江苏省海洋观测信息集成展示服务系统设计研发

潘锡山+时珉+彭模+邵帅+赵爱博+黄祖英

【摘 要】根据江苏海洋预报减灾业务发展需求，为将多源海洋观测站点数据汇交至海洋预警报业务场所，充分发挥数据效用，实现多类型、多要素海洋观测数据信息集成显示，利用ETL数据处理技术、SmartEarth等技术设计研发了海洋观测信息集成展示服务系统，从而实现了终端数据采集、海洋观测终端管理、海洋观测数据管理、海洋观测数据统计分析、观测数据GIS应用、观测站监控等一系列功能。

【关键词】信息集成；数据采集；海洋观测

【Abstract】According to the development needs of marine forecasting and disaster reduction business in Jiangsu Province， a marine observational information integrated display system was designed and developmental by using ETL data processing technology， SmartEarth and other technologies in order to transmit the data of different oceanic observation stations to the marine pre-warning business sites and give full play to its effectiveness. A series of functions can be achieved with the system， such as terminal data collection， marine observation terminal management， marine observation data management， statistical analysis of marine observation data， GIS application of observation data and observation station monitoring.

【Key words】Information integration； Data collection； Marine observation

1 建設背景

为满足江苏沿海地区海洋防灾减灾要求，江苏省海洋环境监测预报中心近几年实施了海洋预警报体系一期工程和辐射沙洲海域海洋观测台站建设项目，进行了省级海洋预报中心建设，通过对海洋观测数据的实时处理分析，开展海洋环境和海洋灾害的预警报工作，为防止和减少了全省的海洋灾害、海上生产活动安全、海洋环境保护和海洋突发公共事件应急处置提供了科学依据。

为完善江苏省海洋预警报体系，实施江苏省海洋预警报体系二期工程建设项目，进一步完善江苏省海洋观测网络，并通过共享海洋、气象、水利、涉海高校院所等系统内外部门间的相关海洋观测数据，进一步提升江苏海域海洋观测预警预报能力，为海洋防灾减灾和海洋综合管理提供决策支持。

海洋环境观测数据集成和系统化应用是江苏省海洋预警报体系建设的重要组成部分。省海洋观测信息集成展示平台建设项目拟利用信息网络、信息化系统、二维及三维展示等信息化手段，实现海洋观测数据的集成、分析、图形化展示等业务应用，建设海洋观测信息集成展示服务系统，为江苏省海洋环境监测预报提供信息化技术支持。

2 平台设计

2.1 平台建设目标

为将多源海洋观测站点数据汇交至江苏省海洋环境监测预报中心海洋预警报业务场所，充分发挥数据效用，实现多类型、多要素海洋观测数据信息集成显示，购置相关数据采集服务器和数据存储设备，建设海洋观测信息集成展示服务系统。

海洋观测信息集成展示服务系统的建设内容主要包括：数据交换平台建设、海洋观测信息集成展示服务系统建设和图形化展示系统建设。

2.2 平台总体架构

海洋观测信息集成展示平台建设拟在江苏省海洋环境监测预报中心海洋预警报业务场所配置相关软硬件设备、建立海洋观测信息数据库，通过组建江苏省海洋观测虚拟专用拨号通信网络，实现多源多类型海洋观测站点观测数据信息的集成显示，为江苏省海洋预警预报和防灾减灾提供有力技术支撑。

图1 海洋观测信息集成展示平台总体架构示意图

作为江苏省海洋预警报体系二期工程建设项目重要组成部分，依据系统总体框架设计，海洋观测信息集成展示服务系统主要包括标准规范建设、数据交换平台建设、应用发布系统建设、图形化展示系统建设、网络系统建设和安全系统建设等内容，将多源的海洋观测站点数据汇交至省海洋预报中心，实现多类型、多要素海洋观测数据信息集成显示，并充分发挥数据效用。

2.3 平台建设内容

2.3.1 数据交换平台建设

通过搭建江苏省海洋观测数据交换平台，制定江苏省海洋观测数据交换标准，从而实现对全省海域范围的浮标、台站、志愿船等各类终端的数据采集，并能够与国家海洋预报中心、东海海洋预报中心等单位实现观测数据共享与交换，满足海洋观测与预报业务对数据的连续性、完整性、准确性等要求。

在搭建数据交换平台的过程中，需按照电子政务系统的建设规范要求，确保系统建设的规范性，同时理顺信息渠道，开放信息服务，遵循国家及海区海洋观测预报减灾信息共享平台建设技术规范，使海洋观测信息集成展示集成系统能方便地、准确地提取、加工、分析和发布相关数据，实现信息的共享。

2.3.2 海洋观测信息集成展示服务系统建设

建设海洋观测信息集成展示服务系统，通过数据交换平台提取各观测站点、志愿船中的观测数据，集中在海洋观测信息集成展示服务系统中向海洋预警人员进行展示，并通过手机进行特殊情况的提醒，达到预警的作用。endprint

2.3.3 图形化展示系统建设

在建设海洋观测信息集成展示服务系统的同时，使用WebGIS和SmartEarth等三维图形技术，使海洋监测数据“可视化”。

2.4 平台关键技术

2.4.1 基于J2EE技术的B/S多层架构

本项目整体使用了基于J2EE技术的B/S多层架构。J2EE是一種利用Java 2平台来简化企业解决方案的开发、部署和管理相关的复杂问题的体系结构。J2EE提供了方便存取数据库的JDBC API、CORBA技术以及能够在Internet应用中保护数据的安全模式，还提供了对 EJB（Enterprise JavaBeans）、Java Servlets API、JSP（Java Server Pages）以及XML技术的全面支持，满足系统高可用性、高可靠性以及可扩展性的应用的需求。

2.4.2 ETL数据处理技术

本项目中的数据交换平台主要使用了ETL数据处理技术。ETL是实现数据集成的主要技术，ETL是Extract（抽取）、Transform（转换）、Load（加载）首字母的缩写，主要提供数据抽取、数据转换、数据加载功能。数据抽取即从源系统抽取目的系统需要的数据；数据转换即将从源系统获取的数据按照业务需求，转换成目的系统要求的形式，并对错误、不一致的数据进行清洗和加工；数据加载即将转换后的数据装载到目的系统中，供商业智能（Business Intelligent，BI）等应用使用。

2.4.3 ESB服务总线技术

本项目在数据交换的基本功能基础上融合了服务总线技术，以此构建以企业服务总线（Enterprise Service Bus）为基础的数据交换服务总线。企业服务总线（ESB），它是传统中间件技术与XML、Web服务等技术结合的产物。ESB提供了网络中最基本的连接中枢，是构筑企业神经系统的必要元素。ESB的出现改变了传统的软件架构，消除不同应用之间的技术差异，让不同的应用服务器协调运作，实现了不同服务之间的通信与整合。从功能上看，ESB提供了事件驱动和文档导向的处理模式，以及分布式的运行管理机制，它支持基于内容的路由和过滤，具备了复杂数据的传输能力，并可以提供一系列的标准接口。

2.4.4 SOA技术架构

本项目应用系统功能按照具有工业标准的SOA服务（Web Service/Restful方式）架构进行设计，面向服务的体系结构（SOA）是一个组件模型，将应用程序的不同功能单元（称为服务）通过这些服务之间定义良好的接口和契约联系起来。接口是采用中立的方式进行定义的，它应该独立于实现服务的硬件平台、操作系统和编程语言。这使得构建在各种这样的系统中的服务可以以一种统一和通用的方式进行交互。

2.4.5 基于易智瑞地理信息系统和SmartEarth工具的图形化技术

本项目中提供了图形化展示海洋监测数据的功能，将借助易智瑞地理信息系统和SmartEarth等二、三维图像处理工具来实现。

易智瑞地理信息系统是一套完整的GIS平台产品，具有强大的地图制作、空间数据管理、空间分析、空间信息整合、发布与共享的能力。

SmartEarth是全球领先的三维数字地球场景和基于自身业务的可视化管理系统。SmartEarth可以支持桌面、移动终端、多屏投影等显示终端，可以为每个用户提供量身定做的软件和服务。

2.4.6 HTML5技术

本项目应用系统及移动APP界面展现和操作交互使用HTML5技术，HTML5是万维网的核心语言、标准通用标记语言下的一个应用超文本标记语言（HTML）的第五次重大修改。HTML5包含了最新的HTML、CSS和JavaScript技术，这些技术的整合能够减少网页浏览器富插件（Plug-in-Based Rich Internet Application，RIA）的使用，提高应用的兼容性和高效性。

2.4.7 移动应用技术

本项目中将移动智能终端和4G网络结合，采用移动APP实现了海洋监测设备与数据交换平台数据传输异常报警、海洋监测数据偏离报警等功能，方便系统管理员和海洋监测人员及时收到报警信息并做相应的处理。

3 系统主要功能

3.1 PC端系统功能

3.1.1 测点数据传输

观测数据传输子系统以模拟图的方式展现数据从各个站点传输至江苏省海涂研究中心，页面内容包括今日传输文件总数和传输状态。

通过该系统可以查询传输数据概况，包括今日文件总数和测点传输明细，即江苏自建站点（分为浮标、固定站以及雷达站三种）传输至省中心的各站点名称和对应的文件数量、国家站下发给省中心的文件总数以及气象局共享给省中心的文件总数。

3.1.2 测点观测地理空间展示

测点观测地理空间展示子系统以地图形式展示观测站点位置、站点状态以及站点观测要素的实时数据，同时结合三维模型展示站点模拟场景，以报警方式显示数据获取是否正常、观测值是否正常以及设备运行是否正常。

该系统主要根据江苏自建站点和国家站点的经纬度在地图中标识，同时能够直观反映站点编码、站点名称等信息。

3.1.3 观测数据分析

观测数据分析子系统以统计图表、数据表格方式统计显示观测数据查询分析结果，主要内容包括：实时观测数据分析、观测数据对比分析、观测数据列表查询以及观测数据极值分析。

实时观测数据分析功能便于快速查看指定站点观测要素的实时数据，包括不同时间长度的气温、气压、风速、风向、相对湿度等一系列要素，以单要素曲线图和观测数据表格形式呈现，从而对该站点某段时间内观测要素进行分析。观测数据对比分析功能通过设置观测数据来实现综合观测数据分析图的展现。

3.1.4 运行监控

运行监控子系统是以监控图的方式展现江苏自建站点数据获取、观测值、设备运行情况；显示国家下发、气象局共享数据的获取情况。同时提供系统监控日志的查看，便于实时了解站点的运行情况。

3.1.5 测点3D模型展示

利用该系统可随时查看3m浮标、10m浮标、海洋观测平台、验潮站以及气象潮位自动观测站的3D模型和实时观测数据，还具有拉近、远离、转换视角功能，用以查看观测站的室内外情景。

3.1.6 测点视频监控

测定视频监控子系统通过接入江苏自建站点视频，实时了解并掌握站点现场情况。

3.2 移动APP

移动APP提供海洋观测信息集成展示平台的移动应用并集成海洋预报短信平台的功能。APP支持主流的Android和IOS操作系统，实现海洋观测数据查询、统计查询以及GIS图形化应用，并能够通过移动终端实时查看江苏省海洋观测站网运行状况，确保整个海洋观测体系稳定运行。系统充分考虑到不同受众的需求，移动APP分为大众版和专业版。

3.2.1 大众版移动端功能

江苏海洋观测移动APP默认界面以不同颜色显示江苏海域各区域最新风向和风速，以及风速数据的更新时间、平均风速以及风速等级划分。除风力外，还可以查看海浪、水温、气温、水位要素。

3.2.2 大众版移动端功能

大众版内容主要包括观测数据传输、测点观测地理空间展示、运行监控、观测数据分析、预警报发布平台以及消息中心。

4 结语

本文系统介绍了海洋观测信息集成展示服务系统的设计及主要功能，该系统利用信息网络、信息化系统、二维及三维展示等信息化手段，实现了海洋观测数据的集成、分析、图形化展示等业务应用，将多源海洋观测站点数据汇交至江苏省海洋环境监测预报中心海洋预警报业务场所，充分发挥数据效用，实现多类型、多要素的海洋观测数据信息集成显示。endprint