时间：2023-04-01 10:28:50
序论：在您撰写气象信息论文时，参考他人的优秀作品可以开阔视野，小编为您整理的7篇范文，希望这些建议能够激发您的创作热情，引导您走向新的创作高度。
1．1系统设计的目标和原则
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。
4结束语
1.防汛作用
洪涝灾害往往都是制约农业生产发展的一个重大因素，洪涝灾害有波及面广、损害程度大、损失不易挽回等特点。同时，洪涝灾害也威胁着农业生产中农民的生命安全。故而，防汛便是气象信息服务在农业生产中较为重要的一个作用。气象部门可以根据降水预测、天气预报等服务措施，凭借着气象部门的网络系统，及时有效地将暴雨预警信息发放出去，让农民在农业生产的过程中能够做好准备，进而防止农民的财产损失和人身伤害。
2.抗旱作用
与防汛相对的则是抗旱。全球变暖、气候异常，极端旱灾频发。在这种情况下，气象信息服务就能依据政府和气象台共同搭建的抗旱指挥部，积极分析气象态势，并制定相关措施，确保旱灾造成的经济损失和农业损失能够降到最低。与此同时，气象信息服务可以利用雷达、卫星等进行气象观测，也可以引导人工降雨。
3.农业灾害知识宣传作用
除了防汛和抗旱的作用，农业灾害知识的宣传可以称之为气象信息服务的一种综合性作用。气象信息服务最为重要的任务就是将农业信息和气象信息汇总、结合，并进行分析，随后将其传播给广大农民，让广大农民能够得到农业灾害相关知识的普及，不断提高他们在农业生产中的灾害预防能力。
二、气象信息服务在农业生产中应用存在的弊端和问题
现阶段，我国大部分气象部门都认识到了气象信息服务在农业生产中应用的重要作用，也在积极利用气象信息服务为农业生产出谋划策、提供便利。但是在实际进行应用的过程中，还是出现了一些问题和弊端。
1.气象信息失真
气象信息服务的过程中，预测失误、气象发展分析失误和报告失误等我们往都称之为气象信息失真。具体而言，造成气象信息失真的原因主要有以下两点：
1.1大气运动在计算机上的数值模拟很多时候不能够将大气的真是变化展现出来。
1.2气象预测人员在预测和分析过程中的人为意识也极易造成气象信息失真。
2.气象信息缺乏及时性
气象信息不及时是气象信息服务在农业生产中应用存在的相当严重的一个弊端。一旦气象信息缺乏及时性，农民在农业生产中进行自然灾害的预防也就不够及时，造成贻误最佳预警时间的情况。尤其是冰雹、雷雨、泥石流等灾害，一旦气象信息的及时性不够，对于农业生产和农民人身安全的影响将会很大。
3.气象信息没有针对性
农业生产和农业经济的发展对气象信息服务提出了更高的要求，其中，不断提高针对性的气象信息就是其中一项重要要求。但是在现阶段我国气象信息服务在农业生产中应用的过程中，气象信息大同小异，都是一些常规性的气象信息。没有针对农业生产的具体要求进行气象信息服务，进而导致了气象信息服务对于农业生产的指导作用没有充分发挥出来。
三、气象信息服务顺利在农业生产中应用的对策与措施
1.加强责任意识和服务观念
要想让气象信息服务能够顺利的在农业生产中应用，加强各级气象部门工作，人员的责任意识和服务观念就成了一项重要措施，这就要求各级气象部门对气象工作的重视性有一个全面的认识。首先，将提高气象信息服务水平和多方位立体化进行气象预报作为己任。其次，为农民提高真实、准确、及时的农业气象信息应当是每一个气象部门工作人员的服务观念。最后，在实际应用过程中，每个气象部门的工作人员要端正态度，时刻保证气象信息服务的高水平、高质量、严谨和科学。
2.不断提高气象信息的可靠度
气象信息服务在农业生产中的实际应用过程中，各级气象部门都应当不断提高气象信息的可靠度，避免出现失真的气象信息，同时也要保证气象信息能为农业生产的顺利进行发挥出重要作用。提高气象信息可靠度需要做到以下内容：2.1积极进行创新和实践。
2.2不断引进现代科技手段。
2.3积极构建研究业务化和科研业务化的模式。
2.4积极进行预报模式的开发和研究。
3.构建农业气象服务的体系
无论是农业生产还是气象服务，农业气象公共服务体系的地位都是相当重要的。所以，气象信息服务想要顺利在农业生产中应用，也离不开农业气象公共五福体系的构建。具体而言，构建农业气象公共服务体系要求做到以下几点：
3.1积极引入研究人员，让气象实验和农业气象的贯彻工作能够能加科学、严谨。
3.2做好农业气象服务体系构建的基本规划和设计，确保构建能够顺利进行。
3.3加强对农业气象灾害的预测、、预防等工作。
1电力气象信息服务系统的应用功能
1.1事故分析
灾害性天气及恶劣气候对电网的安全运行造成的影响主要表现为：大雪、冻雨、雨夹雪等天气极易使线路出现倒塔、断线的现象；强风易使输电线路发生断线或相间放电；大雾及沙尘天气易使输电线路发生污闪；雷电天气容易使变电站及输电线路由于雷击而遭受损坏；气温之间的温差过大也会使输电设备无法正常运行；暴雨天气极易使输电线路发生倒塔。以上灾害性天气必须引起电网调度部门的高度重视。及时、准确的对灾害性天气进行预警，能够使电网调度及管理部门提前做好应对的措施，从而减少或避免灾害带来的损失。
1.2野外的施工检修
每年都要对电力系统中的输配电设备进行定期或不定期的检修，需要检修的设备的数量多、时间长，操作也相对比较复杂，并且该项工作极易受到当地天气、气候等因素的制约，尤其是在恶劣天气状况下，会严重影响到室外的电力施工、抢修及检修等工作。为了确保顺利、安全的实施该项操作，需要先准确预报当地、当时的气象条件，再进行操作及检修等工作，这种方法不仅使检修的质量及速度有所提高，还能够在一定程度上减少由于停电引起的负荷损失。
1.3负荷预测在电力系统的运行管理及计划
过程中，负荷预测在电能分配、发电及输电等方面发挥着决定性作用。负荷用电不仅与经济的增长及工农业的发展息息相关，还受到经济、政治及政策等因素的制约。以本省为例，山西省负荷用电与天气及气候等因素之间的相关关系比较明显，干旱、内涝等增加了农灌的负荷，强度较高的降雪、降雨天气大幅度降低了用电负荷。山西省电网用电负荷表现出明显的季节性，通常表现为当夏季的气温升高时，制冷负荷有所增加；当冬季气温降低时，采暖负荷快速增加。因此，气温是电网负荷中一个较为敏感的因素。
1.4电气设备的气象服务评价
服务系统的主要功能是通过统计与分析历史的电力及气象资料，研究并逐步建立电力调度、电力线路发生污闪事故的气候量化条件，再依据不同的气象条件对污闪的概率进行计算。针对大风、温度、暴雨及湿度等建立起相应的警报系统，再分析电力设备的维护安装条件，并以此建立起合理的与设备安装维护相关的气象指标。
2电力系统气象信息服务网络化路径
2.1加大基础设施的投入力度，建立多元化的投资体系
电力气象信息服务网络化的基础设施建设是电力气象信息服务的关键问题。通常情况下山西省各个地区电力气象信息服务网络化基础设施建设存在着很大程度的差异，一些地区受到资金的制约，没有足够的资金投入到网络建设中，致使无法广泛、深入的开展电力气象信息服务网络化建设。因此，多元化投资体系的建立非常有必要。将政府投资作为主体，并设立专用资金用于建设电力气象信息服务的网络设施，从而为电力气象信息服务网络化创造良好的发展条件。另外，还要使市场的作用得到充分发挥，制定科学、合理的政策，吸引和鼓励个人及企业投资，为该地区电力气象信息服务网络化基础设施的建设提供充足的资金支撑。
2.2充分发挥政府的主导作用
社会及科技的发展，使山西省气象信息网络已经渗透到电力系统领域。目前，该地区的气象信息服务网络正逐步完善，但与发达省份相比，仍然存在着很大程度的差距。首先，基础设施相对比较薄弱，硬件设施较为简陋且短缺，技术手段也明显不足；另外，网络的运行维护及软件的开发等缺乏经费保障。电力气象信息服务网络化是一个与多个部门相互关联的综合性能较强的系统工程，相关部门必须建立起有力的具有主导性的领导体系，并加强对电力气象信息服务网络化的组织与管理，明确的对各个部门进行分工协作，不仅能使电力信息服务网络化建设过程中的浪费及重复建设现象大大减少，还能有效促进其快速、健康发展。
2.3开展技术培训，加强信息服务人才队伍建设
建设优秀的电力气象信息服务队伍是气象信息服务工作顺利开展的重要保证。目前，山西省正在逐步完善气象信息服务组织，但是仍然缺乏电力气象信息服务方面的人才，一方面存在着严重的数量不足；另一方面是现有的电力气象信息服务人员的技能及知识都已过时、陈旧，不能够与复杂的电力需求相适应。因此，必须加强工作人员的培训与教育，可以通过正规学校远程教育或在职培训，使人员的素质得到提升，还要定期组织相关人员进行技术业务培训，争取构建一支专业的高素质的电力气象信息服务队伍；同时，还要重视扩大电力气象信息服务的队伍，以确保及时、准确、有效的开展电力气象信息服务工作。
2.4建立有效的气象信息收集及机制
气象服务信息资源在电力的发展过程中发挥着重要作用，因此，必须对传播渠道进行改革，通过网络渠道收集电力部门对气象信息服务的广泛需求，并定期组织学者专家等进一步对需求进行分析，再向决策部门上报。这一方法就能够使决策部门对电力部门的需求及动向进行快速了解，并及时的对供给方式及内容等进行调整，还要快速的对电力部门的需求作出反应，使电力部门的需求与政府目标相互一致。另外，还要制定切实可行的法律及制度，使政府的气象信息更加制度化与规范化。
2.5加强信息资源的整合，推进资源共享
为了适应农业生产发展的需要，全垦区从上到下，每个农场都建立了农业气象机构，配备专职的农业气象工作人员，为农业生产发展发挥了重要作用。能够及时主动提供当地农业生产所需的公益性气象信息服务。建立了以基层农业生产经营者为主体的社会制度，对属于公共服务范畴内的信息，采取各种手段保证电视、广播、报纸等公众媒体开辟农村气象信息专栏，方便农业生产经营者能随时随地收听收看到最新的气象信息。
二、健全农村气象信息的措施
气象工作的出发点和落脚点在于为社会提供公共产品和服务，气象部门必须以需求为导向，以满足服务对象的要求为目标，不断拓展气象服务领域，积极做好以农业为主的综合信息服务,具体包括以下几个方面：
（一）依靠科技发展和管理水平，提高基层气象信息的质量
计算机相关信息技术的快速发展，数值预报模式分辨率提高，天气预报准确率有明显改善，24小时的晴雨预报准确率达到了90%。但日常的降水预报、气象要素预报和台风等重大灾害性天气的定量预报准确率还较低。因此：一是要依靠气象现代化化建设，深入研究天气和气候的机理，开发新一代天气数值预报模式，输出更精细的可释用数值预报产品。二是加强基层气象台站的管理水平和业务能力建设，提高天气预报员的职业道德素质和业务技术水平，实现定时、定量预报，提高天气预报准确率。
（二）采用多种渠道，及时提供农业气象信息
根据县级气象部门的业务需求，系统需要实现以下四个基本任务：一是要实现应用平台集成化，需要将现有各种业务系统、预警方式无缝集成到本系统中。二是要实现气象监测实时化，在最短的时间内获取辖区内各类气象要素的实时数据，区域站数据每10分钟更新一次，自动站数据每1小时更新一次。三是要实现预报服务便捷化，就是能够方便快捷地获取省、市各级的指导预报，并对本地各类预报服务材料进行统一管理。四是要进一步提高灾害性天气的预警能力，能够将预报预警等服务产品自动转换成语音文件，通过短信、96121、DAB、电话主叫等方式及时给指定区域的预警服务人员，增强对外预警能力。整个系统包括前台可视化业务平台部分和后台自动化数据采集部分。前台可视化业务平台部分包含现有业务平台集成、实况数据查询、指导产品查询、预报服务产品制作、预警信息等多个功能。后台自动化数据采集包含实况数据的采集入库、指导预报产品采集和数据的简单维护。从而实现多个业务平台的集成、区域自动站资料实况监视与查询、服务产品制作及预警信息的，即建立了一个集数据采集、存储、开发、管理、分析和信息等系统功能于一体的县级综合信息平台。系统功能丰富、数据量大，需要一个庞大的数据基础，针对县级台站软硬件资源相对较弱的特点，系统采用分布式数据结构，即将数据库设置在不同的服务器中。公用数据调用市局数据库数据，如区域站实况数据，系统通过2M内网专线调取数据。其他数据则存放在台站本地的数据库，既整合了资源，提高了数据利用率，又有效地解决了县级台站资源不足，技术保障能力较弱的问题。根据数据内容的不同，数据的存放形式也有所区别，对于区域站数据、灾情信息数据、人员信息数据等以SQL数据库的形式保存，而对于预报预警等服务产品则以TXT、WORD等文本形式保存。数据采集程序自动采集实时数据存放到相应的数据库，业务平台根据需要调取数据信息，并且对部分数据进行修改、删除等操作。
2系统主要功能模块的具体实现
系统在VisualStudio2008平台中采用C#语言开发，系统数据库使用的是SQLServer2008数据库。根据系统的功能需求，设计了业务平台、实况资料、指导产品、预报制作、服务对象管理、预警信息、灾情信息检索、气象灾害防御等8大模块23个子模块，以菜单形式分布在平台主界面上。
2.1实况查询模块设计
实况查询模块主要功能是查询自动站和区域站的实时观测数据，包括表格方式查询和图形方式查询两个子模块。本模块融合了GIS技术、信息技术、数据挖掘技术、OLAP技术、分布式存储计算技术、Internet技术、网络传输技术、WebService技术、信息流模型技术等一系列先进技术，为推动气象部门全方位信息化而提供的整体应用系统和全程解决方案。表格查询模块利用2个comboBox控件获取查询区域和查询要素，2个dateTimePicker控件获取查询的起止时间，使用访问组件远程连接市局区域站数据库，执行SQL查询命令，查询满足条件的数据记录，按照程序设定的格式，填充到dataGridView表格控件中。为了便于用户操作，程序提供了多个筛选条件，用于查询指定级别的要素数据，并设置了快捷查询按钮。同时模块中还增加了数据导出功能，能够将查询结果导出到word文档，使用户能够方便快速地制作气象服务产品。实况数据图形方式查询模块采用C#+SQL2005+MapInfo2005应用开发模式，在.NET框架下开发组件式GIS，遵循气象数据信息采集气象数据处理数据处理建立气象数据GIS空间分析地图形式显示的流程来实现。根据气象自动站所采集到的数据经过质量控制以及分析处理后，建立气象数据仓库，利用C#开发工具与Mapinfo控件提供的各类数据接口，用SQL命令从基础气象数据仓库中查询出经过筛选的满足空间数据条件的结果，其中包括区域选择、经纬度、要素选择时间段和雨量或者温度等级筛选条件等，从而获取到创建地理信息管理系统所需要的数据，然后建立相应的空间数据集；利用MapControl控件加载图形信息，首先加载湖南的shape地图库，然后利用GIS地理信息系统，把各个气象要素结果作为一个个layer分层叠加在地理信息系统图上，用图形的方式显示查询各个气象站点的实时数据。这样，就实现了用图形的方式显示查询的各个气象站点实时数据。在某种程度上可以说，把气象数据作为一个图层导入GIS系统，就可以轻而易举地建立基于对该类气象数据进行分析处理的气象业务系统。
2.2服务对象管理模块设计
服务对象管理模块用于对预报预警服务对象的信息进行添加、删除、修改和电话号码导出等管理。系统开发初期，采集了辖区内各乡镇（含村组）、水库、学校等部门负责人姓名、电话、工作单位、所在乡镇等联系信息，输入到本地服务器中新建的服务对象信息库，利用SQL查询命令查询指定乡镇、指定部门的负责人联系信息。随后建立filestream文件对象，并指定字符编码方式，就能够将查询的电话号码导出到TXT文件中，便于利用各种方式对不同乡镇、工作单位的人员与之相应的预警信息。
2.3预警信息模块设计
预警信息模块包含系统集成和语音合成两大部分4个子模块，系统集成部分就是将现有的短信平台、DAB平台、电话主叫平台等信息系统集成到本平台中，用户点击菜单选项就可以直接打开相应的信息平台。语音合成模块是利用TTS语音合成技术将预警信息转换为音频文件，用于电话主叫服务。TTS技术本身原理十分复杂，但是微软的Mi－crosoftSpeechSDK5.1开发包提供了TTS语音引擎接口，这些SDK主要包括语音应用程序编程接口SAPI和微软语音识别引擎及微软语音合成引擎；可以通过编程语言灵活将其中的“类”应用到编制的程序中。SAPI的TTS都是通过SpVoice对象来完成的。SpVoice类是支持语音合成(TTS)的核心类，通过SpVoice对象调用TTS引擎，然后按SpVoice的Speak（）方法中指定的两参数Text和Flages方式进行朗读，最后只将语音输出到一个音频文件，这样就完成了文本文件到音频文件的转换。
2.4灾情检索模块设计
灾情信息检索模块包括历史灾情资料检索和灾情资料入库2个子模块，系统设计建立了灾情信息数据库，将全市历史灾情普查数据导入数据库中，灾情检索子模块根据指定的年份和灾情种类，查询满足条件的灾情信息。灾情资料入库子模块用于输入灾情发生的时间、地点、种类、天气实况、灾情损失等信息，将灾情信息添加到数据库中。系统提供了两种入库方式，一是将灾情普查数据EXCEL文件批量导入数据库，需要创建一个DataSet对象，先获取EXCEL的数据导入到DataSet中，再把dataset中的数据库insert到数据库；二是手工输入单条灾情信息各项内容，用in－sert命令直接插入数据库中。
3小结
1．1传感器
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。
3结论
衡量基层信息网络通信能力的重要标志是网络通信系统的运行质量，具体是指各种信息资料迅速、准确地流通和安全稳定的传输。而实现网络通信系统的优质运行，除了有适应现代信息通信发展要求的设备之外，基层信息网络保障人员要定岗定编，更重要的是要有一套科学的、系统的、适应基层信息网络通信设备运行要求的维护管理制度。只有高度重视和认真做好维护和管理的每个环节，才能有效地保障基层信息网络通信设备长期稳定地运行，不断提高基层信息网络通信系统的整体运行质量。首先要建立健全机房管理、系统定期维护检测、值班、设备维护保养、重要数据备份以及安全保密等日常管理制度，按照平常、汛期、应急时期的不同工作要求，制定完善各种状态下的工作预案，在执行过程中实行制度管人，不断完善制度的可操作性。其次要建立健全发现问题、提出问题、研究问题、解决问题的技术保障机制。认真组织基层信息网络保障人员定期开展专题研讨、技术座谈、业务培训，不断提高基层业务人员的技术水平和业务能力，才能进一步提高信息网络工作的保障力度。
2执行科学的技术规范是加强信息网络通信保障工作的手段
信息网络通信系统建设资金投入大，如果缺乏正确、科学的维护管理意识和方法，容易人为地造成信息网络通信设备的损坏或使用寿命缩短，甚至还会影响到正常业务工作的进行。所以，信息网络保障人员必须树立正确的保障意识，针对设备的系统特性、运行环境、运作周期、使用期限等技术要求制订实用的、科学的、系统的维护管理方法，执行科学的技术规范。首先要规范信息网络通信系统日常维护管理操作流程，确保在各种情况下工作人员都能沉着冷静、动作规范地进行操作，有效避免各种事故苗头或故障隐患的发生。在检查维护系统的过程中严格做到“一查、二看、三处理”的工作步骤。“一查”，即检查各种设备的指示灯状态是否正常，联机查看设备故障告警情况，以便采取相应的处置措施。在进入机房时，先用鼻子闻一下，是否存在设备运转引起过热、线路老化产生的糊焦味。“二看”即看各种设备的指示灯状态是否正常，线路是否有烧结点，空调温度和湿度否正常。“三处理”即对告警情况进行分析，如有非正常情况，迅速查出告警原因。根据告警原因采取相应的措施进行处置，并对处理情况进行总结，对告警现象、原因、采取的措施等进行记录，做好技术档案，便于以后的维修工作。其次要坚持对系统设备运行进行“日检测、周维护、月分析”的维护检修制度，在此基础上定期组织信息网络保障人员召开情况分析会，结合自己业务实际对各系统的运行情况进行分析交流，对本系统发生的故障和隐患现象、原因、采取的措施、处理结果等技术资料进行讨论，研究维护注意事项及有效解决办法，全面提高信息网络保障人员的故障处理能力。
3强化高度的责任意识是加强信息网络通信保障工作的关键
基层信息网络通信保障工作是一项技术性很强且枯燥无味的长期性工作，技术上或工作态度上的点滴疏忽，都可能造成通网络通信中断或系统瘫痪的严重后果，这就要求从事信息网络通信保障工作的每一位保障人员都必须进一步强化责任意识。一是要爱岗敬业，对每一个工作环节都能始终保持高度负责的工作态度，能持之以恒、一丝不苟地做好每一件工作。二是要勇于吃苦，乐于奉献。信息通信保障工作是一项长期的、系统的工作，维护管理都有严格的、标准的方式方法，如设备性能参数、技术指标的测试记录，几个月甚至于一年都没有变化，但必须长年累月地重复这项工作，不可避免地使人产生厌烦和浮燥的情绪，从而动摇保障人员的意志，形成懒惰心理。所以信息网络保障人员要有吃苦和奉献精神，耐得住寂寞，守得住清贫，经得起考验，才能取得维护到位，保障有力的效果。三是要强化岗位目标管理。对信息网络通信保障的岗位明确定人、定岗、定责，严格落实岗位责任制，实行谁主管谁负责，确保各项管理工作有章可循。按照公开、公平、公正的原则对保障人员工作绩效情况实施考评，考核结果与评先创优提拔紧密挂钩，确保岗位责任落实有效。
4提高保障人员素质和业务能力是加强信息网络通信保障
