基于Web的自動站實(shí)時資料圖形顯示技術(shù)

于冬至，翟向東，包洪旭

（1.綏化市北林區(qū)氣象局，黑龍江綏化 152061；2.海倫市氣象局，黑龍江海倫 152300）

基于Web的自動站實(shí)時資料圖形顯示技術(shù)

于冬至1，翟向東1，包洪旭2

（1.綏化市北林區(qū)氣象局，黑龍江綏化 152061；2.海倫市氣象局，黑龍江海倫 152300）

1 簡介

在氣象數(shù)據(jù)共享服務(wù)建設(shè)中，通過Internet實(shí)現(xiàn)氣象信息的發(fā)布無疑是一種很好的方式，而在提供給用戶的各種信息中，圖表最能直觀地反映各種要素信息[1]。目前Micaps業(yè)務(wù)系統(tǒng)只能提供全國大范圍等值線圖，而決策氣象服務(wù)需要不同區(qū)域等值線圖，并且要將Micaps的圖表通過Internet發(fā)布，這個過程需經(jīng)過一定的轉(zhuǎn)換。本文介紹一種便捷的方法，用戶可以通過Web瀏覽器直接訪問數(shù)據(jù)庫，并且實(shí)時資料通過網(wǎng)頁程序的處理形成圖表，方便用戶查看省、地區(qū)小范圍的自動站實(shí)時氣象資料圖表，及時準(zhǔn)確的了解雨情、溫度等變化情況。

用戶通過Web瀏覽器可查看的內(nèi)容包括：等溫度圖和等雨量圖（圖1），用戶只要打開主頁面，就會顯示最近整點(diǎn)時次的自動站雨量等值線圖，頁面還提供了“前1 h”、“后1 h”、“任意時間數(shù)據(jù)查詢”超鏈接。還可查看單站逐時溫度氣壓時序圖（圖2）、濕度時序圖、水氣壓時序圖、露點(diǎn)溫度時序圖，顯示最近整點(diǎn)前24 h各氣象要素變化曲線。

圖1 自動站等雨量圖

圖2 單站逐時溫度氣壓時序

2 系統(tǒng)設(shè)計(jì)

2.1 設(shè)計(jì)思路

黑龍江省自動站資料每小時通過網(wǎng)絡(luò)上傳到黑龍江省氣象信息中心數(shù)據(jù)服務(wù)器。信息中心將數(shù)據(jù)寫入MS SQLServer數(shù)據(jù)庫，同時通過Web服務(wù)器對外提供服務(wù)[2]，因此，在網(wǎng)絡(luò)中心開發(fā)服務(wù)程序，對MS SQLServer數(shù)據(jù)庫中的每時自動站資料進(jìn)行處理，生成各種氣象圖表，通過Web服務(wù)器對外發(fā)布。

2.2 系統(tǒng)組成

系統(tǒng)分兩部分：前臺客戶網(wǎng)頁和后臺服務(wù)程序。前臺客戶網(wǎng)頁程序是采用JavaScript語言加VML技術(shù)實(shí)現(xiàn)的，前臺網(wǎng)頁程序完成各種圖形的繪制和顯示，包括曲線圖生成、網(wǎng)格內(nèi)插計(jì)算、等值線跟蹤和繪制等。后臺服務(wù)程序采用PHP腳本實(shí)現(xiàn)，主要負(fù)責(zé)自動站氣象數(shù)據(jù)的讀取、篩選和轉(zhuǎn)化，提供網(wǎng)格離散數(shù)據(jù)等。

2.3 繪圖環(huán)境

在網(wǎng)頁上繪圖是通過VML技術(shù)實(shí)現(xiàn)的，IE瀏覽器從5.0版開始支持VML繪圖，用戶不需要額外下載安裝，可直接在網(wǎng)上瀏覽查看，使用方便[3]。

2.4 算法實(shí)現(xiàn)

網(wǎng)頁上圖形繪制的各種算法具體是通過JavaScript語言實(shí)現(xiàn)的，因?yàn)樗@示的地理范圍小，離散站點(diǎn)較少，用JavaScript語言即可滿足對運(yùn)算速度的要求，現(xiàn)以等值線的繪制為例，簡單介紹其繪制過程。

系統(tǒng)采用固定天氣底圖方式，先在頁面上顯示建好的蘭勃特投影地圖，然后在地圖上疊加等值線。本例選用綏化地區(qū)中心參考經(jīng)度126.5°E，起始、結(jié)束緯度分別為48.7° N,45.2°N。出于設(shè)計(jì)方面的目的，采用平分的方法確定格距，將地圖寬高平分25×20份，這里每個經(jīng)度大約6個格，選用了大約40多個離散站點(diǎn)，用距離加權(quán)平均法進(jìn)行插值計(jì)算。因?yàn)榈乩矸秶　⒁刂迪嘟仍?，跟蹤算法增?qiáng)了死循環(huán)的判斷處理能力，使系統(tǒng)運(yùn)行更加穩(wěn)定。

因?yàn)榈戎稻€填色運(yùn)算設(shè)計(jì)復(fù)雜，所以這里采用色斑圖的方法解決，達(dá)到同樣好的效果[4]，即在每個網(wǎng)格點(diǎn)上填加矩形色塊，并添滿整個繪圖區(qū)，保持飽和度和亮度不變，根據(jù)離散點(diǎn)兩個極值和該離散點(diǎn)值來改變矩形色塊的色調(diào)，達(dá)到類似雷達(dá)圖的強(qiáng)對比效果。

2.5 數(shù)據(jù)讀取與質(zhì)量控制

在服務(wù)器端由PHP語言完成數(shù)據(jù)查詢。用戶在每次使用時，系統(tǒng)用SQL語句查詢信息中心的數(shù)據(jù)庫，得到最新氣象數(shù)據(jù)資料。數(shù)據(jù)中出現(xiàn)的野值對等值線繪制影響較大，為此系統(tǒng)對自動站數(shù)據(jù)進(jìn)行了適當(dāng)?shù)呐袆e篩選。系統(tǒng)根據(jù)離散點(diǎn)的兩個極值來確定等值線條數(shù)和取值，對等溫線采用分段化整的方法，對等雨量線則采用分級的方法，并將雨量0.0等直線用0.09線代替，明確了降水范圍。

3 結(jié)語

所有圖形繪制過程都通過JavaScript腳本在客戶端進(jìn)行，減輕了服務(wù)器端的壓力，用戶也無須額外下載插件，所需支持環(huán)境小、成本低、實(shí)用范圍廣。

自動站資料每小時進(jìn)行更新，時效性強(qiáng)，通過對自動站數(shù)據(jù)的可視化處理，能很好的反映局部小范圍天氣變化情況，在此系統(tǒng)的支持下，用戶只需訪問網(wǎng)址，即可查詢到自動站實(shí)時資料的各種圖形信息。在此基礎(chǔ)上還可作進(jìn)一步開發(fā)處理，如多要素疊加，多信息同屏顯示，與地理信息系統(tǒng)GIS的融和等，為氣象分析提供更加詳實(shí)、直觀的信息[5]。

[1]賴志坤,朱欣焰,李大軍.實(shí)時空間信息服務(wù)系統(tǒng)研究[J].地理信息世界,2006,4（1）:18-22.

[2]李興寶,侯方.基于自動氣象站與自動雨量站的氣象服務(wù)、監(jiān)視及自動報警系統(tǒng)[J].氣象科技,2009,37（1）:110-113.

[3]陳少平,田剛,王建國.三峽自動氣象站實(shí)時資料數(shù)據(jù)庫及其應(yīng)用[J].氣象,2005,31（12）:69-72.

[4]林國平,劉作挺.廣州自動氣象觀測站要素統(tǒng)計(jì)查詢系統(tǒng)[J].廣東氣象,2001（1）:15-18.

[5]陳少平,田剛,王建國.三峽自動氣象站實(shí)時資料數(shù)據(jù)庫及其應(yīng)用[J].氣象,2005,31（12）:69-72.

1002－252X（2012）01－0040－01

2011－12－6

于冬至（1963-），男，黑龍江省海倫市人，綏化學(xué)院，本科生，工程師.