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《气象信息综合决策系统》资料
《气象信息综合决策系统》
课程论文
题目某县主流农作物指导反馈服务决策支持系统
学生姓名
学号
专业
任课教师
二Ｏ一五年十一月三十日
目录
引言……………………………………………………………………１
一、研究方法……………………………………………………………１
二、系统功能……………………………………………………………１
2.1总体功能…………………………………………………１
2.2细致功能……………………………………………………３
三、总体结构…………………………………………………………３
四、详细结构…………………………………………………………５
4.1气象业务系统………………………………………………５
4.2数字化气象周年服务表子系统……………………………６
4.3数字化气象周年服务表子系统……………………………７
4.4农业专家咨询系统…………………………………………７
4.5专家决策服务子系统………………………………………７
4.6综合农业数据资料管理……………………………………８
五、平台设计……………………………………………………………８
5.1系统技术……………………………………………………８
5.2系统应用……………………………………………………８
六、数据库设计………………………………………………………８
七、人机交互设计……………………………………………………１１
7.1用户登录…………………………………………………１１
7.2密码设置模块设计………………………………………１１
参考文献……………………………………………………………１2
某县主流农作物指导反馈服务决策支持系统
引言
鉴于某县气候近年来气候状况较为恶劣，为给广大农户提供较为全面可靠的农业气象服务，从而有效的指导农业主流农作物的管理和决策，增强针对气候灾害的农业防灾减灾、尽可能地提高生产增收能力，设计了某县主流农作物指导反馈服务决策支持系统。
该平台利用气象资料和预报产品，根据农业生产和作物生长状态，集成气象背景、农业生产环境容量和作物平均发育期内生长适应性的变化空间，建立由于气象变化而应采取的对策措施和知识经验周期服务表，借助计算机和现代通信网络技术，及时接受农户切实的反馈，从而与实际情况进行互动结合分析，用于精确化某县的气象决策误差，提供更可靠的风险估计，实现资料数据库化，决策理论、经验方法智能化，决策服务过程自动化，同时依据实际进行决策优化。
一、研究方法
以现有的Internetexplore网络和基层单位微机设备为载体，收集某县主流农作物专业和气象信息。
运用农业气候学原理、作物生理生态学原理和数理统计，确定某县主要作物关键期农业气象适应条件、主要经济作物的农业气象灾害指标和预警指标，建立分布式的农业气象标准综合数据库，设计县级农业气象服务及灾害检测系统流程，建立县级农业气象情报定量分析方法。
结合气候整编资料、地面观测气象资料、自动站气象资料、农业监测资料以及卫星遥感资料，采用系统工程原理和计算机程序设计，编制县级农业气象业务服务及灾害监测系统，农业气象情报、预报、灾害监测、农业生态监测和农业气候资源开发利用等，为地方农业发展提供平台。
二、系统功能
2.1总体功能
某县传统农业气象服务仅将气象资料传给用户，很少定量有机动态地结合当地农业生产现状，致使服务内容匮乏、方式单一、时效慢，远不能有效地适应该地农业生产的发展。
同时，因科研手段、经济基础和自然条件等限制，基层农户难以准确地掌握各阶段的系统化、规范化的技术措施，不同作物在不同生育期内对应气象变化如果仅凭经验去判断和决策，又在恶劣的气候变迁条件下，难免出现失误。
此外，由于农户居住相对离散，存在一定的地域隔离，彼此沟通平台匮乏，无法有效的进行交流生产种植经验，广为借鉴，某县主流农作物指导反馈服务决策支持系统的建立为解决这些问题提供了途径和可能。
与此同时，还允许农户通过平台进行实时实地反馈，从而收集全面有地方特色的农业主流农作物气象决策效果信息资料，为局域性的气象决策服务功能增强可靠性。
2.1.1文中论述的农业气象决策服务平台以为农业服务、防灾减灾、应对突发性天气变化为重点，充分利用现代计算机网络与通信技术，把自然环境资料、气象资料、农林水生产资料、气象预报和预警服务科研应用成果及经验集成为主体系统，最终形成气象资料传递处理自动化、自然资源及气象理论预报方法数字化，气象预报、预警和决策服务智能化，各种资料及结论显示输出图形图像化的多媒体化，实现为某县农户提供连续的、动态的、直观多功能的农业气象决策服务信息。
2.1.2更突出地，本系统突出的特点是：
不是仅单向地传达气象信息和决策服务，而是同实际情况相结合，针对具体地域的主流农作物，在传达各种服务决策信息的同时，实时实地接收农户们的真实反馈，并将这些数据进行科学统计，同各种气象信息的基本处理类似，再反馈展示给广大农户。
科技的发展，使得手机广为使用，这样农户们不仅可以有效地接受专项有效的农业信息服务，也可以为针对性较强的区域性的服务进行充分的反馈，通过大数据处理，反过来为农户服务。
长久以往，可以稳定地提供真实有效的经验预估，降低大区域气象预报对于的小区域的预测误差，提供较为实用的气象决策信息。
如下为信息基本流向。
图1信息基本流向图
2.1.3该系统将某县气象观测站数据库和某县气象观测站数据库进行了内部互连，使得县内气象观测点的数据可实时推送到系统中，官方后台在了解本区气象情况的基础上，可参考相关区域气象情况，在宏观把握气象信息的基础上，提出有针对性的区域决策，为领导科学决策提供了实时、权威、全面的数据支持。
2.2细致功能
系统可提供以下信息:
2.2.1能够显某县今日天气综述、24小时、未来6小时的天气预报信息;某县未来6小时、未来7天的天气预报信息。
2.2.2能够显某县今天白天至今天夜间的天气实况、每隔5分钟显示某县各个站点的雨量和风速等天气实况、同时可以查询回看7天内任何时段的天气实况信息。
2.2.3能够将气象局发布未来3小时的天气预警信息，显不于手机，便于准确判断预警的级别和采取相应的防御措施。
2.2.4能够显某县月度上、中、下旬温度、降水和口照等天气情况分析，便于向农户提供本月的天气和气候变化趋势，以及该趋势可能造成或引发的农业灾害趋势预报。
2.2.5够介绍生活气象和气象科普等相关知识，促进了气象业务服务与宣传、科普之间的有效对接，提升了某县有效利用气象信息保障经济社会安全、提高生产生活质量的能力。
三、总体结构
系统总体结构由气象业务系统、数字化气象周年服务表、农业专家咨询系统、数字化气象周年服务表子系统、农业专家咨询系统、专家决策服务子系统、综合农业数据资料管理、农户反馈模块组成。
图2气象业务统总体结构
图3气象决策系统总体框架
图4系统决策流程
四、详细结构
为更好地提供气象数据支持，该系统按照数据管理、服务与辅助决策三位一体的模式，通过对县气象监测点数据的获取。
依托政务网络、无线网络.建立政府决策气象支持服务系统web版及移动应用版（目前仅限于Android版本）。
政府决策气象支持服务系统网页客户端（web终端），通过某县政务办公网络，面向全县相关业务单位，提供最新天气预报、气象自动站实时数据、预警信息、卫星云图、农业气象、数据查询、图形分析等功能。
移动应用版，依托已建成的无线通信网络，政府各部门可用手机、掌上电脑移动客户端，实时接收系统发布的气象数据和预警等信息。
4.1气象业务系统
按照某县气象为农业服务的需要，将气象业务系统分为8个模块，如图：
图5气象业务系统
农业气象数据管理模块负责数据入库、浏览和修改等。
农业气象情报分析模块，主要完成资料统计分析，包括任意时段农气要素分析；农气条件分析；农气要素相似分析；界限要素计算、积温统计；制作农业报表;指导产品调阅等。
农业气象预报模块，包括农业气象产量预报，做出各类作物单产和总产预报；农业气象灾害预报；农业气象统计工具，这是辅助工具，主要完成统计计算、相关分析和回归分析等分析功能。
农业气候资源评价模块，包括各个时段及全年的光能资源、热量资源、云水资源和风能资源等评价功能。
农业气象灾害监测模块，主要实现当地7种气象灾害和主要作物生长的监测功能。
农业生态及物候监测模块，包括各种主流农作物的生长状况等全年全生育期全程气象适应性监测。
4.2数字化气象周年服务表子系统
农业生产受自然环境条件和人为作用，形成有限的环境容量空间；自然条件下的大田作物在自身生长时，生理生态对外部气象要素变化有一个适应性变化域。
环境容量和适应性域在作物生长过程中会形成对其生产有力或不利的光温水等气象要素动态搭配的气象背景变化空间。
当气象变化在环境容量和适应性域区间内时，环境有利、作物生长正常；当出现变化小于或大于环境容量和作物适应性域时，则会产生气象自然灾害。
根据这一原理，设计了数字化气象周年服务表子系统。
图6气象周年服务表结构
4.3数字化气象周年服务表子系统
以日期为字段，以月份、旬、节令、气象背景要素曲线空间、农业生产容量曲线空间、作物适应性域曲线空间、措施对策等为记录，对不同的主流农作物生产环境容量和作物建立不同的表，组合后就形成气象周年服务表数据库，实现农业气象学理论和经验等数据化。
服务表运行原理是按计算机时钟自动启动表中相应时间内的各种数据，再接收实时相关气象资料与表中各种临界值比较，达到或超过时，自动显示、打印和形成相应的对策措施服务产品。
4.4农业专家咨询系统
基于专家系统理论和方法，结合农业知识，根据农业生产和作物生氏期可能出现的各种情况，对生产措施和对策建议等知识和经验形成产生式规则，建立逻辑推理格式记录，实现逻辑化。
用数据、图表和逻辑化知识建立作物气象服务表，对不同的主流农作物生产环境容量和作物建立不同的表，组合后形成数据化知识的气象服务表数据库。
4.5专家决策服务子系统
以产生式规则描述知识，以数据库方式建立知识规则，形成知识表示工程，即建立中文事实库一建立知识规则库一建立知识应用解释库一建立数学模型公式库一建立人机对话学习模块，全部知识体系在数据库系统下建立。
知识推理系统按正向推理，利用计算机的高速循环运算和逻辑处理功能实现无限循环层次条件搜寻，实现推理。
在相同的库结构下，建立内容不同的农业专家知识体系库。
4.6综合农业数据资料管理
包括各种气象数据、主流农作物和农户实时反馈数据。
系统平台已气象其他业务系统生成的产品如实时气象资料、历史气象资料、天气预报、气象情报、农业气象预报和综合农业资料等为初级产品，经过系统自动加工辅以手机客户端与CP之间的信息对话加工形成气象决策服务产品后提供服务。
五、平台设计
5.1系统技术
系统平台设计的专业理论基础是农业气象学和作物生理学，结合农业生产经验和知识，并结合某县主流农作物的区域性差异和特色，让理论与经验数字化，便于在计算机上实现。
同时在实现过程中，提出了农业生产环境容量和作物生长对气象要素变化有一个适应性域等概念，根据不同气象变化，建立相应的对策措施，最后形成气象周期服务表数据库，并应用专家系统、关系数据库以及软件工程的理论和方法设计编程。
5.2系统应用
系统平台的应用过程是基于编程技术与现代通信网络收集处理农业观测气象资料、气象预报产品等各类实时资料和基础数据，系统中心平台实现显示信息、加工各种资料形成决策服务产品并分发产品到指定的内外网服务器。
六、数据库设计
数据库系统建立客户机服务器数据库。
数据类型以数值、文字、图形、图像和表格形式存在。
各类数据库包括:
行政区域下的地理地形资料，植物种类下的植物生育资料，农业基本信息资料，基本气象服务产品资料，农业气象观测资料，农业经济信息，气象灾情数据，农业气象指标，农业气象服务产品，地理背景信息，图形图像，农业气象知识，农业、气象专家及建议库等。
地面气象观测资料库包含某县所属国家级观测站和自动气象站对该县的逐日气温、地温、降水、日照、风向风速、蒸发、相对湿度和气压等资料。
表1地面气象观测资料库表
名称
类型
内容
备注
QW
数值变量
逐日气温
DW
数值变量
地温
主键
JS
数值变量
降水
主键
RZ
数值变量
日照
FS
数值变量
风向风速
ZF
数值变量
蒸发
SD
数值变量
相对湿度
QY
数值变量
气压
农业气象观测数据库包含某县所属市雨量观测站、土壤墒情监测站对该地的资料、农业生态监测资料，以及作物气候、发育期、生长状况和农业作物气候评价等资料。
表2农业气象观测数据库表
名称
类型
内容
备注
JS
数值变量
降水
主键
TR
数值变量
土壤监测
ST
文档
生态监测
QH
数值变量
气候
FY
文字
发育期
主键
SZ
文档
生长状况
QHPJ
文字
气候评价
农业气象灾害指标数据库采用数理统计方法和气象灾害研究成果，确定某县所属市气象灾害对农业及其影响的指标，气象灾害包括:
干旱、冰雹、雷暴、大风、霜冻、低温冷害和虫害等。
灾害指标主要分为受灾指标和预警指标，受灾指标用于评价灾害程度，预警指标用于预报灾前发布预警。
收集历史和实时气象灾情信息，对各种灾情进行实况记录，包含文字描述和图片、影像资料及灾情评价等。
表3农业气象灾害指标数据库表
名称
类型
内容
备注
QXZH
文字、图片
气象灾害
主键
SZZB
文字
受灾指标
YJZB
文字
预警指标
农业气象服务数据库汇集农作物生物学特性、发育期指标，月、季、年气候评价和灾情评价，气象决策信息，农业气象周年服务大纲，气候区划和农业气候区划以及主流农作物等。
详细数据表如下。
表4农业气象服务数据库表
名称
类型
内容
备注
SWX
文档
作物生物学特性
主键
SZ
数值变量
发育期指标
QHZB
文字
月季年气候指标
ZQ
文档
灾情评价
JC
文档、图片
气象决策信息
主键
DG
文档
农业气象周年服务大纲
QCCH
图片
气候区划
NYQH
图片
农业气候区划
MC
文字
主流农作物
主键
某县主流农作物指导反馈服务决策支持系统主要数据对象为气象决策类数据、主流农作物类数据、农户反馈数据等。
气象决策类数据包括气象数据、灾害数据、空间数据、视频数据、系统数据、文档数据等。
详细数据表如下。
表5气象决策类数据表
名称
类型
内容
备注
QX
数值变量
气象数据
ZH
文字
灾害数据
KJ
图像
空间数据
SP
图像
视频数据
XT
文字
系统数据
主键
WD
表格
文档数据
气象决策类数据中，系统数据类信息专项唯一，作为主键，名称唯一且不可为空，其他类别数据可空。
主流农作物类数据包括水稻、旱稻、玉米、麦子、花生、蔬菜、红薯、芝麻等。
详细数据表如下：
表6主流农作物类数据表
名称
类型
内容
备注
SD
数值变量
水稻
主键
HD
数值变量
旱稻
主键
YM
数值变量
玉米
主键
MZ
数值变量
麦子
主键
HS
数值变量
花生
主键
SC
数值变量
蔬菜
主键
HS2
数值变量
红薯
主键
ZM
数值变量
芝麻
主键
全部主流农作物都是主键，在各种数据分析中，作为具体的作物分析对象，名称唯一且不可为空。
农户反馈数据表包括农户对气象数据误差的评分、服务的打分、个人建议以及其他。
详细数据表如下：
表7农户反馈数据表
名称
类型
内容
备注
Grade1
数值
误差评分
主键
Grade2
文字
服务评价
1/2/3/4
Advice
文字
个人建议
other
文档
其他
七、人机交互设计
7.1用户登录
系统管理员通过系统后台Windowsexplorer网页，选择管理员登陆。
普通用户直接登陆，一般通过手机客户端登陆。
程序启动后，首先进入系统登陆界面验证操作员密码。
系统登陆模块主要实现如下功能：
1、支持鼠标和键盘操作。
2、操作员和密码验证成功后，进入主界面。
3、操作员错误或密码错误提醒并返回错误点。
4、输入三次错误的密码，系统自动退出。
7.2密码设置模块设计
程序启动后，选择“系统设置”菜单下的“密码设置”项，将进入密码设置模块。
在密码设置模块中主要实现设置完成操作员密码的修改、保存。
参考文献
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