台风业务应用和预警系统简介论文

第页共页台风业务应用和预警系统简介论文台风业务应用和预警系统简介论文摘要：在上海市防汛部门现有的多个信息系统的根底上，基于RESTful架构，运用JSON,WCF,ArcGISServer10.1等技术构建台风途径发布系统，为防汛指挥决策、气象水情分析^p及社会公共效劳提供多层次和全方位的信息效劳，并整合资并有效降低建立运维本钱。目前该研究成果已在上海防汛信息系统中得到使用和推广。【关键词】：^p：台风；RESTful;WCF;ArcGIS10.1.0引言。上海市水务局现有各单位的信息系统由于建立时间、设计理念和施工单位不同，技术道路、系统架构、数据库构造等各不一样：存在C/S与B/S多种系统架构，Java,.Net与其他工业组态软件多种技术道路，SQLServer,Oracle,SyBase,DB2,Foxpro多类数据库等，数据多异构、技术道路差异极大[1],许多通用功能尤其是获取台风数据和GIS平台局部都各自开发，造成无法重用，甚至是资争用，使得后续维护更新的工作量加大，更容易产生数据发布不统一的问题。在上海市防汛部门积累的大量数据根底上，主要对台风途径发布、数据分析^p及根底底图等进展整合研究，采用基于RESTful架构的面向效劳的方式实现功能模块的重用，以到达数据发布的统一及系统运维的简化，为防汛指挥决策、气象水情分析^p及社会公共效劳提供多层次及全方位的信息效劳和决策支持，并整合资降低建立运维本钱。1RESTful架构。REST是RepresentationalStateTransfer的简称，是RoyFielding博士于2000年提出来的一种软件架构风格。REST从资的角度观察整个网络，分布在各处的资由URI〔UniformResourceIdentifier〕确定，而客户端的应用通过URI获取资的表征，获得这些表征致使这些应用程序转变了状态。随着不断获取资的表征，客户端应用不断地在转变着状态，所谓表征状态转移〔RepresentationalStateTransfer〕。设计良好的网络应用表现为一系列的网页，这些网页可以看作虚拟的状态机，用户选择这些链接导致下一网页传输到用户端展现给使用的人，而这正代表了状态的转变[2].RESTfulWeb效劳是一个使用并遵循REST原那么的Web效劳，比照目前主流的Web效劳实现方案，RESTful的Web效劳比复杂的SOAP和XML-RPC简洁。详细实现应该遵循4个根本设计原那么：显式地使用方法；无状态；公开目录构造式的URI;传输XML,JavaScriptObjectNotation〔JSON〕，或同时传输这两者。JSON是一种轻量级的数据交换格式，采用完全独立于语言的文本格式，但是也使用了类似于C语言家族的习惯，包括C,C++,C#,Java,JavaScript,Perl,Python等，这些特性使JSON成为理想的数据交换语言。JSON建构于2种构造：1〕“名称/值”对的集合，在不同的语言中，它被理解为对象、纪录、构造、字典、哈希表、有键列表或者关联数组；2〕值的有序列表，在大局部语言中，它被理解为数组。这些都是常见的数据构造。事实上大局部现代计算机语言都以某种形式支持它们。这使得一种数据格式在同样基于这些构造的编程语言之间交换成为可能[3].相对于传统的XML数据格式，JSON由于省略了冗余标签，使得编码更为简单明晰，极大地缩减了数据量。并且JSON数据格式作为JavaScript程序语言标准的一个子集，能为客户端阅读器直接解析，极大地简化了开发步骤，进步了系统运行效率。通过比照可以发现，总体来说JSON可以对XML数据进展进一步的压缩，压缩率由XML数据的内容而定，有一定的浮动。考虑到对于XML编码的数据在客户端需要进展进一步的解码处理，而对于JSON编码的数据那么可以直接被客户端识别为JavaScript对象，因此JSON在进步效劳方面有较高的利用价值[4].2基于WCF技术的.RESTful架构数据效劳构建。2.1WCF技术。WCF技术是由微软开展的一组数据通信的应用程序开发接口，是.Net框架的一局部，由.NetFramework3.0开场引入，为适应面向效劳架构而设计的一套统一的程序开发模型。借助WCF,可以将数据作为异步消息从一个效劳终结点发送至另一个效劳终结点。效劳终结点可以是由IIS承载的持续可用的效劳的一局部，也可以是应用程序中承载的效劳[5].终结点可以是从效劳终结点恳求数据的效劳客户端。简单消息可以是作为XML发送的单个字符或单词，复杂消息可以是二进制数据流。WCF的体系构造如图1所示。WCF的功能包括：1〕面向效劳的体系构造，使得在任何平台上创立的任何客户端均可连接到所有效劳；2〕WCF实现了Web效劳互操作性的现代行业标准；3〕多种消息形式如单工、双工形式交换信息；4〕发布效劳元数据，可用于自动生成并配置客户端，以便访问WCF效劳；5〕数据协定的代码友好方法；6〕可对消息进展加密以保护隐私，而且可以要求用户对其自身进展身份验证，然后才允许接收消息；7〕支持多种传输和编码方式如超文本传输协议〔〕发送文本编码的SOAP消息；8〕支持REST及AJAX.2.2WCF技术与RESTful架构。WCF技术很好地支持了RESTful架构效劳的开发，首先通过数据契约〔DataContract〕标记创立一个类来定义效劳返回的对象构造。然后通过效劳契约〔ServiceContract〕标记创立一个表示效劳契约的接口，其中通过WebGetAttribute属性定义获取数据的GET方法，UriTemplate定义调用RESTful效劳的调用方式URI,并且可以通过占位符实现途径中的动态局部与参数之间的映射，通过WebMessageFormat属性〔Xml/Json〕定义消息传递的格式。最后通过在svc的标记中加上Factory=“System.ServiceModel.Activation.WebServiceHostFactory”属性将该RESTful发布到寄宿程序中。2.3数据效劳。基于WCF技术开发并对外发布基于RESTful架构的台风途径，以及全市气象、水情、雨情、工情、灾情等实时数据效劳。数据效劳采用简单、直观、可预测且易于理解的URI命名，例如://域名或IP/dataservice/jsonservice.svc/gettaifenglujing/{taifengname},开发人员无需解释或者参考资料，一看便能理解此效劳是用于获得台风途径资的。数据效劳提供了JSON数据格式，使得效劳可由运行在不同平台和设备上的采用不同语言编写的各种各样的客户端所使用，最小化与使用效劳的应用程序之间的数据耦合。台风途径效劳提供的台风途径数据如表1所示。除了台风、水位等根底信息的数据效劳之外，数据效劳还提供台风相似途径计算、雨量时段统计及最大小时雨量计算等效劳。台风相似途径计算效劳应用Hausdorff间隔匹配法计算出途径相似的台风，并提供Hausdorff间隔〔DMHD〕和途径相似度〔SAB〕2个量化指标。以2023年11号台风“海葵”为例，系统自动查找出与其途径相似的台风，192208,194906,195411,0008杰拉华，193309,195612,0216森拉克，相似度依次为89.8%,89.3%,88.2%,87%,85.9%,85.7%,85.7%.基于WCF技术RESTful架构的数据效劳在不改变原有数据构造的根底上，优化了对多异构数据的跨库表访问方式，简化了数据共享与交换的难度，进步了数据库的平安程度，实现了对原有系统的零改造；同时考虑了跨部门、行业数据共享的访问权限控制，用户须经过系统身份验证、具有访问权限才可获得相应的数据资。3基于ArcGISServer10.1平台的Restful架构地图效劳构建。3.1ArcGISServer10.1平台及部署。本系统采用ArcGISServer10.1平台软件提供GIS资效劳。ArcGISServer10.1是基于SOA架构的GIS效劳器，通过它可以以效劳形式共享二三维地图、地址定位器、空间数据库和地理处理工具等GIS资，并允许多种客户端〔如Web端、挪动端、桌面端等〕使用这些资创立GIS应用[6].ArcGISServer10.1架构模型的逻辑关系简单概括为以站点〔Site〕为架构单位，集群〔Cluster〕为GIS效劳的逻辑单位，GIS效劳器〔Server〕为实际处理单位。ArcGISServer站点的用处是接收对效劳的恳求、执行恳求，然后将结果发回到需要这些效劳的客户端应用程序。以下组件构成了ArcGISServer站点：1〕GIS效劳器。GIS效劳器用于执行对Web效劳的恳求，可绘制地图、运行工具、查询数据，以及执行可以通过效劳执行的任何其他操作。GIS效劳器可由1台或多台一起工作的计算机构成。这些计算机都具有访问一样数据和配置信息的权限，因此，整个ArcGISServer10.1平台是个具有弹性的、可伸缩的平台。GIS效劳器通过Web协议公开效劳。安装GIS效劳器后，即会获得1组可以在应用程序中使用的Web效劳。GIS效劳器可按组组织成集群。按照效劳器管理员的配置，每个集群都运行1个专门的效劳子集。例如，可以创立一个集群运行所有地图效劳，然后创立效劳器的另一个集群运行地理处理效劳。2〕Web适配器。负责将ArcGISServer站点与IIS,WebSphere,WebLogic等Web效劳器相集成，通过Web效劳器地址及普通URL接收GIS效劳恳求，并将这些恳求发送到站点上的各个GIS效劳器计算机。本系统在VMWare虚拟化平台上分3个局部安装部署ArcGISServer10.1平台。底层为数据效劳器，包含1台部署了MSSQLServer和ArcSDE的地理数据库效劳器及1台通过网络共享文件夹提供雷达及卫星云图数据的效劳器，对核心层统一提供地理数据。核心层为在6台效劳器中安装ArcGISServer作为GIS效劳器，并将这6台GIS效劳器组织成1个ArcGISServer站点统一管理，并根据业务需求创立2个计算集群〔Cluster〕分别处理已有缓存的瓦片和动态地图效劳；同时将SDE地理数据库效劳器及雷达、卫星云图共享文件夹成功注册。顶层洪敏慎等：基于RESTful架构的台风途径发布系统研究为在对外提供效劳的3台Web效劳器的IIS中安装部署Web适配器并注册ArcGISServer站点，对外统一提供基于RESTful架构的地理效劳。在本系统中，还结合使用F5应用负载平衡器对公开效劳进展负载平衡设置。配置步骤如下：首先创立GIS应用池并设置虚拟IP,然后设置该GIS应用池映射的GIS效劳器IP地址，最后在映射的GIS效劳器中部署F5监测程序，同时应用TCP连接复用、内容缓存、TCP缓冲、压缩、SSL加速等设置；创立Web效劳应用池，设置虚拟IP.后台由多台虚拟Web效劳器构成，同时应用了TCP连接复用、内容缓存、TCP缓冲、压缩、SSL加速等设置。3.2地图效劳的发布。ArcGISServer从9.3版本就开场原生地支持RESTful架构，通过ArcGIS的REST效劳目录可以看到当前所有的效劳及这些效劳支持的操作。结合本系统的业务需求及空间数据的类型，创立和发布的地图效劳主要包括瓦片和动态地图效劳2类。对于数据量宏大、更新不频繁，以系统背景底图为主要应用，不涉及属性查询的根底地图数据，预先制作瓦片缓存，并在相应的ArcGISServer集群中创立静态的缓存效劳。创立地图缓存时，配置不同的参数将影响地图效劳的显示效果，这些参数包括起始点坐标、比例尺分级、切片格式〔png,png24,jpg等〕、压缩比、图片高、图片宽、DPI、缓存类型、区域范围、比例尺和更新方式等。结合本系统的需要，为了使创立后的地图效劳可以与其它信息系统实现数据熔享，本系统中提供了上海地方、WebMercator等坐标系统的地图效劳。根底地形图瓦片，参数设置为格式png8,图片大小为256px×256px,96DPI,采用紧缩方式；影像图那么采用Jpg格式，压缩质量为85%.对于数据更新频繁，有查询统计、地图定位需求的工程设施和监测监控数据等制作为动态地图效劳。4应用系统构建。在基于RESTful的数据和地图效劳的支持下，利用ArcGIS提供的各种客户端API及各种客户端的编程接口开发了适用于各个平台的台风途径图系统。4.1网页版台风途径图系统。采用HTML+CSS+javascript的传统网页技术开发台风途径图系统，用户只需要阅读器，即可访问系统，无需另外安装诸如flash等插件，使系统能获得最大的兼容性。GIS接口使用了最新的ArcGISAPIforJavaScript,通过ArcGISTiledMapServiceLayer对象调用ArcGISServer10.1发布的瓦片地形图、地图及卫星遥感图；通过Graphic对象动态绘制台风实况途径和7家机构的预报途径，并按照6个等级〔热带低压、热带风暴、强热带风暴、台风、强台风、超强台风〕，通过不同颜色和大小的符号直观表达台风发生、开展和消亡的变化过程。鼠标悬停在各节点可以查看台风位置、中心气压、最大风速、挪动速度、挪动方向、风圈半径等信息。同时由于该套API构建在Dojo框架的根底之上，因此该网页版台风途径图系统也使用了Dojo框架及Dijit小部件库。通过Dojo中的request.get方法实现异步获取WCF发布的各种数据效劳，使用dGrid表格控件展示台风表格及雨量、水位等信息。此外为了丰富系统的显示效果，还运用ArcGISJavaScriptViewer框架，开发了地图切换、卫星云图等小部件。4.2安卓版台风途径图系统。基于当前较为流行的安卓系统，采用ArcGISAPIforAndroid技术开发了安卓版本的台风途径图系统，将台风的运行轨迹描绘在电子地图上；对台风的将来运行轨迹进展显示；台风运行的每个点通过触摸设备屏幕可以调出该位置的时间、气压、风力、风速和风圈半径等信息。安卓版台风途径图系统。5结语。研制的基于RESTful架构的台风途径发布系统，综合应用JSON,WCF,ArcGIS等技术，实现了一种灵敏可复用的信息系统架构，有效支撑了防汛保安工作。目前研究成果已在上海水务信