南海區域海洋環境監測數據庫及web開發應用

李遠芳 白毅平

（1、國家海洋局南海預報中心，廣東 廣州 510300 2、中國海洋大學環境科學與工程學院，山東 青島 266003）

1 引言

南海區域,地處廣闊,又是我國經濟發展的前沿,因此該區域海洋預報尤為受到社會各界關注,日本,香港,臺灣及澳門地區都特別關注南海地區的海洋預報,這里由于受地理位置和地形條件的影響,極易受到大風、巨浪、臺風以及風暴潮等災害的影響。隨著我國對南海區域維權的開展，漁業等生產活動的不斷擴大，為了長期系統的對南海沿岸進行海洋環境監測，南海區域中心每天接收分布在南海29個海洋監測站的監測資料，通過專線傳輸已經形成了南海海洋環境實時監測系統，并在此基礎上開發了一個對資料控制、數據顯示、統計下載、容災備份、自動報警的web應用平臺，監視海洋水文氣象變化，為南海區域海洋預報及防汛指揮部門提供實況數據，同時積累了豐富的海洋氣象觀測資料，使之成為氣象決策服務的重要依據，為防災抗災發揮積極作用。

2 系統組成及數據庫設計

2.1 南海海洋環境監測系統組成

南海海洋環境監測系統主要由南海海洋環境監測站、中心數據庫、業務化數據應用平臺三部分組成。安裝在南海區域沿岸及平臺上的海洋環境監測站，并設立顯示和數據采集、接收、保存的計算機終端，實時監測海洋環境觀測數據，通過海洋岸站與南海區域中心之間的數據專線或GPRS無線傳輸網絡將數據發送到南海區域中心數據庫，不同用戶通過web瀏覽器可以交互查詢調閱單個或多個、實況或歷史各類監測資料以及統計下載數據，管理人員還可以通過其應用平臺進行設備監控和授權管理。

2.2 數據庫設計

中心數據庫采用SQLServer2003，是典型的關系型數據庫，具有簡單、方便、易用、管理功能強等特點，特別是其應用開發接口簡單。主要數據庫表包括站點信息表、運行日志表、原始記錄表、觀測要素資料表、日資料統計表等。站點信息表保存南海區域各個海洋監測站的序號、地理位置、監測項目、風速風向儀高度、維護人員聯系電話等資料數據。運行日志表主要是記錄保存系統運行狀態，包括站點序號、開始時間、結束時間、維修維護項目描述等由子站程序和主站程序在遇到特殊事件時填寫。原始記錄表保存海洋環境監測站的實時定時數據，包括全部各類海洋水文及氣象要素，根據各個站點的觀測項目選擇使用，將所有自動站整合在一個數據庫表中，用時間和站點代號及數據類型作為主鍵。

記錄大風數據，起止時間及風向風速。

日資料統計表記錄當天（20時~20時）的高潮時間、低潮時間、水位、平均風速、天氣性質、浪高、波高、增減水等。

2.3 數據保存及通訊程序

通過對海洋環境監測站數據采集接收軟件進行修改，使之能輸出實時資料。實時資料文件采用固定名稱，時間在文件內部指定。子站通過基于TCP/IP協議的ODBC數據源接口，使用Microsoft ActiveX數據對象（ADO）來快速建立與助戰數據庫連接，將數據添加到中心數據庫。

海洋環境監測站資料傳輸主要有兩個功能模塊組成：備份和入庫。根據備份和入庫程序具有時間性和重復性的特定，采用通過Windows系統自帶的定時任務功能，調度各模塊運行，并監視其運行狀況。針對不同模塊設置不同參數，如啟動時間、時間間隔、最大運行時間等。

3 WEB應用平臺

由于南海海洋環境監測系統涉及整個南海區域的海岸線觀測、涉及四個海洋環境中心站、多個生產單位、百萬漁民、資料應用范圍廣，而且用戶需求也不一樣，這就要求資料平臺具有多用戶、操作簡單快捷、數據顯示直觀的特點。采用ASP及ASP.NET動態網頁進行數據發布既滿足范圍廣用戶多的需求，也滿足用戶圖象話瀏覽的要求，且操作簡單。

3.1 功能簡介

3.1.1 查詢功能

水文氣象海洋監測數據顯示主要有兩種方式：文本和圖象。

文本數據查詢。文本數據是直接可以讀出的要素數值，如實時資料和定時資料。這類資料用戶關心的瞬時狀態，需要精確的數值，且要素全面，一般采用表格形式。主要有多站實時、單站實時、單站定時等頁面，用戶可以通過頁面的向前向后一月、一周、一天導航鏈接進行查詢，也可以通過快速日歷（公歷或農歷）進行直接定位，可以直接切換到圖形查詢方式。

動態圖象查詢。對于時間序列資料，如潮位、風力、氣溫、氣壓等，用戶需要了解某一時間段內的變化趨勢，以尋找其規律性，這時采用文本資料列表往往不夠直接明了。另外，對于某些非專業用戶，對于精確的數據往往不能全面了解，如風向的方位等，通過圖示的方法就較容易理解。圖象資料顯示同樣通過時間進行導航，可以任意指定起止時間，根據需要選擇時間長度。

3.1.2 監控功能

監控功能包括設備運行狀況和沿岸海況的監視。設備運行狀況的監視是通過查詢運行日志表實現，對于設備故障可以直接發現，如果沒有最新運行日志記錄則表明網絡故障。沿岸海況監視是定時根據預先設定的報警條件對原始記錄表進行檢查。監控功能運行在預報平臺后臺運行，只在需要報警時彈出窗口。

3.1.3 統計功能

一般常規統計資料可以直接查詢日資料統計表，對于特殊需要可以統計頁面實現。通過與用戶交互，可以指定資料類型、站點名稱、要素名稱及范圍、時間標記以及返回類型（最大、最小、平均、合計、出現次數）等等。

3.1.4 下載功能

由于原始資料以數據庫的形式進行保存，為了方便用戶將資料用于研究等用途，應用平臺還特意編制了資料下載頁面。用戶可以選擇單個站，也可選擇多個站，分別進行小時資料和日資料下載，平臺會將下載的資料保存保存在剔除了所有裝飾頁面中，通過瀏覽器另存為本地文本文件。

3.2 主要技術方法

ASP動態網頁技術。ASP（Active Server Pages）是在服務器端嵌入腳本語言實現動態可交互的網頁制作技術。利用服務器端腳本可以建立數據庫連接，并將根據特定條件從數據庫中檢索得到的數據結果放到普通的HTML代碼中，且這些服務器端腳本不依賴于任何瀏覽器和用戶使用的平臺。

ASP.NET動態網頁圖象技術。網頁上的圖象一般是靜態的，以文件形式存在，對于潮位曲線等根據數據動態生成的圖象無法事先生成文件，即使按給定時間段生成圖象，不但查詢不方便，而且隨著數據增加，圖片文件數量不斷增加，進而影響系統整體性能。

首先在Microsoft Developer Studio開發環境下建立一個Visual C#下的ASP.NET WEB應用程序項目，將頁面改名保存為云圖頁面tideline.aspx,該頁面負責根據時間及站點序號從數據庫中導出潮位數據，再利用GDI+類庫中的Bitmap子類初始化函數生成Bitmap子類的實例，根據潮位數據進行繪制潮位曲線，最后調用Bitmap子類的Save方法把圖象字節流傳遞給與Page關聯的HttpResponse對象，進而實現潮位數據圖象的瀏瀏覽器查閱。

用戶管理。用戶管理采用IP和用戶名+密碼兩種論證方式。當用戶開始瀏覽時，首先檢查終端計算機ip地址是否已經注冊成為擁護，并根據注冊信息顯示相應站點、種類數據；如果沒有注冊，進入登陸也面，登陸成功后，再根據用戶信息顯示相應數據；如果登陸不成功，也可以進行資料查詢，只能查詢當前水文氣象實況，無權查詢歷史及水文氣象數據，對于注冊用戶根據其級別只能再預先設定范圍內查詢資料。

4 結束語

南海海洋環境監測數據庫及WEB應用平臺自2008年投入使用以來，以其友好明了的界面、簡單通用的操作、全面豐富的數據、特別是動態潮汐、風況等要素演變曲線，極大方便預報員的日常預報及工程設計管理人員使用，不但拓寬了資料應用范圍，而且實現多站數據集中發布，多單位共享，滿足了用戶不同需求，在海洋環境預報，及防災減災等方面發揮了重要作用。

[1]蔡新國。通用環境監測數據庫軟件 EDS[J].江蘇環境科技，1993.

[2]海洋監測質量保證手冊[M].北京：海洋出版社，2000.

[3]asp3程序員參考手冊（英）Richard Anderson,機械工業出版社，2001.

[4]VISUAL C#案例教程。北京希望電子出版社，2002.