基于Web的自動站實時資料圖形顯示技術

于冬至，翟向東，包洪旭

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

基于Web的自動站實時資料圖形顯示技術

于冬至1，翟向東1，包洪旭2

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

1 簡介

在氣象數據共享服務建設中，通過Internet實現氣象信息的發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業務系統只能提供全國大范圍等值線圖，而決策氣象服務需要不同區域等值線圖，并且要將Micaps的圖表通過Internet發布，這個過程需經過一定的轉換。本文介紹一種便捷的方法，用戶可以通過Web瀏覽器直接訪問數據庫，并且實時資料通過網頁程序的處理形成圖表，方便用戶查看省、地區小范圍的自動站實時氣象資料圖表，及時準確的了解雨情、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”、“任意時間數據查詢”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、露點溫度時序圖，顯示最近整點前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 系統設計

2.1 設計思路

黑龍江省自動站資料每小時通過網絡上傳到黑龍江省氣象信息中心數據服務器。信息中心將數據寫入MS SQLServer數據庫，同時通過Web服務器對外提供服務[2]，因此，在網絡中心開發服務程序，對MS SQLServer數據庫中的每時自動站資料進行處理，生成各種氣象圖表，通過Web服務器對外發布。

2.2 系統組成

系統分兩部分：前臺客戶網頁和后臺服務程序。前臺客戶網頁程序是采用JavaScript語言加VML技術實現的，前臺網頁程序完成各種圖形的繪制和顯示，包括曲線圖生成、網格內插計算、等值線跟蹤和繪制等。后臺服務程序采用PHP腳本實現，主要負責自動站氣象數據的讀取、篩選和轉化，提供網格離散數據等。

2.3 繪圖環境

在網頁上繪圖是通過VML技術實現的，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，可直接在網上瀏覽查看，使用方便[3]。

2.4 算法實現

網頁上圖形繪制的各種算法具體是通過JavaScript語言實現的，因為所顯示的地理范圍小，離散站點較少，用JavaScript語言即可滿足對運算速度的要求，現以等值線的繪制為例，簡單介紹其繪制過程。

系統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。本例選用綏化地區中心參考經度126.5°E，起始、結束緯度分別為48.7° N,45.2°N。出于設計方面的目的，采用平分的方法確定格距，將地圖寬高平分25×20份，這里每個經度大約6個格，選用了大約40多個離散站點，用距離加權平均法進行插值計算。因為地理范圍小、要素值相近等原因，跟蹤算法增強了死循環的判斷處理能力，使系統運行更加穩定。

因為等值線填色運算設計復雜，所以這里采用色斑圖的方法解決，達到同樣好的效果[4]，即在每個網格點上填加矩形色塊，并添滿整個繪圖區，保持飽和度和亮度不變，根據離散點兩個極值和該離散點值來改變矩形色塊的色調，達到類似雷達圖的強對比效果。

2.5 數據讀取與質量控制

在服務器端由PHP語言完成數據查詢。用戶在每次使用時，系統用SQL語句查詢信息中心的數據庫，得到最新氣象數據資料。數據中出現的野值對等值線繪制影響較大，為此系統對自動站數據進行了適當的判別篩選。系統根據離散點的兩個極值來確定等值線條數和取值，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 結語

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

自動站資料每小時進行更新，時效性強，通過對自動站數據的可視化處理，能很好的反映局部小范圍天氣變化情況，在此系統的支持下，用戶只需訪問網址，即可查詢到自動站實時資料的各種圖形信息。在此基礎上還可作進一步開發處理，如多要素疊加，多信息同屏顯示，與地理信息系統GIS的融和等，為氣象分析提供更加詳實、直觀的信息[5]。

[1]賴志坤,朱欣焰,李大軍.實時空間信息服務系統研究[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、監視及自動報警系統[J].氣象科技,2009,37（1）:110-113.

[3]陳少平,田剛,王建國.三峽自動氣象站實時資料數據庫及其應用[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計查詢系統[J].廣東氣象,2001（1）:15-18.

[5]陳少平,田剛,王建國.三峽自動氣象站實時資料數據庫及其應用[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，綏化學院，本科生，工程師.