基于天地圖的空氣質量實時監測系統

摘 要：本文是以開發貴州省空氣質量實時監測系統為例，闡述了以天地圖為底圖，直觀展示空氣質量實時監測數據的技術方法，在天地圖上以熱力圖的方式展現不同地區空氣質量實時濃度，數據可視化表達，體現空氣污染的地理空間特性。

關鍵詞：天地圖；空氣質量；空氣污染；監測系統

中圖分類號：P208 文獻標識碼：A 文章編號：1004-7344（2018）14-0163-02

1 現 狀

近年來中國城市地區空氣污染加劇，而霧霾成為城市大氣污染的主要表現之一，對居民的健康及生存環境造成極大的影響，空氣污染已引起了普通大眾的廣泛關注，成為每日天氣預報不可缺少的信息。目前，全國都建立了空氣質量實時監測數據共享平臺，數據獲取實時更新，但數據大多是基于表格、圖表的形式展現，不便于直觀了解?？諝獗O測信息不同于普通信息，它具有空間特性，可以通過經緯度坐標來表示?？諝赓|量監測數據本身所具有的地理空間相關特性決定了通過WebGIS技術對空氣質量數據展示與分析具有廣泛的應用前景。在WebGIS技術中，天地圖應用廣泛，數據服務豐富，技術成熟。通過獲取空氣質量實時監測數據并利用天地圖API接口開發空氣質量實時監測系統直觀易懂，監測數據可視化表達，為管理者快速提供決策支持及信息參考。

2 天地圖

天地圖是國家測繪地理信息局主導建設的國家地理信息公共服務平臺，它是“數字中國”的重要組成部分。天地圖的目的在于促進地理信息資源共享和高效利用，提高測繪地理信息公共服務能力和水平，改進測繪地理信息成果的服務方式，更好地滿足國家信息化建設的需要，為廣大用戶提供權威、準確、免費的基礎地理信息數據。其主要宗旨是“服務大局、服務社會和服務民生”，作為中國區域內數據資源最全的地圖網站，可以提供權威、可信、統一的在線服務，是測繪服務社會、服務民生的重要載體。天地圖除了面向公眾提供地理信息服務外，還面向廣大開發者提供了一套功能強大的二次開發API接口，最新API接口符合HTML 5.0規范，以HTML 5.0的形式提供各種地圖服務和數據，為開發者提供了快速創建地圖、調用地圖、POI搜索以及在地圖上添加覆蓋物等，可以幫助開發者在網站中快速構建功能豐富、交互性強的地圖應用。

3 總體框架

WebGIS是GIS與Internet結合的產物，具有跨平臺、資源利用率高、易擴展等優點，將WebGIS技術應用到空氣質量實時監測管理中，利用WebGIS技術、天地圖API接口，并結合貴州省空氣質量實時監測共享數據開發的貴州省空氣質量實時監測系統，實現了在天地圖上直觀展現貴州省不同地區空氣質量實時監測濃度、不同時間濃度變化趨勢等，快速展現空氣污染嚴重的區域，預警空氣污染，其總體框架如圖1。

貴州省空氣質量實時監測系統數據源主要來源：①貴州省不同地區空氣質量實時監測站共享數據，監測共享數據基本保持1h更新一次，數據現勢性好。②天地圖在線數據，天地圖提供一系列免費在線地圖服務，包括影像地圖服務、矢量地圖服務、注記服務等，地圖服務豐富，具有較強的現勢性，滿足不同需求。貴州省不同地區空氣質量實時監測站共享數據提供了一系列空氣質量屬性數據，例如地名、AQI、實時濃度等，而天地圖提供了地理空間數據，包括地圖、地名、坐標等，兩者結合將空氣質量實時監測數據的空間特性體現出來，形成帶有地理空間特性空氣質量實時監測數據庫，利用天地圖API接口在天地圖上直觀展現不同地區空氣質量空間分布、濃度變化等。其數據源結合圖如圖2。

4 主要技術

4.1 數據實時獲取

目前，全國空氣質量實時監測站數據開放共享，基本都是在1h更新一次，數據量大且豐富，可以通過API接口、數據抓取、數據挖掘等方法獲取空氣質量實時監測數據。貴州省空氣質量實時監測系統的空氣質量屬性數據是通過獲取貴州省環境保護廳數據中心開放共享數據而來，利用AJAX技術，實時獲取更新空氣質量監測屬性數據。AJAX技術實現了客戶端與服務器的異步交互，無刷新頁面實時更新數據，使得頁面更加動態，提高了系統的運行效率，達到很好的用戶體驗。

4.2 地圖標注

地圖標注是利用地理對象的地理坐標在地圖上對地理對象進行標注，標注地理對象的屬性，地理對象的屬性與地理對象動態連接。地圖標注一般分為符號標注、文字標注、圖片等多媒體信息標注?？諝赓|量監測數據地圖標注是將空氣質量監測屬性數據與天地圖地理空間數據結合，體現出空氣質量實時監測數據的空間特性，形成帶有地理空間特性實時監測數據庫，在天地圖上標注出來，利用其地理特征直觀展現該地區空氣質量濃度。地圖標注主要利用天地圖API接口的覆蓋物類，將具有地理空間特性的空氣質量監測數據快速標注在天地圖上。天地圖地圖標注API接口結合HTML5技術可以快速在地圖上標注海量信息點，運行流暢，主要代碼如下：

var marker = new T.Marker（new T.LngLat（lng，lat），{icon：icon}）； //創建一個圖像標注實例。

map.addOverLay（marker）； //將標注點添加到地圖中。

var labelwin=new T.Label（{text：aqi，position：marker.getLngLat（），offset：new T.Point（-5，-18）}）；

//根據給定參數對象創建文本標注。

map.addOverLay（labelwin）； //將文本標注添加到地圖中，標注屬性數據。

4.3 熱力圖展示

熱力圖是以特殊高亮的形式在地圖上直觀展示數據分布狀況，是數據可視化渲染的一種形象表達形式。天地圖熱力圖是基于天地圖Html5 API二次開發的開源的代碼庫，核心的代碼主要來自于第三方heatmap.js，heatmap.js是網絡上最先進的熱圖可視化庫，快速渲染，擁有更強的渲染模塊?；谔斓貓DAPI熱力圖接口，將空氣質量監測數據以特殊高亮的形式在地圖上渲染出來，以空氣質量AQI指數為權重，直觀展示不同地區空氣質量分布情況、濃度變化等，其主要代碼及效果圖如下：

var heatmapOverlay = new T.HeatmapOverlay（{ “radius”： 50}）；

//構建一個熱力圖的渲染容器，緩沖半徑為50。

map.addOverLay（heatmapOverlay）；//將熱力圖渲染容器添加到地圖中。

heatmapOverlay.setDataSet（{data：r，max：300}）；//設置熱力圖渲染數據及最大值的渲染顏色。

heatmapOverlay.show（）；//顯示熱力圖。

5 總 結

本文介紹了基于天地圖的貴州省空氣質量實時監測系統的總體框架與主要技術。采用B/S架構，利用WebGIS技術，實現了空氣質量實時監測數據在天地圖上的展示效果。以天地圖為底圖，直觀展示空氣質量實時監測數據的技術方法，主要使用技術包括數據實時獲取、地圖快速標注、熱力圖渲染展示。在天地圖上以熱力圖的方式展現不同地區空氣質量實時濃度，體現空氣污染的地理空間特性，數據可視化表達，為管理者快速提供決策支持及參考。

參考文獻

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[7]天地圖.

收稿日期：2018-4-14

作者簡介：陳 偉（1989-），男，助理工程師，本科，主要從事測繪技術服務工作。