（ 河南省氣候中心，鄭州 450003 )
關鍵詞： 黃河流域；氣候監測；業務系統；開發應用
中圖分類號： P468 文獻標識碼： A 文章編號： 1673 -7148 （ 2017 ） 01 -0126 -07
2006 年 9 月黃河流域氣象中心成立后，河南省 氣候中心開始承擔黃河流域氣候預測與監測服務工 作。 經過多年發展， 在中國氣象局業務建設項目支 持下，建立了黃河流域氣候預測業務平臺，黃河流域 氣候預測服務能力日益提高。 但是， 黃河流域氣候 監測環節仍比較薄弱，沒有有效的業務平臺支撐，難 以滿足流域氣候監測服務需求。 目前國內針對黃河 流域氣溫、降水的時空變化特征及水資源等方面己 形成了一 批 研 究 成 果。 賀 振 等［ 1 ］ 利 用 黃 河 流 域 近 53 年的逐日 降 水 資 料 研 究 極 端 降 水 時 空 變 化。 常 軍等［ 2 ］ 利用1961 2010 年黃河流域降水量和雨日資 料分析了黃河流域年、 季降水和雨日的時空變化特 征。 陸曉靜等［ 3 ］ 利 用 寧 夏 1991 2010 年 20 年 凌 汛 期水文和氣溫序列資料研究了寧夏凌汛期特征、 凌 汛災害發生主要時段及黃河封河、 開河集中期與日 平均氣溫 之 間 的 關 系。 張 照 笠 等［ 4 ］ 根 據 黃 河 流 域 67 個氣象觀測 站1961 2010 年 逐 日 氣 溫 資 料， 研 究 了黃河流域 6 個 核 心 極 端 氣 溫 指 數 的 時 空 變 化 特 征。 張慧等［ 5 ］ 構 建 農 業 水 資 源 評 估 指 標 體 系 對 黃 河流域及其 各 省 （ 區) 的 綜 合 農 業 水 資 源 利 用 效 率 進行對比 分 析。 張 麗 等［ 6 ］ 研 究 骨 干 壩 對 黃 河 徑 流 的影響。 而關于黃河流域氣候監測及業務系統建設 方面的研究則較少。 河南省氣候中心著眼于現代氣 候業務服務發展方向［ 7 -9 ］ ， 吸 收 借 鑒 國 內 氣 象 部 門 在 天 氣、 氣 候 等 方 面 業 務 系 統 建 設 的 成 熟 經 驗［ 10 -23 ］ ，初 步 建 立 了 “ 黃 河 流 域 氣 候 監 測 服 務 系 統” ，為黃河流域氣候監測業務服務提供技術支撐。 本文介紹了 黃 河 流 域 氣 候 監 測 服 務 系 統 的 系 統 結 構、軟件功能等，對系統實現關鍵技術進行了分析， 給出了系統應用情況。
收稿日期：2014 -12 -12 ；修訂日期：2015 -05 -25
基金項目：河南省氣象局氣象科學技術研究項目（ Z201407 ) 資助
作者簡介：張方（ 1975 ) ，男，河南洛陽人，高級工程師，碩士，從事氣候信息技術開發工作 .E-mai1:zfmai17500 @163 .com
第 1 期 張 方等：黃河流域氣候監測服務系統設計與應用 127
1 系統結構與主要功能
1 .1 系統結構
根據黃河流域氣候監測服務需求，綜合考慮系 統運行效率、系統實現可行性和系統維護升級便利 性等，系統設計為黃河流域氣候監測資料庫、黃河流 域氣候監 測 服 務 軟 件 兩 大 部 分， 采 用 C1ientIServer 結構，如圖 1 所示。
圖 1 黃河流域氣候監測服務系統結構圖
黃河流域氣候監測資料庫依托河南省級 CIMISS 數據庫，以關系型數據庫為底層核心，實現對氣象觀 測資料和氣候統計數據等的安全可靠存儲。 氣候監 測資料庫對業務人員完全透明， 業務人員不需要了 解資料庫結構等信息， 直接使用黃河流域氣候監測 服務軟件進行人機交互式操作， 實現流域氣候監測 服務功能。
1 .2 主要功能
黃河流域氣候監測服務軟件提供資料計算與提 取、日數極值計算、 氣溫和降水變化趨勢分析、 圖形 繪制、產品自動生成與分發、區域定制等功能。
（1）資料計 算 與 提 取。 支 持 提 取 任 意 時 段、 任 意流域的氣溫、降水數據， 計算降水距平百分率、 累 計降水量、氣溫距平、 平均氣溫等； 支持提取任意時 段、任意流域的綜合氣象干旱指數，計算各干旱等級 站點比例，繪制干旱時間變化圖。
（2）日數極值計算。 實現計算任意時段暴雨日 數、最大日降水量、降水日數、極端高溫、極端低溫、 高溫日數、低溫日數等，支持繪制時間序列變化圖和 空間分布圖。
（3）氣溫和降水變化趨勢分析。 采用線性趨勢 分析， 對 任 意 時 段、 任 意 站 點 ( 或 任 意 省 份、 任 意 流 域） 氣溫、降水隨時間變化進行分析，并給出線性趨 勢傾向率和檢驗結果， 軟件界面上顯示出氣溫或降 水隨時間變化曲線、 常年同期氣候值及線性趨勢線 ( 如圖 2 所示） 。
（4）圖形繪制。 系統各功能模塊均提供圖形繪 制接口調用功能，調用圖形繪制模塊自動進行降水 量實況圖、降水距平百分率圖、 氣溫實況圖、 氣溫距 平圖、氣象干旱實況圖、暴雨日數圖、高溫日數圖、低 溫日數圖等制作和輸出( 如圖 3 所示） 。
（5） 產品自動生成與分發。 軟件系統根據業務 人員通過人機 交 互 界 面 ( 如 圖 4 所 示） 提 供 的 輸 入 輸出參數( 產 品 種 類、 日 期 等） ， 調 用 模 塊 化 的 數 據 計算、圖形生成、產品生成和產品分發等功能， 自動生成圖文并茂的 產 品 文 件 （ word 文 檔） 。 業 務 人 員審閱修改后，可以 選 擇 保 存 和 分 發。 系 統 提 供 FTP 和 Emai1方式的產品分發。
（6）區域定制。 軟件默認提供了包括黃河全流 域、上游、中游、下游、渭河流域等子流域選項，可以 滿足日常流域氣候監測服務需求。 為了增強監測靈 活性和提高軟件的通用性， 系統設計了自定義區域 功能。 業務 人 員 可 以 從 流 域 站 點 中 挑 選 所 需 的 站 點，組成自定義區域，允許建立多個自定義區域。 新 建的自定義區域可以自動增加到系統軟件各模塊的 “ 流域區域” 選擇項中。
2 關鍵技術
2 .1 數據存儲功能設計與實現
黃河流域氣候監測資料主要包括流域站點的降 水、氣溫觀測資料， 綜合氣象干旱指數資料， 環流指 數資料及統 計 （ 月 尺 度、 年 尺 度） 資 料， 都 是 結 構 化 數據，適合采用關系型數據庫進行存儲。 同時，黃河 流域氣候監測資料庫還采用索引、 關鍵字等技術對 數據存儲進行優化，以提高訪問速度和效率。
資料種類:黃河流域氣象站點降水、氣溫觀測資 料，自 建 站 以 來 逐 日、 逐 月、 逐 年 的 降 水 量、 平 均 氣 溫、最高氣溫、最低氣溫等；流域氣象站點降水、氣溫統計資料，自建站以來逐月、 逐年的暴雨日數， 最大 日降水量，日最高氣溫主35 ℃、主37 ℃、 主40 ℃ 的 日數，最低氣溫運0 ℃、運 -5 ℃、運 -10 ℃的日數 等；流域氣象站點逐日綜合氣象干旱指數；流域氣象 站點常年氣候標準值等。
主要數據表:黃河流域站點日數據表、流域站點 月 I年統計數 據 表 、 流 域 站 點 常 年氣候標準值表、流域站點逐日綜合氣象干旱指數 表等。
為了規范系統數據和產品的共享和使用，系統 生成的數據文件主要是 ASCII碼 文本文件、Exce1表 格文 件， 生 成 的 產 品 主 要 是 Word 文 件、 JPG（ 或 BMP） 圖片文件。
2 .2 基于 Surfer自動化技術的繪圖功能實現
ActiveX自動化 是 微 軟 公 司 提 出 的 一 種 技 術 方 法，允許一個 Windows應用程 序（ 客戶控制端） 控制 另一個 Windows應用程 序（ 服務器端） 。 Surfer是 一 種成熟的 繪 制 二 維 圖 形 的 繪 圖 軟 件， 支 持 ActiveX 自動化技術，為 其 他 高 級 編 程 語 言 控 制 Surfer自 動 繪圖提供了編程接口。 黃河流域氣候監測服務軟件 的圖形繪制模 塊 引 人 Surfer自 動 化 對 象， 通 過 編 程 調用 Surfer的繪圖功能。 其主要過程如下:
II創建 surfer繪圖對象
Setdocs1 =SurferApp.Documents II數據網格化
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等值線白化
SurferApp.GridB1ank InGrid: =App.Path + "\ out.grd "， b1ankfi1e: =App.Path + "\區 域 邊 界.b1n"， 0utGrid: =App.Path + "\INPUT.grd "， 0ut- Fmt: =srfGridFmtS7
II新建立一個圖形文檔
SetSurferApp =Get0bject( ，"surfer.app1ica- tion")
SetP1otdoc=SurferApp.Documents.Add ( srfDoc-
P1ot)
SetP1otWindows=P1otdoc.Windows(1 )
II添加基面圖層
Set Mapframe =P1otdoc.Shapes.AddBaseMap
( App.Path +"\黃河流域邊界.b1n")
Set Mapframe =P1otdoc.Shapes.AddBaseMap
( App.Path +"\子流域邊界.b1n")
SetMapframe=P1otdoc.Shapes.AddContourMap
( App.Path +"\INPUT.grd")
Set Mapframe =P1otdoc.Shapes.AddPostMap
( App.Path +"\STATI0N.dat") II合并圖層 P1otdoc.Shapes.Se1ectA11
P1otdoc.Se1ection.0ver1ayMaps II添加標題
Dim sTit1eAs0bject SetsTit1e=P1otdoc.Shapes.AddText( X: =ix-
LengthS ，Y: =iyLengthS ，Text: =sTXBT1 S )
II繪圖結束
SurferApp.Documents.C1oseA11 SurferApp.Quit
SetSurferApp =Nothing
2 .3 業務產品自動生成與分發
黃河流域常規氣候監測產品一般為 Word 格式 文檔且格式較固定， 這為產品自動生成提供了需求 與可能。 產品文檔分兩部分內容: 固定部分和可變 部分。 固定部分通常是標題標注及顯示內容樣式， 可變部分是 具 體 氣 候 監 測 信 息、 監 測 結 果 圖 片 等。 系統 借 鑒 國 內 氣 象 業 務 系 統 中 產 品 生 成 技 術 思 路［ 24 -25 ］ ，將產品制作按照數據計算、圖形繪制、產品 生成和產品分發四個步驟， 包裝為四個獨立功能模 塊。 業務人員將輸入、 輸出參數通過人機交互界面 提供給系統，啟動自動運行機制后，系統就可以將產 品制作的各個步驟串聯起來， 自動完成從數據計算 到產品分發的全過程。 同時， 系統也提供了各步驟 模塊的獨立運行功能。 在日常工作中， 業務人員利 用系統僅點擊一次鼠標就可以方便、 快捷地輸出圖 文并茂的規范化監測產品， 減少計算與繪圖上花費 的時間，在自動生成的產品基礎上集中精力做好進 一步的分析工作。
4 小 結
(1 ) 黃河流域氣候監測服務系統建立了包括流 域氣象臺站歷史資料與實時資料的黃河流域氣候監 測資料庫，開發了黃河流域氣候監測服務系統軟件， 實現了任意時段、 任意流域氣溫、 降水、 氣象干旱的 資料計算與提取，實現了按時間或按站點進行暴雨 日數、 最 大 日 降 水 量、 降 水 日 數、 極 端 高 溫、 極 端 低 溫、高溫日數、低溫日數等計算，實現了對任意時段、 任意站點( 或 任 意 省 份、 任 意 流 域) 氣 溫、 降 水 隨 時 間變化的線性 趨 勢 分 析， 基 于 Surfer自 動 化 技 術 的 圖形繪制模塊可以進行降水量實況圖、 降水距平百 分率圖、氣溫實況圖、氣溫距平圖、氣象干旱實況圖、 暴雨日數圖、高溫日數圖、低溫日數圖等的制作和輸 出，實現了業務產品自動生成與分發。
(2 ) 黃河流域氣候監測服務系統在氣候實時監 測、干旱監測、氣候背景分析等方面得到了較好的應 用。 系統穩定可靠，使用方便，可以自動生成業務產 品，提高了業務人員工作效率，增強了黃河流域氣候 監測服務能力和水平， 為黃河流域氣候監測服務提 供了重要的技術支撐，在黃河流域氣候監測、決策氣 象服務等工作中得到了較好的應用。
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