在線地圖中的氣象信息管理系統(tǒng)

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摘要：隨著國(guó)家信息化建設(shè)力度的不斷加強(qiáng)，有越來(lái)越多的氣象綜合觀測(cè)系統(tǒng)得以建立和完善。全國(guó)各地觀測(cè)收集了大量的氣象信息。而隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，社會(huì)對(duì)于氣象信息系統(tǒng)的需求不斷提高，因此現(xiàn)有的氣象信息系統(tǒng)越來(lái)越難以滿(mǎn)足社會(huì)不同層面的需求。本文通過(guò)利用較為成熟的在線地圖與氣象信息進(jìn)行結(jié)合，開(kāi)發(fā)了一款簡(jiǎn)單易用、界面友好、性能優(yōu)良的氣象信息管理系統(tǒng)。

關(guān)鍵詞：信息系統(tǒng)，數(shù)據(jù)管理，氣象數(shù)據(jù)

隨著信息時(shí)代的不斷加強(qiáng)，氣象信息對(duì)社會(huì)發(fā)展及生產(chǎn)生活扮演著越來(lái)越重要的作用。因此開(kāi)發(fā)簡(jiǎn)單易用，便于普及的氣象信息管理系統(tǒng)具有十分重要的現(xiàn)實(shí)意義。通過(guò)對(duì)現(xiàn)階段市面上氣象信息系統(tǒng)的現(xiàn)狀，筆者總結(jié)了目前氣象軟件主要存在的如下幾點(diǎn)問(wèn)題：（1）服役時(shí)間長(zhǎng)，維護(hù)成本高。在很多地方的氣象監(jiān)測(cè)站點(diǎn)中，正在使用的氣象管理軟件服役年限已經(jīng)十分久遠(yuǎn)，只能滿(mǎn)足一些基本的工作需要，很難實(shí)現(xiàn)軟件功能的定制，甚至有的地方氣象信息的收集和交流還是通過(guò)紙質(zhì)文件進(jìn)行。因?yàn)橄到y(tǒng)的投入時(shí)間長(zhǎng)，當(dāng)時(shí)設(shè)計(jì)的系統(tǒng)架構(gòu)、實(shí)現(xiàn)方式可能已經(jīng)不再適用于當(dāng)前的現(xiàn)狀。而因?yàn)殚L(zhǎng)期運(yùn)行，隨著時(shí)間逐漸暴露出很多的問(wèn)題，給維護(hù)人員帶來(lái)不小的壓力。同時(shí)隨著維護(hù)頻率的不斷增高，也給維護(hù)成本帶來(lái)極大的負(fù)擔(dān)。（2）軟件的跨平臺(tái)性能較差。在過(guò)去的軟件設(shè)計(jì)過(guò)程中并沒(méi)有意識(shí)到互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展到今天的局面，因此很多軟件只能在某種特定的平臺(tái)下運(yùn)行。而眾所周知，在信息安全形式日趨嚴(yán)峻的當(dāng)下，定期的對(duì)軟件和操作系統(tǒng)進(jìn)行常規(guī)性的升級(jí)維護(hù)才能降低被侵犯的風(fēng)險(xiǎn)。伴隨著當(dāng)下嵌入式、移動(dòng)端系統(tǒng)的興起，也日漸暴露出舊款軟件存在的弊端，如果不能開(kāi)發(fā)出新興平臺(tái)上穩(wěn)定運(yùn)行的系統(tǒng)軟件，將會(huì)流失大量的現(xiàn)有用戶(hù)和潛在用戶(hù)。（3）功能單一，軟件間交互差。由于不同軟件的功能在使用上也存在著很多的差異性，有的功能豐富，有的匱乏，往往總會(huì)出現(xiàn)一款軟件滿(mǎn)足不了用戶(hù)的全部需求。而常見(jiàn)的解決辦法就是要在一個(gè)系統(tǒng)上同時(shí)安裝幾款不同的軟件，而這一目的僅僅只是為了實(shí)現(xiàn)功能上的互補(bǔ)。這對(duì)用戶(hù)及相關(guān)硬件設(shè)備而言又是一種巨大的浪費(fèi)。而有的軟件在交互的時(shí)候只能通過(guò)網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，而有的只能支持XML或者數(shù)據(jù)庫(kù)才能達(dá)到目的。這樣導(dǎo)致不同軟件之間很難實(shí)現(xiàn)信息的交互，很難達(dá)到真正的信息共享。這些信息交互方面的屏障會(huì)使信息的價(jià)值因?yàn)檐浖g的信息無(wú)法共享而大大降低。（4）交互性差，界面不友好。軟件的交互性也存在著極大的差異，這種差異最直觀的表現(xiàn)就是用戶(hù)在使用上的感覺(jué)差異明顯。其中部分軟件在設(shè)計(jì)之初就沒(méi)考慮用戶(hù)的使用習(xí)慣，以及用戶(hù)的審美觀感。在審美標(biāo)準(zhǔn)不斷提高的當(dāng)下，缺少界面友好性方面的考慮，即使軟件做的再好，也只是相關(guān)功能的堆砌，這也使軟件的用戶(hù)口碑及用戶(hù)好感度大大降低。

1系統(tǒng)開(kāi)發(fā)環(huán)境介紹

1.1QT簡(jiǎn)介

Qt向開(kāi)發(fā)人員提供了可以輕松設(shè)計(jì)現(xiàn)代GUI和開(kāi)發(fā)應(yīng)用程序所必需的多種API。Qt可用于開(kāi)發(fā)C++應(yīng)用程序，也可使用QtQuick進(jìn)行開(kāi)發(fā)。Qt可以跨平臺(tái)使用網(wǎng)絡(luò)、圖形圖像、數(shù)據(jù)庫(kù)、OpenGL/ES、WebKit、HTML5、多媒體等多種API創(chuàng)建應(yīng)用程序，并將之應(yīng)用于多種平臺(tái)，且可在各平臺(tái)使用統(tǒng)一的IDE工具。正是由于Qt這一工具的易用性和便捷性，因此在開(kāi)發(fā)系統(tǒng)的過(guò)程中使用Qt作為圖形界面的開(kāi)發(fā)工具。

1.2MySQL數(shù)據(jù)庫(kù)

MySQL是一個(gè)流行的開(kāi)放源碼的小型關(guān)聯(lián)式數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)，目前其被廣泛地應(yīng)用在Internet上的中小型網(wǎng)站中。MySQL具有體積小、速度快、總體擁有成本低的優(yōu)點(diǎn)，更重要的是其開(kāi)放源碼這一特點(diǎn)，吸引了大量為降低網(wǎng)站的運(yùn)營(yíng)成本的中小型網(wǎng)站，也因?yàn)槠淇焖俚娜腴T(mén)，使得大量的開(kāi)發(fā)人員在進(jìn)行系統(tǒng)開(kāi)發(fā)的時(shí)候選擇了它。

2系統(tǒng)分析

2.1系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)分析

20世紀(jì)80年代誕生了一種新的設(shè)計(jì)模式即C/S模式，這種模式也是伴隨著網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫(kù)和桌面圖形交互窗口及軟件開(kāi)發(fā)技術(shù)的發(fā)展而逐漸成長(zhǎng)起來(lái)。在這種模式下，網(wǎng)絡(luò)中的計(jì)算機(jī)簡(jiǎn)單的可以認(rèn)為由客戶(hù)機(jī)和服務(wù)器兩部分組成.在C/S結(jié)構(gòu)中，裝在客戶(hù)本地計(jì)算機(jī)上的客戶(hù)端與裝在遠(yuǎn)程計(jì)算機(jī)的數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器通過(guò)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)連接，而服務(wù)器的職責(zé)在于對(duì)用戶(hù)數(shù)據(jù)處理?？蛻?hù)端的主要職責(zé)就是負(fù)責(zé)與用戶(hù)直接交互，將用戶(hù)的操作轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的指令而后通過(guò)網(wǎng)絡(luò)向遠(yuǎn)程的服務(wù)器發(fā)送用戶(hù)請(qǐng)求。

2.2系統(tǒng)性能分析

在對(duì)現(xiàn)有其他類(lèi)似系統(tǒng)進(jìn)行分析后，本系統(tǒng)具有如下顯著特點(diǎn)：跨平臺(tái)特性：面對(duì)目前不同用戶(hù)使用軟件的操作系統(tǒng)不同，硬件條件不同，所以如果對(duì)每個(gè)系統(tǒng)下都要開(kāi)發(fā)出同一款軟件而言，不論從經(jīng)濟(jì)，還是從時(shí)效性上都是不允許的。因此軟件的跨平臺(tái)的運(yùn)行，使得開(kāi)發(fā)的周期和開(kāi)發(fā)的成本降低，這樣就可以在最短時(shí)間占領(lǐng)一定的市場(chǎng)份額。針對(duì)以往氣象系統(tǒng)的弊端，本系統(tǒng)在設(shè)計(jì)之初就考慮到這一點(diǎn)。在編程語(yǔ)言的選擇上，選取了具有跨平臺(tái)特性的QT，前期在一種環(huán)境下開(kāi)發(fā)，調(diào)試，測(cè)試。當(dāng)軟件成型之后，通過(guò)代碼的簡(jiǎn)單調(diào)整，就可以輕松的在其他系統(tǒng)，其他硬件上正常運(yùn)行，確保軟件在用戶(hù)體驗(yàn)方面能夠取得良好的效果。移動(dòng)終端是目前比較火熱的一種使用方式，而QT編寫(xiě)的程序也可以在移動(dòng)端上運(yùn)行，這樣從桌面電腦到移動(dòng)終端的覆蓋，可以讓用戶(hù)在軟件的使用上多了些選擇。模塊化的設(shè)計(jì)：將系統(tǒng)功能自上而下的進(jìn)行劃分，將復(fù)雜的問(wèn)題層層抽取，層層剝離，將系統(tǒng)劃分成若干個(gè)獨(dú)立的小模塊，模塊之間通過(guò)一定的數(shù)據(jù)接口，狀態(tài)組合成不同的系統(tǒng)。這樣給用戶(hù)的感覺(jué)是系統(tǒng)不是簡(jiǎn)單的功能上的堆砌，而是可以給用戶(hù)留有一定的選擇空間，可以讓用戶(hù)根據(jù)自己的需要隨時(shí)的定制軟件。與此同時(shí)設(shè)計(jì)之初還應(yīng)該兼具未來(lái)軟件的成長(zhǎng)空間，留有一定的內(nèi)部擴(kuò)展接口，為未來(lái)軟件的升級(jí)做準(zhǔn)備。良好的版面布局：軟件的數(shù)量多可以讓用戶(hù)在使用的時(shí)候多了幾分選擇，而如果要讓用戶(hù)選擇一款軟件，具有完善的功能只是一個(gè)方面，更為重要的是軟件的整體設(shè)計(jì)是否符合一個(gè)用戶(hù)的使用習(xí)慣。為了讓用戶(hù)可以擁有統(tǒng)一的操作體驗(yàn)，在吸取以前軟件無(wú)良好的交互頁(yè)面的教訓(xùn)之后，能夠在編碼之前，對(duì)頁(yè)面的布局有個(gè)大體的規(guī)劃，可以通過(guò)對(duì)其他軟件設(shè)計(jì)進(jìn)行參考，將優(yōu)點(diǎn)吸取作為自己所用。在軟件設(shè)計(jì)時(shí)需要注意用戶(hù)的使用習(xí)慣，突出重要的內(nèi)容和設(shè)置選項(xiàng)，將最常用的一些按鈕，設(shè)置項(xiàng)放在較為醒目的位置。系統(tǒng)整體的顏色設(shè)置上要合理搭配，注意用戶(hù)第一眼的感受。與此同時(shí)，該軟件還應(yīng)該兼具和其他軟件交互的能力，方便用戶(hù)將數(shù)據(jù)信息從其他的數(shù)據(jù)庫(kù)轉(zhuǎn)移到此軟件之上。

2.3系統(tǒng)需求分析

在下面的用例圖中，顯示了用戶(hù)能直接操作的軟件模塊，以及各個(gè)模塊之間的依賴(lài)關(guān)系，直觀的表現(xiàn)了系統(tǒng)的框架。2.4數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)從系統(tǒng)易用性的角度進(jìn)行考慮，本系統(tǒng)最終將數(shù)據(jù)表設(shè)計(jì)成4張，在這四張表中，數(shù)據(jù)與數(shù)據(jù)之間存在著1對(duì)1關(guān)聯(lián)，1對(duì)N關(guān)聯(lián)。在下文中筆者將以地點(diǎn)信息表為例對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)表格進(jìn)行介紹。該表主要用于存放收藏的地點(diǎn)基本信息，如包含了地點(diǎn)名稱(chēng)、經(jīng)度值、緯度值等數(shù)據(jù)字段。

3系統(tǒng)功能劃分

本系統(tǒng)主要的受眾人群為大眾用戶(hù)，因此在設(shè)計(jì)功能時(shí)結(jié)合相關(guān)人群的實(shí)際需求，力求功能?chē)@需求而展開(kāi)。依據(jù)前期調(diào)研和需求分析，本文開(kāi)發(fā)的系統(tǒng)主要包含以下功能：

3.1添加地點(diǎn)功能

啟動(dòng)程序之后，將會(huì)為用戶(hù)呈現(xiàn)一幅占滿(mǎn)屏幕的地圖界面，用戶(hù)可以在地圖上利用鼠標(biāo)滾輪進(jìn)行縮放，利用鼠標(biāo)左鍵進(jìn)行拖拽。當(dāng)用戶(hù)看到想添加的地點(diǎn)名稱(chēng)之后，就可以利用鼠標(biāo)左鍵在目標(biāo)地點(diǎn)單擊，系統(tǒng)默認(rèn)會(huì)將鼠標(biāo)點(diǎn)擊的位置通過(guò)算法計(jì)算出實(shí)際的經(jīng)度和緯度值，用戶(hù)在彈出的對(duì)話框中輸入此地點(diǎn)的名稱(chēng)。隨即用戶(hù)可將當(dāng)前地點(diǎn)添加到收藏夾，方便以后對(duì)此地點(diǎn)的統(tǒng)一管理，可以將多個(gè)地點(diǎn)添加到收藏夾。

3.2收藏夾管理功能

收藏夾中保存了用戶(hù)歷史收藏的地點(diǎn)，可以在用戶(hù)的收藏夾中做統(tǒng)一顯示，其中的每個(gè)地點(diǎn)欄目都會(huì)顯示地點(diǎn)的名稱(chēng)及天氣狀況。系統(tǒng)同時(shí)提供了用戶(hù)對(duì)收藏夾的刪除功能，當(dāng)點(diǎn)擊整理功能之后，可將不需要的地點(diǎn)通過(guò)收藏夾從地圖上移除。由于收藏夾的空間所限，故而暫定讓用戶(hù)最多收藏20個(gè)地點(diǎn)。

3.3天氣查看功能

用戶(hù)通過(guò)點(diǎn)擊地圖上添加的地點(diǎn)，可以查看該地點(diǎn)的當(dāng)前日期下的詳細(xì)天氣信息，如溫度、風(fēng)速、濕度、PM2.5值等信息。同時(shí)也向用戶(hù)提供了該地點(diǎn)未來(lái)七日的變化情況，方便用戶(hù)其他用途的參考。

3.424小時(shí)天氣功能

用戶(hù)點(diǎn)擊某地之后，可以顯示當(dāng)前地點(diǎn)今日24小時(shí)各個(gè)時(shí)間段的基本信息，如溫度、風(fēng)速等。同時(shí)會(huì)根據(jù)當(dāng)前系統(tǒng)時(shí)間的小時(shí)數(shù)，高亮顯示出當(dāng)前日期時(shí)段的氣象信息。

3.5歷史信息查看功能

用戶(hù)通過(guò)點(diǎn)擊某地之后，可以方便的查看本地的歷史信息的圖譜分析，主要提供了溫度和降雨量的查看。而提供的顯示方式有多種，如直方圖，折線圖，餅圖等。同時(shí)支持鼠標(biāo)點(diǎn)擊功能。多種的表現(xiàn)方式，可以將以前冷冰冰的數(shù)據(jù)表現(xiàn)的生動(dòng)起來(lái)，讓用戶(hù)一眼就可以了解當(dāng)前地點(diǎn)的信息。3.6系統(tǒng)設(shè)置功能該功能主要是實(shí)現(xiàn)用戶(hù)對(duì)軟件定制，用戶(hù)可以根據(jù)自己的需要來(lái)手動(dòng)的打開(kāi)或者關(guān)閉某些功能，以及對(duì)切換動(dòng)畫(huà)，歷史收藏夾存儲(chǔ)的地點(diǎn)數(shù)量等進(jìn)行修改。此外還可以手動(dòng)刷新所有的信息，讓數(shù)據(jù)庫(kù)中的信息達(dá)到目前最新?tīng)顟B(tài)。

4結(jié)束語(yǔ)

本系統(tǒng)主要使用QT編程技術(shù)與在線地圖相結(jié)合的方式，通過(guò)對(duì)以前氣象系統(tǒng)的弊端的改進(jìn)，使系統(tǒng)在兼具普通地理位置信息氣象查詢(xún)功能之外，因?qū)T技術(shù)的引進(jìn)，使得在系統(tǒng)對(duì)數(shù)據(jù)展現(xiàn)方式和效果上有大幅的提升，另外對(duì)于未來(lái)功能的預(yù)留，讓軟件本身的生命得以繼續(xù)延長(zhǎng)，從而為用戶(hù)的使用提供更加長(zhǎng)遠(yuǎn)的保證。

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作者:姬慶慶 王祎寧 張曼 張通 張偉捷 單位:中國(guó)科學(xué)院大學(xué) 中國(guó)科學(xué)院計(jì)算技術(shù)研究所前瞻研究實(shí)驗(yàn)室 北京工業(yè)大學(xué)信息學(xué)部 北京工業(yè)大學(xué)環(huán)境與能源工程學(xué)院