山西省酸雨數據統計系統設計與創新

摘要：為了更好地開展酸雨研究和防治，我們特地研發了一款用于統計酸雨數據的系統。該系統的問世使酸雨研究人員徹底擺脫了繁冗的人工計算，效率更高，速度更快，酸雨數據逐月比較功能大大方便了科研人員研究不同地區和全省的酸雨趨勢，為評估未來酸雨形勢打下了堅實的理論基礎。

關鍵詞：酸雨數據統計系統；數據預處理；酸雨產品；pH值

引言。隨著我省工業化進程的加快，各種環境問題日益突出。由于煙塵、酸性氣溶膠等一系列污染物不斷排入大氣，使得大氣污染的程度逐漸加重，空氣質量降低，酸雨開始頻頻出現。一般來說，酸雨主要由酸性排放物、大氣塵埃等顆粒物與云滴碰并之后再經過降雨（雪、冰雹等）沖刷到地面，由于其pH值成酸性故稱酸雨。對于酸雨的影響，大家感同身受。它不但危害人體健康和糧食作物的生長，還會破壞整個水生和陸生生物群的生存以及人文建筑的美觀。

如今，身為煤炭產業大省的山西省，已經成為酸雨程度最嚴重的省份之一。根據山西5個測站對酸雨酸性的監測可知：所有測站不同時期的酸雨都曾達到強酸程度（見表1）。

注：根據不同強度酸雨的危害，將酸雨劃分為二個等級：4.5

由2007年3月酸雨監測分析結果可以看出：有2個測站降強酸雨，其余臺站降弱酸雨。太原站最小pH值僅為3.25，酸性強度大。所以開展酸雨研究對于我省工農業發展和人民生活環境的改善具有緊迫性和使命性。由于酸雨監測近年來剛剛開展，相關研究尚處于起步階段，我們還缺乏適合我省酸雨的數據統計系統來保證研究的進程和質量，因此，我們于2008年開發出一款系統可以根據監測的酸雨數據進行匯總、計算、分析和繪圖，實現了數據處理準確快速，再配以基本的分析和比較，使得酸雨形勢的總結變得簡單快捷，并為減少污染物排放、減少酸雨發生幾率提供了堅實的數據和理論基礎。

1 酸雨數據統計系統的設計

經過需求分析，我們最終確定了酸雨數據統計系統的橫向設計方案：在Windows XP下用VB 6.0編程，調用Access 20003 數據庫查詢或編輯數據，并根據選定的數據塊調用Excel 2003 自動繪制趨勢圖或柱狀圖。由于原始酸雨數據需要經過整理才能入庫，于是我們將系統的縱向設計分為兩個子系統：酸雨數據預處理系統和酸雨產品生成系統。

1.1 酸雨數據預處理系統

該子系統的主要功能是實現對選定的單個（月文件）或多個（日文件）酸雨數據文件進行整理，去掉與系統無關的注釋或數據，將與計算有關的數據編排入庫；用戶還可以對數據進行編輯并更新數據庫；對于無降水或降水量少于1mm的月份，系統會自動生成無降水日志。系統處理界面見圖1。

該系統編程難點在于數據整理。由于測站的文件有月數據和日數據兩種，因此系統在顯示頁面就要區分不同數據文件。處理日數據時要實現多個日數據文件同時處理，并保證計算準確。本系統使用了根據選定的文件數利用多次循環整理數據的方法解決了此問題。部分代碼如下：

……

If Form5.CommonDialog1.filename <> \"\" Then '打開FORM1中文本

nfile = Form5.CommonDialog1.filename

C = Split(Form5.CommonDialog1.filename， Chr(0))

Else

Exit Sub

End If

For p = 1 To UBound(C)

Open C(p) For Input As #1 Len = 22

i = 0

Do While Not EOF(1)

Line Input #1， temp(i) '將文本文件逐行讀入到temp數組中

i = i + 1

temp1(i + 3 * (p - 1)) = temp(i)

Loop

Close #1

……

Next

1.2 酸雨產品生成系統

該子系統是酸雨數據統計系統的核心，其主要功能有：根據選擇的日期和臺站調用數據庫中相關數據進行計算，從而得到總降水量、酸雨（強酸雨、弱酸雨、非酸雨）日數和頻率、月平均pH值（最大值、最小值）、酸雨強度、K值平均值（最大值、最小值）、各站及全省平均pH值和K值變化圖等制作酸雨月（季、年）報。

系統還在設計上專門設置了“一鍵生成”功能，用戶可以選擇逐步完成來查看計算過程中是否出錯，也可以選擇“一鍵生成”省略中間過程直接看到統計結果，并在表格下方自動生成酸雨形勢分析。此外，系統不但可以生成酸雨監測統計表、酸雨頻率統計表、K值變化特征表和酸雨趨勢圖，還可以調用上月（季、年）的相關表的數據進行查詢和對比，使用戶可以很清楚的了解酸雨變化的形勢和特征；在計算結果保存方面我們也做了細致考慮，所有的數據除了可以入庫外還可以根據需要導出為txt或xls格式的文件，因此，統計結果的所有數據均可單獨導出，為開展有關酸雨的其他研究提供了準確快捷的數據保證。酸雨產品生成系統主界面見圖2。

酸雨產品生成系統在設計中克服了很多難題。酸雨數據的計算是難點，除了應用基本公式計算以外，對于動態數組和匯總表生成時的計算、清空和保留要特別注意；此外，對計算過程中間數據的精度和類型也要特別關注，不然會產生“失之毫厘，差之千里”的錯誤；在繪圖方面，系統可以將要繪制圖表的數據自動導入Excel中，Excel會自動圈住數據區域并在下方繪圖，效果如圖3所示。

使用本系統大大縮短了制作酸雨月（季、年）報的時間。以前人工統計和計算至少需要2天時間，現在完成全部計算和基本分析只需3分鐘，用戶只需點擊“導出”鍵并選擇酸雨產品類型即可生成所需酸雨產品。本系統還可以對以前人工制作的酸雨月報進行檢查，確保每期月（季、年）報的統計結果準確可靠。

2 酸雨數據統計系統的創新點

酸雨數據統計系統的創新之一在于：我們在中國氣象局要求的必要計算結果的基礎上又增加了許多統計結果，如K值變化趨勢、K值極值、不同強度的酸雨頻率等。這樣做既可以完善酸雨月（季、年）報的匯報內容，還為今后在K值與pH值關系方面的研究以及節能減排對酸雨影響的研究提供數據基礎。

本系統的另一創新在于：酸雨本月（季、年）的統計結果可以與上月（季、年）或某年同期的統計結果進行比較。人工做的酸雨產品只對酸雨監測數據表進行對比，而本系統可以對三種統計表進行某一時期的對比只需幾秒鐘即可完成，系統還輔以解釋和分析，并且所有的表格和分析均可導出，豐富了月（季、年）報的內容，也為今后相關研究提供依據。

本系統的創新之三在于：系統有分步制作和一鍵生成數據表的功能。為了保證在統計過程中每一步都計算準確，我們設置了分步（三步）進行功能。用戶可以應用此功能可以檢查原始數據（第一步）、單站計算結果（第二步）、5站匯總結果顯示（第三步）的數據是否會出現錯誤，及時發現出錯數據可以究其根源進行改正，相當于對數據進行二次核查來確保其準確性。如果原始數據沒有明顯錯誤，用戶可以直接點擊\"一鍵生成\"，系統只顯示計算結果，省去中間過程，運行速度快、時間短，提高了酸雨產品制作的效率。

3 小結

山西省酸雨數據統計系統為更好地研究山西省酸雨形勢提供了便利。它具備了很多實用功能，所有統計的數據都可以單獨的導入導出，為今后的酸雨研究提供了數據基礎。但是我們還要繼續努力，在使用中發現問題，解決問題，完善系統功能。本系統現有功能經過酸雨數據檢驗樣本的檢測均無問題，對于今后不同測站酸雨數據格式的改變我們會及時修改程序以適應全部的數據格式，最大程度的保證程序在酸雨研究中發揮作用。