高祝宇 韓頌雨 楊明 曾悠

摘要：為了使用戶能夠方便快捷地查詢與統(tǒng)計發(fā)布的氣象預(yù)警信號，高效地開展公眾氣象預(yù)警服務(wù)與氣象防災(zāi)減災(zāi)決策服務(wù)，設(shè)計并實現(xiàn)了氣象預(yù)警信息Web系統(tǒng)。對系統(tǒng)的技術(shù)架構(gòu)和功能設(shè)計進(jìn)行了介紹，采用基于Spring MVC的分層架構(gòu)技術(shù)，實現(xiàn)了數(shù)據(jù)模型、控制轉(zhuǎn)換以及前端表現(xiàn)各層之間的內(nèi)聚解耦，提供了氣象預(yù)警信號實時查詢、分類查詢、歷史統(tǒng)計等多種功能。系統(tǒng)具有較好的應(yīng)用效果，提升了氣象業(yè)務(wù)服務(wù)能力。

關(guān)鍵詞：Spring MVC；氣象預(yù)警信號；分層架構(gòu)；Web系統(tǒng)

中圖分類號：TP393文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A文章編號：1008-1739（2020）12-61-3

0引言

氣象災(zāi)害預(yù)警關(guān)乎國家和人民生命財產(chǎn)安全，是防御和減輕氣象災(zāi)害最有效的途徑之一，也是我國氣象部門極其重要的一項基本業(yè)務(wù)。隨著現(xiàn)代科技的不斷發(fā)展，氣象災(zāi)害預(yù)警傳播的媒介越來越豐富，Web網(wǎng)頁是其中一種有效的媒介，建立氣象預(yù)警信息Web系統(tǒng)，為社會公眾提供專業(yè)氣象預(yù)警服務(wù)，同時為防災(zāi)減災(zāi)提供決策依據(jù)是一項有意義的工作。

為了進(jìn)一步提升氣象預(yù)警信息Web系統(tǒng)運行效率，降低維護(hù)成本，系統(tǒng)采用了技術(shù)相對成熟的Spring MVC框架。S pring MVC是一個基于Spring體系和MVC模式的輕量級Web開發(fā)框架[1]，一方面具備Spring框架松耦合、可擴(kuò)展、面向切面的優(yōu)勢[2]；另一方面MVC設(shè)計模式使得系統(tǒng)層次清晰，便于測試維護(hù)[3]。目前Spring MVC框架已廣泛應(yīng)用在Web系統(tǒng)建設(shè)中，顧文靜等[4]利用Spring MVC框架設(shè)計并實現(xiàn)了高性能計算機監(jiān)視管理系統(tǒng)，劉麗華等[5]基于Spring MVC開發(fā)了學(xué)生信息管理系統(tǒng)，劉穎等[6]在Spring MVC框架基礎(chǔ)上開展了Web服務(wù)器部署方面的研究并開發(fā)了鮮活農(nóng)產(chǎn)品供應(yīng)鏈交易平臺等。

以氣象業(yè)務(wù)需求為指引，從提高系統(tǒng)性能角度出發(fā)，采用Spring MVC框架技術(shù)開發(fā)氣象預(yù)警信息Web系統(tǒng)，為用戶提供方便快捷的氣象預(yù)警服務(wù)，提升氣象防災(zāi)減災(zāi)工作效率。

1關(guān)鍵技術(shù)

Spring MVC框架技術(shù)體系主要由前端控制器（DispatcherServlet）、處理器映射（Handler Mapping）、控制器（Controller）、模型對象（Model Object）、視圖解析器（View Resolver）和視圖（View）等組成，工作原理如圖1所示，其中前端控制器是整個Spring MVC的核心，負(fù)責(zé)接收HTTP請求并組織協(xié)調(diào)框架的各個組成部分，處理器映射和視圖解析器保證了系統(tǒng)控制處理和視圖展現(xiàn)之間的松耦合。此外，Spring MVC框架提供了大量獨特的功能，主要包括：①JavaBean配置功能；②基于Map鍵/值對的模型轉(zhuǎn)換功能；③強大的定制功能；④業(yè)務(wù)代碼重用功能；⑤控制器適配功能等，這些功能的應(yīng)用使得系統(tǒng)開發(fā)效率和擴(kuò)展性能大大提升。

2系統(tǒng)設(shè)計與實現(xiàn)

2.1系統(tǒng)框架設(shè)計

氣象預(yù)警信息的及時性至關(guān)重要，系統(tǒng)運行需確保較高的效率和穩(wěn)定性，在系統(tǒng)總體框架設(shè)計時要盡量降低系統(tǒng)各個模塊間的耦合性，因而采用了分層架構(gòu)的設(shè)計思想，系統(tǒng)總體框架分為模型層、控制層和表現(xiàn)層3層，如圖2所示。

模型層主要包括與氣象預(yù)警信息有關(guān)的數(shù)據(jù)資源，分為實時氣象預(yù)警數(shù)據(jù)和歷史氣象預(yù)警數(shù)據(jù)，這2類數(shù)據(jù)均由氣象預(yù)警信息數(shù)據(jù)庫統(tǒng)一存儲管理，其中實時數(shù)據(jù)是指當(dāng)前發(fā)布的氣象預(yù)警信息，歷史數(shù)據(jù)是指以往發(fā)布的所有氣象預(yù)警信息。

控制層是系統(tǒng)的核心，涵蓋了系統(tǒng)運行的業(yè)務(wù)邏輯，主要包括響應(yīng)用戶請求、用戶身份認(rèn)證、數(shù)據(jù)查詢訪問、數(shù)據(jù)加工處理、數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析及數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換傳輸這幾個部分，通過對前端用戶的請求進(jìn)行接收，采用用戶身份信息驗證的方式?jīng)Q定是否啟動對請求數(shù)據(jù)資源的訪問，驗證通過則按服務(wù)需求對數(shù)據(jù)進(jìn)行組織、加工、封裝及加密等處理，實現(xiàn)氣象預(yù)警信息資源由原始形式向帶有服務(wù)性質(zhì)的組織形式轉(zhuǎn)換，最后傳輸給前端展示頁面。

表現(xiàn)層是指展示給用戶的交互界面，按功能需求利用Web前端技術(shù)實現(xiàn)氣象預(yù)警信息的圖形展示、實時分類及歷史統(tǒng)計等。

2.2系統(tǒng)功能設(shè)計

按照氣象業(yè)務(wù)需求，氣象預(yù)警信息Web系統(tǒng)主要包括氣象預(yù)警信息的實時展示、實時分析、分類統(tǒng)計和歷史查詢4個模塊，系統(tǒng)功能模塊設(shè)計如圖3所示。系統(tǒng)提供的主要功能有：①基于SVG技術(shù)的專題地圖服務(wù)功能；②基于預(yù)警種類、等級、區(qū)域的多模式統(tǒng)計分析功能；③按年、月、日以及任意時段統(tǒng)計的歷史預(yù)警信息查詢功能；④針對臺風(fēng)預(yù)警的報告單發(fā)布功能。

實時展示模塊主要采用基于SVG技術(shù)的專題地圖服務(wù)功能完成實時氣象預(yù)警信息的直觀展示，展示的內(nèi)容有預(yù)警信號圖標(biāo)、預(yù)警發(fā)布單位、預(yù)警發(fā)布時間及預(yù)警發(fā)布內(nèi)容等。專題地圖服務(wù)主要包括地圖定位、地圖渲染以及圖層疊加功能，地圖定位功能根據(jù)預(yù)警發(fā)布區(qū)域的地理信息定位到SVG地圖上的具體方位；地圖渲染功能按照預(yù)警發(fā)布等級在SVG地圖上改變預(yù)警發(fā)布區(qū)域的顏色，如藍(lán)色預(yù)警即渲染成藍(lán)色；圖層疊加功能可以將預(yù)警信息作為新的圖層疊加到SVG地圖上的預(yù)警區(qū)域。

實時分析模塊主要包括實時氣象預(yù)警信息分析以及臺風(fēng)報告單發(fā)布功能，其中預(yù)警信息實時分析主要針對預(yù)警名稱、預(yù)警發(fā)布數(shù)量以及預(yù)警發(fā)布單位等信息，給出可能引起氣象災(zāi)害的天氣過程以及需要及時關(guān)注的重點地區(qū)，為用戶提供直觀準(zhǔn)確的氣象預(yù)警整體概況；臺風(fēng)報告單發(fā)布功能主要是在臺風(fēng)影響期間，實時發(fā)布臺風(fēng)動態(tài)信息，包括臺風(fēng)位置、臺風(fēng)強度及臺風(fēng)影響路徑等，為用戶提供臺風(fēng)預(yù)警專題服務(wù)。

分類統(tǒng)計模塊提供按照預(yù)警種類、預(yù)警等級以及預(yù)警區(qū)域的多模式分類統(tǒng)計分析功能，其中預(yù)警種類包括暴雪、暴雨、冰雹、大風(fēng)、結(jié)冰、大霧、干旱、海上大風(fēng)、地質(zhì)災(zāi)害及其他等17個大類的氣象災(zāi)害預(yù)警，預(yù)警等級由低到高依次為藍(lán)色、黃色、橙色和紅色預(yù)警，預(yù)警區(qū)域是指預(yù)警發(fā)布內(nèi)容中所明確指出的預(yù)警行政區(qū)域范圍，可精細(xì)到鄉(xiāng)鎮(zhèn)。分類統(tǒng)計模塊可為用戶提供精細(xì)可靠的氣象預(yù)警分類概況。

歷史查詢模塊提供按年、月、日以及任意時段的歷史氣象預(yù)警信息查詢功能，可針對某次氣象災(zāi)害過程的時間段，回顧當(dāng)時發(fā)布的氣象預(yù)警信息，該模塊主要為氣象防災(zāi)減災(zāi)工作提供歷史數(shù)據(jù)查詢統(tǒng)計支撐。

2.3系統(tǒng)架構(gòu)實現(xiàn)

氣象預(yù)警信息Web系統(tǒng)的實現(xiàn)主要基于Spring MVC技術(shù)架構(gòu)，系統(tǒng)架構(gòu)如圖4所示。按照系統(tǒng)技術(shù)架構(gòu)，系統(tǒng)實現(xiàn)流程為：①用戶通過客戶端向服務(wù)端發(fā)送HTTP請求，前端控制器接收到請求，開始查詢一個或多個處理器映射；②找到處理請求的后端控制器并將請求提交，后端控制器開始調(diào)用業(yè)務(wù)邏輯Service類進(jìn)行邏輯處理；③Service接口通過數(shù)據(jù)訪問DAO類對氣象預(yù)警信息資源進(jìn)行訪問操作并返回數(shù)據(jù)資源給Service類；④Service類將處理結(jié)果封裝為ModelAndView返回至前端控制器，由前端控制器查詢一個或多個視圖解析器；⑤找到ModelAndView對應(yīng)的視圖，最后由視圖負(fù)責(zé)響應(yīng)HTTP并將結(jié)果顯示到客戶端。系統(tǒng)模型層主要基于Spring JDBC的數(shù)據(jù)庫訪問技術(shù)通過編寫DAO類實現(xiàn)，控制層主要通過Spring MVC的控制器以及編寫Service類實現(xiàn)，表現(xiàn)層主要由SpringMVC的視圖以及前端頁面實現(xiàn)，其中Spring MVC框架為系統(tǒng)實現(xiàn)提供了核心支撐，有效分離了客戶端展示與服務(wù)器端邏輯處理，提升了系統(tǒng)運行效率。

3應(yīng)用效果

基于Spring MVC設(shè)計并實現(xiàn)了氣象預(yù)警信息Web系統(tǒng)，提供氣象預(yù)警信息的實時展示與統(tǒng)計分析，應(yīng)用效果如圖5所示。目前該系統(tǒng)已經(jīng)在浙江省氣象局業(yè)務(wù)應(yīng)用，應(yīng)用結(jié)果表明系統(tǒng)性能穩(wěn)定，且具有良好的擴(kuò)展性和可維護(hù)性，能夠為氣象防災(zāi)減災(zāi)決策服務(wù)工作提供平臺支撐，提升氣象預(yù)警服務(wù)工作效率。

4結(jié)束語

利用Spring MVC框架開發(fā)了氣象預(yù)警信息Web系統(tǒng)，對系統(tǒng)總體框架、系統(tǒng)功能設(shè)計以及Spring MVC關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行了主要介紹，Spring MVC的應(yīng)用不僅可以有效地分離氣象預(yù)警數(shù)據(jù)和前端頁面展示，實現(xiàn)數(shù)據(jù)與視圖的松耦合進(jìn)而提升系統(tǒng)運行效率，還能夠靈活地拓展系統(tǒng)功能，提高代碼重用率，降低系統(tǒng)維護(hù)難度?；赟pring MVC的氣象預(yù)警信息Web系統(tǒng)有效提升了氣象預(yù)警服務(wù)工作效率，提高了氣象業(yè)務(wù)服務(wù)能力，但隨著現(xiàn)代科技發(fā)展，對于氣象預(yù)警服務(wù)的時效性要求越來越高，系統(tǒng)仍需不斷完善以滿足更高的氣象業(yè)務(wù)需求。

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