基于WebGIS的負(fù)離子濃度觀測(cè)數(shù)據(jù)綜合應(yīng)用平臺(tái)及關(guān)鍵技術(shù)

胡新華

(江西省大氣探測(cè)技術(shù)中心，南昌330096)

0 引言

負(fù)離子是大氣成分的組成部分，負(fù)離子濃度觀測(cè)數(shù)據(jù)綜合應(yīng)用平臺(tái)建設(shè)是大氣成分業(yè)務(wù)建設(shè)的重要內(nèi)容[1]。為滿足環(huán)境氣象預(yù)報(bào)服務(wù)的需求，提升江西省環(huán)境氣象觀測(cè)能力，實(shí)時(shí)掌握省內(nèi)各重點(diǎn)風(fēng)景區(qū)的負(fù)離子濃度變化情況，按照中國(guó)氣象局《大氣成分觀測(cè)業(yè)務(wù)規(guī)范》(試行)及《大氣負(fù)離子自動(dòng)觀測(cè)系統(tǒng)功能需求書》的要求，江西省氣象部門先后在廬山、龍虎山、武功山及武夷山等風(fēng)景區(qū)和自然保障區(qū)建設(shè)了25套自動(dòng)負(fù)離子觀測(cè)設(shè)備，用于觀測(cè)分析地球環(huán)境的物理特性、氣候、季節(jié)、時(shí)間變化及大氣中污染物變化對(duì)環(huán)境中空氣離子濃度所產(chǎn)生的影響，同時(shí)為創(chuàng)建中國(guó)天然氧吧提供數(shù)據(jù)支撐[2-4]。江西省大氣探測(cè)技術(shù)中心對(duì)負(fù)離子濃度觀測(cè)數(shù)據(jù)綜合應(yīng)用平臺(tái)進(jìn)行了設(shè)計(jì)和開發(fā)，實(shí)現(xiàn)了全省負(fù)離子觀測(cè)數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)監(jiān)控、應(yīng)用和管理[5，6]。

文章從平臺(tái)結(jié)構(gòu)、主要功能和采用的關(guān)鍵技術(shù)等方面介紹江西負(fù)離子濃度觀測(cè)數(shù)據(jù)綜合應(yīng)用平臺(tái)的建設(shè)情況。

1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

江西負(fù)離子濃度觀測(cè)數(shù)據(jù)綜合應(yīng)用平臺(tái)采用WebGIS平臺(tái)設(shè)計(jì)，以觀測(cè)數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，分別架構(gòu)數(shù)據(jù)采集解譯子系統(tǒng)和數(shù)據(jù)顯示管理子系統(tǒng)。

2 網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)

負(fù)離子濃度觀測(cè)數(shù)據(jù)綜合應(yīng)用平臺(tái)從邏輯上可以劃分為數(shù)據(jù)采集服務(wù)器和數(shù)據(jù)服務(wù)平臺(tái)服務(wù)器兩個(gè)部分。其中，數(shù)據(jù)采集解譯服務(wù)器用于承載數(shù)據(jù)采集子系統(tǒng)的運(yùn)行，位于氣象內(nèi)網(wǎng)，與大氣探測(cè)技術(shù)中心和氣象信息中心的數(shù)據(jù)源服務(wù)器互聯(lián)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集；數(shù)據(jù)服務(wù)平臺(tái)服務(wù)器用于承載數(shù)據(jù)顯示管理子系統(tǒng)和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)中心，位于氣象內(nèi)網(wǎng)，支持系統(tǒng)管理員、授權(quán)客戶和普通用戶訪問(wèn)，同時(shí)，在支持Internet接口的情況下，數(shù)據(jù)顯示管理服務(wù)器還可通過(guò)防火墻與Internet互聯(lián)，既可保證安全性，又可以支持外網(wǎng)用戶訪問(wèn)[7，8]。

3 系統(tǒng)主要功能

系統(tǒng)主要功能分為運(yùn)行監(jiān)控、自動(dòng)解譯、質(zhì)量級(jí)別管理、故障管理、站點(diǎn)管理和綜合分析評(píng)估等6部分。

3.1 運(yùn)行監(jiān)控

負(fù)離子觀測(cè)設(shè)備通過(guò)GPRS外網(wǎng)將觀測(cè)數(shù)據(jù)報(bào)文上傳至省局，經(jīng)防火墻映射到內(nèi)網(wǎng)數(shù)據(jù)接收處理中心解析入庫(kù)。通過(guò)運(yùn)行監(jiān)控模塊檢查數(shù)據(jù)到報(bào)情況和質(zhì)量，包括到報(bào)及時(shí)性、文件格式是否規(guī)范、缺報(bào)、無(wú)效報(bào)文、站點(diǎn)信息錯(cuò)誤等。頁(yè)面以地圖形式顯示各站點(diǎn)(綠色為正常運(yùn)行、灰色為故障)。

3.2 自動(dòng)解譯

自動(dòng)解譯模塊支持對(duì)收取到的負(fù)離子濃度數(shù)據(jù)進(jìn)行解譯，并提取相關(guān)信息入庫(kù)；支持對(duì)負(fù)離子濃度站所在地區(qū)氣象實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的采集及關(guān)聯(lián)入庫(kù)；支持根據(jù)負(fù)離子濃度質(zhì)量等級(jí)進(jìn)行友情提示并自動(dòng)關(guān)聯(lián)入庫(kù)。

3.3 質(zhì)量級(jí)別管理

質(zhì)量級(jí)別管理模塊支持負(fù)離子濃度質(zhì)量級(jí)別的維護(hù)管理及顯示。依據(jù)負(fù)離子濃度計(jì)算對(duì)應(yīng)負(fù)離子濃度參考等級(jí)、空氣清新度指數(shù)預(yù)報(bào)等級(jí)以及同健康的關(guān)系等參數(shù)，并顯示在首頁(yè)。依據(jù)各站實(shí)時(shí)負(fù)離子濃度參考等級(jí)所對(duì)應(yīng)的色系選擇不同的圖標(biāo)進(jìn)行站點(diǎn)標(biāo)記的顯示。

3.4 故障管理

故障管理模塊支持各負(fù)離子自動(dòng)觀測(cè)站運(yùn)行狀態(tài)顯示，登錄管理界面時(shí)為默認(rèn)界面。頁(yè)面以地圖形式顯示各站點(diǎn)(綠色為正常運(yùn)行，灰色為故障)，并顯示報(bào)文采集比例餅圖(月/季/年)。

3.5 站點(diǎn)管理

站點(diǎn)管理模塊主要面向系統(tǒng)管理員，支持新增、修改、刪除站點(diǎn)信息，包括站號(hào)、站名、分布點(diǎn)、經(jīng)度、緯度、海拔高度、建設(shè)年月、設(shè)備生產(chǎn)廠家或型號(hào)、數(shù)據(jù)來(lái)源和對(duì)應(yīng)氣象站編號(hào)等。

3.6 綜合分析評(píng)估

綜合分析評(píng)估模塊支持對(duì)任意時(shí)段單站/所有站點(diǎn)負(fù)離子濃度資料(每小時(shí)、24 h濃度平均、每日濃度平均、月平均、季平均、年平均資料)進(jìn)行查詢，并以固定字段的格式輸出，提供EXCEL表格下載。支持產(chǎn)品制作功能，直接為用戶提供產(chǎn)品服務(wù)，產(chǎn)品制作包含圖形(曲線、餅圖)及文字，以報(bào)告的形式輸出。同時(shí)在產(chǎn)品制作中，增加相關(guān)氣象要素的對(duì)比疊加分析。

4 關(guān)鍵技術(shù)支持

4.1 建立元信息庫(kù)

收集整理全省負(fù)離子站點(diǎn)型號(hào)、區(qū)站號(hào)、經(jīng)緯度和觀測(cè)要素等基本信息，建立負(fù)離子元信息庫(kù)并動(dòng)態(tài)更新，規(guī)范并符合負(fù)離子自動(dòng)觀測(cè)系統(tǒng)數(shù)據(jù)格式。

4.2 分層顯示技術(shù)

為提高系統(tǒng)運(yùn)行效率和用戶查詢速度，在GIS地圖上采用分層顯示技術(shù)展現(xiàn)數(shù)據(jù)到報(bào)狀況和運(yùn)行情況，具備地圖縮放功能，通過(guò)預(yù)設(shè)比例尺，可查看站點(diǎn)分布、單站情況。

4.3 數(shù)據(jù)分類存儲(chǔ)

因負(fù)離子觀測(cè)數(shù)據(jù)量較大，為提高用戶查詢使用效率，在數(shù)據(jù)庫(kù)中設(shè)置實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)表和歷史數(shù)據(jù)表，分類存儲(chǔ)。用戶可根據(jù)需求從不同的數(shù)據(jù)表中提取相關(guān)數(shù)據(jù)，提高了實(shí)時(shí)監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)查詢和歷史資料查詢速度和效率。

4.4 數(shù)據(jù)可用性分析

在規(guī)定的工作時(shí)次內(nèi)，統(tǒng)計(jì)錯(cuò)誤時(shí)次、未到報(bào)時(shí)次和格式錯(cuò)誤時(shí)次，利用業(yè)務(wù)可用性計(jì)算公式計(jì)算和分析得出負(fù)離子數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)可用性，為數(shù)據(jù)應(yīng)用和設(shè)備維護(hù)維修提供依據(jù)。

5 結(jié)束語(yǔ)

負(fù)離子濃度觀測(cè)數(shù)據(jù)綜合應(yīng)用平臺(tái)采用WebGIS平臺(tái)的方式設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)采集、處理和應(yīng)用，解決了臺(tái)站數(shù)據(jù)查詢和資料應(yīng)用等實(shí)際問(wèn)題。經(jīng)試運(yùn)行，平臺(tái)運(yùn)行穩(wěn)定、網(wǎng)絡(luò)傳輸暢通、數(shù)據(jù)上傳及時(shí)、資料解析無(wú)誤、數(shù)據(jù)查詢方便。該平臺(tái)的建設(shè)，可為落實(shí)全省地面自動(dòng)化改革和健全生態(tài)文明建設(shè)氣象保障服務(wù)提供有力支撐。