山西省酸雨數(shù)據(jù)統(tǒng)計系統(tǒng)設(shè)計與創(chuàng)新

摘要：為了更好地開展酸雨研究和防治，我們特地研發(fā)了一款用于統(tǒng)計酸雨數(shù)據(jù)的系統(tǒng)。該系統(tǒng)的問世使酸雨研究人員徹底擺脫了繁冗的人工計算，效率更高，速度更快，酸雨數(shù)據(jù)逐月比較功能大大方便了科研人員研究不同地區(qū)和全省的酸雨趨勢，為評估未來酸雨形勢打下了堅實的理論基礎(chǔ)。

關(guān)鍵詞：酸雨數(shù)據(jù)統(tǒng)計系統(tǒng)；數(shù)據(jù)預(yù)處理；酸雨產(chǎn)品；pH值

引言。隨著我省工業(yè)化進程的加快，各種環(huán)境問題日益突出。由于煙塵、酸性氣溶膠等一系列污染物不斷排入大氣，使得大氣污染的程度逐漸加重，空氣質(zhì)量降低，酸雨開始頻頻出現(xiàn)。一般來說，酸雨主要由酸性排放物、大氣塵埃等顆粒物與云滴碰并之后再經(jīng)過降雨（雪、冰雹等）沖刷到地面，由于其pH值成酸性故稱酸雨。對于酸雨的影響，大家感同身受。它不但危害人體健康和糧食作物的生長，還會破壞整個水生和陸生生物群的生存以及人文建筑的美觀。

如今，身為煤炭產(chǎn)業(yè)大省的山西省，已經(jīng)成為酸雨程度最嚴(yán)重的省份之一。根據(jù)山西5個測站對酸雨酸性的監(jiān)測可知：所有測站不同時期的酸雨都曾達到強酸程度（見表1）。

注：根據(jù)不同強度酸雨的危害，將酸雨劃分為二個等級：4.5

由2007年3月酸雨監(jiān)測分析結(jié)果可以看出：有2個測站降強酸雨，其余臺站降弱酸雨。太原站最小pH值僅為3.25，酸性強度大。所以開展酸雨研究對于我省工農(nóng)業(yè)發(fā)展和人民生活環(huán)境的改善具有緊迫性和使命性。由于酸雨監(jiān)測近年來剛剛開展，相關(guān)研究尚處于起步階段，我們還缺乏適合我省酸雨的數(shù)據(jù)統(tǒng)計系統(tǒng)來保證研究的進程和質(zhì)量，因此，我們于2008年開發(fā)出一款系統(tǒng)可以根據(jù)監(jiān)測的酸雨數(shù)據(jù)進行匯總、計算、分析和繪圖，實現(xiàn)了數(shù)據(jù)處理準(zhǔn)確快速，再配以基本的分析和比較，使得酸雨形勢的總結(jié)變得簡單快捷，并為減少污染物排放、減少酸雨發(fā)生幾率提供了堅實的數(shù)據(jù)和理論基礎(chǔ)。

1 酸雨數(shù)據(jù)統(tǒng)計系統(tǒng)的設(shè)計

經(jīng)過需求分析，我們最終確定了酸雨數(shù)據(jù)統(tǒng)計系統(tǒng)的橫向設(shè)計方案：在Windows XP下用VB 6.0編程，調(diào)用Access 20003 數(shù)據(jù)庫查詢或編輯數(shù)據(jù)，并根據(jù)選定的數(shù)據(jù)塊調(diào)用Excel 2003 自動繪制趨勢圖或柱狀圖。由于原始酸雨數(shù)據(jù)需要經(jīng)過整理才能入庫，于是我們將系統(tǒng)的縱向設(shè)計分為兩個子系統(tǒng)：酸雨數(shù)據(jù)預(yù)處理系統(tǒng)和酸雨產(chǎn)品生成系統(tǒng)。

1.1 酸雨數(shù)據(jù)預(yù)處理系統(tǒng)

該子系統(tǒng)的主要功能是實現(xiàn)對選定的單個（月文件）或多個（日文件）酸雨數(shù)據(jù)文件進行整理，去掉與系統(tǒng)無關(guān)的注釋或數(shù)據(jù)，將與計算有關(guān)的數(shù)據(jù)編排入庫；用戶還可以對數(shù)據(jù)進行編輯并更新數(shù)據(jù)庫；對于無降水或降水量少于1mm的月份，系統(tǒng)會自動生成無降水日志。系統(tǒng)處理界面見圖1。

該系統(tǒng)編程難點在于數(shù)據(jù)整理。由于測站的文件有月數(shù)據(jù)和日數(shù)據(jù)兩種，因此系統(tǒng)在顯示頁面就要區(qū)分不同數(shù)據(jù)文件。處理日數(shù)據(jù)時要實現(xiàn)多個日數(shù)據(jù)文件同時處理，并保證計算準(zhǔn)確。本系統(tǒng)使用了根據(jù)選定的文件數(shù)利用多次循環(huán)整理數(shù)據(jù)的方法解決了此問題。部分代碼如下：

……

If Form5.CommonDialog1.filename <> \"\" Then '打開FORM1中文本

nfile = Form5.CommonDialog1.filename

C = Split(Form5.CommonDialog1.filename， Chr(0))

Else

Exit Sub

End If

For p = 1 To UBound(C)

Open C(p) For Input As #1 Len = 22

i = 0

Do While Not EOF(1)

Line Input #1， temp(i) '將文本文件逐行讀入到temp數(shù)組中

i = i + 1

temp1(i + 3 * (p - 1)) = temp(i)

Loop

Close #1

……

Next

1.2 酸雨產(chǎn)品生成系統(tǒng)

該子系統(tǒng)是酸雨數(shù)據(jù)統(tǒng)計系統(tǒng)的核心，其主要功能有：根據(jù)選擇的日期和臺站調(diào)用數(shù)據(jù)庫中相關(guān)數(shù)據(jù)進行計算，從而得到總降水量、酸雨（強酸雨、弱酸雨、非酸雨）日數(shù)和頻率、月平均pH值（最大值、最小值）、酸雨強度、K值平均值（最大值、最小值）、各站及全省平均pH值和K值變化圖等制作酸雨月（季、年）報。

系統(tǒng)還在設(shè)計上專門設(shè)置了“一鍵生成”功能，用戶可以選擇逐步完成來查看計算過程中是否出錯，也可以選擇“一鍵生成”省略中間過程直接看到統(tǒng)計結(jié)果，并在表格下方自動生成酸雨形勢分析。此外，系統(tǒng)不但可以生成酸雨監(jiān)測統(tǒng)計表、酸雨頻率統(tǒng)計表、K值變化特征表和酸雨趨勢圖，還可以調(diào)用上月（季、年）的相關(guān)表的數(shù)據(jù)進行查詢和對比，使用戶可以很清楚的了解酸雨變化的形勢和特征；在計算結(jié)果保存方面我們也做了細致考慮，所有的數(shù)據(jù)除了可以入庫外還可以根據(jù)需要導(dǎo)出為txt或xls格式的文件，因此，統(tǒng)計結(jié)果的所有數(shù)據(jù)均可單獨導(dǎo)出，為開展有關(guān)酸雨的其他研究提供了準(zhǔn)確快捷的數(shù)據(jù)保證。酸雨產(chǎn)品生成系統(tǒng)主界面見圖2。

酸雨產(chǎn)品生成系統(tǒng)在設(shè)計中克服了很多難題。酸雨數(shù)據(jù)的計算是難點，除了應(yīng)用基本公式計算以外，對于動態(tài)數(shù)組和匯總表生成時的計算、清空和保留要特別注意；此外，對計算過程中間數(shù)據(jù)的精度和類型也要特別關(guān)注，不然會產(chǎn)生“失之毫厘，差之千里”的錯誤；在繪圖方面，系統(tǒng)可以將要繪制圖表的數(shù)據(jù)自動導(dǎo)入Excel中，Excel會自動圈住數(shù)據(jù)區(qū)域并在下方繪圖，效果如圖3所示。

使用本系統(tǒng)大大縮短了制作酸雨月（季、年）報的時間。以前人工統(tǒng)計和計算至少需要2天時間，現(xiàn)在完成全部計算和基本分析只需3分鐘，用戶只需點擊“導(dǎo)出”鍵并選擇酸雨產(chǎn)品類型即可生成所需酸雨產(chǎn)品。本系統(tǒng)還可以對以前人工制作的酸雨月報進行檢查，確保每期月（季、年）報的統(tǒng)計結(jié)果準(zhǔn)確可靠。

2 酸雨數(shù)據(jù)統(tǒng)計系統(tǒng)的創(chuàng)新點

酸雨數(shù)據(jù)統(tǒng)計系統(tǒng)的創(chuàng)新之一在于：我們在中國氣象局要求的必要計算結(jié)果的基礎(chǔ)上又增加了許多統(tǒng)計結(jié)果，如K值變化趨勢、K值極值、不同強度的酸雨頻率等。這樣做既可以完善酸雨月（季、年）報的匯報內(nèi)容，還為今后在K值與pH值關(guān)系方面的研究以及節(jié)能減排對酸雨影響的研究提供數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。

本系統(tǒng)的另一創(chuàng)新在于：酸雨本月（季、年）的統(tǒng)計結(jié)果可以與上月（季、年）或某年同期的統(tǒng)計結(jié)果進行比較。人工做的酸雨產(chǎn)品只對酸雨監(jiān)測數(shù)據(jù)表進行對比，而本系統(tǒng)可以對三種統(tǒng)計表進行某一時期的對比只需幾秒鐘即可完成，系統(tǒng)還輔以解釋和分析，并且所有的表格和分析均可導(dǎo)出，豐富了月（季、年）報的內(nèi)容，也為今后相關(guān)研究提供依據(jù)。

本系統(tǒng)的創(chuàng)新之三在于：系統(tǒng)有分步制作和一鍵生成數(shù)據(jù)表的功能。為了保證在統(tǒng)計過程中每一步都計算準(zhǔn)確，我們設(shè)置了分步（三步）進行功能。用戶可以應(yīng)用此功能可以檢查原始數(shù)據(jù)（第一步）、單站計算結(jié)果（第二步）、5站匯總結(jié)果顯示（第三步）的數(shù)據(jù)是否會出現(xiàn)錯誤，及時發(fā)現(xiàn)出錯數(shù)據(jù)可以究其根源進行改正，相當(dāng)于對數(shù)據(jù)進行二次核查來確保其準(zhǔn)確性。如果原始數(shù)據(jù)沒有明顯錯誤，用戶可以直接點擊\"一鍵生成\"，系統(tǒng)只顯示計算結(jié)果，省去中間過程，運行速度快、時間短，提高了酸雨產(chǎn)品制作的效率。

3 小結(jié)

山西省酸雨數(shù)據(jù)統(tǒng)計系統(tǒng)為更好地研究山西省酸雨形勢提供了便利。它具備了很多實用功能，所有統(tǒng)計的數(shù)據(jù)都可以單獨的導(dǎo)入導(dǎo)出，為今后的酸雨研究提供了數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。但是我們還要繼續(xù)努力，在使用中發(fā)現(xiàn)問題，解決問題，完善系統(tǒng)功能。本系統(tǒng)現(xiàn)有功能經(jīng)過酸雨數(shù)據(jù)檢驗樣本的檢測均無問題，對于今后不同測站酸雨數(shù)據(jù)格式的改變我們會及時修改程序以適應(yīng)全部的數(shù)據(jù)格式，最大程度的保證程序在酸雨研究中發(fā)揮作用。