地市级(湛江)气象信息综合数据平台的设计与实现.pdf

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1、 论文题目 地市级(湛江)气象信息综合数据平台的设计与实现 工 程 领 域 软 件 工 程 指 导 教 师 程 伟 副教授 作 者 姓 名 李昆飙 学 号 200792324018 分类号 密级 UDC 注 1 学 位 论 文 地市级(湛江)气象信息综合数据平台的设计与实现 （题名和副题名） 李昆飙 （作者姓名） 指导教师姓名 程 伟 副教授 电子科技大学 成 都 张 羽 高 工 湛江市气象局 广 东 （职务、职称、学位、单位名称及地址） 申请专业学位级别 硕士 专业学位类别 工 程 硕 士 工程领域名称 软 件 工 程 提交论文日期 2010.11 论文答辩日期 2010.12 学位授予单位

2、和日期 电 子 科 技 大 学 答辩委员会主席 评阅人 2010 年 12 月 2 日 注 1：注明国际十进分类法 UDC的类号 独 创 性 声 明 本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究 工作及取得的研究成果。据我所知，除了文中特别加以标注和致谢 的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也 不包含为获得电子科技大学或其它教育机构的学位或证书而使用 过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论 文中作了明确的说明并表示谢意。 签名： 日期： 年 月 日 论 文 使 用 授 权 本学位论文作者完全了解电子科技大学有关保留、使用学位论 文的规定，有权保留

3、并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和 磁盘，允许论文被查阅和借阅。本人授权电子科技大学可以将学位 论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、 缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。 （保密的学位论文在解密后应遵守此规定） 签名： 导师签名： 日期： 年 月 日 摘 要 I 摘 要 随着经济的快速发展和人民生活水平的不断提高，社会公众对气象服务需求 日趋提高，正在向多元化、多样化甚至个性化的方向发展。因此，建设一个多种 服务手段、多种服务形式、深层次服务内容的地市级气象信息综合服务平台是社 会发展的需求。数据库技术作为数据处理的公用支撑技术，已成为各级气象部门 对气温、风速

4、风向、相对湿度、降水量、天气现象等大量气象数据进行组织与管 理的重要技术手段及软件技术，是气象信息网络化管理系统的基础。 本文介绍了气象信息与数据库技术有机结合的理论和主要技术，分析和研究 了国内外应用于气象信息服务的数据库技术，总结出相关软件的特点及应用于气 象业务的不足，并根据 ASP.NET 和 SQL Server 2005 的技术特点，选择了基于 ASP.NET 技术和 SQL Server 2005 数据库进行系统设计，系统开发主要包括气象预 警指标库、中长期预报数据库、实时气象数据库、气象产品数据库、历史气象数 据库、气象灾害数据库、水产养殖数据库、农业种植数据库等后台数据库的设

5、计、 建立和维护以及前端应用程序。最终，开发完成了适合湛江地区气象信息服务使 用的气象信息综合服务平台。 关键词：SQLserver，气象信息，数据库，平台 ABSTRACT II ABSTRACT With economic development and the peoples living standards continued to increase, the public service to the demand is rising and advancing towards diversification, personalization diversity and the di

6、rection of development. therefore, to build a number of service and many services, deep-rooted services of meteorological information prefecture-level city comprehensive services platform is social development needs. Database technology as a data processing of the public to support technology has be

7、come departments at different levels of the temperature and wind, wind and weather phenomena relative humidity in precipitation, such large volume of meteorological data organization and management of technical means and meteorological information software technology, is a network management system.

8、 This thesis introduces the meteorological information and database technology the organic combination of theory and techniques, analysis and research and applied to meteorological information service database technology and the related software and applied to meteorological operations. and accordin

9、g to ASP.NET and SQL Server 2005, the technical characteristics of choice for ASP.NET and SQL Server 2005 database technology and a system design, Mainly include meteorological systems development index, medium and long-term forecast and meteorological databases real-time and meteorological database

10、s products database, the database, the weather system databases, fisheries and agriculture special database for databases to the database design, build and maintain and any application. eventually, tap the finished suit zhanjiang area the weather information service use of meteorological information

11、 comprehensive services platform. Key word：Sqlserver，meteorological information，database，platform 目 录 III 目 录 第一章 绪论 1 1.1 研究背景和意义 1 1.2 同类平台发展现状分析及对比 3 1.3 项目研究的内容 4 1.4 章节安排 6 第二章 数据库系统技术分析 8 2.1 数据库系统概述 8 2.1.1 数据库系统定义 . 8 2.1.2 数据库技术发展历程 . 8 2.1.3 SQL Server 2005 数据库介绍 10 2.2 数据库语言的选择及相关特点 12 2.

12、2.1 T-SQL 语言 . 12 2.2.2 ASP 编程 . 13 2.2.3 JSP 编程 14 2.3 SQL SERVER 2005 服务器端组件介绍 15 2.4 本章小结 16 第三章 需求分析与总体设计 17 3.1 需求分析 17 3.1.1 区内气象信息服务现况 . 17 3.1.2 系统平台用户需求状况 . 17 3.1.3 前景分析 . 19 3.2 系统平台技术需求分析 19 3.2.1 各功能模块的表述 . 19 3.2.2 平台设计策略 . 20 3.2.3 软硬件选型 . 21 3.2.4 技术路线 . 21 3.2.5 项目内容及服务体系 . 23 3.2.6

13、 安全保密机制 . 26 目录 IV 3.3 数据库系统建设 27 3.4 系统管理 29 3.4.1 系统管理内容 . 29 3.4.2 数据管理能力要求 . 30 3.4.3 输入输出要求 . 30 3.4.4 故障处理要求 . 30 3.3 总体设计 31 3.3.1 总体目标 . 31 3.3.2 设计原则 . 32 3.3.3 功能设计 . 33 3.3.4 平台总体结构设计 . 34 3.4 本章小结 35 第四章 气象信息综合服务平台界面与用户管理模块的实现 36 4.1 系统平台界面设计与实现 36 4.1.1 登录界面 . 36 4.1.2 用户管理 . 37 4.1.3 平

14、台功能导航菜单 . 42 4.2 本章小结 46 第五章 气象信息综合服务平台各子功能模块的开发与实现 47 5.1 系统功能开发 47 5.1.1 气象产品制作模块 . 47 5.1.2 数据管理功能模块 . 57 5.1.3 气象预警指标库管理模块 . 61 5.2 本章小结 63 第六章 总结与展望 66 6.1 总结 66 6.2 展望 66 致 谢 68 参考文献 69 攻硕期间取得的研究成果 72 第一章 绪论 1 第一章 绪论 1.1 研究背景和意义 我国幅员辽阔，自然条件复杂，是世界上自然灾害最严重，同时也是季风气 候特征最为显著的国家之一。在各类自然灾害中，气象灾害占 7O以

15、上。据统计， 我国每年因热带气旋、暴雨、洪涝、干早、冰雹、大雾、高温、低温冷害、雪灾、 沙尘暴、雷电、龙卷风、大风等各种气象灾害造成的经济损失约占国内生产总值 (GDP)的 361。湛江市地处北热带,属亚湿润季风气候，一年之中受低纬度 热带天气系统和中高纬度天气系统的交替影响，导致天气气候复杂多变，台风、 暴雨、干旱、雷电、低温、强对流及其产生的次生灾害连年不断，是我省灾种多、 频率高、危害重的灾害地区之一。频繁的气象灾害造成重大的经济损失和人员伤 亡。如 1996 年 9 月 9 日，9615 号台风正面袭击湛江市，直接经济损失达 129.39 亿元，死亡 256 人2；如 2002 年 1

16、2 月 19 日，湛江遭受龙卷、冰雹袭击，直接经 济损失 2.7 亿元，死亡 27 人；如 2008 年 1 月中旬到 2 月中旬，受拉尼娜事件和异 常大气环流共同影响，我国出现建国以来罕见的范围广、持续时间长、强度大的 低温、雨雪和冰冻天气，对我国南方 19 个省、市 、区造成了严重影响，这次灾 害给广东春运、能源电力、农林业及人民的生产生活造成了严重影响，导致我省 近 170 亿元的经济损失3。据统计，湛江平均每年因气象灾害造成的直接经济损失 高达 20 亿元。 随着湛江市社会经济的发展， 其造成的灾害损失有逐年增长的趋势。 建设气象信息综合服务平台，提供及时准确的气象信息服务，能使社会及

17、时获得 防御气象灾害信息，做出科学的防御决策,从而大大减少气象灾害造成的损失。 湛江东临南海，西靠北部湾，南出太平洋，是粤西、环北部湾地区交通枢纽 和西南各省区重要出海通道，海岸线长达 1556 公里，占广东省海岸线的 46%，不 但拥有区域性枢纽地位的湛江港，而且每个县（市、区）都拥有海岸线，海域广 阔，集海港、渔港、商港、军港、旅游港于一体，具有得天独厚的“港、景、渔” 资源优势，并且是南中国海上石油(油气)开发服务的主要基地、世界四大海洋油气 聚集中心之一。发挥海洋港口资源优势，大力发展海洋特色产业，建设海洋经济 强市和新型港口工业城市，以及渔业捕捞、油气开发、海上救援、交通运输和国 防

18、安全等都迫切需要提供多层次的气象信息服务保障。 电子科技大学硕士学位论文 2 湛江是农业大市，拥有全国十分之一的热带宝地，是我国北运菜五大生产基 地之一、全国四大糖业基地之一、全国对虾最大集散地、广东作物主产区之一和 我省外运菜、木桨造纸、桉树、水果、水产养殖等农产品的重要生产基地。随着 农业结构调整，湛江农业产业化步入全国先进行列，冬季农业和特色农业发展迅 速，高投入、高产值的农业比重越来越大，农产品产量、品质和种植、养殖结构 与天气、气候条件密切相关。建设社会主义新农村，确保农业可持续发展对气象 信息服务保障提出了更多、更新的要求。 此外，气象作为一种技术产品和信息，影响着商品生产和交换的

19、过程，与各 行各业都有密切关系。商品生产、销售与服务等相关部门对气象信息服务的要求 越来越迫切，对服务的质量要求越来越高。单一的公益服务已满足不了生产发展 的需要，必须向生产部门提供针对性强、使用价值高的专业信息服务。建设气象 信息综合服务平台，开展有偿专业服务，就是使气象信息更好地为社会主义经济 建设服务，为提高生产安全率、商品率和交换率、获取较好的社会经济效益服务。 地市级气象信息综合平台是在整合现有气象信息资源的基础上，以市场为导 向，以用户需求为中心，以新产品开发为重点，以特色个性化服务为宗旨，全面 为各行业提供准确、精细和优质的气象信息产品服务的一个现代化综合信息服务 平台。该平台面

20、向湛江临海工业、农业种植业、水产养殖业、商业服务业以及社 会公众提供高端气象信息服务。以计算机网络、计算机软件、数据库、多媒体、 地理信息等技术为基础，建立气象信息资源库、地理信息基础数据库、行业背景 数据库、行业气象灾害预警指标库、行业气象防灾减灾专家系统和知识库。在气 象数值预报的基础上，根据用户需求提供更加专业的深层次的信息产品服务。 近年来，湛江气象服务现代化建设步伐明显加快，天气预报和短期气候预测 的精准度进一步提高，气象信息服务和防灾减灾能力和水平不断增强，服务的社 会效益和经济效益越来越明显。地市级气象信息综合服务平台的建成，它预示着 湛江气象信息服务能力大幅度提高，对湛江市的社

21、会经济发展产生重要的影响。 自然灾害造成的损失与经济的发展往往同步增长，在所有自然灾害造成的损失中， 气象灾害位居第一。湛江市气象灾害频繁，台风、暴雨、强对流天气所造成的损 失触目惊心，湛江作为粤西地区的中心城市，是广东省率先实现现代化的重要西 翼。湛江自身社会、经济的发展对气象服务的需求亦越来越迫切，地市级气象信 息综合服务平台的建成，全面增强湛江的气象信息服务能力，更有效地动员全社 会进行防灾抗灾，最大限度地减少灾害性天气造成的人员伤亡和经济损失。提高 气象信息为经济建设、国防建设和人民生产生活服务的综合效益。 第一章 绪论 3 1.2 同类平台发展现状分析及对比 在国外，美国的气象服务体

22、制是由国家(公众) 气象服务和私人商业化气象服 务两部分组成。国家气象部门只经营公益无偿服务,私营气象公司从事商业化气象 服务。另外,在美国还有专门的天气预报电台、天气电视频道等私营气象服务公司, 他们凭借先进的技术手段和优秀的专业人才,不断扩大国内外市场,并包括向我国 提供的各种商业化气象信息服务。 在日本, 不仅公益无偿气象服务与民间气象服务 的界面区分相当明确的,而且具有完全不同的事业结构和运行机制。私营气象公司 依托高科技对公益气象信息进行精加工,把气象厅的信息转化成商品,同时通过宣 传(甚至广告)公关来开拓市场；他们的服务产品，大到短中长期的天气预报，小到 感冒指数、适宜出行指数等各

23、类非常贴近普罗大众生活的气象信息。在新西兰,商 业化气象服务完全由国家气象部门从事。 在1992 年7 月,新西兰成立了两个政府气 象部门的附属机构,即国家水文大气研究所和气象服务公司。 前者主要从事气象学、 水文学、海洋学和生态学等基础研究; 后者经营气象业务,主要为政府、民用和军 事航空以及新闻媒体和一般公众提供气象服务4。但是,在所有开展商业化气象服 务的国家或地区,气象的公益无偿服务与商业化服务的界面都非常清楚；国家气象 部门负责决策服务、公益服务；商业化服务部门负责为满足某些用户特殊需要进 行专业有偿服务,按市场机制运行。 在欧美等发达国家的气象服务商业化已经非常成熟,各种气象有偿服

24、务无处不 在。日本，仅东京就有上百家气象服务公司, 一般规模的公司每年营业额高达5 10 亿日元。美国，气象私营公司的规模和数量则更大、更多，超过2000家, 其服 务范围涉及各个领域, 不但能根据用户和商家的需要提供各种气象信息, 甚至还 可以为顾客提供专业气象设备, 建立专业的气象观测站, 进行贴身的个性化服务 5。这些国外气象服务公司或机构已经开始进入我国气象服务市场, 例如美国国际 气象服务公司(WSI) 、日本天气新闻公司(WNF) 已先后在广州、上海设立分公司, 并取得信息咨询服务的营业许可证, 从事远洋导航信息服务。 新西兰气象服务公司 正在为中国南方航空公司提供导航服务, 美国

25、阿姆斯风险决策公司5年前开始与中 国国家气象中心共同开发国内台风评估模式。 在国内，最大的气象信息服务网站 “问天网”的建设借鉴和综合中央气象台的 预报产品系统以及原有政府网站的内容和优点，在充分利用现有资源的基础上， 重点开发交互访问的部分和电子商务系统。 “问天网”是提供综合公众天气预报、 电子科技大学硕士学位论文 4 “CCTV天气预报”节目视频点播、个性化的天气服务、商业气象频道、生活气象频 道、旅游气象频道、气象热点等栏目的综合性的、全方位的气象信息服务的数字 门户。内容涵盖了公众天气服务与有偿专业服务的方方面面。此外，内蒙古自治区 首批县级气象信息服务系统于2007年9月开通运行,

26、气象信息服务系统充分利用公共通 信网络，及时向农村、牧区发布各类气象信息和灾害性天气警报，让农牧民及时 掌握并合理地安排生产生活，尽可能的规避气象灾害，保证农牧业稳定增产增收。 上海“969221”气象信息服务电话于2007年7月8日起在4号信箱中开辟“气象与人体 健康”栏目，由医学和气象专家联合“执笔”，既为广大市民及时提供气象实况信息 和相关指数预报，也给出有针对性的人体健康防护建议。此前，气象部门还在7号 信箱中增加了“为农服务”的农时提醒， 比如当前季节需当心哪些害虫等。 2006年中 国气象局与交通部首次联合发布了“全国主要干线公路交通气象预报”， 这标志着中 国公路交通气象信息服务

27、工作正式开始。全国主要干线公路交通气象预报的及时 发布，不仅可以使驾车者提前做好准备，有意识地选择和控制行车路线。同时， 提前向地方交通管理部门通报恶劣气象灾害信息，也利于他们提前做好准备，为 百姓创造更安全、通畅、便捷的出行环境，最大限度减少气象灾害对公路交通的 不利影响。 随着气象服务领域的不断深入拓宽，气象信息服务系统本身也在不断的发展 与完善，针对气象信息服务于社会的整个过程而言的，气象信息服务系统中不仅 包括气象信息的生产和发布，也包含了信息的传输服务、用户使用及最终产生的 社会效益和经济效益。在媒体等服务性组织服务功能的扩大，对服务效果影响力 增强及用户需求对气象信息导向功能的增大

28、的综合作用下，气象信息服务系统不 仅包含气象部门，同时还将用户和媒体等服务性组织作为独立于气象部门之外的 两大主体包含在系统中。未来气象信息服务系统是由三大子系统构成：气象部门、 用户和服务性组织(传播媒体、气象服务公司等)6。这三者在气象信息服务系统中 是相互依存的有机整体，并通过信息的传递，使三者能相互适应、调整、促进发 展。也就是说，未来气象信息服务系统是由一系列相互作用过程（包括系统内部 各子系统之间的相互作用）联系起来的非线性的多重耦合系统，本项目建设的气 象信息综合服务平台正是湛江地区各行各业气象信息服务的服务性组织。 1.3 项目研究的内容 本项目是“地市级气象信息综合服务平台”

29、项目的子项目，本文只选取其中 第一章 绪论 5 的几个主要功能模块：平台构建、实时（历史）气象信息专题数据库、水产养殖 业气象信息数据库、农业种植气象信息数据库、公众服务气象信息数据库，并深 入研究其关键技术和处理流程。 数据库技术作为计算机科学的一个重要分支，在气象信息数据库的建设中发 挥极其重要的作用。数据库技术，使数据与程序可以相互独立，能以最大程度地 减少存储数据的重复冗余，最大限度地为多个程序或用户所共享。这与海量气象 信息数据的使用和管理是极其吻合的。 未来气象信息服务系统的基础是创建完全协调一致的气象信息综合数据库， 在 管理系统平台的支持下，能够从各类专题数据库中高速调度相应的

30、气象信息数据、 指标数据和基础数据，为平台对象提供专业化的综合气象信息服务。从各类专题 数据库中主要选取以下几个典型功能模块作为介绍内容： （1）用户管理 该功能模块是对用户相关信息及用户权限的管理，主要功能包括以下功能： 用户的添加、角色权限分配、部门管理、职位管理等。 （2）实时（历史）气象信息数据库 利用湛江市气象局业务系统及网络系统获取湛江市气象局探测设备以及国 家、省提供的实时（历史）气象探测资料，主要提供用户查询的是与人们日常活 动密切相关的几个气象要素，如：温度、湿度、降水、风，实现气象资源任意时 段实时与历史同期比较，同时段资源的空间比较、查询和检索；根据风险分析理 论，系统分

31、析种植业及水产养殖业的气象灾害风险，建立气象灾害防御对策知识 库，为用户提供专业性的防灾减灾指导信息。 （3）天气产品管理 气象信息服务离不开天气预报的发布，包括各县（市）每天 8 时、20 时发布 的 24 小时、48 小时、72 小时预报，显示方式以标准的气象图标显示，同时还有 各县（市）局发布的相关预警信号的显示。 气象灾害数据库 建立基于 GIS 的历史灾情空间数据库，采用 GIS 技术及数理统计方法开发气 象灾害风险评估与灾害空间分区辅助决策系统，以动态可视化方式， （4）水产养殖业气象信息数据库 建立基于 GIS 的主要水产养殖品种空间数据库，内容包括：养殖品种、养殖 模式、设施条

32、件、地理位置等7；收集主产区水产养殖气象灾害历史数据，根据水 产养殖历史数据和专家经验，建立湛江地区主要水产养殖品种气象灾害指标预警 电子科技大学硕士学位论文 6 数据库。该数据库可以实现数据处理、诊断分析、实时监测、灾害预警、图表分 析、辅助决策等功能。 （5）农业种植气象信息数据库 建立湛江地区主产作物各类品种的气象灾害预警指标数据库，内容包括：种 植业类各种作物生长发育、产量形成与天气气候条件的关系、各品种生育期最适 宜和致害农业气象指标。实现农业气象决策信息服务初始产品的自动处理、自动 警报功能、及时提醒等功能。 （6）公众服务气象信息数据库， 建立适应湛江地区气候环境的气象生活指数数

33、据库，涉及的主要气象信息包 括：上下班天气信息、空气污染信息、紫外线强度预报、医疗气象、晨练气象指 数、穿衣指数预报等。数据库能够根据采集的气象信息自动播报相关指数，并提 供以应对不适宜气候的防御措施。 以上所说明的六个子功能块内容均通过平台进行有机联系的。各功能子数据 库系统的开发与实现，主要是从技术上来探讨各子系统的开发。气象信息综合服 务平台的建成，为各级政府和广大用户提供农作物、水产养殖生长状况监测信息、 气象条件利弊影响分析报告、气象灾害影响评估报告、作物产量预测预报信息等 工作中，查询、分析、统计历史气象资料提供了方便，从而达到高效、迅速、准 确和客观的效果8。 为进行分区分类指导

34、农业生产、 水产养殖等发挥区域气候优势、 提高气候资源开发的计划性和科学性，减轻气候灾害的损失具有一定意义。 1.4 章节安排 本论文章节安排如下: 第一章:绪论 阐述论文的写作背景以及选题原因，并简单介绍现状与论文的内容组织。 第二章:数据库系统技术分析 气象信息综合数据库的概述，介绍国内外气象信息综合数据库产品技术特点， 选择合适本综合数据库开发的数据库系统软件及语言，并详细介绍所选气象信息 综合服务平台产品的技术框架。 第三章: 需求分析与总体设计 本章主要是对项目进行需求分析，并在需求分析的基础上进行总体设计。 用户需求分析，为项目具有针对性设计提供基础；技术需求分析，为项目实 第一章

35、 绪论 7 现所要涉及的气象数据的产生、管理，以及系统平台运行管理所需的软、硬件配 置，确定实现项目的技术路线；根据需求分析，设计出项目实现的功能、数据流 程和体系结构。 第四章: 气象综合信息平台系统界面及用户管理模块的实现 本章在技术路线和总体设计的基础上，详细设计系统界面，开发与实现系统 界面、用户管理模块的功能。 第五章:各子功能模块的开发与实现 本章在技术路线和总体设计的基础上，详细设计系统各功能模块，编写实现 系统各功能模块的代码。并分别选取气象产品制作、数据管理、指标库信息管理 等三个功能模块进行主要介绍。 第六章：结论与展望 本章对论文研究成果进行总结，概括论文主要创新之处，并

36、对平台系统后期工 作提出改进和完善建议。 电子科技大学硕士学位论文 8 第二章 数据库系统技术分析 2.1 数据库系统概述 2.1.1 数据库系统定义 由数据库及其管理软件组成的系统。数据库系统是为适应数据处理的需要而 发展起来的一种数据处理的核心机构。 数据库系统一般由 4 个部分组成9： （1）数据库，即存储在磁带、磁盘、光盘或其他外存介质上、按一定结构组 织在一起的相关数据的集合； （2）数据库管理系统（DBMS） 。它是一组能完成描述、管理、维护数据库的 程序系统。它按照一种公用的和可控制的方法完成插入新数据、修改和检索原有 数据的操作； （3）数据库管理员（DBA） ； （4）用户和

37、应用程序。 2.1.2 数据库技术发展历程 数据模型是数据库系统的核心。按照数据模型发展的主线，数据库技术的发 展可分为三个阶段： （1）第一代数据库系统层次和网状数据库系统 层次和网状数据库系统的代表产品是IBM公司在1969年研制出的层次模型数 据库管理系统IMS（Information Management System） 。此外，美国数据库系统 语言协商会 CODASYL（Conference On Data System Language）下属的数据库任务 组 DBTG （Data Base Task Group）在 60 年代末 70 年代初提出了若干报告（称为 DBTG 报告）

38、，确定并建立了数据库系统的许多概念、方法和技术，为数据库系统 的发展奠定了基础10。因此，我们可以说，层次数据库是数据库系统的先驱，而 网状数据库则是数据库概念、方法、技术的奠基。 1973 年，Charles W. Bachman 正是由于在这一时期数据库技术上的杰出贡献 而获得了 ACM 的最高奖图灵奖。 他最早提出了用数据结构图表示数据之间联 第二章 数据库系统技术分析 9 系的思想，并在第一个商用 DBMS 的开发期间进行了网状数据模型的早期研究工 作。 （2）第二代数据库系统关系数据库系统 1970 年，IBM 公司的研究员 E.F.Codd 发表了题为“大型共享数据库数据的关 系模

39、型”的论文，提出了数据库的关系模型，开创了数据库关系方法和关 系数据 理论的研究，为关系数据库技术奠定了理论基础11。 70 年代是关系数据库理论研究和原型开发的时代。 其中以 IBM 开发的 System R 和 Berkeley 大学研制的 Ingres 为典型代表。经过大量的高层次研究和开发，取 得了一系列成果，主要成果包括以下几条12： 奠定了关系模型的理论基础，给出了人们一致接受的关系模型的规范说明； 研究了关系数据语言，包括关系代数、关系演算、SQL 语言、QBE 等。这些 描述性语言一改以往程序设计语言和网状、层次数据库系统中数据库语言的风格， 以其易学易懂的优点得到了最终用户的

40、喜爱，为 80 年代数据库语言标准化打下了 基础； 研制了大量的 RDBMS 原型，攻克了系统实现中查询优化、并发控制、故障 恢复等一系列关键技术13。不仅大大丰富了 DBMS 实现技术和数据库理论，更重 要的是促进了 RDBMS 产品的蓬勃发展和广泛应用。 在上个世纪 80 年代，几乎所有新开发的数据库系统都是关系型的。这些商用 数据库系统的运行，特别是微机 RDBMS 的使用，使数据库技术日益广泛地应用 到企业管理、情报检索、辅助决策等各个方面，成为实现和优化信息系统的基本 技术14。1983 年，E.F.Codd 由于对关系数据库的杰出贡献获得了图灵奖。 如果说 E.F.Codd 博士是

41、关系数据库的开创者，那么 James Gray 就是使这一技 术实用化的关键人物。Gray 进入数据库领域时，关系数据库的基本理论已基本成 熟 ，但各大公司在关系数据库管理系统的实现和产品开发中，都遇到了一系列技 术问题，其中最主要的问题是在数据库的规模愈来愈大、结构愈来愈复杂以及共 享用户愈来愈多的情况下，如何保障数据的完整性、安全性、并发性以及故障恢 复的能力。这些问题能否解决，成为数据库产品是否能够实用并最终为用户接受 的关键因素15。Gray 正是在解决这些重大技术问题，使 RDBMS 成熟并进入市场 的过程中， 发挥了关键作用。 “事务处理技术”正是对 Gray 开拓性工作的总结。

42、1998 年，James Gray 成为第三位因推动数据库技术发展做出重大贡献而获图灵奖的学 者。 （3）第三代数据库系统面向对象数据模型 电子科技大学硕士学位论文 10 八零年代以后，应用于不同领域的数据管理提出了许多新的需求，例如，存 储和处理复杂对象、支持复杂数据类型、支持长事务和嵌套事务的处理等。第三 代数据库技术的特点主要有以下三个方面16： 研究人员将面向对象的方法和技术引入数据库，并借鉴和吸收了面向对象的 方法和技术，提出了面向对象数据模型以及对象关系模型；数据库技术与多学科 技术有机结合，数据库技术与面向对象程序设计技术、网络通信技术、并行计算 技术、 人工智能技术等等相互渗透

43、、 相互结合， 成为数据库技术发展的主要特征17， 这种结合与渗透使数据库中新的技术层出不穷，新的学科分支不断涌现，建立和 实现了一系列新型数据库系统，如并行数据库系统、分布式数据库系统、演绎数 据库系统、多媒体数据库系统、知识库系统等，它们共同构成了新一代数据库系 统的大家族18；数据库研究面向实际应用，为了适应数据库应用多元化的要求， 结合各个应用领域的特点，研究适合该应用领域的数据库技术，如：数据仓库、 工程数据库、统计数据库、科学数据库、GIS 地理数据库、空间数据库、Web 数据 库、气象信息综合数据库等，是数据库技术发展的另一重要特征19。同时，数据 库系统结构也由主机/终端的集中

44、式结构发展到网络环境的分布式结构，紧接着又 发展成两层、 三层或多层客户/服务器结构、 Internet 环境下的浏览器/服务器和移动 环境下的动态结构。多种数据库结构满足不同应用需求，适应不同的应用环境。 2.1.3 SQL Server 2005 数据库介绍 SQL Server是Microsoft公司在与Sybase公司原来合作的基础上开发和推广的 关系数据库管理系统（DBMS）,它最初是由Microsoft、Sybase和Ashton-Tate 三家 公司共同开发的，并于1988年推出了第一个OS/2版本。后来不断更新版本，1996 年， Microsoft推出了SQLServer 6

45、.5版本； 1998年， SQL Server 7.0版本和用户见面； SQL Server 2005是Microsoft公司于2005年推出的版本。 SQL Server 2005具有如下特点： （1）客户端/服务器体系结构。SQL Server2005采用C/S体系结构：服务器端 程序负责对数据库的数据进行操作和管理；客户端程序负责商业逻辑和向用户提 供数据。在传统意义上，提到客户/服务器模式，通常都会想到两个方面：客户端 和服务器。服务器通常用来存储数据、响应用户请求、从逻辑上维护数据；客户 端则用来显示数据、执行数据有效性的确认、处理从RDBMS 发回的错误信息。 客户/服务器模式的下

46、一代被称为N层模式。这种模式中，不同的计算机分别执行 第二章 数据库系统技术分析 11 不同的功能20。RDBMS位于所谓的数据层中， 该计算机只用来存储数据和响应 数据请求。客户机所在的层叫作表示层， 只用来显示数据。最大的不同在中间层。 中间层叫作数据服务层。它包含所有的业务逻辑和规则。当规则改变时，可以只 修改中间层而不用去修改表示层或数据层， 该层可用许多语言编写，如VB、PB 或ASP等。SQL Server 2005支持Windows DNA结构模式21。 （2）用户界面图形化，使系统管理和数据库管理更加直观、简单。 （3）丰富的编程接口工具，为程序设计提供了更大的选择余地。 （4

47、）SQL Server与Windows NT完全集成，利用了NT的许多功能，如发送和接 受信息、管理登录安全性等。SQL Server也可以很好地与Microsoft BackOffice产品 集成。 （5）具有很好的伸缩性，可跨越从运行Windows95/98的笔记本电脑到运行 Windows 2005的大型多处理器等多种平台使用。 （6）对Web 技术的支持，使用户能够很容易地将数据库中的数据发布到Web 页面上。 （7）SQL Server提供数据仓库功能22。 数据库的建立 SQL Server 2005数据库可以通过运行企业管理器直接建立，也可通过 Transact-SQL 建立，还

48、可通过其他编程语言来建立。 （1）在SQL Server 2005服务器上，启动数据库服务器，然后打开企业管理器， 选择新建数据库，输入要建立的数据库文件名zjqxdb,zjqxprodb，这样就生成了数 据库文件。接下来，为每个数据库添加数据表23。进入刚建立的数据库，选择添 加数据表格，根据设计要求，创建各种所需的数据表格。 （2） 用Transact-SQL建立数据库： Transact-SQL是SQL Server使用的SQL 语言， 通常用于数据库管理任务，如创建、删除表和列，也可以用来编写触发器和存储 过程，甚至可以用来修改SQL Server的配置。 用Transact-SQL建

49、立数据库: Create database zjqxdb Create database zjqxprodb 用Transact-SQL创建气象基础数据库中的存储观测站气象资料为例： Create Table zjqx.db.gcztimedata (stationnum char (10) not null check, Observtimes char (20) not null, 电子科技大学硕士学位论文 12 Locat char (1) not null, InsertTime char (12) not null, WindDirect char (3) not null, WindVelocit