丹東生態環境監測業務系統設計與實現

董海濤　劉洪林

摘要：丹東生態環境監測業務系統是用于生態環境監測日常業務觀測，編制各類觀測報文及數據上網傳輸的實用型業務系統。系統采取多窗口結構框架，合理布局功能窗口界面，兼容了地面氣象觀測數據文件格式，統一數據檢查標準，觀測數據處理更為準確有效。并以VB6.0可視化語言為開發工具適應不用版本Windows操作系統。基于生態環境監測數據統計、數據分析和數據發布為一體的多功能業務應用軟件。

關鍵詞：生態環境觀測；數據分析；數據發布；數據處理

中圖分類號：X835 文獻標識碼：A 文章編號2095-627X（2014）01-0167-03

Eco-environmental monitoring system design and application of business

Dong Haitao，Liu Honglin

（Dandong Meteorological Bureau ，Liaoning 118000）Abstract： The eco-environmental monitoring system is operational in the Microsoft Visual Basic6.0 visual language based on the completed development， ecological environment monitoring data based on statistics， data analysis and data dissemination into a multi-purpose business applications software， the use of reasonable audit standards， to deal with more observation data comparability， accuracy and effectiveness. Key words： Statistics； Data analysis； Data dissemination； Data processing

引言

生態氣象觀測是近幾年來氣象部門新開展的業務觀測項目[1]，生態環境是人類生存和發展的基本條件，是經濟、社會可持續發展的基礎。構成生態環境的生態因子是不斷變化的，特別是在人類活動的影響下其變化程度不斷加劇，如何科學合理開發、利用保護生態環境是當前社會各界普遍關注的重大問題。

遼寧省生態環境監測主要觀測項目有常規氣象要素、地下水位、土壤水分、土壤沙粒有機物、產量因素、產量結構、農業生長狀況、農業氣象災害、大田生育狀況、輻射、酸雨、自然物候和大氣降塵等14個觀測項目[2]，觀測任務繁重，工作量較大。因此，如何為生態環境的預測預報提供可靠的數據源，做好生態環境監測原始資料的收集和處理工作顯得尤為重要。

目前，遼寧省氣象局針對臺站生態環境觀測業務開發了遼寧省生態環境監測編發系統，并對系統進行了2次修改升級，該系統雖然在一定程度上基本滿足了遼寧省生態環境業務編發工作需要，但對不斷增多業務的臺站來說，實際的工作質量和效率不是很明顯，業務功能擴展存在一定局限性。由于生態環境觀測編報需要大量的自動氣象站數據，迫切需要一套能夠兼容地面觀測數據格式，具備質量控制功能的智能實用性業務系統，同時生態環境數據對地市級氣象部門作生態環境預測預報服務也是至關重要，需要實現數據多級用戶共享要求。

丹東生態環境監測業務系統借鑒了遼寧省生態環境監測編發系統研發和設計，從系統設計思路、技術路線、系統實現的主要功能以及系統采用的關鍵技術等方面介紹本系統的建設情況。

1 系統設計思路

系統實現的主要功能生態觀測數據編制、質量控制、數據傳輸和共享。其流程如圖1所示。生態環境觀測報文數據主要來源2個方面：一是生態觀測人員實際觀測的生態要素項目原始數據；另一個是自動氣象站采集到的地面觀測數據[3]，將兩類數據進行編制、統計整理形成生態環境監測報文數據。原報文編制模式需要將自動氣象站觀測數據需要人工進行分析統計，手動輸入到業務系統中，如何根據生態環境監測項目內容自動識別自動站觀測數據并進行統一的數據質量檢查，得到可靠性和準確率數據源，真正實現數據統計分析智能化，才是提高實際工作效率和降低勞動成本解決問題的根本途徑。

質量控制主要包括對生態環境觀測數據疑誤檢查、生態環境觀測報文格式檢查、自動氣象站數據路徑檢查3個方面。生態環境觀測數據疑誤檢查主要通過界限值檢查、氣候極值檢查、內部一致性檢查、時間和空間一致性檢查等進行數據分析；生態環境觀測報文格式檢查是對輸出的報文生成的時間、報文內容和報文格式進行檢查；自動氣象站數據路徑檢查是對獲取自動氣象站原始文件的路徑進行檢查索引。所有檢查結果均以對話框方式進行提示，人機互動處理。

數據傳輸和文件共享主要包括數據文件傳輸方式和文件共享形式2個方面。數據文件傳輸主要依托于氣象內部通訊網絡，省級、地市級和縣級通過路由實現互通，通過FTP文件傳輸協議方式傳輸數據。建立獨立的數據文件共享模塊，根據預設的多個遠程通訊地址和指定的共享文件夾，將觀測的數據文件和報文實現自動定時傳輸功能。

最后，將將數據按一定規則存到Access數據庫或SQL類數據庫中，便于數據查詢和形成數據報表。采用VB6.0可視化語言作為開發工具，適應不同版本Windows操作系統，以滿足生態環境業務發展實際的需要。2 系統概述

丹東生態環境監測業務系統實現了遼寧省已開展的14種生態環境觀測項目和文件數據傳輸一套應用性業務系統（圖2）。該系統采用MDI多窗體結構方式，實現了多種觀測項目并存和數據相互共享的要求。每個獨立的觀測項目窗體采取統一的布局格式，主體分為觀測時間區、數據輸入區和報文輸出區3個部分組成，操作界面簡單，易于理解。系統根據遼寧省各級臺站的實際業務要求兼容了大氣成分站和農氣觀測站部分觀測項目，為生態環境監測人員和農氣觀測人員提供了統一的工作平臺。圖1生態環境監測系統業務流程圖圖2 丹東生態環境監測業務系統界面2.1 系統功能系統總體功能結構可分為參數設置、觀測編報、數據維護、工作管理、窗口和工具等，每一部分下面又可以分為不用的子功能。具體功能結構如圖所示。

（1）系統參數設置：用戶正確登入后可對臺站參數和通信參數進行相關設置，臺站參數主要是設置生態觀測站點相關信息，各類生態觀測項目生成報文的格式以及報文本地存儲和上傳路徑等內容。通信參數主要是設置報文上傳FTP服務器的基本通信參數信息。

（2）生態觀測編報：按照遼寧省生態環境觀測項目14類觀測發報內容設定各類功能模塊，每個功能窗體布局可分為觀測時間區、數據輸入區和報文輸出區。部分觀測項目報文內容需要自動站觀測數據，采取自動索取方式，將觀測數據提取到觀測項目功能窗口中使用。

（3）觀測數據維護：土壤測墑觀測任務臺站可在數據維護中對不同深度的土壤濕度進行數據分析，利用橫向和縱向數據格式檢查、界限一致性檢查、氣候極值檢查和內部一致性檢查等質量控制方法進行數據審核，以不同顏色數據表示數據狀態。

（4）系統工作管理：用戶可根據系統日志查看系統工作流程。

（5）功能窗口查看：可以在不同觀測功能窗口間相互切換，實現窗體疊加、橫向和縱向等方式擺放顯示。

（6）輔助工具：主要包括報文多址分發和手動文件傳輸2個方面。報文多址分發是指將一份觀測數據和編制報文自動轉發多個傳輸地址，實現數據文件共享功能；手動文件傳輸主要是通過FTP方式將各類數據文件單個或多個手動傳輸到上級或同級服務器中，實現數據分享應用。

3 系統關鍵技術

3.1 數據處理集約化

系統在數據處理時分別在功能處理和操作步驟2個方面進行集成化處理。增強數據質量控制能力，簡化人機操作流程。在觀測項目選擇方面主要采取快捷菜單方式選擇觀測項目，并以觀測項目的具體名字進行定義，操作內容一目了然；在編制報文方主要將自動氣象站數據的提取、數據疑誤檢查和報文格式審核以及文件上網傳輸、數據輸出打印和操作流程日志等操作步驟進行一鍵式處理，提高系統工作效率和質量，針對觀測項目繁多、內容復雜和流程統一的遼寧省生態環境監測有很好的實用性。

3.2 數據傳輸智能化

目前遼寧省生態環境監測站共有40余套，主要觀測項目共有14類，隨著生態觀測業務的不斷發展，今后還將陸續增加新的觀測站點和觀測項目，每個地市級氣象部門對鄰近站點數據的需求不盡相同。因此，為了及時有效地將觀測數據文件傳輸給特定用戶，系統在建設中增加一個獨立的數據傳輸模塊完成此項任務，每一份報文數據可根據用戶需要增加傳輸通道，真正實現了觀測數據文件“智能化”傳輸。同時地市級單位也可將接收到數據文件“代替”傳輸到上級部門，形成龐大的數據組網通信網絡。

3.3 數據共享多樣化

自動傳輸即多址分發功能。如圖3所示。是將已設定的觀測項目按照指定的路徑和時間上傳指定的FTP服務器中，一份報文多個地址分發。在實際生態環境業務中，對于生態環境預報考慮的因子不只局限于本站觀測數據，需要周邊一定范圍沒的生態監測數據，若每個站點單獨給周邊站點發送數據，此類報既不屬于本站預約報，又不是本站所必須做的業務工作，很容易造成缺報、漏報情況發生，影響服務部門收集的生態監測數據，同時也給觀測員增加一定勞動量。為了避免上述情況發生，在設計系統傳輸時，增加了多址分發功能，并采用多線程的方式傳輸，可以對于同一份無限制地多個地址同時發送，無需人工干預。

4 小結

本系統基本滿足了我省生態環境監測業務工作需要，在丹東地方試運行3個月，效果很好。但系統對數據維護還不夠齊全，數據庫管理和數據報表的生成有待加強和完善，以及優化系統代碼和動態鏈接庫，以便為系統以后的升級做好基礎。

參考文獻

[1]中國氣象局.生態氣象觀測規范，2005，（4）5-7.

[2]遼寧省氣象局.生態環境監測技術方法，2004，（4）1-19.

[3]中國氣象局.地面氣象觀測規范，2003，（6）21-24.

[4]人民郵電出版社.Visual Basic程序開發范例寶典，2006，（6）388-396.

[5]氣象出版社.地面氣象測報業務系統軟件操作手冊，2004，（11）16-16.

[6]人民郵電出版社.Visual Basic控件參考大全，2006，（12）529-534.