江西省自動(dòng)土壤水分觀測(cè)數(shù)據(jù)平臺(tái)在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域中的應(yīng)用

李嫦 黃玲

摘 要：針對(duì)當(dāng)前自動(dòng)土壤水分觀測(cè)資料應(yīng)用到農(nóng)業(yè)氣象服務(wù)中缺少統(tǒng)一業(yè)務(wù)平臺(tái)，各級(jí)氣象部門對(duì)資料查詢、統(tǒng)計(jì)和業(yè)務(wù)化產(chǎn)品存在較大需求的問(wèn)題，采用 B/S架構(gòu)模式，依托My Eclipse開發(fā)環(huán)境，通過(guò)MS SQL Server 2008數(shù)據(jù)庫(kù)存儲(chǔ)數(shù)據(jù)，自主開發(fā)了集土壤水分監(jiān)測(cè)管理整個(gè)業(yè)務(wù)流程為一體的管理平臺(tái)。其實(shí)現(xiàn)了土壤水分旱情等級(jí)評(píng)價(jià)、墑情分析、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)查詢、年值序列分析統(tǒng)計(jì)、月值序列分析統(tǒng)計(jì)、日值序列分析統(tǒng)計(jì)、質(zhì)量監(jiān)控、運(yùn)行監(jiān)控、站點(diǎn)信息和臺(tái)站檔案等功能。

關(guān)鍵詞：自動(dòng)土壤水分觀測(cè)；數(shù)據(jù)平臺(tái)；農(nóng)業(yè)領(lǐng)域；應(yīng)用

文章編號(hào)： 1005-2690（2018）11-0007-02 中圖分類號(hào)： S152.7 文獻(xiàn)標(biāo)志碼： A

江西是農(nóng)業(yè)大省之一，其特有的地理?xiàng)l件和氣候特征導(dǎo)致每年都會(huì)發(fā)生各種旱、澇災(zāi)情。為了加強(qiáng)對(duì)氣象災(zāi)害特別是旱澇災(zāi)害的防御，滿足農(nóng)業(yè)氣象防災(zāi)減災(zāi)和國(guó)家糧食安全的需要，提高防災(zāi)減災(zāi)能力和應(yīng)對(duì)氣候變化的能力，根據(jù)我國(guó)氣象局“氣象監(jiān)測(cè)和災(zāi)害預(yù)警工程”關(guān)于在江西省建設(shè)自動(dòng)土壤水分觀測(cè)站網(wǎng)的總體安排，江西省氣象局于2009—2011年分兩批共建設(shè)自動(dòng)土壤水分觀測(cè)站52個(gè)，基本形成了覆蓋全省主要糧食產(chǎn)區(qū)干旱監(jiān)測(cè)的自動(dòng)土壤水分觀測(cè)站網(wǎng)。自動(dòng)土壤水分觀測(cè)站網(wǎng)的建成，極大地提高了江西省農(nóng)業(yè)氣象觀測(cè)自動(dòng)化水平，為農(nóng)業(yè)干旱氣象服務(wù)提供了基礎(chǔ)資料和指導(dǎo)產(chǎn)品。通過(guò)前期調(diào)研，省、市、縣3級(jí)氣象部門對(duì)已建成的自動(dòng)土壤水分觀測(cè)資料缺少統(tǒng)一的數(shù)據(jù)應(yīng)用平臺(tái)，尤其對(duì)資料的查詢、統(tǒng)計(jì)和業(yè)務(wù)化產(chǎn)品存在較大的需求。根據(jù)上述調(diào)查結(jié)果發(fā)現(xiàn)，開發(fā)一套自動(dòng)土壤水分觀測(cè)數(shù)據(jù)應(yīng)用平臺(tái)勢(shì)在必行[1，2]。

通過(guò)軟硬件設(shè)備搭建的土壤水分資料業(yè)務(wù)化綜合應(yīng)用平臺(tái)，主要包括觀測(cè)數(shù)據(jù)查詢、綜合分析（干旱分析、單作物生長(zhǎng)期對(duì)土壤水分需求分析等）、序列查詢、質(zhì)量監(jiān)控、運(yùn)行評(píng)估、臺(tái)站沿革、站網(wǎng)布局、站點(diǎn)信息八大模塊，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)共享和數(shù)據(jù)產(chǎn)品業(yè)務(wù)化的目標(biāo)[3，4]。

1 系統(tǒng)構(gòu)建

為了使系統(tǒng)以更松散的方式耦合，系統(tǒng)體系架構(gòu)設(shè)計(jì)采用分層式結(jié)構(gòu)，從下至上分別為運(yùn)行支撐層、數(shù)據(jù)層、服務(wù)層和應(yīng)用層4個(gè)不同的層次。

1.1 運(yùn)行支撐層

運(yùn)行支撐層是土壤水分資料業(yè)務(wù)化綜合應(yīng)用平臺(tái)的載體，依托江西省大氣探測(cè)技術(shù)中心現(xiàn)有的軟硬件基礎(chǔ)設(shè)施，搭建適合系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行的環(huán)境，包括網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)、服務(wù)器系統(tǒng)、存儲(chǔ)備份系統(tǒng)和安全設(shè)備等硬件環(huán)境，以及計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)、數(shù)據(jù)平臺(tái)軟件等軟件環(huán)境。

1.2 數(shù)據(jù)層

數(shù)據(jù)層通過(guò)服務(wù)層為應(yīng)用層的庫(kù)房管理相關(guān)數(shù)據(jù)庫(kù)提供內(nèi)容。數(shù)據(jù)庫(kù)內(nèi)容主要包括臺(tái)站沿革數(shù)據(jù)表，干旱等級(jí)劃分表，茶樹、棉花、大豆、油菜、花生、玉米、臍橙和柑橘等種植物生長(zhǎng)期內(nèi)對(duì)土壤墑情的需求表，土壤水分觀測(cè)設(shè)備的評(píng)估數(shù)據(jù)表，土壤水分觀測(cè)設(shè)備運(yùn)行狀況表與監(jiān)控信息表以及基礎(chǔ)地理信息表等。

1.3 服務(wù)層

服務(wù)層是根據(jù)不同用戶對(duì)數(shù)據(jù)平臺(tái)的共性需求而設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)的系列標(biāo)準(zhǔn)服務(wù)接口，以及在此基礎(chǔ)上建立的在線服務(wù)系統(tǒng)。通過(guò)在線服務(wù)系統(tǒng)向應(yīng)用層提供所需的各種應(yīng)用服務(wù)，如數(shù)據(jù)獲取、數(shù)據(jù)查詢、在線制圖等。

1.4 應(yīng)用層

應(yīng)用層是面向系統(tǒng)服務(wù)對(duì)象而提供的業(yè)務(wù)功能。應(yīng)用層構(gòu)造了門戶網(wǎng)站，是土壤水分資料業(yè)務(wù)化綜合應(yīng)用平臺(tái)面向最終用戶的層面。

2 平臺(tái)建設(shè)

2.1 數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)

考慮到測(cè)繪資料檔案數(shù)據(jù)量較大，且涉及大量涉密數(shù)據(jù)，對(duì)安全性需求較高，故本系統(tǒng)采用MS SQL Server 2008作為數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)。

2.2 系統(tǒng)功能模塊設(shè)計(jì)

系統(tǒng)按照功能模塊劃分原則設(shè)計(jì)，根據(jù)平臺(tái)管理的業(yè)務(wù)要求，自上而下對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行功能解析與模塊劃分，主要包括土壤水分旱情等級(jí)評(píng)價(jià)、墑情分析、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)、年值序列、月值序列、日值序列、質(zhì)量監(jiān)控、運(yùn)行監(jiān)控、站點(diǎn)信息和臺(tái)站檔案十大模塊。

2.3 系統(tǒng)開發(fā)與實(shí)現(xiàn)

系統(tǒng)采用 B/S架構(gòu)模式，依托My Eclipse開發(fā)環(huán)境，通過(guò)MS SQL Server 2008數(shù)據(jù)庫(kù)存儲(chǔ)數(shù)據(jù)，開發(fā)建立了一個(gè)集土壤水分監(jiān)測(cè)管理整個(gè)業(yè)務(wù)流程為一體的管理系統(tǒng)。

2.3.1 綜合分析

分為江西省旱情分析和對(duì)單作物墑情分析兩大模塊，生成各自分析結(jié)果產(chǎn)品。兩大模塊在同一界面中顯示，即全省旱情分析以全省地圖為底圖，顯示全省土壤水分旱情等級(jí)評(píng)價(jià)色斑圖，綜合為全省旱情等級(jí)評(píng)價(jià)產(chǎn)品；單作物墑情分析以農(nóng)作物所在縣為單位，鼠標(biāo)移至，即以表格形式顯示該種農(nóng)作物墑情狀況分析結(jié)果。

2.3.2 數(shù)據(jù)查詢

設(shè)置單站和多站8個(gè)土層的實(shí)時(shí)相對(duì)濕度、體積含水量、重量含水率、水分貯存量數(shù)據(jù)查詢，同時(shí)也可進(jìn)行自定義時(shí)段統(tǒng)計(jì)。

2.3.3 序列查詢

建立單站年值序列、月值序列、日值序列曲線圖。序列包含相對(duì)濕度、體積含水量、重量含水率及水分貯存量。

2.3.4 質(zhì)量監(jiān)控

依據(jù)2010年江西省氣象科技創(chuàng)新基金課題《自動(dòng)土壤水分資料傳輸報(bào)警系統(tǒng)》對(duì)數(shù)據(jù)質(zhì)量界定的閾值研究成果，確定土壤相對(duì)濕度錯(cuò)誤閾值范圍，以此對(duì)全省自動(dòng)土壤水分觀測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行監(jiān)控，發(fā)布錯(cuò)誤數(shù)據(jù)監(jiān)控結(jié)果產(chǎn)品（自動(dòng)生成并滾動(dòng)發(fā)布），并在首頁(yè)顯示。

2.3.5 站點(diǎn)信息

展示臺(tái)站自動(dòng)土壤水分站的站名、區(qū)站號(hào)、經(jīng)緯度、土壤容重、田間持水量、凋萎濕度等基本信息，以圖表形式展示。

3 結(jié)束語(yǔ)

自動(dòng)土壤水分觀測(cè)數(shù)據(jù)應(yīng)用平臺(tái)經(jīng)過(guò)1年多的研究開發(fā)及試用改進(jìn)，各項(xiàng)功能更加完善。從設(shè)備監(jiān)測(cè)、數(shù)據(jù)分析、制作到產(chǎn)品生成，形成了一套清晰、規(guī)范的土壤水分觀測(cè)數(shù)據(jù)應(yīng)用業(yè)務(wù)技術(shù)流程。該平臺(tái)通過(guò)Web網(wǎng)站發(fā)布形式，為江西省用戶提供了一個(gè)集數(shù)據(jù)查詢、綜合分析、序列查詢、質(zhì)量監(jiān)控、運(yùn)行評(píng)估、臺(tái)站沿革、站網(wǎng)布局和站網(wǎng)信息八大功能的數(shù)據(jù)應(yīng)用平臺(tái)。該平臺(tái)的研究，為自動(dòng)土壤水分評(píng)估、業(yè)務(wù)化運(yùn)行現(xiàn)狀以及全網(wǎng)布局和站點(diǎn)基礎(chǔ)信息資料提供統(tǒng)一、權(quán)威的查詢平臺(tái)，為江西省氣象為農(nóng)服務(wù)提供基礎(chǔ)參考數(shù)據(jù)，為全省干旱和作物生育期綜合分析提供服務(wù)產(chǎn)品，填補(bǔ)了江西省干旱預(yù)報(bào)服務(wù)領(lǐng)域的一項(xiàng)空白，增強(qiáng)了江西省干旱氣象服務(wù)的能力。

參考文獻(xiàn)：

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（收稿日期：2018-10-15）