基于百度地圖的農業氣象在線監測平臺設計與實現

吳頻頻　李長明

摘 要：依托企業研發項目農業自動氣象監測系統的建設，開展了基于百度地圖API的WebGIS在農業氣象監測信息采集、處理與共享的研究。根據氣象行業相關標準，對監測信息進行標準化處理和存儲，實現了監測站分布，實時數據查看，數據分析與統計功能，力求通過WebGIS技術使信息展示快捷直觀易用，為農業氣象監測信息的最大化利用提供方便。

關鍵詞：百度地圖API;農業氣象;WebGIS

中圖分類號：TP391文獻標識碼：A文章編號：1003-5168（2018）26-0023-03

1 研究背景

近年來，針對農業生產經營特點設計的區域自動氣象監測站被越來越多地建設和使用。農業氣象站不僅監測要素全，而且還能實現實時監測和遠距離數據傳輸。目前，市場上的農業氣象站的結構相似，主要有溫度、濕度、風向、風速、雨量和氣壓等6種常規傳感器，以及土壤濕度、光照度、葉面濕度和土壤水分等專業傳感器，另外還會配置LED顯示屏以實時顯示采集的數據等。然而，對農業氣象站設計的應用軟件較為單一，且多為單機桌面客戶端模式操作。這種設計模式可以使應用軟件接收采集的數據，并顯示解析后的數據。但是，有些軟件在設計之初不采用數據庫，直接使用文本文件轉存，這種混合式的軟件設計，對單一監測站來說看似簡單直觀，但對大面積使用形成監測網的用戶來說，不能滿足其全局觀測、集中存儲、分類查詢數據的要求。本文結合項目實際，采用基于客戶端/瀏覽器模式（B/S），將數據采集與數據查詢分開，并使用百度地圖API技術實現監測站位置分布與實時數據查看。

2 關鍵技術與設計

2.1 關鍵技術

客戶端/瀏覽器模式（B/S模式），將顯示邏輯交給瀏覽器，事務處理邏輯交給應用服務器，這樣就避免了龐大的客戶端[1]，能實現服務端集中提供服務，客戶端可以分布使用服務且無需額外安裝軟件。

WebGIS即網絡地理信息系統，具有強大的空間數據管理與分析、屬性數據查詢等功能，能實現信息動態實時更新、圖文并茂及形象直觀表達[2]。WebGIS主要有3種結構模式，即集中模式、S（客戶/服務器）結構模式和B/S（瀏覽器/服務器）模式，其中的B/S（瀏覽器/服務器）模式提高了系統應用的跨平臺性，也便于用戶群的擴展和變化[3]。GIS按照部署方式可分為私有和公用兩大類。私有GIS多為自建自用，一般使用ArcGIS等軟件搭建服務端，需要自行進行地圖數據采集、處理、更新及發布地圖服務等，數據更新慢，但自主可控，容易實現基于地理分析的個性應用;公用GIS多由大型互聯網公司提供地圖服務，如國內的百度地圖、高德地圖等及國外的谷歌地圖，這些公司通常是自己或者從地圖數據公司采購數據，發布服務，一般是免費為公眾提供服務，具有數據更新周期短、數據精度高等特點，但不利于實現基于地理分析的個性需求。

百度地圖API，即百度地圖JavaScript API是一套由JavaScript語言編寫的應用程序接口，可在網站中構建功能豐富、交互性強的地圖應用，支持電腦端和移動端基于瀏覽器的地圖應用開發，且支持HTML5特性的地圖開發。使用百度地圖API，可免去自行搭建服務端的麻煩，只需使用HTML等前臺開發語言編寫客戶端調用即可[4]。

本文結合項目實際，僅需要用到基礎的地圖顯示、位置分布等需求，地理空間分析等需求目前暫未用到，所以采用百度地圖API最為合適，不僅地圖服務穩定，且數據更新快，位置準確建設方便。

JSON（JavaScript Object Notation）是一種輕量級的數據交換格式。采用完全獨立于編程語言的文本格式來存儲和表示數據。簡潔和清晰的層次結構使JSON成為理想的數據交換語言，易于人閱讀和編寫，同時也易于機器解析和生成，并能有效提升網絡傳輸效率[5]。

2.2 技術路線

采用微軟.NET框架，利用C#語言實現軟件功能開發。采用IIS7.5搭建信息服務器，提供在線平臺軟件的訪問。使用百度地圖JavaScript API V2.0開發地圖服務功能。

服務器端軟件運行環境為Windows Server 2008 64 bit系列操作系統，Microsoft SQL Server 2008 R2數據庫管理系統。

瀏覽器端需要安裝IE9以上瀏覽器，或360、谷歌等瀏覽器，客戶端與服務端通信采用JSON格式作為數據交換的載體。

2.3 整體設計

該農業氣象在線監測平臺部署在服務器上，通過后臺服務將各監測站利用無線或串口方式傳輸的數據接收并進行處理然后存儲，通過前臺軟件為用戶提供信息發布和查詢等服務，用戶通過任意電腦使用瀏覽器軟件訪問在線監測平臺進行業務操作。系統軟件整體結構圖如圖1所示。

在線監測平臺實現的功能如下。

①基于地圖的操作。在百度地圖上顯示所有站點及其實時監測數據信息，有報警的站點，顯示提示及聲音報警，地圖放大、縮小、漫游、選擇、彈框等。

②觀測數據查詢操作。可以查看實時上傳的監測信息，歷史數據信息。

③數據統計與分析操作。以圖表的形式查看歷史數據趨勢信息，按照要素以月為單位進行統計分析。

④其他操作。用戶管理、權限設置及查詢報警等功能。

4 結語

本項目實現了農業氣象數據的實時采集和實時監測，特別有利于連點成網的大面積監測使用。但針對農業生產的特點，目前的簡單監測和分析還不能滿足農業生產的需求，期待未來更多的傳感器應用到農業氣象中，結合土壤情況實現自動灌溉，提前預防病蟲害，結合不同農作物研發更具針對性的氣象監測系統及應用軟件。

參考文獻：

[1]覃國蓉.基于B/S架構的軟件項目實訓[M].北京：電子工業出版社，2004.

[2]張倩，靳云通，羅勇，等.基于百度地圖API的農特產品地理信息系統設計與實現[J].安徽農業科學，2015（5）：342-344.

[3]劉琦，潘瑜春.基于B/S模式的WEBGIS應用系統研究[J].計算機工程與應用，2004（20）：176-179.

[4]李艷.基于百度地圖API的Web地圖服務及應用研究[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.