综合气象观测运行监控业务及系统升级设计[J].气象科技，2014（04）：539-544.

作者简介：闫锦城（1969-2-）男，汉族，北京昌平市，本科学历，高级工程师，主要从事信息网络维护工作。