第 1 期                                                                                             张 方等：黄河流域气候监测服务系统设计与应用                                                                                      127

1 系统结构与主要功能
1 .1 系统结构
        根据黄河流域气候监测服务需求，综合考虑系 统运行效率、系统实现可行性和系统维护升级便利 性等，系统设计为黄河流域气候监测资料库、黄河流 域气候监 测 服 务 软 件 两 大 部 分， 采 用 C1ientIServer 结构，如图 1 所示。

        黄河流域气候监测资料库依托河南省级 CIMISS 数据库，以关系型数据库为底层核心，实现对气象观 测资料和气候统计数据等的安全可靠存储。 气候监 测资料库对业务人员完全透明， 业务人员不需要了 解资料库结构等信息， 直接使用黄河流域气候监测 服务软件进行人机交互式操作， 实现流域气候监测 服务功能。

1 .2 主要功能
黄河流域气候监测服务软件提供资料计算与提 取、日数极值计算、 气温和降水变化趋势分析、 图形 绘制、产品自动生成与分发、区域定制等功能。
（1）资料计 算 与 提 取。 支 持 提 取 任 意 时 段、 任 意流域的气温、降水数据， 计算降水距平百分率、 累 计降水量、气温距平、 平均气温等； 支持提取任意时 段、任意流域的综合气象干旱指数，计算各干旱等级 站点比例，绘制干旱时间变化图。
（2）日数极值计算。 实现计算任意时段暴雨日 数、最大日降水量、降水日数、极端高温、极端低温、 高温日数、低温日数等，支持绘制时间序列变化图和 空间分布图。
（3）气温和降水变化趋势分析。 采用线性趋势 分析， 对 任 意 时 段、 任 意 站 点 ( 或 任 意 省 份、 任 意 流 域） 气温、降水随时间变化进行分析，并给出线性趋 势倾向率和检验结果， 软件界面上显示出气温或降 水随时间变化曲线、 常年同期气候值及线性趋势线 ( 如图 2 所示） 。

（4）图形绘制。 系统各功能模块均提供图形绘 制接口调用功能，调用图形绘制模块自动进行降水 量实况图、降水距平百分率图、 气温实况图、 气温距 平图、气象干旱实况图、暴雨日数图、高温日数图、低 温日数图等制作和输出( 如图 3 所示） 。

（5） 产品自动生成与分发。 软件系统根据业务 人员通过人机 交 互 界 面 ( 如 图 4 所 示） 提 供 的 输 入 输出参数( 产 品 种 类、 日 期 等） ， 调 用 模 块 化 的 数 据 计算、图形生成、产品生成和产品分发等功能， 自动生成图文并茂的 产 品 文 件 （ word 文 档） 。 业 务 人 员审阅修改后，可以 选 择 保 存 和 分 发。 系 统 提 供 FTP 和 Emai1方式的产品分发。

（6）区域定制。 软件默认提供了包括黄河全流 域、上游、中游、下游、渭河流域等子流域选项，可以 满足日常流域气候监测服务需求。 为了增强监测灵 活性和提高软件的通用性， 系统设计了自定义区域 功能。 业务 人 员 可 以 从 流 域 站 点 中 挑 选 所 需 的 站 点，组成自定义区域，允许建立多个自定义区域。 新 建的自定义区域可以自动增加到系统软件各模块的 “ 流域区域” 选择项中。
2 关键技术
2 .1 数据存储功能设计与实现
黄河流域气候监测资料主要包括流域站点的降 水、气温观测资料， 综合气象干旱指数资料， 环流指 数资料及统 计 （ 月 尺 度、 年 尺 度） 资 料， 都 是 结 构 化 数据，适合采用关系型数据库进行存储。 同时，黄河 流域气候监测资料库还采用索引、 关键字等技术对 数据存储进行优化，以提高访问速度和效率。
资料种类:黄河流域气象站点降水、气温观测资 料，自 建 站 以 来 逐 日、 逐 月、 逐 年 的 降 水 量、 平 均 气 温、最高气温、最低气温等；流域气象站点降水、气温统计资料，自建站以来逐月、 逐年的暴雨日数， 最大 日降水量，日最高气温主35 ℃、主37 ℃、 主40 ℃ 的 日数，最低气温运0 ℃、运 -5 ℃、运 -10 ℃的日数 等；流域气象站点逐日综合气象干旱指数；流域气象 站点常年气候标准值等。
主要数据表:黄河流域站点日数据表、流域站点 月 I年统计数 据 表  、 流 域 站 点 常 年气候标准值表、流域站点逐日综合气象干旱指数 表等。
为了规范系统数据和产品的共享和使用，系统 生成的数据文件主要是 ASCII码 文本文件、Exce1表 格文 件， 生 成 的 产 品 主 要 是 Word 文 件、 JPG（ 或 BMP） 图片文件。
2 .2 基于 Surfer自动化技术的绘图功能实现
ActiveX自动化 是 微 软 公 司 提 出 的 一 种 技 术 方 法，允许一个 Windows应用程 序（ 客户控制端） 控制 另一个 Windows应用程 序（ 服务器端） 。 Surfer是 一 种成熟的 绘 制 二 维 图 形 的 绘 图 软 件， 支 持 ActiveX 自动化技术，为 其 他 高 级 编 程 语 言 控 制 Surfer自 动 绘图提供了编程接口。 黄河流域气候监测服务软件 的图形绘制模 块 引 人 Surfer自 动 化 对 象， 通 过 编 程 调用 Surfer的绘图功能。 其主要过程如下:
II创建 surfer绘图对象
Setdocs1 =SurferApp.Documents II数据网格化
SurferApp.GridDataDataFi1e: =App.Path +"\ INPUT-S.dat"， xMin: =XMin， xMax: =XMax， yMin: = YMin，yMax: =YMax，A1gorithm: =srfKriging，ShowRe- port: =Fa1se，0utGrid: =App.Path +"\INPUT.grd"
II等值线白化
SurferApp.GridB1ank InGrid: =App.Path + "\ out.grd "， b1ankfi1e: =App.Path + "\区 域 边 界.b1n"， 0utGrid: =App.Path + "\INPUT.grd "， 0ut- Fmt: =srfGridFmtS7
II新建立一个图形文档
SetSurferApp =Get0bject( ，"surfer.app1ica- tion")
SetP1otdoc=SurferApp.Documents.Add ( srfDoc- P1ot)
SetP1otWindows=P1otdoc.Windows(1 )
II添加基面图层
Set Mapframe =P1otdoc.Shapes.AddBaseMap
( App.Path +"\黄河流域边界.b1n")
Set Mapframe =P1otdoc.Shapes.AddBaseMap
( App.Path +"\子流域边界.b1n")
SetMapframe=P1otdoc.Shapes.AddContourMap
( App.Path +"\INPUT.grd")
Set Mapframe =P1otdoc.Shapes.AddPostMap
( App.Path +"\STATI0N.dat") II合并图层 P1otdoc.Shapes.Se1ectA11
P1otdoc.Se1ection.0ver1ayMaps II添加标题
Dim sTit1eAs0bject SetsTit1e=P1otdoc.Shapes.AddText( X: =ix- LengthS ，Y: =iyLengthS ，Text: =sTXBT1 S )
II绘图结束
SurferApp.Documents.C1oseA11 SurferApp.Quit
SetSurferApp =Nothing
2 .3 业务产品自动生成与分发
黄河流域常规气候监测产品一般为 Word 格式 文档且格式较固定， 这为产品自动生成提供了需求 与可能。 产品文档分两部分内容: 固定部分和可变 部分。 固定部分通常是标题标注及显示内容样式， 可变部分是 具 体 气 候 监 测 信 息、 监 测 结 果 图 片 等。 系统 借 鉴 国 内 气 象 业 务 系 统 中 产 品 生 成 技 术 思 路［ 24 -25 ］ ，将产品制作按照数据计算、图形绘制、产品 生成和产品分发四个步骤， 包装为四个独立功能模 块。 业务人员将输入、 输出参数通过人机交互界面 提供给系统，启动自动运行机制后，系统就可以将产 品制作的各个步骤串联起来， 自动完成从数据计算 到产品分发的全过程。 同时， 系统也提供了各步骤 模块的独立运行功能。 在日常工作中， 业务人员利 用系统仅点击一次鼠标就可以方便、 快捷地输出图 文并茂的规范化监测产品， 减少计算与绘图上花费 的时间，在自动生成的产品基础上集中精力做好进 一步的分析工作。

4 小 结
(1 ) 黄河流域气候监测服务系统建立了包括流 域气象台站历史资料与实时资料的黄河流域气候监 测资料库，开发了黄河流域气候监测服务系统软件， 实现了任意时段、 任意流域气温、 降水、 气象干旱的 资料计算与提取，实现了按时间或按站点进行暴雨 日数、 最 大 日 降 水 量、 降 水 日 数、 极 端 高 温、 极 端 低 温、高温日数、低温日数等计算，实现了对任意时段、 任意站点( 或 任 意 省 份、 任 意 流 域) 气 温、 降 水 随 时 间变化的线性 趋 势 分 析， 基 于 Surfer自 动 化 技 术 的 图形绘制模块可以进行降水量实况图、 降水距平百 分率图、气温实况图、气温距平图、气象干旱实况图、 暴雨日数图、高温日数图、低温日数图等的制作和输 出，实现了业务产品自动生成与分发。
(2 ) 黄河流域气候监测服务系统在气候实时监 测、干旱监测、气候背景分析等方面得到了较好的应 用。 系统稳定可靠，使用方便，可以自动生成业务产 品，提高了业务人员工作效率，增强了黄河流域气候 监测服务能力和水平， 为黄河流域气候监测服务提 供了重要的技术支撑，在黄河流域气候监测、决策气 象服务等工作中得到了较好的应用。

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