在線地圖中的氣象信息管理系統(tǒng)

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摘要：隨著國家信息化建設(shè)力度的不斷加強(qiáng)，有越來越多的氣象綜合觀測系統(tǒng)得以建立和完善。全國各地觀測收集了大量的氣象信息。而隨著國民經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，社會對于氣象信息系統(tǒng)的需求不斷提高，因此現(xiàn)有的氣象信息系統(tǒng)越來越難以滿足社會不同層面的需求。本文通過利用較為成熟的在線地圖與氣象信息進(jìn)行結(jié)合，開發(fā)了一款簡單易用、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)

隨著信息時代的不斷加強(qiáng)，氣象信息對社會發(fā)展及生產(chǎn)生活扮演著越來越重要的作用。因此開發(fā)簡單易用，便于普及的氣象信息管理系統(tǒng)具有十分重要的現(xiàn)實意義。通過對現(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問題：（1）服役時間長，維護(hù)成本高。在很多地方的氣象監(jiān)測站點中，正在使用的氣象管理軟件服役年限已經(jīng)十分久遠(yuǎn)，只能滿足一些基本的工作需要，很難實現(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紙質(zhì)文件進(jìn)行。因為系統(tǒng)的投入時間長，當(dāng)時設(shè)計的系統(tǒng)架構(gòu)、實現(xiàn)方式可能已經(jīng)不再適用于當(dāng)前的現(xiàn)狀。而因為長期運(yùn)行，隨著時間逐漸暴露出很多的問題，給維護(hù)人員帶來不小的壓力。同時隨著維護(hù)頻率的不斷增高，也給維護(hù)成本帶來極大的負(fù)擔(dān)。（2）軟件的跨平臺性能較差。在過去的軟件設(shè)計過程中并沒有意識到互聯(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，定期的對軟件和操作系統(tǒng)進(jìn)行常規(guī)性的升級維護(hù)才能降低被侵犯的風(fēng)險。伴隨著當(dāng)下嵌入式、移動端系統(tǒng)的興起，也日漸暴露出舊款軟件存在的弊端，如果不能開發(fā)出新興平臺上穩(wěn)定運(yùn)行的系統(tǒng)軟件，將會流失大量的現(xiàn)有用戶和潛在用戶。（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，往往總會出現(xiàn)一款軟件滿足不了用戶的全部需求。而常見的解決辦法就是要在一個系統(tǒng)上同時安裝幾款不同的軟件，而這一目的僅僅只是為了實現(xiàn)功能上的互補(bǔ)。這對用戶及相關(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候只能通過網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，而有的只能支持XML或者數(shù)據(jù)庫才能達(dá)到目的。這樣導(dǎo)致不同軟件之間很難實現(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使信息的價值因為軟件間的信息無法共享而大大降低。（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)就是用戶在使用上的感覺差異明顯。其中部分軟件在設(shè)計之初就沒考慮用戶的使用習(xí)慣，以及用戶的審美觀感。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，這也使軟件的用戶口碑及用戶好感度大大降低。

1系統(tǒng)開發(fā)環(huán)境介紹

1.1QT簡介

Qt向開發(fā)人員提供了可以輕松設(shè)計現(xiàn)代GUI和開發(fā)應(yīng)用程序所必需的多種API。Qt可用于開發(fā)C++應(yīng)用程序，也可使用QtQuick進(jìn)行開發(fā)。Qt可以跨平臺使用網(wǎng)絡(luò)、圖形圖像、數(shù)據(jù)庫、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，且可在各平臺使用統(tǒng)一的IDE工具。正是由于Qt這一工具的易用性和便捷性，因此在開發(fā)系統(tǒng)的過程中使用Qt作為圖形界面的開發(fā)工具。

1.2MySQL數(shù)據(jù)庫

MySQL是一個流行的開放源碼的小型關(guān)聯(lián)式數(shù)據(jù)庫管理系統(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，更重要的是其開放源碼這一特點，吸引了大量為降低網(wǎng)站的運(yùn)營成本的中小型網(wǎng)站，也因為其快速的入門，使得大量的開發(fā)人員在進(jìn)行系統(tǒng)開發(fā)的時候選擇了它。

2系統(tǒng)分析

2.1系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計分析

20世紀(jì)80年代誕生了一種新的設(shè)計模式即C/S模式，這種模式也是伴隨著網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫和桌面圖形交互窗口及軟件開發(fā)技術(shù)的發(fā)展而逐漸成長起來。在這種模式下，網(wǎng)絡(luò)中的計算機(jī)簡單的可以認(rèn)為由客戶機(jī)和服務(wù)器兩部分組成.在C/S結(jié)構(gòu)中，裝在客戶本地計算機(jī)上的客戶端與裝在遠(yuǎn)程計算機(jī)的數(shù)據(jù)庫服務(wù)器通過計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)連接，而服務(wù)器的職責(zé)在于對用戶數(shù)據(jù)處理?？蛻舳说闹饕氊?zé)就是負(fù)責(zé)與用戶直接交互，將用戶的操作轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的指令而后通過網(wǎng)絡(luò)向遠(yuǎn)程的服務(wù)器發(fā)送用戶請求。

2.2系統(tǒng)性能分析

在對現(xiàn)有其他類似系統(tǒng)進(jìn)行分析后，本系統(tǒng)具有如下顯著特點：跨平臺特性：面對目前不同用戶使用軟件的操作系統(tǒng)不同，硬件條件不同，所以如果對每個系統(tǒng)下都要開發(fā)出同一款軟件而言，不論從經(jīng)濟(jì)，還是從時效性上都是不允許的。因此軟件的跨平臺的運(yùn)行，使得開發(fā)的周期和開發(fā)的成本降低，這樣就可以在最短時間占領(lǐng)一定的市場份額。針對以往氣象系統(tǒng)的弊端，本系統(tǒng)在設(shè)計之初就考慮到這一點。在編程語言的選擇上，選取了具有跨平臺特性的QT，前期在一種環(huán)境下開發(fā)，調(diào)試，測試。當(dāng)軟件成型之后，通過代碼的簡單調(diào)整，就可以輕松的在其他系統(tǒng)，其他硬件上正常運(yùn)行，確保軟件在用戶體驗方面能夠取得良好的效果。移動終端是目前比較火熱的一種使用方式，而QT編寫的程序也可以在移動端上運(yùn)行，這樣從桌面電腦到移動終端的覆蓋，可以讓用戶在軟件的使用上多了些選擇。模塊化的設(shè)計：將系統(tǒng)功能自上而下的進(jìn)行劃分，將復(fù)雜的問題層層抽取，層層剝離，將系統(tǒng)劃分成若干個獨(dú)立的小模塊，模塊之間通過一定的數(shù)據(jù)接口，狀態(tài)組合成不同的系統(tǒng)。這樣給用戶的感覺是系統(tǒng)不是簡單的功能上的堆砌，而是可以給用戶留有一定的選擇空間，可以讓用戶根據(jù)自己的需要隨時的定制軟件。與此同時設(shè)計之初還應(yīng)該兼具未來軟件的成長空間，留有一定的內(nèi)部擴(kuò)展接口，為未來軟件的升級做準(zhǔn)備。良好的版面布局：軟件的數(shù)量多可以讓用戶在使用的時候多了幾分選擇，而如果要讓用戶選擇一款軟件，具有完善的功能只是一個方面，更為重要的是軟件的整體設(shè)計是否符合一個用戶的使用習(xí)慣。為了讓用戶可以擁有統(tǒng)一的操作體驗，在吸取以前軟件無良好的交互頁面的教訓(xùn)之后，能夠在編碼之前，對頁面的布局有個大體的規(guī)劃，可以通過對其他軟件設(shè)計進(jìn)行參考，將優(yōu)點吸取作為自己所用。在軟件設(shè)計時需要注意用戶的使用習(xí)慣，突出重要的內(nèi)容和設(shè)置選項，將最常用的一些按鈕，設(shè)置項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，注意用戶第一眼的感受。與此同時，該軟件還應(yīng)該兼具和其他軟件交互的能力，方便用戶將數(shù)據(jù)信息從其他的數(shù)據(jù)庫轉(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，顯示了用戶能直接操作的軟件模塊，以及各個模塊之間的依賴關(guān)系，直觀的表現(xiàn)了系統(tǒng)的框架。2.4數(shù)據(jù)庫設(shè)計從系統(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1關(guān)聯(lián)，1對N關(guān)聯(lián)。在下文中筆者將以地點信息表為例對數(shù)據(jù)庫表格進(jìn)行介紹。該表主要用于存放收藏的地點基本信息，如包含了地點名稱、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，因此在設(shè)計功能時結(jié)合相關(guān)人群的實際需求，力求功能圍繞需求而展開。依據(jù)前期調(diào)研和需求分析，本文開發(fā)的系統(tǒng)主要包含以下功能：

3.1添加地點功能

啟動程序之后，將會為用戶呈現(xiàn)一幅占滿屏幕的地圖界面，用戶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)用戶看到想添加的地點名稱之后，就可以利用鼠標(biāo)左鍵在目標(biāo)地點單擊，系統(tǒng)默認(rèn)會將鼠標(biāo)點擊的位置通過算法計算出實際的經(jīng)度和緯度值，用戶在彈出的對話框中輸入此地點的名稱。隨即用戶可將當(dāng)前地點添加到收藏夾，方便以后對此地點的統(tǒng)一管理，可以將多個地點添加到收藏夾。

3.2收藏夾管理功能

收藏夾中保存了用戶歷史收藏的地點，可以在用戶的收藏夾中做統(tǒng)一顯示，其中的每個地點欄目都會顯示地點的名稱及天氣狀況。系統(tǒng)同時提供了用戶對收藏夾的刪除功能，當(dāng)點擊整理功能之后，可將不需要的地點通過收藏夾從地圖上移除。由于收藏夾的空間所限，故而暫定讓用戶最多收藏20個地點。

3.3天氣查看功能

用戶通過點擊地圖上添加的地點，可以查看該地點的當(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。同時也向用戶提供了該地點未來七日的變化情況，方便用戶其他用途的參考。

3.424小時天氣功能

用戶點擊某地之后，可以顯示當(dāng)前地點今日24小時各個時間段的基本信息，如溫度、風(fēng)速等。同時會根據(jù)當(dāng)前系統(tǒng)時間的小時數(shù)，高亮顯示出當(dāng)前日期時段的氣象信息。

3.5歷史信息查看功能

用戶通過點擊某地之后，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。同時支持鼠標(biāo)點擊功能。多種的表現(xiàn)方式，可以將以前冷冰冰的數(shù)據(jù)表現(xiàn)的生動起來，讓用戶一眼就可以了解當(dāng)前地點的信息。3.6系統(tǒng)設(shè)置功能該功能主要是實現(xiàn)用戶對軟件定制，用戶可以根據(jù)自己的需要來手動的打開或者關(guān)閉某些功能，以及對切換動畫，歷史收藏夾存儲的地點數(shù)量等進(jìn)行修改。此外還可以手動刷新所有的信息，讓數(shù)據(jù)庫中的信息達(dá)到目前最新狀態(tài)。

4結(jié)束語

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，通過對以前氣象系統(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功能之外，因?qū)T技術(shù)的引進(jìn)，使得在系統(tǒng)對數(shù)據(jù)展現(xiàn)方式和效果上有大幅的提升，另外對于未來功能的預(yù)留，讓軟件本身的生命得以繼續(xù)延長，從而為用戶的使用提供更加長遠(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:中國科學(xué)院大學(xué) 中國科學(xué)院計算技術(shù)研究所前瞻研究實驗室 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