江蘇省海洋觀測信息集成展示服務系統設計研發

潘錫山+時珉+彭模+邵帥+趙愛博+黃祖英

【摘 要】根據江蘇海洋預報減災業務發展需求，為將多源海洋觀測站點數據匯交至海洋預警報業務場所，充分發揮數據效用，實現多類型、多要素海洋觀測數據信息集成顯示，利用ETL數據處理技術、SmartEarth等技術設計研發了海洋觀測信息集成展示服務系統，從而實現了終端數據采集、海洋觀測終端管理、海洋觀測數據管理、海洋觀測數據統計分析、觀測數據GIS應用、觀測站監控等一系列功能。

【關鍵詞】信息集成；數據采集；海洋觀測

【Abstract】According to the development needs of marine forecasting and disaster reduction business in Jiangsu Province， a marine observational information integrated display system was designed and developmental by using ETL data processing technology， SmartEarth and other technologies in order to transmit the data of different oceanic observation stations to the marine pre-warning business sites and give full play to its effectiveness. A series of functions can be achieved with the system， such as terminal data collection， marine observation terminal management， marine observation data management， statistical analysis of marine observation data， GIS application of observation data and observation station monitoring.

【Key words】Information integration； Data collection； Marine observation

1 建設背景

為滿足江蘇沿海地區海洋防災減災要求，江蘇省海洋環境監測預報中心近幾年實施了海洋預警報體系一期工程和輻射沙洲海域海洋觀測臺站建設項目，進行了省級海洋預報中心建設，通過對海洋觀測數據的實時處理分析，開展海洋環境和海洋災害的預警報工作，為防止和減少了全省的海洋災害、海上生產活動安全、海洋環境保護和海洋突發公共事件應急處置提供了科學依據。

為完善江蘇省海洋預警報體系，實施江蘇省海洋預警報體系二期工程建設項目，進一步完善江蘇省海洋觀測網絡，并通過共享海洋、氣象、水利、涉海高校院所等系統內外部門間的相關海洋觀測數據，進一步提升江蘇海域海洋觀測預警預報能力，為海洋防災減災和海洋綜合管理提供決策支持。

海洋環境觀測數據集成和系統化應用是江蘇省海洋預警報體系建設的重要組成部分。省海洋觀測信息集成展示平臺建設項目擬利用信息網絡、信息化系統、二維及三維展示等信息化手段，實現海洋觀測數據的集成、分析、圖形化展示等業務應用，建設海洋觀測信息集成展示服務系統，為江蘇省海洋環境監測預報提供信息化技術支持。

2 平臺設計

2.1 平臺建設目標

為將多源海洋觀測站點數據匯交至江蘇省海洋環境監測預報中心海洋預警報業務場所，充分發揮數據效用，實現多類型、多要素海洋觀測數據信息集成顯示，購置相關數據采集服務器和數據存儲設備，建設海洋觀測信息集成展示服務系統。

海洋觀測信息集成展示服務系統的建設內容主要包括：數據交換平臺建設、海洋觀測信息集成展示服務系統建設和圖形化展示系統建設。

2.2 平臺總體架構

海洋觀測信息集成展示平臺建設擬在江蘇省海洋環境監測預報中心海洋預警報業務場所配置相關軟硬件設備、建立海洋觀測信息數據庫，通過組建江蘇省海洋觀測虛擬專用撥號通信網絡，實現多源多類型海洋觀測站點觀測數據信息的集成顯示，為江蘇省海洋預警預報和防災減災提供有力技術支撐。

圖1 海洋觀測信息集成展示平臺總體架構示意圖

作為江蘇省海洋預警報體系二期工程建設項目重要組成部分，依據系統總體框架設計，海洋觀測信息集成展示服務系統主要包括標準規范建設、數據交換平臺建設、應用發布系統建設、圖形化展示系統建設、網絡系統建設和安全系統建設等內容，將多源的海洋觀測站點數據匯交至省海洋預報中心，實現多類型、多要素海洋觀測數據信息集成顯示，并充分發揮數據效用。

2.3 平臺建設內容

2.3.1 數據交換平臺建設

通過搭建江蘇省海洋觀測數據交換平臺，制定江蘇省海洋觀測數據交換標準，從而實現對全省海域范圍的浮標、臺站、志愿船等各類終端的數據采集，并能夠與國家海洋預報中心、東海海洋預報中心等單位實現觀測數據共享與交換，滿足海洋觀測與預報業務對數據的連續性、完整性、準確性等要求。

在搭建數據交換平臺的過程中，需按照電子政務系統的建設規范要求，確保系統建設的規范性，同時理順信息渠道，開放信息服務，遵循國家及海區海洋觀測預報減災信息共享平臺建設技術規范，使海洋觀測信息集成展示集成系統能方便地、準確地提取、加工、分析和發布相關數據，實現信息的共享。

2.3.2 海洋觀測信息集成展示服務系統建設

建設海洋觀測信息集成展示服務系統，通過數據交換平臺提取各觀測站點、志愿船中的觀測數據，集中在海洋觀測信息集成展示服務系統中向海洋預警人員進行展示，并通過手機進行特殊情況的提醒，達到預警的作用。endprint

2.3.3 圖形化展示系統建設

在建設海洋觀測信息集成展示服務系統的同時，使用WebGIS和SmartEarth等三維圖形技術，使海洋監測數據“可視化”。

2.4 平臺關鍵技術

2.4.1 基于J2EE技術的B/S多層架構

本項目整體使用了基于J2EE技術的B/S多層架構。J2EE是一種利用Java 2平臺來簡化企業解決方案的開發、部署和管理相關的復雜問題的體系結構。J2EE提供了方便存取數據庫的JDBC API、CORBA技術以及能夠在Internet應用中保護數據的安全模式，還提供了對 EJB（Enterprise JavaBeans）、Java Servlets API、JSP（Java Server Pages）以及XML技術的全面支持，滿足系統高可用性、高可靠性以及可擴展性的應用的需求。

2.4.2 ETL數據處理技術

本項目中的數據交換平臺主要使用了ETL數據處理技術。ETL是實現數據集成的主要技術，ETL是Extract（抽取）、Transform（轉換）、Load（加載）首字母的縮寫，主要提供數據抽取、數據轉換、數據加載功能。數據抽取即從源系統抽取目的系統需要的數據；數據轉換即將從源系統獲取的數據按照業務需求，轉換成目的系統要求的形式，并對錯誤、不一致的數據進行清洗和加工；數據加載即將轉換后的數據裝載到目的系統中，供商業智能（Business Intelligent，BI）等應用使用。

2.4.3 ESB服務總線技術

本項目在數據交換的基本功能基礎上融合了服務總線技術，以此構建以企業服務總線（Enterprise Service Bus）為基礎的數據交換服務總線。企業服務總線（ESB），它是傳統中間件技術與XML、Web服務等技術結合的產物。ESB提供了網絡中最基本的連接中樞，是構筑企業神經系統的必要元素。ESB的出現改變了傳統的軟件架構，消除不同應用之間的技術差異，讓不同的應用服務器協調運作，實現了不同服務之間的通信與整合。從功能上看，ESB提供了事件驅動和文檔導向的處理模式，以及分布式的運行管理機制，它支持基于內容的路由和過濾，具備了復雜數據的傳輸能力，并可以提供一系列的標準接口。

2.4.4 SOA技術架構

本項目應用系統功能按照具有工業標準的SOA服務（Web Service/Restful方式）架構進行設計，面向服務的體系結構（SOA）是一個組件模型，將應用程序的不同功能單元（稱為服務）通過這些服務之間定義良好的接口和契約聯系起來。接口是采用中立的方式進行定義的，它應該獨立于實現服務的硬件平臺、操作系統和編程語言。這使得構建在各種這樣的系統中的服務可以以一種統一和通用的方式進行交互。

2.4.5 基于易智瑞地理信息系統和SmartEarth工具的圖形化技術

本項目中提供了圖形化展示海洋監測數據的功能，將借助易智瑞地理信息系統和SmartEarth等二、三維圖像處理工具來實現。

易智瑞地理信息系統是一套完整的GIS平臺產品，具有強大的地圖制作、空間數據管理、空間分析、空間信息整合、發布與共享的能力。

SmartEarth是全球領先的三維數字地球場景和基于自身業務的可視化管理系統。SmartEarth可以支持桌面、移動終端、多屏投影等顯示終端，可以為每個用戶提供量身定做的軟件和服務。

2.4.6 HTML5技術

本項目應用系統及移動APP界面展現和操作交互使用HTML5技術，HTML5是萬維網的核心語言、標準通用標記語言下的一個應用超文本標記語言（HTML）的第五次重大修改。HTML5包含了最新的HTML、CSS和JavaScript技術，這些技術的整合能夠減少網頁瀏覽器富插件（Plug-in-Based Rich Internet Application，RIA）的使用，提高應用的兼容性和高效性。

2.4.7 移動應用技術

本項目中將移動智能終端和4G網絡結合，采用移動APP實現了海洋監測設備與數據交換平臺數據傳輸異常報警、海洋監測數據偏離報警等功能，方便系統管理員和海洋監測人員及時收到報警信息并做相應的處理。

3 系統主要功能

3.1 PC端系統功能

3.1.1 測點數據傳輸

觀測數據傳輸子系統以模擬圖的方式展現數據從各個站點傳輸至江蘇省海涂研究中心，頁面內容包括今日傳輸文件總數和傳輸狀態。

通過該系統可以查詢傳輸數據概況，包括今日文件總數和測點傳輸明細，即江蘇自建站點（分為浮標、固定站以及雷達站三種）傳輸至省中心的各站點名稱和對應的文件數量、國家站下發給省中心的文件總數以及氣象局共享給省中心的文件總數。

3.1.2 測點觀測地理空間展示

測點觀測地理空間展示子系統以地圖形式展示觀測站點位置、站點狀態以及站點觀測要素的實時數據，同時結合三維模型展示站點模擬場景，以報警方式顯示數據獲取是否正常、觀測值是否正常以及設備運行是否正常。

該系統主要根據江蘇自建站點和國家站點的經緯度在地圖中標識，同時能夠直觀反映站點編碼、站點名稱等信息。

3.1.3 觀測數據分析

觀測數據分析子系統以統計圖表、數據表格方式統計顯示觀測數據查詢分析結果，主要內容包括：實時觀測數據分析、觀測數據對比分析、觀測數據列表查詢以及觀測數據極值分析。

實時觀測數據分析功能便于快速查看指定站點觀測要素的實時數據，包括不同時間長度的氣溫、氣壓、風速、風向、相對濕度等一系列要素，以單要素曲線圖和觀測數據表格形式呈現，從而對該站點某段時間內觀測要素進行分析。觀測數據對比分析功能通過設置觀測數據來實現綜合觀測數據分析圖的展現。

3.1.4 運行監控

運行監控子系統是以監控圖的方式展現江蘇自建站點數據獲取、觀測值、設備運行情況；顯示國家下發、氣象局共享數據的獲取情況。同時提供系統監控日志的查看，便于實時了解站點的運行情況。

3.1.5 測點3D模型展示

利用該系統可隨時查看3m浮標、10m浮標、海洋觀測平臺、驗潮站以及氣象潮位自動觀測站的3D模型和實時觀測數據，還具有拉近、遠離、轉換視角功能，用以查看觀測站的室內外情景。

3.1.6 測點視頻監控

測定視頻監控子系統通過接入江蘇自建站點視頻，實時了解并掌握站點現場情況。

3.2 移動APP

移動APP提供海洋觀測信息集成展示平臺的移動應用并集成海洋預報短信平臺的功能。APP支持主流的Android和IOS操作系統，實現海洋觀測數據查詢、統計查詢以及GIS圖形化應用，并能夠通過移動終端實時查看江蘇省海洋觀測站網運行狀況，確保整個海洋觀測體系穩定運行。系統充分考慮到不同受眾的需求，移動APP分為大眾版和專業版。

3.2.1 大眾版移動端功能

江蘇海洋觀測移動APP默認界面以不同顏色顯示江蘇海域各區域最新風向和風速，以及風速數據的更新時間、平均風速以及風速等級劃分。除風力外，還可以查看海浪、水溫、氣溫、水位要素。

3.2.2 大眾版移動端功能

大眾版內容主要包括觀測數據傳輸、測點觀測地理空間展示、運行監控、觀測數據分析、預警報發布平臺以及消息中心。

4 結語

本文系統介紹了海洋觀測信息集成展示服務系統的設計及主要功能，該系統利用信息網絡、信息化系統、二維及三維展示等信息化手段，實現了海洋觀測數據的集成、分析、圖形化展示等業務應用，將多源海洋觀測站點數據匯交至江蘇省海洋環境監測預報中心海洋預警報業務場所，充分發揮數據效用，實現多類型、多要素的海洋觀測數據信息集成顯示。endprint