王夢(mèng)琳++吳丹++郭佰匯

摘要：本文以Windows操作系統(tǒng)為平臺(tái)，選用VB.net開發(fā)語言，結(jié)合Access 2007數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)，設(shè)計(jì)并初步實(shí)現(xiàn)了具有數(shù)據(jù)收集、處理及災(zāi)害等級(jí)判定等功能的農(nóng)業(yè)氣象災(zāi)害查詢系統(tǒng)。該系統(tǒng)可以根據(jù)指標(biāo)公式和災(zāi)害等級(jí)劃分標(biāo)準(zhǔn)，利用逐日氣象資料來判斷農(nóng)業(yè)氣象災(zāi)害的等級(jí)，為現(xiàn)代農(nóng)業(yè)氣象災(zāi)害監(jiān)測(cè)與預(yù)防提供了技術(shù)參考。

關(guān)鍵詞：農(nóng)業(yè)氣象災(zāi)害；查詢系統(tǒng)；VB.NET；數(shù)據(jù)庫

中圖分類號(hào)： S42 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A DOI編號(hào)： 10.14025/j.cnki.jlny.2016.22.066

近年來，農(nóng)業(yè)氣象災(zāi)害對(duì)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)危害巨大，對(duì)國民經(jīng)濟(jì)和人們生活產(chǎn)生了較大的影響。開展農(nóng)業(yè)氣象災(zāi)害服務(wù)，建立農(nóng)業(yè)氣象災(zāi)害相關(guān)系統(tǒng)在保護(hù)生態(tài)環(huán)境、防災(zāi)減災(zāi)、減少農(nóng)業(yè)氣象災(zāi)害對(duì)經(jīng)濟(jì)影響等方面顯得尤為重要。本文所研究的農(nóng)業(yè)氣象災(zāi)害查詢系統(tǒng)是基于現(xiàn)代農(nóng)業(yè)生產(chǎn)對(duì)農(nóng)業(yè)氣象災(zāi)害系統(tǒng)的需求而開發(fā)研制的一種新型服務(wù)系統(tǒng)。其總體目標(biāo)是：以農(nóng)業(yè)氣象數(shù)據(jù)庫的建設(shè)為基礎(chǔ)，采用VB.net開發(fā)語言、Access 2007數(shù)據(jù)庫等先進(jìn)技術(shù)，設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)集農(nóng)業(yè)氣象災(zāi)害指標(biāo)確立、指標(biāo)計(jì)算、災(zāi)害查詢以及圖形產(chǎn)品發(fā)布于一體的系統(tǒng)，以拓展農(nóng)業(yè)氣象災(zāi)害服務(wù)需求和整體減少農(nóng)業(yè)氣象災(zāi)害對(duì)作物產(chǎn)量的影響。該系統(tǒng)主要是通過對(duì)逐日氣象資料加工計(jì)算，得到針對(duì)當(dāng)?shù)剞r(nóng)業(yè)生產(chǎn)實(shí)際情況的農(nóng)業(yè)氣象災(zāi)害服務(wù)產(chǎn)品。

1 農(nóng)業(yè)氣象災(zāi)害查詢系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

1.1 平臺(tái)設(shè)計(jì)

農(nóng)業(yè)氣象災(zāi)害查詢系統(tǒng)由系統(tǒng)管理、農(nóng)業(yè)氣象災(zāi)害指標(biāo)定義、歷年農(nóng)業(yè)氣象災(zāi)害查詢、農(nóng)業(yè)氣象災(zāi)害圖形輸出4個(gè)功能模塊組成。同時(shí)，根據(jù)功能的設(shè)計(jì)要求，每個(gè)模塊又被劃分為多個(gè)子功能模塊，各功能模塊的設(shè)計(jì)，見表1。

表1 各功能模塊詳細(xì)設(shè)計(jì)

1.2 數(shù)據(jù)庫需求分析

農(nóng)業(yè)氣象災(zāi)害查詢系統(tǒng)需要實(shí)現(xiàn)各種數(shù)據(jù)資料編輯入庫工作，入庫資料包括：逐日氣象資料、站點(diǎn)資料、用戶資料、歷年農(nóng)業(yè)氣象災(zāi)害指標(biāo)資料等。該數(shù)據(jù)庫具有資料查詢、資料修改和刪除、動(dòng)態(tài)錄入數(shù)據(jù)資料和數(shù)據(jù)資料使用管理等功能。

2 系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)

2.1 開發(fā)環(huán)境

本系統(tǒng)采用VB.net語言編寫，Access 2007數(shù)據(jù)庫對(duì)信息進(jìn)行儲(chǔ)存。

2.2 登錄實(shí)現(xiàn)

用戶在已經(jīng)注冊(cè)（注冊(cè)由管理員負(fù)責(zé)）過的前提下，填入與之前注冊(cè)的相符的信息，提交后，系統(tǒng)在核對(duì)即查找到與輸入相符的用戶后，允許登錄；若用戶名或密碼錯(cuò)誤，彈出錯(cuò)誤信息，并提示重新輸入（登錄界面圖略）。

2.3 數(shù)據(jù)相關(guān)操作

系統(tǒng)中與數(shù)據(jù)相關(guān)的操作主要包括數(shù)據(jù)瀏覽、添加、修改、刪除以及查詢等功能。

2.3.1 數(shù)據(jù)瀏覽 系統(tǒng)中利用VB.NET中的DataGridView控件來顯示數(shù)據(jù)，從而實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)瀏覽功能。

2.3.2數(shù)據(jù)編輯 系統(tǒng)中對(duì)于數(shù)據(jù)編輯主要分為前臺(tái)顯示編輯和后臺(tái)處理編輯。前臺(tái)顯示編輯主要包括數(shù)據(jù)添加、修改和刪除，本系統(tǒng)是通過VB.NET中的BingdingNavigator控件實(shí)現(xiàn)的。利用BingdingNavigator控件的DataSource屬性綁定DataGridView中顯示的數(shù)據(jù)源，即可對(duì)其進(jìn)行編輯。并且通過向BingdingNavigator控件添加保存按鈕來實(shí)現(xiàn)對(duì)后臺(tái)數(shù)據(jù)的更新。后臺(tái)數(shù)據(jù)編輯則是對(duì)逐日氣象數(shù)據(jù)資料的編輯，包括添加數(shù)據(jù)、刪除數(shù)據(jù)、更新數(shù)據(jù)和查找數(shù)據(jù)，該系統(tǒng)通過SQL語言實(shí)現(xiàn)。

2.3.3 數(shù)據(jù)查詢 以歷年旱澇災(zāi)害查詢?yōu)槔?，在?shù)據(jù)查詢時(shí)，用戶選擇站號(hào)，輸入查詢的年份范圍，點(diǎn)擊開始查詢，即可查詢某站點(diǎn)某段年份范圍內(nèi)的所有的記錄（如圖1）。另外系統(tǒng)支持多條件查詢，如用戶可選擇查詢滿足“站號(hào)為50442，年份在1995年～2004年之間，等級(jí)M > 4”條件的所有記錄值。在查詢過程中，如果查詢結(jié)果為空，則會(huì)彈出“輸入有誤”的對(duì)話框。這時(shí)，用戶可根據(jù)實(shí)際情況重新選擇查詢信息。

2.4 災(zāi)害指標(biāo)定義與計(jì)算

災(zāi)害指標(biāo)定義與計(jì)算是本系統(tǒng)的核心部分。本系統(tǒng)以東北地區(qū)為例，根據(jù)張海娜等[1-4]人的研究，選取干旱、洪澇和低溫冷害作為東北地區(qū)的主要農(nóng)業(yè)氣象災(zāi)害，即本系統(tǒng)中主要研究的農(nóng)業(yè)氣象災(zāi)害類型。

2.4.1 指標(biāo)選取 旱澇指標(biāo)選?。汉禎碁?zāi)害是東北地區(qū)常見的農(nóng)業(yè)氣象災(zāi)害，具有持續(xù)時(shí)間長、波及范圍廣的特點(diǎn)，對(duì)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)有嚴(yán)重的影響。許多學(xué)者在旱澇評(píng)估指標(biāo)上已經(jīng)有研究，孟瑩等[5]人研究了降水距平百分率和Z指標(biāo)在遼寧省的應(yīng)用，得出降水距平百分率作為指標(biāo)的方法簡單、直觀，而Z指標(biāo)旱澇等級(jí)劃分標(biāo)準(zhǔn)更符合實(shí)際情況；張尚印等[6]對(duì)K指標(biāo)和Z指標(biāo)在北方地區(qū)應(yīng)用的優(yōu)劣進(jìn)行對(duì)比，得出K指標(biāo)優(yōu)于Z指標(biāo)；崔修來等[7]采用降水距平百分率、Z指數(shù)、K指數(shù)根據(jù)營口地區(qū)氣象數(shù)據(jù)研究確立干旱指標(biāo)，得出準(zhǔn)確率較高的為降水距平百分率，K指標(biāo)對(duì)春旱較為敏感。本系統(tǒng)在前人的研究結(jié)果下，根據(jù)指標(biāo)的可實(shí)施性和準(zhǔn)確程度，選取降水百分率和K指數(shù)作為旱澇災(zāi)害的指標(biāo)計(jì)算公式。降水距平百分率（M）的表達(dá)式如下：

（1）

其中，R為某時(shí)段降水量， 為多年平均降水量。K指數(shù)的計(jì)算公式如下：

（2）

（3）

其中，E為需水量（mm），Σt為高于0℃的日平均氣溫的累加，0.16為系數(shù)，R為降水量。

低溫冷害指標(biāo)選取：目前研究低溫冷害的指標(biāo)有六大類，生長季溫度距平指標(biāo)、生長季積溫指標(biāo)指標(biāo)、生長發(fā)育關(guān)鍵期冷積溫指標(biāo)、作物發(fā)育期的距平指標(biāo)、熱量指數(shù)指標(biāo)和玉米低溫冷害的綜合指標(biāo)[8]。不同學(xué)者根據(jù)不同地區(qū)的情況確定了不同的指標(biāo)，如李鳳忠、李艷[9]規(guī)定5～9月平均氣溫距平和≤-2.5℃，6～9月平均最高氣溫距平和≤-2.5℃，兩條有一條達(dá)到就稱為低溫冷害年；丁士晟[10，11]采用的低溫冷害指標(biāo)是5～9月的月平均溫度和的距平值（ΔT5～9），把ΔT5～9=-1.3℃和ΔT5～9=-3.3℃分別作為一般低溫冷害和嚴(yán)重低溫冷害的標(biāo)準(zhǔn)。綜合指標(biāo)的實(shí)際可用性和可執(zhí)行性，本系統(tǒng)采取丁士晟給定的低溫冷害指標(biāo)。

2.4.2 指標(biāo)修改功能的實(shí)現(xiàn) 雖然系統(tǒng)已經(jīng)選定了默認(rèn)的判定指數(shù)，但是在實(shí)際應(yīng)用中判定災(zāi)害等級(jí)與類型的指標(biāo)范圍也是因地區(qū)的不同而存在差異。例如，以降水百分率距平（M）為判定旱澇災(zāi)害的指數(shù)，遼寧省采取M≥0.75為重澇，而北京地區(qū)則采用M≥0.60即為重澇[5，12]。本系統(tǒng)針對(duì)這一問題，提供用戶根據(jù)自己地域情況，自己主觀修改指標(biāo)適用的月份與災(zāi)害指標(biāo)判定的數(shù)值標(biāo)準(zhǔn)，該界面如圖2所示。

2.4.3 指標(biāo)數(shù)值計(jì)算 指標(biāo)數(shù)值計(jì)算是本系統(tǒng)后臺(tái)的一個(gè)重要過程，本系統(tǒng)要根據(jù)默認(rèn)的指數(shù)計(jì)算公式和用戶自己修改后的判斷災(zāi)害等級(jí)的指標(biāo)來計(jì)算相關(guān)指數(shù)和判定災(zāi)害等級(jí)，并通過應(yīng)用SQL語句將計(jì)算出的數(shù)據(jù)錄入數(shù)據(jù)庫里已設(shè)計(jì)好的數(shù)據(jù)表格中，等待查詢模塊和圖形輸出模塊的調(diào)用，這一功能并沒有相對(duì)應(yīng)的顯示界面，僅通過后臺(tái)代碼實(shí)現(xiàn)。

2.5 圖形顯示與輸出

農(nóng)業(yè)氣象災(zāi)害圖形輸出子系統(tǒng)輸出圖形的類型有：旱澇等級(jí)直方圖、旱澇不同指標(biāo)對(duì)比圖、K指標(biāo)變化曲線、M指標(biāo)變化曲線、5～9月月平均溫度和距平的變化曲線和5～9月月平均溫度和的變化曲線。該子系統(tǒng)提供不同站點(diǎn)號(hào)的圖形的查看和導(dǎo)出功能，便于對(duì)某地區(qū)農(nóng)業(yè)氣象災(zāi)害相關(guān)信息變化的分析。圖形保存功能是由SaveAs子過程實(shí)現(xiàn)的。SaveAs子過程的作用是將當(dāng)前Chart控件中顯示的圖片以bmp、gif、jpeg或者tif格式保存到用戶選定的指定位置，從而便于用戶的應(yīng)用。

3 總結(jié)

本文所設(shè)計(jì)的系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了根據(jù)逐日氣象資料監(jiān)測(cè)、判斷農(nóng)業(yè)氣象災(zāi)害等級(jí)和種類的功能，同時(shí)實(shí)現(xiàn)了歷年農(nóng)業(yè)氣象災(zāi)害信息的查詢和圖表分析功能。系統(tǒng)應(yīng)用較為靈活，且具有較好的擴(kuò)充性。如因業(yè)務(wù)發(fā)展，需要擴(kuò)充監(jiān)測(cè)的災(zāi)害種類和計(jì)算指標(biāo)種類，只需增添相應(yīng)的功能模塊，不需要改動(dòng)整個(gè)主程序。該系統(tǒng)還存在未與“3S”技術(shù)結(jié)合等問題，有待進(jìn)一步改善，從而適應(yīng)不斷發(fā)展的農(nóng)業(yè)氣象災(zāi)害業(yè)務(wù)的需求。

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作者簡介：王夢(mèng)琳，本科學(xué)歷，朝陽市氣象局，助理工程師，研究方向：應(yīng)用氣象。