湘西气象自动站数据综合显示平台设计与应用

湘西气象自动站数据综合显示平台设计与应用

顾雪1，2，米楚阳2

(1.成都信息工程大学，成都6100002.湘西州气象局，湘西州416000)

摘要：随着气象现代化进程的推进，社会公众以及各政府相关部门对气象预报及服务有了更高、更精细化的需求。然而目前湘西州没有自己的实时气象要素查看和历史统计平台，预报员获取和统计资料信息相当耗时，为紧跟时代需求，开发湘西气象自动站数据综合显示平台，将气象观测资料进行整合，使实现实时显示和历史气象要素统计的功能，该平台的开发有助于提高预报员的服务效率，具有较大的防灾减灾意义。

关键词：自动站;数据库;资料数据;地图点选

自动气象站是气象预报和服务的根基，为气象预报提供最原始的观测数据，同时为天气预报各家数值模式提供初始场，天气预报准确率的提升离不开近年来气象站建设密度的提高和观测时次的加密。截止2019年湘西州建有国家级县市观测站8个，区域站质量稳定可用上报国家气象局有234个，为湘西州防灾减灾发挥功不可没的作用。每年汛期湘西州都有多次强对流降水、暴雨等发生，造成山体滑坡、崩塌、泥石流等灾害性天气。

目前对于自动气象站数据平台的研究有很多：黄志[1]等基于.NET平台构建WebService数据接口，将数据对象内容转换为标准的XML格式，同时支持以网页下载形式获取数据；曲鹏飞[2]等提出使用中心站软件统一的思想、采用分层思想、综合运用.NET平台的反射多线程技术，设计一个能无缝接入多厂家设备的数据收集平台；周展程[3]基于MS-SQLServer数据库系统和.NETFramework技术构架，设计了基于GIS技术的自动站业务平台，采用现代数据库技术和网络技术管理海量自动站信息，并面向用户自动站气象信息的信息管理系统；王祝先[4]等利用多线程技术、各种通讯的同步异步技术、反射机制技术、数据库开发技术、基于文件及数据流处理技术、图形图像处理技术、基于GIS的二次开发、分布式部署方式等技术，来实现每分钟处理3000个自动站资料，并实现数据实时自动质量控制；姚学民[5]等选取多层C/S模式和B/S模式，结合构建系统，采用web方式开发，使用MapInfo绘制站点地图，选用SQLServer建立站点相关信息数据库，利用数据库访问组件提供的ADO技术和ASP技术结合研制开发，依托广西气象通信网络，设计了自动气象站资料共享应用平台。

湘西州对自动站的信息读取查看仍然没有自己独立的平台界面，多依托于省气象局和国家气象局界面查询，从而在一定程度上受到限制，在强降水发生时，需要时刻关注雨量实况，依附于省局平台，使数据读取和对比存在一定困难，要不断更新筛选。因此，在前人经验借鉴下，现开发湘西气象自动站数据综合显示平台，旨在于更好的服务气象工作，尤其是汛期气象工作。

1系统结构框架及主要技术方法

该数据综合显示平台系统框架图如图1，系统主要采用的技术方法有：数据库采用SQL2010，编程软件采用C#，平台采用B/S框架，前台使用html和css技术，后台使用.NET技术，前后台交互语言使用JavaScript，网页使用JavaScript技术叠加百度在线地图，地图上能叠加湘西州各县市的行政边界数据及高速公路等重要地理信息。

图1系统框架图

2系统设计方法

2.1总体设计思路

系统初始化时自动显示最新自动站的温度数据。可根据需求切换卫星模式或普通模式。背景地图可放大缩小，叠加通过湘西州几条高速公路。

2.2地图底图的绘制

地图底图选择百度地图，在底图上叠加湘西州市州界和县界，同时根据需求叠加经过湘西州的4条高速公路。州县界的绘制有利于区分各县市区域站信息，从而判断具体某一县市的气象情况，高速公路在底图的绘制，利于查看高速周边降水信息和温度等信息，为后续高速公路道路结冰、强降水等高速气象服务提供有利支撑。具体的设计实现方法如下：

通过百度公司提供的api技术对地图进行个性化设计，抠掉相关信息后的得到干净地图。进行底图绘制：首先通过arcgis软件对地理信息文件进行数据处理，得到市、县经纬度数据，同时从百度地图获取经过湘西州境内的高速公路经纬度数据。获取文本格式的经纬度数据后，通过JavaScript脚本获取数据，通过百度api提供绘制区县的方法在地图上绘制相应的线条。

2.3自动气象站的数据叠加

湘西州342个自动站，气象要素有温度、降水、湿度、瞬时风等9种要素。数据直接实时读取湘西州数据库中数据信息。程序首先根据用户时间和要素请求搜索数据库，数据处理完毕后通过JavaScript控制地图控件向地图上添加覆盖物。不同要素、值大小范围不同显示不同颜色，整体可分为实时数据和历史数据，每种要素同时具有从大到小的排序，并可按照全州排序或分县市排序。

3系统的功能实现

系统的功能主包括三个方面：实时资料数据、历史资料数据、地图点选以及温度展示。

3.1实时资料数据

实时资料数据可展示温度、气压、湿度、瞬时风、1小时雨量，日雨量等9种要素。系统自动显示最新的温度数据，然后程序根据用户时间和要素请求搜索数据库，数据处理完毕后通过JavaScript控制地图控件向地图上添加覆盖物。不同要素、值大小范围不同显示不同颜色。用户可切换不同的气象要素、也可调整时间和展示气象要素，并对每种要素展示的结果以列表的形式进行排名。时间切换和要素切换均可响应时间发生，可根据需要增加站名，分别或同时显示国家站、区域站。该项功能主要用于查询最新气象要素实况。

图2平台界面—2019年4月9日9时湘西州国家站气温实况

3.2历史资料数据

历史资料数据模块主要对所有自动站（国家站、区域站可随意切换）一段时间内的气象要素进行统计。要素分最大风速、雨量、最大时雨量、最高气温、最低气温、平均气温共6种气象要素。该功能主要用于一日或者多日气象要素的统计，比如日常业务工作每日最低气温和高温查询，以及日降水量、小时降水量查询，是否有大风出现。最突出的功能在于可以对一段时间内雨量进行统计，并对全州雨量从大到小排名，或者按县市从大到小排名，同时可以将结果以excel格式导出。该项功能有助于在强降水及暴雨天气发生时及时掌握全州最大雨量区域及降水情况，有利于减轻气象预报员日常统计雨量的工作量，并能及时把控降水情况，为政府各部门在最短时间内迅速做好气象服务。

3.3地图点选

每个自动站点有鼠标覆盖事件和点击事件。鼠标覆盖事件只需将鼠标移到站点上便可实时显示该站的站号、站名、时间、极大风向、极大风力、瞬时风向、瞬时风力、温度、气压、湿度、露点、能见度等气象要素。鼠标点击事件可统计该站一段时间内的各项气象要素的结果，并以图表的形式展示，点击出图表后可通过改变时间和要素查询气象要素的时间序列分布图。

图3地图点选--凤凰城区温度时序图

3.4温度个性化展示

系统同时开发整点温度实时显示模块，将所辖区的行政边界充满相应的颜色，可用于微信公众号以及微博发送实况使用。图4为2019年4月15日19时湘西州温度图。实现过程为，先获取时间对应的国家站数据，然后根据色标将温度值与色标对应的关系，同时在地图上绘制好全州的地形图，根据对应区域的值给对应的行政区域上色。同时实现鼠标覆盖时，对应的行政区域会高亮显示。

图4温度个性化展示

4小结

湘西气象自动站数据综合显示平台设计采用网页形式发布，调取数据简单快捷，设计为预报员实时查看天气实况观测数据、了解天气状况奠定了基石。该平台设计紧跟现代化气象业务需求以日常预报和服务工作的需求为着眼点进行多功能设计实现，功能快捷多样。此开发研究项目有助于提高预报员短临预报服务水平，实时了解第一手气象信息，做出最精确预报和最及时服务。

参考文献：

[1]黄志,高钰杰,任思宇.基于．NET的WebService自动站数据服务平台的设计与实现[J].广西科学院学报,2012,28(4).

[2]曲鹏飞,刘钧.区域自动气象站统一数据收集平台的设计[C]//第28届中国气象学会年会——S1第四届气象综合探测技术研讨会.2011.

[3]周展程.基于GIS的自动气象站数据业务平台[D].电子科技大学.

[4]王祝先.区域自动站统一数据收集平台软件研究与实现[D].哈尔滨工程大学.

[5]姚学民.基于WEB的自动气象站资料服务平台的设计与实现[D].电子科技大学.