基于WebGIS的負離子濃度觀測數(shù)據(jù)綜合應(yīng)用平臺及關(guān)鍵技術(shù)

胡新華

(江西省大氣探測技術(shù)中心，南昌330096)

0 引言

負離子是大氣成分的組成部分，負離子濃度觀測數(shù)據(jù)綜合應(yīng)用平臺建設(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)報服務(wù)的需求，提升江西省環(huán)境氣象觀測能力，實時掌握省內(nèi)各重點風(fēng)景區(qū)的負離子濃度變化情況，按照中國氣象局《大氣成分觀測業(yè)務(wù)規(guī)范》(試行)及《大氣負離子自動觀測系統(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套自動負離子觀測設(shè)備，用于觀測分析地球環(huán)境的物理特性、氣候、季節(jié)、時間變化及大氣中污染物變化對環(huán)境中空氣離子濃度所產(chǎn)生的影響，同時為創(chuàng)建中國天然氧吧提供數(shù)據(jù)支撐[2-4]。江西省大氣探測技術(shù)中心對負離子濃度觀測數(shù)據(jù)綜合應(yīng)用平臺進行了設(shè)計和開發(fā)，實現(xiàn)了全省負離子觀測數(shù)據(jù)實時監(jiān)控、應(yīng)用和管理[5，6]。

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

1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

江西負離子濃度觀測數(shù)據(jù)綜合應(yīng)用平臺采用WebGIS平臺設(shè)計，以觀測數(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)

負離子濃度觀測數(shù)據(jù)綜合應(yīng)用平臺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)平臺服務(wù)器兩個部分。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)的運行，位于氣象內(nèi)網(wǎng)，與大氣探測技術(shù)中心和氣象信息中心的數(shù)據(jù)源服務(wù)器互聯(lián)實現(xiàn)數(shù)據(jù)采集；數(shù)據(jù)服務(wù)平臺服務(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，同時，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[7，8]。

3 系統(tǒng)主要功能

系統(tǒng)主要功能分為運行監(jiān)控、自動解譯、質(zhì)量級別管理、故障管理、站點管理和綜合分析評估等6部分。

3.1 運行監(jiān)控

負離子觀測設(shè)備通過GPRS外網(wǎng)將觀測數(shù)據(jù)報文上傳至省局，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。通過運行監(jiān)控模塊檢查數(shù)據(jù)到報情況和質(zhì)量，包括到報及時性、文件格式是否規(guī)范、缺報、無效報文、站點信息錯誤等。頁面以地圖形式顯示各站點(綠色為正常運行、灰色為故障)。

3.2 自動解譯

自動解譯模塊支持對收取到的負離子濃度數(shù)據(jù)進行解譯，并提取相關(guān)信息入庫；支持對負離子濃度站所在地區(qū)氣象實時數(shù)據(jù)的采集及關(guān)聯(lián)入庫；支持根據(jù)負離子濃度質(zhì)量等級進行友情提示并自動關(guān)聯(lián)入庫。

3.3 質(zhì)量級別管理

質(zhì)量級別管理模塊支持負離子濃度質(zhì)量級別的維護管理及顯示。依據(jù)負離子濃度計算對應(yīng)負離子濃度參考等級、空氣清新度指數(shù)預(yù)報等級以及同健康的關(guān)系等參數(shù)，并顯示在首頁。依據(jù)各站實時負離子濃度參考等級所對應(yīng)的色系選擇不同的圖標進行站點標記的顯示。

3.4 故障管理

故障管理模塊支持各負離子自動觀測站運行狀態(tài)顯示，登錄管理界面時為默認界面。頁面以地圖形式顯示各站點(綠色為正常運行，灰色為故障)，并顯示報文采集比例餅圖(月/季/年)。

3.5 站點管理

站點管理模塊主要面向系統(tǒng)管理員，支持新增、修改、刪除站點信息，包括站號、站名、分布點、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、數(shù)據(jù)來源和對應(yīng)氣象站編號等。

3.6 綜合分析評估

綜合分析評估模塊支持對任意時段單站/所有站點負離子濃度資料(每小時、24 h濃度平均、每日濃度平均、月平均、季平均、年平均資料)進行查詢，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，以報告的形式輸出。同時在產(chǎn)品制作中，增加相關(guān)氣象要素的對比疊加分析。

4 關(guān)鍵技術(shù)支持

4.1 建立元信息庫

收集整理全省負離子站點型號、區(qū)站號、經(jīng)緯度和觀測要素等基本信息，建立負離子元信息庫并動態(tài)更新，規(guī)范并符合負離子自動觀測系統(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)到報狀況和運行情況，具備地圖縮放功能，通過預(yù)設(shè)比例尺，可查看站點分布、單站情況。

4.3 數(shù)據(jù)分類存儲

因負離子觀測數(shù)據(jù)量較大，為提高用戶查詢使用效率，在數(shù)據(jù)庫中設(shè)置實時數(shù)據(jù)表和歷史數(shù)據(jù)表，分類存儲。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)，提高了實時監(jiān)控數(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)定的工作時次內(nèi)，統(tǒng)計錯誤時次、未到報時次和格式錯誤時次，利用業(yè)務(wù)可用性計算公式計算和分析得出負離子數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)可用性，為數(shù)據(jù)應(yīng)用和設(shè)備維護維修提供依據(jù)。

5 結(jié)束語

負離子濃度觀測數(shù)據(jù)綜合應(yīng)用平臺采用WebGIS平臺的方式設(shè)計，實現(xiàn)了數(shù)據(jù)采集、處理和應(yīng)用，解決了臺站數(shù)據(jù)查詢和資料應(yīng)用等實際問題。經(jīng)試運行，平臺運行穩(wěn)定、網(wǎng)絡(luò)傳輸暢通、數(shù)據(jù)上傳及時、資料解析無誤、數(shù)據(jù)查詢方便。該平臺的建設(shè)，可為落實全省地面自動化改革和健全生態(tài)文明建設(shè)氣象保障服務(wù)提供有力支撐。