气象要素等值面分析平台及构建方法技术

本发明专利技术是一种气象要素等值面分析平台及构建方法，包括前端用户交互终端和气象数据服务器和等值面分析中间件，等值面分析中间件主要由前端控制器、数据管理器、模型对象、模型组件IAMC和服务组件组成，前端控制器用于负责用户的信息注册、系统默认参数的读写和判断用户请求数据是否为气象标准数据；数据管理器对前端控制器传送过来的请求信息进行解析并向气象数据服务器请求调取对应的气象数据，将获得的对应数据和对应的参数配置封装成模型对象；模型组件IAMC用于解析模型对象生成等值面分析产品，并以服务推送形式返还至前端用户交互终端；该系统基于中间件技术实现气象要素等值面分析模型，给用户提供一个基础组件或平台，解决分布式系统的等值线、面的提取及输出数据共享问题。

【技术实现步骤摘要】
气象要素等值面分析平台及构建方法
本专利技术涉及一种气象要素分析平台，具体来讲是一种气象要素等值面分析平台，还包括该平台的构建方法。
技术介绍
我国气象观测初具规模，已建成31573个自动气象站，各种移动观测系统百余套，高空气象观测、专业气象观测功能越来越完备。随着社会经济的发展和人民生活水平的提高，催生了专业气象服务需求的发展。表现在其用户数量日益庞大，用户类型众多，气象服务信息更加丰富和精细，需要的专业服务产品越来越多，用户在内容、时效、手段上要求高。现有专业服务系统已远远不能满足人们的要求，当前专业气象产品少，质量低；产品采用手工制作其周期长，特别是基于GIS的产品制作难度大；服务机构劳动强度大，人员激增，生产效率低；存在客户资料发布或发送遗漏，管理落后；在发展新用户后需要人工修改程序或添加功能才能满足要求。实际访问量大时，系统无法实时响应，甚至导致服务器崩溃，现有系统在统一性、通用性、智能性、自动化程度均无法满足实际需要。目前专业气象服务需要产品直观、可视化和可交互性。这要求预报产品除文本、表格、图片外，还需要以更多形式表现，注重直观、可视化和可交互性。服务产品及时、准确。产品多、时次多，要能及时发布，就必须要有产品的自动包装、生成技术，专业气象服务系统的基础是气象信息，气象信息库的数据来源于各种气象观测数据，现有条件下，气象数据共享也是不平衡的，不同平台下相似功能的重复开发，没有统一的规范，以至于气象数据分布在不同的系统或服务器上，这样给系统使用就带来了极大的不便,如何实现网络环境下的气象业务资源共享满足各级政府防灾减灾和应对气候变化决策，以及社会各界生产、生活、生态等各方面日益增长的气象服务需求,是目前急需要解决的问题。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是，克服现有技术的缺点，提供一种气象要素等值面分析平台及装置，该平台和装置基于中间件技术实现气象要素等值面分析模型，给用户提供一个基础组件，解决分布式系统的等值线、面的提取及输出数据的共享问题。本专利技术解决以上技术问题的技术方案：一种气象要素等值面分析平台，包括至少三层结构体系架构分别为：客户端层，用于提供用户交互界面、显示系统参数配置和采集用户请求信息的图形界面，并回显用户请求的分析结果；等值面分析中间件层，等值面分析中间件层主要包括前端控制器模块、数据管理器模块、模型对象模块、模型组件模块、服务组件模块，和适配器模块，所述前端控制器模块用于负责用户的信息注册、系统默认参数的读写和判断用户请求数据是否为气象标准数据；所述数据管理器模块对所述前端控制器模块传送过来的请求信息进行解析，根据提取出的气象要素种类和其对应的参数配置向气象数据层请求调取对应的气象数据，并将获得的对应数据和对应的参数配置封装成模型对象模块；所述模型组件模块用于解析模型对象生成等值面分析产品，并将生成的等值面分析产品以服务组件模块推送形式返还至所述客户端层；所述适配器模块用于将气象数据层中传递出来的用户请求的气象标准格式数据转换成系统能够识别的元数据后交给数据管理器模块；气象数据层，用于存储气象要素数据。在这里要先提及一下中间件的概念，中间件是一种独立的服务程序或系统软件，顾名思义中间件处于操作系统软件与用户层应用软件的之间，是连接两个独立应用程序或独立系统的中间软件，属于可复用软件的范畴。用户应用层软件利用这个软件的接口实现信息传递与交换从而实现各种信息资源的共享。中间件总的作用是管理计算机资源和网络通讯，为用户应用软件提供运行与开发的环境，帮助用户高效、灵活地开发出较为复杂的应用软件。中间件分为两大类：一类是底层中间件，用于支撑单个应用系统或解决单一类问题，包括事务处理中间件（TPM）、消息中间件（MOM）、应用服务器（WAS）、数据访问中间件（UDA）等；另一类是高层中间件，在系统中的层次较高，通常会与多个应用系统打交道，更多的用于系统整合；气象要素等值面分析中间件研制的目的是为了减少应用开发的复杂性，给开发者乃至普通用户提供一个构件化、可复用的基础组件或平台，解决分布式系统的资源互操作及共享问题。在本系统中，等值面分析中间件主要由前端控制器、数据管理器、模型对象、模型组件和服务组件组成，前端控制器用于负责用户的信息注册、系统默认参数的读写和判断用户请求数据是否为气象标准数据；数据管理器对所述前端控制器传送过来的请求信息进行解析，根据提取出的气象要素种类和其对应的参数配置向气象数据服务器请求调取对应的气象数据，并将获得的对应数据和对应的参数配置封装成模型对象；模型组件IAMC用于解析模型对象生成等值面分析产品，并将生成的等值面分析产品以服务推送形式返还至所述前端用户交互终端；只要有了该分析系统，用户只要集中关注气象要素和定制参数的数据意义、提交格式以及获得什么样的输出结果，至于等值面分析模型核心算法的具体实现无需关注。进一步的，服务组件模块包括图片服务模块、JSON服务模块、XML服务模块、地图平台模块。一种气象要素等值面分析平台构建方法，按至少三层结构体系架构进行构建：构建客户端层，作为客户端，用于提供用户交互界面、显示系统参数配置和采集用户请求信息的图形界面，并回显用户请求的分析结果；构建等值面分析中间件层，作为中间件，等值面分析中间件层主要包括前端控制器、数据管理器、模型对象、模型组件、服务组件，和适配器，前端控制器用于负责用户的信息注册、系统默认参数的读写和判断用户请求数据是否为气象标准数据；数据管理器对所述前端控制器传送过来的请求信息进行解析，根据提取出的气象要素种类和其对应的参数配置向气象数据层请求调取对应的气象数据，并将获得的对应数据和对应的参数配置封装成模型对象；模型组件用于解析模型对象生成等值面分析产品，并将生成的等值面分析产品以服务组件推送形式返还至所述客户端；适配器用于将气象数据层中传递出来的用户请求的气象标准格式数据转换成系统能够识别的元数据后交给数据管理器；构建气象数据层，为气象数据接口，用于存储气象要素数据。元数据dataaboutdata：在程序中不是被加工的对象，而是通过其值的改变来改变程序的行为的数据。它在运行过程中起着以解释方式控制程序行为的作用。在程序的不同位置配置不同值的元数据，就可以得到与原来等价的程序行为。），避免不同用户针对同一需求进行重复工作，屏蔽掉其各自系统的差异，节约了存贮资源，提高了数据的共享率。进一步的，模型组件为等值面分析模型组件IAMC，其利用Eclipse和Tomcat容器集成开发环境，采用JAVA语言编程，用面向对象的方法实现出等值线生成和等值面矢量提取，模型组件IAMC的核心组件JAR包里主要包含七类分别为IsoLines（等值线）、ContourLine（等值线或等高线）、LatlonPoint（经纬度点）、LevelPoint（等值点）、LevelLineLatlon（等值线经纬度）、PolygonLatlon（多边形经纬度）和StationData（站点数据），模型组件IAMC通过Sevlet向前端用户交互终端输出数据。进一步的，模型组件IAMC采用矩形网格法生成等值线，并以网格点为中心将其周围均分为八个方位，选取各方位站点的数值为计算数值。进一步的，模型组件IAMC采用图形分割法完本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种气象要素等值面分析平台，其特征在于，包括至少三层结构体系架构，客户端层，用于提供用户交互界面、显示系统参数配置和采集用户请求信息的图形界面，并回显用户请求的分析结果；等值面分析中间件层，所述等值面分析中间件层主要包括前端控制器模块、数据管理器模块、模型对象模块、模型组件模块、服务组件模块，和适配器模块，所述前端控制器模块用于负责用户的信息注册、系统默认参数的读写和判断用户请求数据是否为气象标准数据；所述数据管理器模块对所述前端控制器模块传送过来的请求信息进行解析，根据提取出的气象要素种类和其对应的参数配置向气象数据层请求调取对应的气象数据，并将获得的对应数据和对应的参数配置封装成模型对象模块；所述模型组件模块用于解析模型对象生成等值面分析产品，并将生成的等值面分析产品以服务组件模块推送形式返还至所述客户端层；所述适配器模块用于将气象数据层中传递出来的用户请求的气象标准格式数据转换成系统能够识别的元数据后交给数据管理器模块；气象数据层，用于存储气象要素数据。

【技术特征摘要】
1.一种气象要素等值面分析平台构建方法，其特征在于，按至少三层结构体系架构进行构建，构建客户端层，作为客户端，用于提供用户交互界面、显示系统参数配置和采集用户请求信息的图形界面，并回显用户请求的分析结果；构建等值面分析中间件层，作为中间件，所述等值面分析中间件层主要包括前端控制器、数据管理器、模型对象、模型组件、服务组件和适配器，所述前端控制器用于负责用户的信息注册、系统默认参数的读写和判断用户请求数据是否为气象标准数据；所述数据管理器对所述前端控制器传送过来的请求信息进行解析，根据提取出的气象要素种类和其对应的参数配置向气象数据层请求调取对应的气象数据，并将获得的对应数据和对应的参数配置封装成模型对象；所述模型组件用于解析模型对象生成等值面分析产品，并将生成的等值面分析产品以服务组件推送形式返还至所述客户端；所述适配器用于将气象数据层中传递出来的用户请求的气象标准格式数据转换成系统能够识别的元数据后交给数据管理器；构建气象数据层，为气象数据接口，用于存储气象要素数据；所述模型组件的分析过程包括：等值线追踪、等值线平滑方法和等值面矢量化，其中等值线追踪的步骤为：①在网格区域内从上到下、从左到右计算出每个网格上的等值点，按照“等值线生成与图形填充算法”的方法把网格内的等值点连成线段,并将描述这个线段的两点坐标存到线段组队列中去，重复以上工作直到所有网格都被遍历完；②根据等值线段组队列构建出各个等值点连线队列，具体步骤如下：a.遍历等值线线段组队列，若此线段组使用标识为假则以当前等值点建立一个新的连线点队列，同时将描述这线段组的两点坐标插入到新队列中并将此线段组访问标识设置成真；b.继续遍历等值线段组队列下一线段组，当此线段组使用标志为假时判断这个线段组是否与a中新建队列的首或尾相连，若是则根据连接方向重新组合a中连线的点队列并将此线段组使用标识设置成真，否则重复b操作，直到a中线段组被遍历完；c.判断线段组队列中所有线段组的使用标识是否都为真，若不是继续重复a、b、c操作，直到所有线段组的使用标识为真；根据②步骤得到的各个连线点队列，判断其队列的首尾是否相连，若是则表明该等值线封闭，同时将其封闭标识设为真，否则设为假；等值线被追踪出来后，它只是一堆点的连接折线，还需要对等值线进行曲线平滑才能使用；等值线平滑方法采用的是经过原点的双抛物线法，双抛物线法对折线的平滑处理主要是对每相邻的4个点构造两个二次抛物线函数，设折线上各点为P0,P1,P2,…,Pn,可以从P0出发对每连续3个点构造一个抛物线，这样的线段组共有Q0(t)，Q1(t)，…,Qn-2(t)条，两个抛物线交集部分按一定权重计算插入点的数值，第i条线段组其表达式为：Qi(t)＝(1-t)Bi(t)+tBi+1(t)(0≤t≤1)，其中Bi(t)为Pi，Pi+1，Pi+2三点确定的抛物线基函数，Bi+1(t)为Pi+1，Pi+2...

【专利技术属性】
技术研发人员：焦圣明，钱玮，祖繁，朱毓颖，朱承瑛，吴泓，
申请(专利权)人：江苏省气象科学研究所，
类型：发明
国别省市：江苏;32