基于百度地圖的農(nóng)業(yè)氣象在線監(jiān)測平臺設計與實現(xiàn)

吳頻頻　李長明

摘 要：依托企業(yè)研發(fā)項目農(nóng)業(yè)自動氣象監(jiān)測系統(tǒng)的建設，開展了基于百度地圖API的WebGIS在農(nóng)業(yè)氣象監(jiān)測信息采集、處理與共享的研究。根據(jù)氣象行業(yè)相關標準，對監(jiān)測信息進行標準化處理和存儲，實現(xiàn)了監(jiān)測站分布，實時數(shù)據(jù)查看，數(shù)據(jù)分析與統(tǒng)計功能，力求通過WebGIS技術(shù)使信息展示快捷直觀易用，為農(nóng)業(yè)氣象監(jiān)測信息的最大化利用提供方便。

關鍵詞：百度地圖API;農(nóng)業(yè)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(nóng)業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營特點設計的區(qū)域自動氣象監(jiān)測站被越來越多地建設和使用。農(nóng)業(yè)氣象站不僅監(jiān)測要素全，而且還能實現(xiàn)實時監(jiān)測和遠距離數(shù)據(jù)傳輸。目前，市場上的農(nóng)業(yè)氣象站的結(jié)構(gòu)相似，主要有溫度、濕度、風向、風速、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，另外還會配置LED顯示屏以實時顯示采集的數(shù)據(jù)等。然而，對農(nóng)業(yè)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(shù)據(jù)，并顯示解析后的數(shù)據(jù)。但是，有些軟件在設計之初不采用數(shù)據(jù)庫，直接使用文本文件轉(zhuǎn)存，這種混合式的軟件設計，對單一監(jiān)測站來說看似簡單直觀，但對大面積使用形成監(jiān)測網(wǎng)的用戶來說，不能滿足其全局觀測、集中存儲、分類查詢數(shù)據(jù)的要求。本文結(jié)合項目實際，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，并使用百度地圖API技術(shù)實現(xiàn)監(jiān)測站位置分布與實時數(shù)據(jù)查看。

2 關鍵技術(shù)與設計

2.1 關鍵技術(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(xiàn)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(wǎng)絡地理信息系統(tǒng)，具有強大的空間數(shù)據(jù)管理與分析、屬性數(shù)據(jù)查詢等功能，能實現(xiàn)信息動態(tài)實時更新、圖文并茂及形象直觀表達[2]。WebGIS主要有3種結(jié)構(gòu)模式，即集中模式、S（客戶/服務器）結(jié)構(gòu)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(tǒng)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(shù)據(jù)采集、處理、更新及發(fā)布地圖服務等，數(shù)據(jù)更新慢，但自主可控，容易實現(xiàn)基于地理分析的個性應用;公用GIS多由大型互聯(lián)網(wǎng)公司提供地圖服務，如國內(nèi)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(shù)據(jù)公司采購數(shù)據(jù)，發(fā)布服務，一般是免費為公眾提供服務，具有數(shù)據(jù)更新周期短、數(shù)據(jù)精度高等特點，但不利于實現(xiàn)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(wǎng)站中構(gòu)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(fā)，且支持HTML5特性的地圖開發(fā)。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(fā)語言編寫客戶端調(diào)用即可[4]。

本文結(jié)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(wěn)定，且數(shù)據(jù)更新快，位置準確建設方便。

JSON（JavaScript Object Notation）是一種輕量級的數(shù)據(jù)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(shù)據(jù)。簡潔和清晰的層次結(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(wǎng)絡傳輸效率[5]。

2.2 技術(shù)路線

采用微軟.NET框架，利用C#語言實現(xiàn)軟件功能開發(fā)。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(fā)地圖服務功能。

服務器端軟件運行環(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，客戶端與服務端通信采用JSON格式作為數(shù)據(jù)交換的載體。

2.3 整體設計

該農(nóng)業(yè)氣象在線監(jiān)測平臺部署在服務器上，通過后臺服務將各監(jiān)測站利用無線或串口方式傳輸?shù)臄?shù)據(jù)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(fā)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(jiān)測平臺進行業(yè)務操作。系統(tǒng)軟件整體結(jié)構(gòu)圖如圖1所示。

在線監(jiān)測平臺實現(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及其實時監(jiān)測數(shù)據(jù)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(shù)據(jù)查詢操作?？梢圆榭磳崟r上傳的監(jiān)測信息，歷史數(shù)據(jù)信息。

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

④其他操作。用戶管理、權(quán)限設置及查詢報警等功能。

4 結(jié)語

本項目實現(xiàn)了農(nóng)業(yè)氣象數(shù)據(jù)的實時采集和實時監(jiān)測，特別有利于連點成網(wǎng)的大面積監(jiān)測使用。但針對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的特點，目前的簡單監(jiān)測和分析還不能滿足農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的需求，期待未來更多的傳感器應用到農(nóng)業(yè)氣象中，結(jié)合土壤情況實現(xiàn)自動灌溉，提前預防病蟲害，結(jié)合不同農(nóng)作物研發(fā)更具針對性的氣象監(jiān)測系統(tǒng)及應用軟件。

參考文獻：

[1]覃國蓉.基于B/S架構(gòu)的軟件項目實訓[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)設計與實現(xiàn)[J].安徽農(nóng)業(yè)科學，2015（5）：342-344.

[3]劉琦，潘瑜春.基于B/S模式的WEBGIS應用系統(tǒng)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.