吳頻頻　李長(zhǎng)明

摘 要：依托企業(yè)研發(fā)項(xiàng)目農(nóng)業(yè)自動(dòng)氣象監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的建設(shè)，開(kāi)展了基于百度地圖API的WebGIS在農(nóng)業(yè)氣象監(jiān)測(cè)信息采集、處理與共享的研究。根據(jù)氣象行業(yè)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)監(jiān)測(cè)信息進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理和存儲(chǔ)，實(shí)現(xiàn)了監(jiān)測(cè)站分布，實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)查看，數(shù)據(jù)分析與統(tǒng)計(jì)功能，力求通過(guò)WebGIS技術(shù)使信息展示快捷直觀易用，為農(nóng)業(yè)氣象監(jiān)測(cè)信息的最大化利用提供方便。

關(guān)鍵詞：百度地圖API;農(nóng)業(yè)氣象;WebGIS

中圖分類號(hào)：TP391文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1003-5168（2018）26-0023-03

1 研究背景

近年來(lái)，針對(duì)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)特點(diǎn)設(shè)計(jì)的區(qū)域自動(dòng)氣象監(jiān)測(cè)站被越來(lái)越多地建設(shè)和使用。農(nóng)業(yè)氣象站不僅監(jiān)測(cè)要素全，而且還能實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和遠(yuǎn)距離數(shù)據(jù)傳輸。目前，市場(chǎng)上的農(nóng)業(yè)氣象站的結(jié)構(gòu)相似，主要有溫度、濕度、風(fēng)向、風(fēng)速、雨量和氣壓等6種常規(guī)傳感器，以及土壤濕度、光照度、葉面濕度和土壤水分等專業(yè)傳感器，另外還會(huì)配置LED顯示屏以實(shí)時(shí)顯示采集的數(shù)據(jù)等。然而，對(duì)農(nóng)業(yè)氣象站設(shè)計(jì)的應(yīng)用軟件較為單一，且多為單機(jī)桌面客戶端模式操作。這種設(shè)計(jì)模式可以使應(yīng)用軟件接收采集的數(shù)據(jù)，并顯示解析后的數(shù)據(jù)。但是，有些軟件在設(shè)計(jì)之初不采用數(shù)據(jù)庫(kù)，直接使用文本文件轉(zhuǎn)存，這種混合式的軟件設(shè)計(jì)，對(duì)單一監(jiān)測(cè)站來(lái)說(shuō)看似簡(jiǎn)單直觀，但對(duì)大面積使用形成監(jiān)測(cè)網(wǎng)的用戶來(lái)說(shuō)，不能滿足其全局觀測(cè)、集中存儲(chǔ)、分類查詢數(shù)據(jù)的要求。本文結(jié)合項(xiàng)目實(shí)際，采用基于客戶端/瀏覽器模式（B/S），將數(shù)據(jù)采集與數(shù)據(jù)查詢分開(kāi)，并使用百度地圖API技術(shù)實(shí)現(xiàn)監(jiān)測(cè)站位置分布與實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)查看。

2 關(guān)鍵技術(shù)與設(shè)計(jì)

2.1 關(guān)鍵技術(shù)

客戶端/瀏覽器模式（B/S模式），將顯示邏輯交給瀏覽器，事務(wù)處理邏輯交給應(yīng)用服務(wù)器，這樣就避免了龐大的客戶端[1]，能實(shí)現(xiàn)服務(wù)端集中提供服務(wù)，客戶端可以分布使用服務(wù)且無(wú)需額外安裝軟件。

WebGIS即網(wǎng)絡(luò)地理信息系統(tǒng)，具有強(qiáng)大的空間數(shù)據(jù)管理與分析、屬性數(shù)據(jù)查詢等功能，能實(shí)現(xiàn)信息動(dòng)態(tài)實(shí)時(shí)更新、圖文并茂及形象直觀表達(dá)[2]。WebGIS主要有3種結(jié)構(gòu)模式，即集中模式、S（客戶/服務(wù)器）結(jié)構(gòu)模式和B/S（瀏覽器/服務(wù)器）模式，其中的B/S（瀏覽器/服務(wù)器）模式提高了系統(tǒng)應(yīng)用的跨平臺(tái)性，也便于用戶群的擴(kuò)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(wù)端，需要自行進(jìn)行地圖數(shù)據(jù)采集、處理、更新及發(fā)布地圖服務(wù)等，數(shù)據(jù)更新慢，但自主可控，容易實(shí)現(xiàn)基于地理分析的個(gè)性應(yīng)用;公用GIS多由大型互聯(lián)網(wǎng)公司提供地圖服務(wù)，如國(guó)內(nèi)的百度地圖、高德地圖等及國(guó)外的谷歌地圖，這些公司通常是自己或者從地圖數(shù)據(jù)公司采購(gòu)數(shù)據(jù)，發(fā)布服務(wù)，一般是免費(fèi)為公眾提供服務(wù)，具有數(shù)據(jù)更新周期短、數(shù)據(jù)精度高等特點(diǎn)，但不利于實(shí)現(xiàn)基于地理分析的個(gè)性需求。

百度地圖API，即百度地圖JavaScript API是一套由JavaScript語(yǔ)言編寫的應(yīng)用程序接口，可在網(wǎng)站中構(gòu)建功能豐富、交互性強(qiáng)的地圖應(yīng)用，支持電腦端和移動(dòng)端基于瀏覽器的地圖應(yīng)用開(kāi)發(fā)，且支持HTML5特性的地圖開(kāi)發(fā)。使用百度地圖API，可免去自行搭建服務(wù)端的麻煩，只需使用HTML等前臺(tái)開(kāi)發(fā)語(yǔ)言編寫客戶端調(diào)用即可[4]。

本文結(jié)合項(xiàng)目實(shí)際，僅需要用到基礎(chǔ)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(wù)穩(wěn)定，且數(shù)據(jù)更新快，位置準(zhǔn)確建設(shè)方便。

JSON（JavaScript Object Notation）是一種輕量級(jí)的數(shù)據(jù)交換格式。采用完全獨(dú)立于編程語(yǔ)言的文本格式來(lái)存儲(chǔ)和表示數(shù)據(jù)。簡(jiǎn)潔和清晰的層次結(jié)構(gòu)使JSON成為理想的數(shù)據(jù)交換語(yǔ)言，易于人閱讀和編寫，同時(shí)也易于機(jī)器解析和生成，并能有效提升網(wǎng)絡(luò)傳輸效率[5]。

2.2 技術(shù)路線

采用微軟.NET框架，利用C#語(yǔ)言實(shí)現(xiàn)軟件功能開(kāi)發(fā)。采用IIS7.5搭建信息服務(wù)器，提供在線平臺(tái)軟件的訪問(wèn)。使用百度地圖JavaScript API V2.0開(kāi)發(fā)地圖服務(wù)功能。

服務(wù)器端軟件運(yùn)行環(huán)境為Windows Server 2008 64 bit系列操作系統(tǒng)，Microsoft SQL Server 2008 R2數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)。

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(wù)端通信采用JSON格式作為數(shù)據(jù)交換的載體。

2.3 整體設(shè)計(jì)

該農(nóng)業(yè)氣象在線監(jiān)測(cè)平臺(tái)部署在服務(wù)器上，通過(guò)后臺(tái)服務(wù)將各監(jiān)測(cè)站利用無(wú)線或串口方式傳輸?shù)臄?shù)據(jù)接收并進(jìn)行處理然后存儲(chǔ)，通過(guò)前臺(tái)軟件為用戶提供信息發(fā)布和查詢等服務(wù)，用戶通過(guò)任意電腦使用瀏覽器軟件訪問(wèn)在線監(jiān)測(cè)平臺(tái)進(jìn)行業(yè)務(wù)操作。系統(tǒng)軟件整體結(jié)構(gòu)圖如圖1所示。

在線監(jiān)測(cè)平臺(tái)實(shí)現(xiàn)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(diǎn)及其實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)信息，有報(bào)警的站點(diǎn)，顯示提示及聲音報(bào)警，地圖放大、縮小、漫游、選擇、彈框等。

②觀測(cè)數(shù)據(jù)查詢操作?？梢圆榭磳?shí)時(shí)上傳的監(jiān)測(cè)信息，歷史數(shù)據(jù)信息。

③數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)與分析操作。以圖表的形式查看歷史數(shù)據(jù)趨勢(shì)信息，按照要素以月為單位進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。

④其他操作。用戶管理、權(quán)限設(shè)置及查詢報(bào)警等功能。

4 結(jié)語(yǔ)

本項(xiàng)目實(shí)現(xiàn)了農(nóng)業(yè)氣象數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)采集和實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，特別有利于連點(diǎn)成網(wǎng)的大面積監(jiān)測(cè)使用。但針對(duì)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的特點(diǎn)，目前的簡(jiǎn)單監(jiān)測(cè)和分析還不能滿足農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的需求，期待未來(lái)更多的傳感器應(yīng)用到農(nóng)業(yè)氣象中，結(jié)合土壤情況實(shí)現(xiàn)自動(dòng)灌溉，提前預(yù)防病蟲害，結(jié)合不同農(nóng)作物研發(fā)更具針對(duì)性的氣象監(jiān)測(cè)系統(tǒng)及應(yīng)用軟件。

參考文獻(xiàn)：

[1]覃國(guó)蓉.基于B/S架構(gòu)的軟件項(xiàng)目實(shí)訓(xùn)[M].北京：電子工業(yè)出版社，2004.

[2]張倩，靳云通，羅勇，等.基于百度地圖API的農(nóng)特產(chǎn)品地理信息系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J].安徽農(nóng)業(yè)科學(xué)，2015（5）：342-344.

[3]劉琦，潘瑜春.基于B/S模式的WEBGIS應(yīng)用系統(tǒng)研究[J].計(jì)算機(jī)工程與應(yīng)用，2004（20）：176-179.

[4]李艷.基于百度地圖API的Web地圖服務(wù)及應(yīng)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.