應(yīng)用軟件功能需求書（遼寧省森林氣象災(zāi)害監(jiān)測評估系統(tǒng)）

02包附件:

遼寧省森林氣象災(zāi)害監(jiān)測評估系統(tǒng)

功能需求書

目錄

1引言............................................................................4

1.1編寫目的.................................................錯(cuò)誤!未定義書簽。

1.2建設(shè)背景.................................................錯(cuò)誤!未定義書簽。

1.3術(shù)語與縮寫解釋...........................................................4

2任務(wù)概述........................................................................6

2.1系統(tǒng)建設(shè)目標(biāo).............................................................6

2.2運(yùn)行環(huán)境..................................................................6

2.2.1硬件環(huán)境...........................................................6

2.2.2軟件環(huán)境...........................................................7

2.3其他約束條件.............................................................7

3系統(tǒng)設(shè)計(jì)........................................................................8

3.1系統(tǒng)業(yè)務(wù)流程.............................................................8

3.2系統(tǒng)總體框架設(shè)計(jì)........................................................11

3.2.1用戶層............................................................11

3.2.2應(yīng)用層............................................................11

3.2.3組件層............................................................12

3.2.4數(shù)據(jù)層............................................................12

3.2.5基礎(chǔ)層............................................................13

3.2.6系統(tǒng)層............................................................13

3.3系統(tǒng)功能要求............................................................14

3.3.1植被生態(tài)質(zhì)量監(jiān)測評估子系統(tǒng)........................................14

3.3.2干旱對森林生態(tài)質(zhì)量影響評估子系統(tǒng).................錯(cuò)誤!未定義書簽。

3.3.3沿海大風(fēng)對樹木倒伏影響評估子系統(tǒng).................................97

4系統(tǒng)非功能要求...............................................................109

4.1性能要求...............................................................109

4.2可擴(kuò)展性...............................................................109

4.3穩(wěn)定性與可靠性.........................................................109

4.4易維護(hù)性................................................................109

2

4.5易用性..................................................................109

5系統(tǒng)接口要求..................................................................110

6系統(tǒng)其他要求..................................................................111

6.1系統(tǒng)交付要求...........................................................111

6.2系統(tǒng)文檔要求...........................................................111

6.3用戶培訓(xùn)要求...........................................................111

6.3.1業(yè)務(wù)操作人員培訓(xùn)目標(biāo).............................................111

6.3.2系統(tǒng)維護(hù)人員培訓(xùn)目標(biāo).............................................112

6.4系統(tǒng)售后服務(wù)要求.......................................................112

3

1引言

1.1編寫目的

本文檔適用于遼寧省生態(tài)氣象和衛(wèi)星遙感中心《遼寧省氣象災(zāi)害監(jiān)測預(yù)警中

心山洪地質(zhì)災(zāi)害防治氣象保障工程2020年建設(shè)項(xiàng)目（遼寧省森林氣象災(zāi)害生態(tài)

影響評估）》實(shí)施方案研所定義的“遼寧省生態(tài)氣象監(jiān)測評估系統(tǒng)”的開發(fā)內(nèi)容，

用于闡述平臺的功能需求和功能結(jié)構(gòu)，有助于軟件開發(fā)人員對系統(tǒng)的理解認(rèn)識,

且為平臺設(shè)計(jì)和開發(fā)提供依據(jù)。

1.2建設(shè)背景

根據(jù)中國氣象局2020年山洪地質(zhì)災(zāi)害防治氣象保障工程建設(shè)實(shí)施方案，要

求遼寧省氣象局開展森林氣象災(zāi)害生態(tài)影響評估系統(tǒng)建設(shè)，本系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)植被

（包括森林、耕地、草地等系統(tǒng)）覆蓋度、生產(chǎn)力等估算和森林氣象災(zāi)害影響評

估。

我國地貌類型復(fù)雜多樣，旦以山地高原為主，由于地處東亞季風(fēng)區(qū)，暴雨頻

發(fā)，地形地質(zhì)條件復(fù)雜，加之人類活動劇烈，導(dǎo)致我國山洪地質(zhì)災(zāi)害時(shí)有發(fā)生。

由于山洪災(zāi)害具有突發(fā)性及災(zāi)害性，且近年來全球氣候變暖造成極端天氣事件明

顯增加，影響進(jìn)一步增大，直接影響人民群眾的生命安全和生產(chǎn)生活，為此，山

洪地質(zhì)災(zāi)害防治氣象保障工程已經(jīng)成為了我國重大的民生項(xiàng)目組成部分。陸地生

態(tài)系統(tǒng)是人類賴以生存與持續(xù)發(fā)展的基礎(chǔ)，其主要作用就是降低災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)。森林

與濕地、海洋并稱為地球三大生態(tài)系統(tǒng)，足人類擁有的寶費(fèi)資源。在陸地生態(tài)系

統(tǒng)中，森林生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)最復(fù)雜，生物種類最多，生產(chǎn)力最高，在陸地生態(tài)系

統(tǒng)中具有調(diào)節(jié)氣候、涵養(yǎng)水源、保持水土、防風(fēng)固沙等方面的功能，對陸地生態(tài)

環(huán)境的保護(hù)有著重要的意義和作用。森林災(zāi)害的發(fā)生，不僅威脅到人民群眾的生

命、財(cái)產(chǎn)安全，而且給生態(tài)環(huán)境帶來巨大危害。

黨的十九大報(bào)告指出，建設(shè)生態(tài)文明是中華民族永續(xù)發(fā)展的千年大計(jì)，“堅(jiān)

4

持人與自然和諧共生”是新時(shí)代堅(jiān)持和發(fā)展中國辱色社會主義的基本方略之一。

為大力提升生態(tài)文明建設(shè)氣象保障服務(wù)能力，以習(xí)近平生態(tài)文明思想為指導(dǎo)，圍

繞黨中央、國務(wù)院關(guān)于生態(tài)文明建設(shè)的系列重大部署，中國氣象局編制了《生態(tài)

文明建設(shè)氣象保障服務(wù)工程項(xiàng)目可行性研究報(bào)告》和《重點(diǎn)生態(tài)功能區(qū)生態(tài)修復(fù)

工程氣象服務(wù)能力建設(shè)實(shí)施方案》，要求未來3年，建立國省協(xié)同的重要生態(tài)系

統(tǒng)的氣象監(jiān)測評估服務(wù)體系，研發(fā)森林生態(tài)系統(tǒng)氣象影響評估關(guān)鍵技術(shù)，為遼寧

地區(qū)森林生態(tài)系統(tǒng)保護(hù)修復(fù)等國家重點(diǎn)生態(tài)保護(hù)和修復(fù)工程提供氣象保障服務(wù)。

在此背景下，為貫徹落實(shí)《國務(wù)院關(guān)于切實(shí)加強(qiáng)中小河流治理和山洪地質(zhì)災(zāi)害防

治的若干意見》(國發(fā)(2010)31號)精神，根捱中國氣象局《2020年山洪地質(zhì)

災(zāi)害防治氣象保障工程建設(shè)實(shí)施方案》(氣計(jì)函(2019)213號)，要求遼寧省氣

象局研發(fā)遼寧森林氣象災(zāi)害監(jiān)測預(yù)測及沿海大風(fēng)生態(tài)影響評估體系，進(jìn)一步提升

我省生態(tài)文明建設(shè)氣象保障服務(wù)能力。

1.3術(shù)語與縮寫解釋

工植被NPP：植被凈初級生產(chǎn)力(NetPrimaryProductivity,NPP)則表示植被

所固定的有機(jī)碳中扣除本身呼吸消耗的部分，這一部分用于植被的生長

和生殖，也稱凈第一性生產(chǎn)力。

,植被覆蓋度：植被覆蓋度通常是指地表植被面積占土地總面積之比，一

般用百分?jǐn)?shù)表示。

i植被生態(tài)質(zhì)量指數(shù)：以植被凈初級生產(chǎn)力(NPP)和覆蓋度的綜合指數(shù)

來表示，其值越大，表明植被生態(tài)質(zhì)量越好。本指數(shù)來源于GB/T

34814-2017o

JC/S架構(gòu)；服務(wù)器-客戶機(jī)，即Client-Server(C/S)結(jié)構(gòu)。C/S結(jié)構(gòu)通常采取

兩層結(jié)構(gòu)。服務(wù)器負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)的管理，客戶機(jī)負(fù)責(zé)完成與用戶的交互任務(wù)。

工CSC(ComputerSoftwareComponent)：計(jì)算機(jī)軟件部件

XCSCI(ComputerSoftwareConfigurationItem)：計(jì)算機(jī)軟件配置項(xiàng)

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2任務(wù)概述

2.1系統(tǒng)建設(shè)目標(biāo)

應(yīng)用多源衛(wèi)星遙感和地面實(shí)況觀測數(shù)據(jù)，開展遼寧陸地生態(tài)系統(tǒng)（包括森林、耕地、濕

地等）植被覆蓋度、凈初級生產(chǎn)力、植被生態(tài)質(zhì)量及植被釋氧量等服務(wù)指標(biāo)的模擬和估算，

通過構(gòu)建遼寧省森林氣象災(zāi)害監(jiān)測評估系統(tǒng)，提升遼寧省生態(tài)遙感應(yīng)用業(yè)務(wù)水平。

2.1.1森林生杰因子監(jiān)測評估

基于1km/250nl分辨率MODIS和風(fēng)云3號衛(wèi)星遙感教和氣象數(shù)據(jù)，進(jìn)行遼寧全省、市及

典型生態(tài)系統(tǒng)（森林、耕地、濕地等）的植被NPP、植被覆蓋度及植被生態(tài)質(zhì)量指數(shù)的估算，

實(shí)現(xiàn)遼寧省植被生態(tài)質(zhì)量監(jiān)測評估能力體系建設(shè)。

2.1.2森林氣象災(zāi)害監(jiān)測評估

利用地面氣象觀測數(shù)據(jù)和干旱指數(shù)模型，計(jì)算森林干旱指數(shù)，結(jié)合森林生態(tài)質(zhì)量等結(jié)果，

進(jìn)行干旱與NPP等結(jié)果的相關(guān)性分析，實(shí)現(xiàn)干旱對NPP影響評估功能。

2.1.3大風(fēng)對樹木倒伏影響評估

利用多源衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)，精細(xì)化提取遼寧省森林生態(tài)系統(tǒng)的空間分布，基于提取結(jié)果進(jìn)

行森林生態(tài)氣象模型（FO^CCHN）研究和本地優(yōu)化改進(jìn)，模擬和估算森林植被釋氧量；基于

高分遙感影像資料，提取遼寧沿海路網(wǎng)，建立遼寧沿海地區(qū)大風(fēng)對樹木倒伏影響評估模型，

建立遼寧森林氣象災(zāi)害監(jiān)測預(yù)測及沿海大風(fēng)生態(tài)影響評咕系統(tǒng)。

2.2運(yùn)行環(huán)境

2.2.1硬件環(huán)境

（1）數(shù)據(jù)服務(wù)器

數(shù)據(jù)服務(wù)器采用Wincowsserver2012或以上操作系統(tǒng)，配置SQIServer數(shù)據(jù)庫,32G

以上內(nèi)存，單機(jī)配置5T以上高轉(zhuǎn)速硬盤。

服務(wù)器同時(shí)提供文件共享服務(wù)，主要提供衛(wèi)星遙感資料等大文件，以及適合文件形式存

放、提取的數(shù)據(jù)支持。

（2）客戶端

6

客戶端用圖形工作站和高級臺式計(jì)算機(jī)來完成。系統(tǒng)采用C/S架構(gòu)，客戶端將進(jìn)行大量

的運(yùn)算及圖形圖像處理，因此，該工作站應(yīng)配備多核CPU、高內(nèi)存以及高性能圖形顯卡等。

2.2.2軟件環(huán)境

(1)操作系統(tǒng)平臺：數(shù)據(jù)服務(wù)器采用晅ndowsServer2012及以上，應(yīng)用程序客戶端

采用Windows7/10中文專業(yè)版。

(2)開發(fā)環(huán)境：采用MS.NET程序設(shè)計(jì)語言。

(3)地理信息平臺：以ArcGIS10.2為二次開發(fā)平臺，以ArcGISEngine10.2為運(yùn)

行支撐平臺。

(4)數(shù)據(jù)庫平臺：系統(tǒng)采用SQLServer2008R2以上版本數(shù)據(jù)庫。

2.3其他約束條件

2.3.1研制方法

要求嚴(yán)格按照《計(jì)算機(jī)軟件工程規(guī)范國家標(biāo)準(zhǔn)》的軟件工程化方法進(jìn)行。

2.3.2設(shè)計(jì)余量

對處理機(jī)、網(wǎng)絡(luò)及存貯資源的使用在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)留有30%以上的余量。

2.3.3軟件環(huán)境約束

服務(wù)器端運(yùn)行環(huán)境：WindowsServer2012o

客戶端運(yùn)行環(huán)境：Windows7/10中文專業(yè)版。

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3系統(tǒng)設(shè)計(jì)

3.1系統(tǒng)業(yè)務(wù)流程

遼寧省森林氣象災(zāi)害監(jiān)測評估系統(tǒng)是一個(gè)以生態(tài)氣象監(jiān)測評估為基礎(chǔ)的軟件系統(tǒng)。系統(tǒng)

根據(jù)需要在后臺自動運(yùn)行數(shù)據(jù)采集任務(wù)程序，從外部系統(tǒng)獲取傳輸過來的數(shù)據(jù)并對遙感數(shù)據(jù)

進(jìn)行處理，經(jīng)過質(zhì)量控制、數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)、數(shù)據(jù)預(yù)處理，得到規(guī)范化數(shù)據(jù)，存儲到生態(tài)氣象數(shù)據(jù)

庫中。生態(tài)氣象數(shù)據(jù)庫將采集好的數(shù)據(jù)提供給其它業(yè)務(wù)子系統(tǒng)使用，數(shù)據(jù)流始終貫穿于遼寧

省森林氣象災(zāi)害監(jiān)測評估系統(tǒng)軟件的各個(gè)功能活動。

按照遼寧省植被質(zhì)量估算和森林生態(tài)評估業(yè)務(wù)程序，可以把流程劃分為三個(gè)階段：①多

源數(shù)據(jù)收集與預(yù)處理階段；②各種業(yè)務(wù)運(yùn)算處理與監(jiān)測評估階段：③業(yè)務(wù)服務(wù)產(chǎn)品制.作輸

出階段。

3.1.1多源數(shù)據(jù)收集與預(yù)處理階段主要完成：

1）后臺運(yùn)行的自動任務(wù)程序或隨時(shí)可能進(jìn)行的手動業(yè)務(wù)，采集遼寧省CIMISS平臺的地

面氣象觀測日資料；

2）遙感數(shù)據(jù)采集經(jīng)過遙感數(shù)據(jù)預(yù)處理，得到業(yè)務(wù)所需的衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)，存儲在文件庫

中；

3）將預(yù)處理后的結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)存儲到生態(tài)氣象數(shù)據(jù)庫，為后續(xù)遼寧省森林氣象災(zāi)害監(jiān)測

評估系統(tǒng)的客觀運(yùn)算和產(chǎn)品制作提供數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。

3.1.2各種業(yè)務(wù)運(yùn)算處理與監(jiān)測評估階段主要完成：

1）利用推薦公式、判別模型等，對相關(guān)參數(shù)、指教進(jìn)行客觀運(yùn)算，實(shí)現(xiàn)植被生態(tài)質(zhì)量

監(jiān)測評估和森林氣象災(zāi)害生態(tài)影響評估等業(yè)務(wù)。

2）數(shù)據(jù)查詢與統(tǒng)計(jì)提供給業(yè)務(wù)操作人員在使用過桓中的輔助數(shù)據(jù)信息；

3）將各業(yè)務(wù)系統(tǒng)輸出的計(jì)算結(jié)果進(jìn)行存儲，為后續(xù)的業(yè)務(wù)產(chǎn)品制作和數(shù)據(jù)庫查詢提供

數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。

3.1.3服務(wù)產(chǎn)品制作階段主要完成:

8

1）調(diào)用系統(tǒng)的產(chǎn)品制作功能對各業(yè)務(wù)系統(tǒng)輸出的結(jié)果數(shù)據(jù)進(jìn)行空間制圖功能;

2）加載結(jié)果數(shù)據(jù)后，依據(jù)各種模板對各個(gè)業(yè)務(wù)產(chǎn)品的進(jìn)行符號化配置和圖飾添加；

3）輸出打印業(yè)務(wù)專題圖。

上述三個(gè)階段之間和各個(gè)階段內(nèi)核心業(yè)務(wù)單元之間的流程交互以及業(yè)務(wù)協(xié)作，將由業(yè)務(wù)

運(yùn)行調(diào)度和系統(tǒng)監(jiān)測分析集成管理統(tǒng)一調(diào)度與控制，從而使森林氣象災(zāi)害生態(tài)影響評估形成

一個(gè)協(xié)調(diào)統(tǒng)一的準(zhǔn)確可靠的有機(jī)整體。運(yùn)行調(diào)度和集成監(jiān)控作為服務(wù)保障系統(tǒng)全過程生命周

期業(yè)務(wù)流程的控制中樞，具有數(shù)據(jù)請求配置、流程配置及調(diào)度、應(yīng)用監(jiān)控、控制調(diào)整、指令

反饋等功能。森林氣象災(zāi)害生態(tài)影響評估將通過運(yùn)行調(diào)度和集成監(jiān)控，實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)處理流程的

統(tǒng)一配置和調(diào)度管理（包名定義業(yè)務(wù)流程的總體結(jié)構(gòu)、調(diào)度策略等，并形成標(biāo)準(zhǔn)化的配置調(diào)

度信息），以及協(xié)調(diào)各個(gè)業(yè)務(wù)單元的協(xié)同工作。

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遼寧省植被質(zhì)量估算和森林生態(tài)評估系統(tǒng)——業(yè)務(wù)流程圖

多源數(shù)據(jù)收集與預(yù)處理階段業(yè)務(wù)運(yùn)算與處理階段服務(wù)產(chǎn)品制作階段

自動任

務(wù)程序數(shù)據(jù)輸出與存儲

地巾&

第

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制

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入

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我處理作

人斤

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讀取氣象要素?cái)?shù)據(jù)、遙感數(shù)據(jù)及其他參數(shù)數(shù)據(jù):

氣象數(shù)據(jù)預(yù)處理、柵格化處理

圖1遼寧省森林生態(tài)氣宛監(jiān)測評估系筑業(yè)務(wù)流程圖

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3.2系統(tǒng)總體框架設(shè)計(jì)

根據(jù)系統(tǒng)業(yè)務(wù)流程分析，遼寧省森林生態(tài)氣象災(zāi)害監(jiān)測評估系統(tǒng)的總體框架圖設(shè)計(jì)如下:

用戶層

生態(tài)氣象業(yè)務(wù)用戶

植被（全省、森林》NPP數(shù)據(jù)預(yù)處理

森林

植被（全省、森林）潼蓋度干早對森林影響評估

生

態(tài)

因

子

監(jiān)

測

森林稀乳城大風(fēng)對樹木

應(yīng)用層倒伏影響巧”___________

植被生態(tài)質(zhì)量指數(shù)圖形產(chǎn)品制作

組件層

生態(tài)氣象數(shù)據(jù)庫

數(shù)據(jù)層文件共享系統(tǒng)

數(shù)據(jù)準(zhǔn)備區(qū)主數(shù)據(jù)存儲區(qū)臨時(shí)工作區(qū)生態(tài)產(chǎn)品區(qū)運(yùn)行管理區(qū)

基礎(chǔ)層

系統(tǒng)層

圖2遼寧省森林生態(tài)氣象監(jiān)測評估系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)圖

3.2.1用戶層

用戶層主要是面向遼寧省森林氣象災(zāi)害監(jiān)測評估系究的用戶，包括管理員和生態(tài)氣象業(yè)

務(wù)用戶。

3.2.2應(yīng)用層

應(yīng)用層主要是遼寧省森林氣象災(zāi)害監(jiān)測評估系統(tǒng)的各個(gè)業(yè)務(wù)功能，主要包括植被生態(tài)質(zhì)

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量監(jiān)測評估子系統(tǒng)的生態(tài)氣象數(shù)據(jù)庫建設(shè)、氣象數(shù)據(jù)處理、植被NPP估算、植被NPP變化趨

勢率計(jì)算、植被覆蓋度估算、植被覆蓋度變化趨勢率計(jì)算、植被生態(tài)質(zhì)量指數(shù)估算、植被生

態(tài)改善指數(shù)估算、典型生態(tài)系統(tǒng)生態(tài)質(zhì)量監(jiān)測評估、省市縣生態(tài)質(zhì)量監(jiān)測評估和圖形產(chǎn)品制

作模塊；森林氣象災(zāi)害生態(tài)影響評估子系統(tǒng)的數(shù)據(jù)預(yù)處理、森林生態(tài)氣象模型計(jì)算、森林

NPP估算、森林NEP估算、森林釋氧量估算以及大風(fēng)對樹木倒伏影響評估模塊。

3.2.3組件層

組件層為遼寧省森林氣象災(zāi)害監(jiān)測評估系統(tǒng)提供基礎(chǔ)服務(wù)平臺，隨著業(yè)務(wù)的發(fā)展，未來

需要系統(tǒng)增加新的功能。要保證系統(tǒng)在擴(kuò)展過程中方便的添加新功能的同時(shí)，兼顧新舊系統(tǒng)

之間具有良好的集成性，系統(tǒng)采用輕量級的插件式可擴(kuò)展框架，該框架的每個(gè)功能將封裝成

一個(gè)個(gè)獨(dú)立運(yùn)行的組件，在業(yè)務(wù)運(yùn)行時(shí)，根據(jù)業(yè)務(wù)帚要進(jìn)行組合搭配，滿足業(yè)務(wù)功能。

框架除了具體業(yè)務(wù)功能外，還將包括4大基礎(chǔ)類庫（數(shù)據(jù)訪問基礎(chǔ)類庫、GIS功能基礎(chǔ)

類庫、生態(tài)氣象算法基礎(chǔ)類庫、常用功能基礎(chǔ)類庫），為系統(tǒng)最終的實(shí)現(xiàn)及運(yùn)行提供基礎(chǔ)軟

件環(huán)境支撐。在本項(xiàng)目里面需要在生態(tài)氣象算法基礎(chǔ)類庫里面增加遼寧省森林氣象災(zāi)害監(jiān)測

評估系統(tǒng)所需的公用氣象算法，在數(shù)據(jù)訪問基礎(chǔ)類庫增加遼寧省森林氣象災(zāi)害監(jiān)測評估系統(tǒng)

所需的特殊數(shù)據(jù)的訪問方法。GIS功能基礎(chǔ)類庫主要完成空間制圖功能，該功能提供了業(yè)務(wù)

模塊所需的常用gis功能，可以調(diào)用它生成矢量柵格的gis數(shù)據(jù)、加載到地圖顯示、生成業(yè)

務(wù)專題圖等；常用功能基礎(chǔ)類庫涵蓋系統(tǒng)常用功能，包含日志讀寫、配置文件讀寫等。

3.2.4數(shù)據(jù)層

數(shù)據(jù)層的整體設(shè)計(jì)思路是：對于遼寧省森林氣象災(zāi)害監(jiān)測評估系統(tǒng)所有使用的氣象觀測

資料、空間數(shù)據(jù)、格點(diǎn)數(shù)據(jù)、業(yè)務(wù)產(chǎn)品統(tǒng)一進(jìn)行規(guī)劃，以關(guān)系數(shù)據(jù)庫和文件的形式進(jìn)行存儲。

由于業(yè)務(wù)模型所需的數(shù)據(jù)聚了岸態(tài)的空間數(shù)據(jù)和業(yè)務(wù)系轎產(chǎn)生的產(chǎn)品外，大部分是氣象觀測

資料和格點(diǎn)數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)本身是從cimiss采集或從其他教據(jù)來源獲取，對于系統(tǒng)來說都是系

統(tǒng)外數(shù)據(jù)。所以，系統(tǒng)設(shè)計(jì)了一套基于quartZ的任務(wù)調(diào)度平臺，對于這些系統(tǒng)外數(shù)據(jù)分別

開發(fā)采集和處理程序并用任務(wù)調(diào)度平臺進(jìn)行管理和調(diào)度。

遼寧省森林氣象災(zāi)害監(jiān)測評估系統(tǒng)涉及的數(shù)據(jù)種類多、形式多樣，所存儲的數(shù)據(jù)從層次

上可劃分為歷史數(shù)據(jù)、中間過程產(chǎn)品數(shù)據(jù)和生態(tài)產(chǎn)品結(jié)具數(shù)據(jù)；從數(shù)據(jù)形式上又包括文件數(shù)

12

據(jù)和數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)；從數(shù)據(jù)的內(nèi)容上看又分為空間數(shù)據(jù)和豐空間數(shù)據(jù)；從數(shù)據(jù)的時(shí)間點(diǎn)上又可

以分為歷史數(shù)據(jù)和實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)；從數(shù)據(jù)的性質(zhì)上又分為元數(shù)據(jù)、輔助數(shù)據(jù)、屬性數(shù)據(jù)、生態(tài)產(chǎn)

品數(shù)據(jù)等；從數(shù)據(jù)服務(wù)的功能角度看，可以分為地面氣象資料、土地利用數(shù)據(jù)、遙感信息以

及地理信息數(shù)據(jù)等。

3.2.5基礎(chǔ)層

基礎(chǔ)層是遼寧省森林氣象災(zāi)害監(jiān)測評估系統(tǒng)的核心部分之一，是整個(gè)平臺的基礎(chǔ)，主要

是開發(fā)遼寧省森林氣象災(zāi)害監(jiān)測評估系統(tǒng)所運(yùn)用的開發(fā)工具。

系統(tǒng)設(shè)計(jì)為C/S架構(gòu)為基礎(chǔ)的桌面端業(yè)務(wù)系統(tǒng)，采用MS.NetFramework的軟件開發(fā)工

具包進(jìn)行開發(fā)，同時(shí)系統(tǒng)為滿足制圖需求，采用ArcGISEngine的組件包進(jìn)行空間制圖及渲

染。

由于系統(tǒng)設(shè)計(jì)為基于Windows平臺的桌面端業(yè)務(wù)系燒，從數(shù)據(jù)庫性能、多用戶并發(fā)以及

易用性上考慮，關(guān)系型數(shù)據(jù)庫選擇采用SqlScrvcr數(shù)據(jù)庠，以滿足系統(tǒng)的最佳應(yīng)用，并基于

此運(yùn)用SqlServer數(shù)據(jù)庫開發(fā)工具。

系統(tǒng)各業(yè)務(wù)模型需要用到實(shí)時(shí)的地面氣象觀測資料，為了實(shí)時(shí)自動化的從遼寧省

CIMISS獲取數(shù)據(jù)，系統(tǒng)采用開源的Quartz作業(yè)調(diào)度框架，以便定時(shí)自動執(zhí)行實(shí)時(shí)地面氣象

觀測資料入庫。

3.2.6系統(tǒng)層

系統(tǒng)層是本系統(tǒng)運(yùn)行硬件環(huán)境上的基礎(chǔ)軟件，包括數(shù)據(jù)庫、操作系統(tǒng)以及網(wǎng)絡(luò)資源等。

對于遼寧省森林氣象災(zāi)害監(jiān)測評估系統(tǒng)來說，服務(wù)器和桌面客戶端采用Windows平臺，數(shù)

據(jù)庫采用SqlServer數(shù)據(jù)，同時(shí)網(wǎng)絡(luò)需要與氣象局內(nèi)網(wǎng)的CIMISS平臺保持聯(lián)通，以便獲取

實(shí)時(shí)地面氣象觀測資料。

13

3.3系統(tǒng)功能要求

3.3.1森林生態(tài)因子監(jiān)測子系統(tǒng)

3.3.1.1功能概述

基于lkm/250m分辨率MODTS和風(fēng)云R號了星遙感教和氣象數(shù)據(jù)，采用陸地生態(tài)系統(tǒng)碳

通量TEC模型，計(jì)算遼寧省各月植被WP,以月植被NPF為基礎(chǔ)，對關(guān)注的任意時(shí)段或生長

季、全年各月植被NPP進(jìn)行累計(jì)，得到全省、市及典型生態(tài)系統(tǒng)（森林、耕地、濕地等）年

內(nèi)任意時(shí)段和全年植被NPP。

利用像元二分模型，計(jì)算月最高植被覆蓋度，并以月最高植被覆蓋度為基礎(chǔ)，對全省、

市及典型生態(tài)系統(tǒng)（森林,耕地、濕地等）關(guān)注的任意時(shí)段或生長季、全年的各月植被覆蓋

度進(jìn)行算術(shù)平均，得到任意時(shí)段的平均植被覆蓋度。

基于植被生態(tài)質(zhì)量計(jì)算方法，基于年內(nèi)任意時(shí)段、生長季、全年的植被NPP和平均植被

覆蓋度，計(jì)算得到全省、市及典型生態(tài)系統(tǒng)（森林、耕地、濕地等）任意時(shí)段的植被綜合生

態(tài)質(zhì)量指數(shù)。

開展全省植被覆蓋度、NPP和植被生態(tài)質(zhì)量指數(shù)等服務(wù)指標(biāo)變化趨勢率分析。建立遼寧

省陸地植被生態(tài)質(zhì)量監(jiān)測評估平臺，實(shí)現(xiàn)遼寧省植被生態(tài)質(zhì)量監(jiān)測評估能力體系建設(shè)。

3.3.1.2功能結(jié)構(gòu)

具體功能結(jié)構(gòu)如下圖：

14

森林生態(tài)因子監(jiān)測

生

態(tài)

氣

象

數(shù)

據(jù)

庫

建

設(shè)

典型

省市

生態(tài)

植被

植被

森林

生

縣

系統(tǒng)

態(tài)

生

生態(tài)

釋氧

圖

形

質(zhì)

態(tài)

量

生態(tài)

質(zhì)

改善

量估

產(chǎn)

品

監(jiān)

量

數(shù)

制

作

算模

質(zhì)量

指

指數(shù)

評

測

算

以夬

估

估算

監(jiān)測

f古

評估

圖3植被生態(tài)質(zhì)量監(jiān)測評估子系統(tǒng)功能結(jié)構(gòu)圖

3.3.1.3生態(tài)氣象數(shù)據(jù)庫建設(shè)模塊

3.3.1.3.1功能概述

建立生態(tài)氣象數(shù)據(jù)庫，用來存儲地面觀測日資料數(shù)據(jù)、遼寧省氣象站點(diǎn)信息數(shù)據(jù)以及保

障系統(tǒng)運(yùn)行的業(yè)務(wù)和系統(tǒng)管理參數(shù)數(shù)據(jù)。

開發(fā)地面觀測日資料自動入庫程序，每天定時(shí)從遼寧省CIMISS獲取地面觀測日資料數(shù)

據(jù)，同時(shí)提供手工補(bǔ)錄數(shù)據(jù)功能。

開發(fā)地面觀測日資料數(shù)據(jù)查詢功能，可以根據(jù)日期、站點(diǎn)等條件查詢遼寧省站點(diǎn)的地面

觀測日資料數(shù)據(jù)。

15

3.3.1.3.2功能結(jié)構(gòu)

具體功能結(jié)構(gòu)如下圖:

生態(tài)氣象數(shù)據(jù)庫建設(shè)模塊

地面

地面

測

測

觀

觀

手

工

資

資

H日

補(bǔ)

錄

自

數(shù)

科

料

效

據(jù)

入

查

據(jù)

動

功

能

功

功

詢

庫

圖4生態(tài)氣象數(shù)據(jù)庫建設(shè)模塊功能結(jié)構(gòu)圖

3.3.1.3.3業(yè)務(wù)流程

定時(shí)

遼寧省

CIMISS

圖5生態(tài)氣象數(shù)據(jù)庫建設(shè)業(yè)務(wù)流程圖

16

3.3.1.34數(shù)據(jù)需求

表1系統(tǒng)數(shù)據(jù)需求表

編號數(shù)據(jù)類型數(shù)據(jù)名稱備注

1數(shù)據(jù)庫平均風(fēng)速

2數(shù)據(jù)庫累積降水量

3數(shù)據(jù)庫平均氣溫

4數(shù)據(jù)庫日照百分率

5數(shù)據(jù)庫平均水汽壓

6數(shù)據(jù)庫平均相對濕度

7數(shù)據(jù)庫平均最低氣溫

8數(shù)據(jù)庫平均最高氣溫

9數(shù)據(jù)庫遼寧省氣象站點(diǎn)信息數(shù)據(jù)

10數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)業(yè)務(wù)和系統(tǒng)管理參數(shù)數(shù)據(jù)

3.3.1.3.5手工補(bǔ)錄數(shù)據(jù)功能

表2手工補(bǔ)錄數(shù)據(jù)功能表

手工補(bǔ)錄數(shù)據(jù)規(guī)約

用例名手工補(bǔ)錄數(shù)據(jù)

功能單元名手工補(bǔ)錄數(shù)據(jù)

歸屬功能模塊生態(tài)氣象數(shù)據(jù)庫建設(shè)模塊

歸屬子系統(tǒng)植被生態(tài)監(jiān)測評估子系統(tǒng)

實(shí)現(xiàn)優(yōu)先級中

參與者用戶

功能說明手工將缺失的數(shù)據(jù)進(jìn)行補(bǔ)錄

前置條件用戶操作

1、建立數(shù)據(jù)庫連接

2、根據(jù)缺失數(shù)據(jù)情況進(jìn)行手工補(bǔ)錄

基本事件流

3、斷開數(shù)據(jù)庫連接

事件流

4、記錄日志

備選事件流無

異常事件流1、數(shù)據(jù)更新失敗

后置條件數(shù)據(jù)校驗(yàn)

輸入補(bǔ)錄數(shù)據(jù)

輸出地面氣象觀測日資料數(shù)據(jù)

日志處理1、正常情況下，對每次正常操作的關(guān)鍵動作進(jìn)行記錄存檔，存檔信息包括如

17

下內(nèi)容：當(dāng)次處理的開始時(shí)間、結(jié)束時(shí)間等。

2、非正常情況下，對每次非正常操作的動作的致命錯(cuò)誤信息進(jìn)行記錄歸檔。

3.3.1.3.6地面觀測日資料自動入庫功能

表3地面觀測日資料自動入庫功能表

地面觀測口資料自動入庫規(guī)約

用例名地面觀測日資料自動入庫

功能單元名地面觀測日資料自動入庫

歸屬功能模塊生態(tài)氣象數(shù)據(jù)庫建設(shè)模塊

歸屬子系統(tǒng)植被生態(tài)監(jiān)測評估子系統(tǒng)

實(shí)現(xiàn)優(yōu)先級中

參與者用戶

功能說明自動將CIMISS數(shù)據(jù)入庫

前置條件用戶操作

1、建立數(shù)據(jù)庫連接

2、獲取C1M155數(shù)據(jù)

基本事件流3、更新數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)

事件流4、斷開數(shù)據(jù)庫連接

5、記錄日志

備選事件流無

異常事件流1、數(shù)據(jù)更新失敗

后置條件數(shù)據(jù)校檢

輸入CIMISS數(shù)據(jù)

輸出地面氣象觀測日資料數(shù)據(jù)入庫

1、正常情況下，對每次正常操作的關(guān)鍵動作進(jìn)行記錄存檔，存檔信息包括如

日志處理下內(nèi)容：當(dāng)次處理的開始時(shí)間、結(jié)束時(shí)間等。

2、非正常情況下，對每次非正常操作的動作的致命錯(cuò)誤信息進(jìn)行記錄歸檔。

3.3.1.3.7地面觀測日資料數(shù)據(jù)查詢功能

表4地面觀測日姿料數(shù)據(jù)查詢功能表

地面觀測日資料數(shù)據(jù)查詢規(guī)約

用例名地面觀測日資料數(shù)據(jù)查詢

功能單元名地面觀測日資料數(shù)據(jù)查詢

歸屬功能模塊生態(tài)氣象數(shù)據(jù)庫建設(shè)模塊

歸屬子系統(tǒng)植被生態(tài)監(jiān)測評估子系統(tǒng)

實(shí)現(xiàn)優(yōu)先級中

參與者用戶

功能說明按條件查詢地面觀測日資料數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)

前置條件用戶操作

18

1、建立數(shù)據(jù)庫連接

2、設(shè)置查詢條件

基本事件流3、獲取條件約束的地面觀測日資料數(shù)據(jù)

事件流4、斷開數(shù)據(jù)庫連接

5、記錄日志

備選事件流無

異常事件流1、數(shù)據(jù)查詢失敗

后置條件數(shù)據(jù)查詢

輸入查詢條件

輸出地面氣象觀測日資料數(shù)據(jù)

1、正常情況下，對每次正常操作的關(guān)鍵動作進(jìn)行記錄存檔，存檔信息包括如

日志處理下內(nèi)容：當(dāng)次處理的開始時(shí)間、結(jié)束時(shí)間等。

2、非正常情況下，對每次非正常操作的動作的致命錯(cuò)誤信息進(jìn)行記錄歸檔。

3.3.L4氣象數(shù)據(jù)處理模塊

3.3.1.4.1功能概述

為保證植被NPP模型估算以及其他生態(tài)業(yè)務(wù)服務(wù)的壬常運(yùn)行，提供平均氣溫、最高氣溫、

最低氣溫、降水量、日照時(shí)數(shù)、風(fēng)速、水汽壓、相對濕度等全省氣象要素的插值處理功能,

生成柵格數(shù)據(jù)保存到指定位置。

3.3.1.4.2功能結(jié)構(gòu)

具體功能結(jié)構(gòu)如下圖：

19

氣象數(shù)據(jù)處理模塊

氣象

柵格

要素

數(shù)據(jù)

插值

保存

處理

功能

功能

圖6氣象數(shù)據(jù)處理模塊功能結(jié)構(gòu)圖

3.3.1.4.3業(yè)務(wù)流程

插值處理

文件規(guī)范命

名

圖7氣象數(shù)據(jù)處理業(yè)務(wù)流程圖

20

3.3.1.4.4數(shù)據(jù)需求

表5系統(tǒng)數(shù)據(jù)需求表

編號數(shù)據(jù)類型數(shù)據(jù)名稱備注

1文件平均風(fēng)速ENVIImg

2文件累積降水量ENVIImg

3文件平均氣溫ENVIImg

4文件日照百分率ENVIImg

5文件平均水汽壓ENVIImg

6文件平均相對濕度ENVIImg

7文件平均最低氣溫ENVIImg

8文件平均最高氣溫ENVIImg

3.3.1.4.5氣象要素插值處理功能

表6氣象要素插值處理功能表

氣象要素插值處理規(guī)約

用例名氣象要素插值處理

功能單元名氣象要索插值處理

歸屬功能模塊氣象數(shù)據(jù)處理模塊

歸屬子系統(tǒng)植被生態(tài)監(jiān)測評估子系統(tǒng)

實(shí)現(xiàn)優(yōu)先級中

參與者用戶

功能說明氣象要素?cái)?shù)據(jù)插值

前置條件用戶操作

1、獲取氣象要素?cái)?shù)據(jù)

基本事件流2、進(jìn)行插值處理

事件流3、生成插值結(jié)果

備選事件流無

異常事件流1、數(shù)據(jù)插值失敗

后置條件數(shù)據(jù)插值

輸入氣象要素?cái)?shù)據(jù)

輸出插值結(jié)果數(shù)據(jù)

1、正常情況下，對每次正常操作的關(guān)鍵動作進(jìn)行記錄存檔，存檔信息包括如

日志處理下內(nèi)容：當(dāng)次處理的開始時(shí)間、結(jié)束時(shí)間等。

2、非正常情況下，對每次非正常操作的動作的致命錯(cuò)誤信息進(jìn)行記錄歸檔。

21

3.3.1.4.6柵格數(shù)據(jù)保存功能

表7柵格數(shù)據(jù)保存功能表

氣柵格數(shù)據(jù)保存規(guī)約

用例名柵格數(shù)據(jù)保存

功能單元名柵格數(shù)據(jù)保存

歸屬功能模塊氣象數(shù)據(jù)處理模塊

歸屬子系統(tǒng)植被生態(tài)監(jiān)測評估子系統(tǒng)

實(shí)現(xiàn)優(yōu)先級中

參與者用戶

功能說明保存插值后的柵格數(shù)據(jù)

前置條件用戶操作

1、獲取待保存柵格數(shù)據(jù)

基本事件流2、規(guī)范化文件命名

事件流3、保存柵格文件

備選事件流無

異常事件流1、柵格保存失敗

后置條件柵格數(shù)據(jù)保存

輸入柵格數(shù)據(jù)

輸出保存柵格數(shù)據(jù)文件

1、正常情況下，對每次正常操作的關(guān)鍵動作進(jìn)行記錄存檔，存檔信息包括如

日志處理下內(nèi)容：當(dāng)次處理的開始時(shí)間、結(jié)束時(shí)間等。

2、非正常情況下，對每次非正常操作的動作的致命錯(cuò)誤信息進(jìn)行記錄歸檔。

3.3.1.5植被NPP估算模塊

3.3.1.5.1功能概述

利用IKni和250m分辨率Modis月合成NDVI數(shù)據(jù)，地面氣象觀測數(shù)據(jù)，結(jié)合土壤和高程

等輔助參數(shù)數(shù)據(jù)，通過蒸鼓模型進(jìn)行地表凈輻射、植被蒸騰、陸地蒸發(fā)、地表蒸散計(jì)算；根

據(jù)實(shí)際蒸散和潛在蒸散的結(jié)果數(shù)據(jù)，建立水分脅迫系數(shù)模型，通過模型計(jì)算出水分脅迫系數(shù)

結(jié)果，采用光合利用率模型進(jìn)行植被凈初級生產(chǎn)力NPP計(jì)算。根據(jù)用戶所選起止月份，對

5IPP進(jìn)行合成，并以圖形方式進(jìn)行展示，用戶可選全年、生長季和年內(nèi)任意時(shí)段。

3.3.1.5.2功能結(jié)構(gòu)

具體功能結(jié)構(gòu)如下圖：

22

植被NPP估算模塊

圖8植被NPP估算模塊功能結(jié)構(gòu)圖

23

3.3.1.5.3業(yè)務(wù)流程

起止月份

IKm分辨率250m分辨率

Modis月數(shù)據(jù)Modis月數(shù)據(jù)

地面氣象觀測

NDV【數(shù)據(jù)

數(shù)據(jù)

蒸散模型

地

植

陸

地

表

被

地

表

凈

蒸

蒸

蒸

輻

騰

發(fā)

散

射

計(jì)

計(jì)

計(jì)

計(jì)

算

算

算

克

LII」

水分脅迫系數(shù)模型

水分脅迫系數(shù)結(jié)果計(jì)

光合利用率模型

植被凈初級生產(chǎn)力

NPP計(jì)算

植被掙初級生產(chǎn)力

NPP估算結(jié)果

圖9植被NPP估算模塊業(yè)務(wù)流程圖

3.3.154數(shù)據(jù)需求

表8系統(tǒng)數(shù)據(jù)需求耒

24

編號數(shù)據(jù)類型數(shù)據(jù)名稱備注

1文件FY柵格文件數(shù)據(jù)ENVIImg

2文件MODIS柵格文件數(shù)據(jù)ENVIImg

3文件平均風(fēng)速ENVIImg

4文件累積降水量ENVIImg

5文件平均氣溫ENVIImg

6文件日照百分率ENVIImg

7文件平均水汽壓ENVIImg

8文件平均相對濕度ENVIImg

9文件平均最低氣溫ENVIImg

10文件平均最高氣溫ENVIImg

11文件地表凈輻射柵格數(shù)據(jù)ENVIImg

12文件植被蒸騰柵格數(shù)據(jù)ENVIImg

13文件陸地蒸發(fā)柵格數(shù)據(jù)ENVIImg

14文件地表蒸散柵格數(shù)據(jù)ENVIImg

15文件水分脅迫系數(shù)柵格數(shù)據(jù)ENVIImg

16文件植被凈初級生產(chǎn)力