閆錦城 張丹 馬強(qiáng)

摘 要：我國氣象行業(yè)及其數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)發(fā)展至今已顯現(xiàn)出一定的規(guī)模，作為整個行業(yè)的核心基礎(chǔ)業(yè)務(wù)，氣象觀測的發(fā)展也很順利，且在網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)已出現(xiàn)的情況下不斷向環(huán)形跳變結(jié)構(gòu)努力。基于此，本文探討了氣象綜合觀測平臺數(shù)據(jù)庫模型設(shè)計方法，以供借鑒和學(xué)習(xí)。

關(guān)鍵詞：氣象;綜合觀測平臺;數(shù)據(jù)庫;模型;設(shè)計

與氣象有關(guān)的綜合觀測項(xiàng)目，通常都具有數(shù)據(jù)量大、種類多且復(fù)雜、系統(tǒng)規(guī)模大、建設(shè)周期長、工序多等特點(diǎn)，不僅涉及要素收集、分析、傳輸、管理、處理、開發(fā)利用等環(huán)節(jié)，還涉及相關(guān)的氣象服務(wù)等多個方面。氣象系統(tǒng)是一個龐雜的綜合系統(tǒng)，不論是使用要求還是管理需求，都迫切需要具備強(qiáng)大功能的數(shù)據(jù)及對信息的處理能力。所以，氣象行業(yè)內(nèi)信息化水平亟待提高，就目前而言，研究、開發(fā)完備的氣象綜合觀測平臺并對其功能進(jìn)行完善是首要任務(wù)，有了氣象綜合觀測平臺，才能有效提升我國氣象系統(tǒng)整體的信息化技術(shù)水平。

一、氣象綜合觀測平臺數(shù)據(jù)庫模型設(shè)計現(xiàn)狀簡述

到目前為止，我國氣象行業(yè)的發(fā)展和與其匹配的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)已初具規(guī)模，在整個氣象行業(yè)，最基礎(chǔ)的業(yè)務(wù)就是氣象觀測，在歷年的發(fā)展和變化中，氣象觀測已逐步呈現(xiàn)出網(wǎng)狀的發(fā)展結(jié)構(gòu)，且在科學(xué)技術(shù)的不斷推動之下，環(huán)形的跳變結(jié)構(gòu)是其不斷努力的方向。首先，從數(shù)據(jù)種類來看，各類平臺目前所承載的業(yè)務(wù)已經(jīng)從單一、傳統(tǒng)的地面觀測向多元化的雷達(dá)、衛(wèi)星等現(xiàn)代化數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)變，且觀測種類和類型也在不斷增長;其次，從管理方面來看，我國氣象綜合觀測平臺的智能統(tǒng)籌程度也在不斷地完善。近期和遠(yuǎn)期的各項(xiàng)規(guī)劃也會在整個平臺建設(shè)和發(fā)展的過程中不斷被付諸實(shí)踐，在逐步放大氣象綜合觀測概念的同時，將已有的項(xiàng)目、力量等進(jìn)行融合，同時，在確?，F(xiàn)有業(yè)務(wù)平穩(wěn)、順利發(fā)展的前提下，投入更多的精力，為后續(xù)平臺的穩(wěn)定發(fā)展提供精良的設(shè)計，做好充足的準(zhǔn)備。

結(jié)合近幾年氣象綜合觀測得到的各項(xiàng)數(shù)據(jù)的特點(diǎn)及其未來發(fā)展的方向，以下幾點(diǎn)是數(shù)據(jù)庫設(shè)計時需要特別注意的：

第一，數(shù)據(jù)模型復(fù)雜多變。在整個數(shù)據(jù)庫中，各類數(shù)據(jù)種類繁多，不容易被分析透徹，且近幾年天氣預(yù)報中需要融入更多的氣象因素，各項(xiàng)數(shù)據(jù)間的關(guān)系也更加復(fù)雜，因此，我們需要對復(fù)合型、產(chǎn)品型的數(shù)據(jù)進(jìn)行透徹的分析，而這些紛繁的數(shù)據(jù)也會很容易影響到綜合平臺的總體性能。

第二，數(shù)據(jù)集中化能為數(shù)據(jù)的分析提供更大的便利性，但是，其數(shù)量龐大，勢必會給系統(tǒng)后期的維護(hù)、查詢操作的時間、數(shù)據(jù)的統(tǒng)計計算效率等帶來一定的影響，龐大的數(shù)據(jù)集群會讓數(shù)據(jù)庫的整體性能隨著使用年限的增加呈現(xiàn)出下降的趨勢。

第三，事務(wù)量大。我國廣袤的國土需要眾多的觀測網(wǎng)點(diǎn)，而且自動站觀測手段的發(fā)展會讓觀測網(wǎng)點(diǎn)的數(shù)量持續(xù)增長，這使得氣象綜合觀測平臺保持不間斷在線狀態(tài)下處理每分鐘上萬的訪問。如圖1為交通氣象服務(wù)系統(tǒng)數(shù)據(jù)。

二、數(shù)據(jù)模型設(shè)計

1.規(guī)范化數(shù)據(jù)模型

數(shù)據(jù)庫模型在設(shè)計過程中存在著一定的規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)，大多數(shù)基礎(chǔ)類書籍中提到的第三范式就是這一標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范、原則，對工程師維護(hù)要求低、較易打理等是其被業(yè)界熟知的優(yōu)點(diǎn)。通常情況下，第三范式是在設(shè)計數(shù)據(jù)模型之前優(yōu)先被考慮的方式之一，其并不是唯一的，但在標(biāo)準(zhǔn)化的設(shè)計之下，既能有效節(jié)約空間、表的數(shù)量以及冗余項(xiàng)等多種資源，還可以促進(jìn)排序、檢索等工作的效率，能讓各項(xiàng)物理?xiàng)l件達(dá)到最高效的利用，且在實(shí)際應(yīng)用的過程中可隨時進(jìn)行調(diào)整。但是，任何事物都有一定的限度，規(guī)范化并不能對所有事物起效，因此，在對數(shù)據(jù)庫進(jìn)行設(shè)計時，需要在參照實(shí)際情況對第三范式標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)整，必要時還可以采用一部分非規(guī)范化的設(shè)計方法，以求在滿足用戶需求的同時促進(jìn)整體性能的提升。

2.非規(guī)范化數(shù)據(jù)模型

事物都具有兩面性，第三范式的弱點(diǎn)在其優(yōu)越性被體現(xiàn)的同時也得以暴露，其對于索引的依賴程度已近乎苛刻，但是，良好的索引機(jī)制并不能做到完美，若索引的速度無法得到保證，數(shù)據(jù)庫整體的運(yùn)行速度會被拖慢，且龐大的數(shù)據(jù)會讓整個系統(tǒng)資源面臨前所未有的挑戰(zhàn)。為了能讓系統(tǒng)在執(zhí)行各項(xiàng)任務(wù)時的效率有所提升，我們在設(shè)計數(shù)據(jù)庫時會對某些不完全合乎規(guī)范的方法進(jìn)行合理適當(dāng)?shù)氖褂?，讓?shù)據(jù)庫整體范式在有所下降的同時，保證其性能。當(dāng)然，非規(guī)范化的設(shè)計方法會在系統(tǒng)中滋生大量的冗余數(shù)據(jù)，而這些數(shù)據(jù)很可能會切斷數(shù)據(jù)的完整性，因此，在對非規(guī)范化的方法使用前，需要對涉及各方的得失進(jìn)行清楚的評估和預(yù)算，并在對各方條件進(jìn)行詳細(xì)分析的基礎(chǔ)上，參照數(shù)據(jù)庫的實(shí)際性能和數(shù)據(jù)訪問需求決定是否使用。

三、結(jié)語

綜上所述，本文以氣象觀測平臺最需要的數(shù)據(jù)庫為基礎(chǔ)，從設(shè)計、使用、性能隱患等多方面切入，為數(shù)據(jù)庫應(yīng)用層和底層的優(yōu)化提供了可行性方案，并結(jié)合相關(guān)實(shí)驗(yàn)效果進(jìn)行充分論證和分析。以上述的研究為基礎(chǔ)，在進(jìn)行氣象觀測平臺數(shù)據(jù)庫模型設(shè)計時，不僅能夠促進(jìn)其整體性能的有效提升，讓用戶獲得更好的使用體驗(yàn)，還能讓有限的物理?xiàng)l件得到最合理、充分的使用。

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作者簡介：閆錦城（1969-2-）男，漢族，北京昌平市，本科學(xué)歷，高級工程師，主要從事信息網(wǎng)絡(luò)維護(hù)工作。