气象数据管理与预报系统的设计与实现

论文摘要

气象事业是我国的公益事业,为国家安全、防灾减灾提供重要保障,因而受到了党和政府的高度重视。随着气象部门各种气象观测工具的不断使用,积累了大量的数据,涵盖天气、气候、雷电、农业与生态、大气成分等诸多方面。对气象数据进行分析、管理,实现天气预报业务自动化、智能化具有重要的现实意义。气象数据管理与预报系统实现了气象数据的有效存储、及时准确地进行天气预报。本系统主要包括气象数据管理、天气预报和预报评分三部分,使用Microsoft Visual Studio.NET作为开发平台,C#作为开发语言。气象数据管理采用数据仓库与ETL技术,实现气象数据的按主题存储,提高了系统的查询速度,为天气预报提供数据基础。天气预报分为简单模型预报和数据统计预报,引入了SVM算法,使用PSO算法对其参数进行优化,并应用于常规天气预报、灾害性天气预报和气象环境预报中。预报评分是对预报数据与实际天气情况的比较,包括单站评分,区域评分,指导预报评分功能。本文首先介绍了气象数据管理与预报系统的开发背景和相关技术,包括数据仓库、ETL和支持向量机等技术。接着分析了系统的功能及性能,提出了系统的总体架构和功能模块。然后详细阐述了数据仓库主题分析、多维表的设计,天气预报算法和预报评分表结构,并重点描述了数据抽取模块、清洗模块、转换模块、装载模块、天气预报模块和预报评分模块的具体实现过程。最后分别从界面测试、单元测试、集成测试和系统测试方面给出测试结果。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 绪论
• 1.1 研究背景和意义
• 1.2 目前发展状况
• 1.3 论文的研究内容
• 1.4 论文的组织和安排
• 第2章 相关技术介绍
• 2.1 数据仓库与ETL
• 2.1.1 数据仓库的含义和特点
• 2.1.2 数据仓库的体系结构
• 2.1.3 ETL技术概述
• 2.2 支持向量机SVM
• 2.3 本章小结
• 第3章 系统分析
• 3.1 需求分析
• 3.1.1 功能分析
• 3.1.2 用例分析
• 3.1.3 性能分析
• 3.2 系统总体架构
• 3.3 系统运行环境
• 3.4 系统的开发环境
• 3.5 源数据结构分析
• 3.6 本章小结
• 第4章 系统设计
• 4.1 总体设计
• 4.2 气象数据仓库设计
• 4.2.1 主题设计
• 4.2.2 多维表的设计
• 4.3 天气预报模块设计
• 4.3.1 时间序列预报模型的建立
• 4.3.2 SVM算法的优化原理
• 4.3.3 基于PSO算法的SVM算法参数的优化
• 4.4 评分模块的表设计
• 4.5 本章小结
• 第5章 系统实现
• 5.1 数据仓库模块的实现
• 5.1.1 数据对象化
• 5.1.2 数据抽取模块
• 5.1.3 数据清洗
• 5.1.4 数据转换
• 5.1.5 数据装载
• 5.2 天气预报模块实现
• 5.2.1 简单预报
• 5.2.2 数据统计预报
• 5.3 预报评分的实现
• 5.3.1 预报评分模块流程
• 5.3.2 单站日评分
• 5.3.3 单站月、季、年评分
• 5.4 本章小结
• 第6章 系统测试
• 6.1 界面测试
• 6.2 单元测试
• 6.3 集成测试
• 6.4 系统测试
• 6.5 本章小结
• 第7章 结论
• 7.1 本文工作总结
• 7.2 进一步工作展望
• 参考文献
• 致谢