气候资料业务中的数据库技术

曾志明 肖敏 黄梦妮 曾林

怀化市气象局，湖南 怀化 418000

摘 要 本文简要介绍了本市气候数据处理的两个阶段，即文件系统阶段和数据库系统阶段；气候资料数据库的主要结构特点；并以一个实例介绍了数据库技术在气候资料业务及气象服务中的作用；气候资料数据库技术的发展目标。

关键词 数据库技术；阶段；结构特点；气候资料；发展目标

1 本市气候资料数据处理的两个阶段

人类社会的不断发展，使信息和数据的收集、保存、利用和处理得到了相应的发展。二十世纪以来，人类社会进入了信息化社会，人们对信息和数据的加工和处理已进入自动化、网络化和社会化。自从运用计算机进行数据处理以来。

本市气候资料数据处理经历了两个阶段，文件系统阶段、数据库系统阶段。

文件系统阶段：所有数据均以纯文本方式存储在计算机上，所占用的存储空间小，但对于统计、查询等非常麻烦，甚至无法实现。再次使用数据时需要频繁操作文件，效率低。

数据库系统阶段，可以非常方便的实现统计、查询等操作。再次使用数据时非常方便，更有利于数据在局域网上共享使用。

2 气候资料数据库的主要结构和数据特点

气候资料数据库的主要结构

首先，我们根据地面气象观测数据文件（以下简称A文件），在局域网服务器上建立一个HsData数据库，根据数据内容和使用的频率，为了将A文件内的所有内容无遗漏的入库，我们在HsData数据库中建立4个表，分别为：t_smodb_hour4(包括每天定时02时、08时、14时、20时4次观测数据) 、t_smodb_hour24（每天24小时观测数据）、t_smodb_day（气象要素日平均、最高、最低等）、t_smodb_weather（每天天气现象），表内的数据内容包括气压（P）、气温（T）、湿球温度（I）、水汽压（E）、相对湿度（U）、云量（N）、云高（H）、云状（C）、能见度（V）、降水量（R）、天气现象（W）、蒸发量（L）、积雪（Z）、电线积冰（G）、风（F）、浅层地温（D）、深层地温（K）、冻土深度（A）、日照时数（S）、草面（雪面）温度（B）。

3 数据库技术在气候资料业务及气象服务中的作用

每年初，省气象局信息中心均会把本市区域范围内的A文件打包发下来。这些数据是我们国家的宝贵财富，是经济建设、国防建设和科学研究不可缺少的重要依据，也是搞好气象科研和气象服务工作不可缺少的重要基础。特别是当前，气象防灾减灾、气候变化、大气环境及其气象资源的开发与利用等问题日益成为社会和各级政府关注的热点，因此我们要充分利用好这一资料资源。以前大部分气候数据都以文件的形式存储在磁带、光盘等介质上，如何利用好这些数据以便更好的为社会服务，是我们气候资料工作者的目标、责任和任务。目前我们已经完成了“怀化地面气候资料数据库（HsData）”的建库、历史资料入库工作，并实现了资料数据的实时更新功能，资料数据实现了与时间同步。

“怀化地面气候资料数据库（hsData）”是基于客户/服务器（Client/Server）结构的计算机环境，采用SQL SERVER2008数据库管理系统，根据实际工作需要，将本市所有地面站的要素按要素表的日期为序列放在局域网服务器上。

3.1 使用实例“怀化天气气候资料”使用系统

“怀化天气气候资料（weatherclimate）”实现了A文件入库工作，提供气象资料查询处理，并能将查询处理过的气候数据导出文本、EXCEL文档等，形成气象服务文档，并加以记录和保存，可以打印或者发邮件给上级主管部门、地方政府、防汛部门等，及时有效的保障了气象服务工作。

3.1.1实例运行环境及流程

硬件环境：

装了SQL SERVER2008服务端的服务器，其他包括交换机，用户PC等硬件环境及流程（如图1）：

 
    图1 硬件环境

3.1.2 主要功能

3.1.2.1 数据收集入库

在局域网上任意一台用户PC上，每月初可以从《气象资料业务系统（MDOS）》操作平台2.0上下载区域内地面A文件，存放到“怀化天气气候资料（weatherclimate）”配置文件中指定的文件目录中，就可以实现将A文件内容入库。入库界面如下（图2）：

图2 A文件入库界面

这里我们可以选择将单一的A文件入库，也可以从左边列表框中选择从任意文件开始将下面的所有A文件自动入库。

3.1.2.2 方便的数据查询处理

我们在局域网上任意一台用户PC上，均可以方便地使用服务器中的气象数据。以用PB（PowerBuilder）开发的实例“怀化天气气候资料（weatherclimate）”，对重要要素如降水、气温等建立逐旬、极值临时表存入数据库中，也可以对任意时段的降水、气温等进行求和、平均等统计查询，也可以跨时段。例如对任意时段的降水量查询可以用以下语句：

SELECT SUM（每天降水量）FROM t_smodb_day

WHERE 日期 >= 指定的某天

AND日期 <= 指定的某天

它的优越性是以前以文件方式存取的数据所无法比拟的。

3.2使用数据库资料的几个查询统计实例

3.2.1 降水量的查询统计

实例“怀化气象业务综合平台（wosis_hh）”中对降水量的查询统计分为区域内不同站点不同时段（20-08时、08-20时、20-20时、08-08时）的气候旬月、年平均和建站以来的旬月、年平均及极值、任意时间段的逐日、逐月、逐年的统计查询等并可输出（如图3），显示图形方式。显示的结果可以直接导出到WORD、EXCEL文件当中供服务材料或统计分析使用。

3.2.2 气温的查询统计

实例“怀化气象业务综合平台（wosis_hh）”中对气温的查询统计分为区域内不同站点不同观测时次（如02时、08时、14时、20时以及每天极值、平均值）建站以来的任意时间段的逐日、逐月、逐年的统计查询等并可输出表格或图形方式。显示的结果可以直接导出到WORD、EXCEL文件当中供服务材料或统计分析使用。

图4对气温的查询统计表格

图形显示如下（图5）：

图5对气温的查询统计图

3.3 数据库技术的作用

在对气候资料数据处理中，类似的操作可以说举不胜举。如果采用以前的文件方式存贮数据，处理起来将变得非常复杂，另外数据也容易丢失，文件也容易被破坏，资料数据相当不安全。采用数据库技术，资料数据存在服务器上，相对安全可靠，不会轻易被删除丢失，结构化查询的SQL语句中对求和有SUM，平均有AVER，最大有MAX，最小有MIN等等，非常规范化，在不同的开发环境中都大同小异，无论你是用Dephi、 PowerBuilder、C++ Builder、Visual Basic、Visual C++等等。可以说，建好了规范标准的气候资料数据库，你的气候资料处理工作将变得无比的轻松和自如。有了气候数据库，我们的气象防灾减灾、气候变化、大气环境及其气象资源的开发与利用等工作，将更加得心应手，它为我们的气象服务工作提供了快速有效的数据保障，使我们的气象服务水平上了新台阶。

4 气候资料数据库技术发展的目标

——使数据库从应用转变为服务

4.1用低成本实现系统的伸缩性

增加新的计算机后，性能自动伸缩，不需要更新原有设备，保护用户投资。

4.2 保证Internet架构下的数据安全

基于WEB服务的气候资料数据库是我们以后的发展目标，将所有的气候资料数据实现在专业的气象网站上共享，那将为气象工作带来莫大的方便，那样数据安全将为我们带来新的问题，采用数据库技术，使用安全的认证登录；加密的网络传输；数字认证；虚拟私有数据库；细粒度的审计，将有效的保证Internet架构下的数据安全。

4.3 存储和管理所有类型的信息

字符，数字，日期，多媒体，空间地理信息，XML，消息(Message)

4.4简化的数据管理

实现日常管理自动化，监控可视化，安装和配置向导化和预定义。

5 结束语

随着社会的发展，人类的进步，计算技术也在突飞猛进的向前发展。目前，我们正在按照新的业务和服务要求，建立新的基于WEB服务的数据库系统，使得气候资料数据具有更广泛的实用性和共享性，我们有理由相信，到那时，数据库技术将使气候资料工作现代化建设更上一个新台阶。

参考文献

1 刘云洲 于德壹编著.PowerBuilder8.0数据窗口实用编程技术，中国水利水电出版社

2 赵增敏编著.SQL Server2000案例教程:计算机技术专业，电子工业出版社

3  廖疆星、张艳钗、肖金秀编著.新编SQL Server2000数据库实用教程，冶金工业出版社

4 中国气象局《地面要素数据格式说明》

5 中国气象局《地面气象观测数据文件和记录簿表格式(2004-11-25)》