基于百度地图的农业气象在线监测平台设计与实现

吴频频　李长明

摘 要：依托企业研发项目农业自动气象监测系统的建设，开展了基于百度地图API的WebGIS在农业气象监测信息采集、处理与共享的研究。根据气象行业相关标准，对监测信息进行标准化处理和存储，实现了監测站分布，实时数据查看，数据分析与统计功能，力求通过WebGIS技术使信息展示快捷直观易用，为农业气象监测信息的最大化利用提供方便。

关键词：百度地图API;农业气象;WebGIS

中图分类号：TP391文献标识码：A文章编号：1003-5168（2018）26-0023-03

1 研究背景

近年来，针对农业生产经营特点设计的区域自动气象监测站被越来越多地建设和使用。农业气象站不仅监测要素全，而且还能实现实时监测和远距离数据传输。目前，市场上的农业气象站的结构相似，主要有温度、湿度、风向、风速、雨量和气压等6种常规传感器，以及土壤湿度、光照度、叶面湿度和土壤水分等专业传感器，另外还会配置LED显示屏以实时显示采集的数据等。然而，对农业气象站设计的应用软件较为单一，且多为单机桌面客户端模式操作。这种设计模式可以使应用软件接收采集的数据，并显示解析后的数据。但是，有些软件在设计之初不采用数据库，直接使用文本文件转存，这种混合式的软件设计，对单一监测站来说看似简单直观，但对大面积使用形成监测网的用户来说，不能满足其全局观测、集中存储、分类查询数据的要求。本文结合项目实际，采用基于客户端/浏览器模式（B/S），将数据采集与数据查询分开，并使用百度地图API技术实现监测站位置分布与实时数据查看。

2 关键技术与设计

2.1 关键技术

客户端/浏览器模式（B/S模式），将显示逻辑交给浏览器，事务处理逻辑交给应用服务器，这样就避免了庞大的客户端[1]，能实现服务端集中提供服务，客户端可以分布使用服务且无需额外安装软件。

WebGIS即网络地理信息系统，具有强大的空间数据管理与分析、属性数据查询等功能，能实现信息动态实时更新、图文并茂及形象直观表达[2]。WebGIS主要有3种结构模式，即集中模式、S（客户/服务器）结构模式和B/S（浏览器/服务器）模式，其中的B/S（浏览器/服务器）模式提高了系统应用的跨平台性，也便于用户群的扩展和变化[3]。GIS按照部署方式可分为私有和公用两大类。私有GIS多为自建自用，一般使用ArcGIS等软件搭建服务端，需要自行进行地图数据采集、处理、更新及发布地图服务等，数据更新慢，但自主可控，容易实现基于地理分析的个性应用;公用GIS多由大型互联网公司提供地图服务，如国内的百度地图、高德地图等及国外的谷歌地图，这些公司通常是自己或者从地图数据公司采购数据，发布服务，一般是免费为公众提供服务，具有数据更新周期短、数据精度高等特点，但不利于实现基于地理分析的个性需求。

百度地图API，即百度地图JavaScript API是一套由JavaScript语言编写的应用程序接口，可在网站中构建功能丰富、交互性强的地图应用，支持电脑端和移动端基于浏览器的地图应用开发，且支持HTML5特性的地图开发。使用百度地图API，可免去自行搭建服务端的麻烦，只需使用HTML等前台开发语言编写客户端调用即可[4]。

本文结合项目实际，仅需要用到基础的地图显示、位置分布等需求，地理空间分析等需求目前暂未用到，所以采用百度地图API最为合适，不仅地图服务稳定，且数据更新快，位置准确建设方便。

JSON（JavaScript Object Notation）是一种轻量级的数据交换格式。采用完全独立于编程语言的文本格式来存储和表示数据。简洁和清晰的层次结构使JSON成为理想的数据交换语言，易于人阅读和编写，同时也易于机器解析和生成，并能有效提升网络传输效率[5]。

2.2 技术路线

采用微软.NET框架，利用C#语言实现软件功能开发。采用IIS7.5搭建信息服务器，提供在线平台软件的访问。使用百度地图JavaScript API V2.0开发地图服务功能。

服务器端软件运行环境为Windows Server 2008 64 bit系列操作系统，Microsoft SQL Server 2008 R2数据库管理系统。

浏览器端需要安装IE9以上浏览器，或360、谷歌等浏览器，客户端与服务端通信采用JSON格式作为数据交换的载体。

2.3 整体设计

该农业气象在线监测平台部署在服务器上，通过后台服务将各监测站利用无线或串口方式传输的数据接收并进行处理然后存储，通过前台软件为用户提供信息发布和查询等服务，用户通过任意电脑使用浏览器软件访问在线监测平台进行业务操作。系统软件整体结构图如图1所示。

在线监测平台实现的功能如下。

①基于地图的操作。在百度地图上显示所有站点及其实时监测数据信息，有报警的站点，显示提示及声音报警，地图放大、缩小、漫游、选择、弹框等。

②观测数据查询操作。可以查看实时上传的监测信息，历史数据信息。

③数据统计与分析操作。以图表的形式查看历史数据趋势信息，按照要素以月为单位进行统计分析。

④其他操作。用户管理、权限设置及查询报警等功能。

4 结语

本项目实现了农业气象数据的实时采集和实时监测，特别有利于连点成网的大面积监测使用。但针对农业生产的特点，目前的简单监测和分析还不能满足农业生产的需求，期待未来更多的传感器应用到农业气象中，结合土壤情况实现自动灌溉，提前预防病虫害，结合不同农作物研发更具针对性的气象监测系统及应用软件。

参考文献：

[1]覃国蓉.基于B/S架构的软件项目实训[M].北京：电子工业出版社，2004.

[2]张倩，靳云通，罗勇，等.基于百度地图API的农特产品地理信息系统设计与实现[J].安徽农业科学，2015（5）：342-344.

[3]刘琦，潘瑜春.基于B/S模式的WEBGIS应用系统研究[J].计算机工程与应用，2004（20）：176-179.

[4]李艳.基于百度地图API的Web地图服务及应用研究[J].地理信息世界，2010（2）：54-57.

[5]百度百科.JSON[EB/OL].（2018-07-31）[2018-08-01].https：//baike.baidu.com/item/JSON.