基于WebGIS的负离子浓度观测数据综合应用平台及关键技术

胡新华

(江西省大气探测技术中心，南昌330096)

0 引言

负离子是大气成分的组成部分，负离子浓度观测数据综合应用平台建设是大气成分业务建设的重要内容[1]。为满足环境气象预报服务的需求，提升江西省环境气象观测能力，实时掌握省内各重点风景区的负离子浓度变化情况，按照中国气象局《大气成分观测业务规范》(试行)及《大气负离子自动观测系统功能需求书》的要求，江西省气象部门先后在庐山、龙虎山、武功山及武夷山等风景区和自然保障区建设了25套自动负离子观测设备，用于观测分析地球环境的物理特性、气候、季节、时间变化及大气中污染物变化对环境中空气离子浓度所产生的影响，同时为创建中国天然氧吧提供数据支撑[2-4]。江西省大气探测技术中心对负离子浓度观测数据综合应用平台进行了设计和开发，实现了全省负离子观测数据实时监控、应用和管理[5，6]。

文章从平台结构、主要功能和采用的关键技术等方面介绍江西负离子浓度观测数据综合应用平台的建设情况。

1 系统结构

江西负离子浓度观测数据综合应用平台采用WebGIS平台设计，以观测数据为基础，分别架构数据采集解译子系统和数据显示管理子系统。

2 网络结构

负离子浓度观测数据综合应用平台从逻辑上可以划分为数据采集服务器和数据服务平台服务器两个部分。其中，数据采集解译服务器用于承载数据采集子系统的运行，位于气象内网，与大气探测技术中心和气象信息中心的数据源服务器互联实现数据采集；数据服务平台服务器用于承载数据显示管理子系统和数据存储中心，位于气象内网，支持系统管理员、授权客户和普通用户访问，同时，在支持Internet接口的情况下，数据显示管理服务器还可通过防火墙与Internet互联，既可保证安全性，又可以支持外网用户访问[7，8]。

3 系统主要功能

系统主要功能分为运行监控、自动解译、质量级别管理、故障管理、站点管理和综合分析评估等6部分。

3.1 运行监控

负离子观测设备通过GPRS外网将观测数据报文上传至省局，经防火墙映射到内网数据接收处理中心解析入库。通过运行监控模块检查数据到报情况和质量，包括到报及时性、文件格式是否规范、缺报、无效报文、站点信息错误等。页面以地图形式显示各站点(绿色为正常运行、灰色为故障)。

3.2 自动解译

自动解译模块支持对收取到的负离子浓度数据进行解译，并提取相关信息入库；支持对负离子浓度站所在地区气象实时数据的采集及关联入库；支持根据负离子浓度质量等级进行友情提示并自动关联入库。

3.3 质量级别管理

质量级别管理模块支持负离子浓度质量级别的维护管理及显示。依据负离子浓度计算对应负离子浓度参考等级、空气清新度指数预报等级以及同健康的关系等参数，并显示在首页。依据各站实时负离子浓度参考等级所对应的色系选择不同的图标进行站点标记的显示。

3.4 故障管理

故障管理模块支持各负离子自动观测站运行状态显示，登录管理界面时为默认界面。页面以地图形式显示各站点(绿色为正常运行，灰色为故障)，并显示报文采集比例饼图(月/季/年)。

3.5 站点管理

站点管理模块主要面向系统管理员，支持新增、修改、删除站点信息，包括站号、站名、分布点、经度、纬度、海拔高度、建设年月、设备生产厂家或型号、数据来源和对应气象站编号等。

3.6 综合分析评估

综合分析评估模块支持对任意时段单站/所有站点负离子浓度资料(每小时、24 h浓度平均、每日浓度平均、月平均、季平均、年平均资料)进行查询，并以固定字段的格式输出，提供EXCEL表格下载。支持产品制作功能，直接为用户提供产品服务，产品制作包含图形(曲线、饼图)及文字，以报告的形式输出。同时在产品制作中，增加相关气象要素的对比叠加分析。

4 关键技术支持

4.1 建立元信息库

收集整理全省负离子站点型号、区站号、经纬度和观测要素等基本信息，建立负离子元信息库并动态更新，规范并符合负离子自动观测系统数据格式。

4.2 分层显示技术

为提高系统运行效率和用户查询速度，在GIS地图上采用分层显示技术展现数据到报状况和运行情况，具备地图缩放功能，通过预设比例尺，可查看站点分布、单站情况。

4.3 数据分类存储

因负离子观测数据量较大，为提高用户查询使用效率，在数据库中设置实时数据表和历史数据表，分类存储。用户可根据需求从不同的数据表中提取相关数据，提高了实时监控数据查询和历史资料查询速度和效率。

4.4 数据可用性分析

在规定的工作时次内，统计错误时次、未到报时次和格式错误时次，利用业务可用性计算公式计算和分析得出负离子数据业务可用性，为数据应用和设备维护维修提供依据。

5 结束语

负离子浓度观测数据综合应用平台采用WebGIS平台的方式设计，实现了数据采集、处理和应用，解决了台站数据查询和资料应用等实际问题。经试运行，平台运行稳定、网络传输畅通、数据上传及时、资料解析无误、数据查询方便。该平台的建设，可为落实全省地面自动化改革和健全生态文明建设气象保障服务提供有力支撑。