科技与创新┃Science and Technology&Innovation ·36·2021年第16期
文章编号：2095－6835（2021）16－0036－02数据可视化大屏设计
基于WebGIS的舟山气象自动站实况显示系统
张骁，李骏，虞佳维，刘壮峰，孙楠
（舟山市气象局，浙江舟山316000）
摘要：针对舟山气象服务信息化建设的迫切需求，采用B/S框架，基于WebGIS和信息数据可视化技术，对接舟山气象局气象资料数据库，构建一个涵盖地图显示和基本操作、实况气象要素信息实时显示监测功能的WebGIS 系统。详细介绍了系统结构设计、系统功能设计、系统开发主要技术。该系统为气象业务人员分析天气形势、防灾减灾提供有力的依据和参考。
关键词：WebGIS；自动站；实况；系统
中图分类号：P41文献标志码：A DOI：10.15913/jki.kjycx.2021.16.015
1引言
WebGIS（网络地理信息系统）是指基于网络平台，客户端应用软件采用网络协议，运行在网络上的地理信息系统，即将GIS所能提供的功能通过网络展现给用户[1]。WebGIS有利于信息共享，并易于实现数据分布式管理[2]。随着网络技术的不断发展，地理信息系统由C/S （Client/Server客户机/服务器）架构向网络环境下的B/S （Browser/Server，浏览器/服务器）架构发展。B/S架构具有系统重用性好、分布性强、系统部署维护方便、开发成本较低等优点。
随着气象现代化发展的不断深入，气象信息化建设的不断完善。用于对温度、湿度、风速、气压、雨量等众多气象要素进行全天候实况监测的自动气象站覆盖区域越来越广。通过地理信息系统的应用将实况要素信息展示出来，从时空分布上了解天气现状的发展变化，对于气象预报员分析天气形势、防灾减灾提供有力的依据和参考。近年来，国内不少学者对基于WebGIS在气象领域的应用做了大量的分析研究。施海瑞等[2]针对国际公路自行车赛气象服务现代化的业务需求，基于WebGIS技术手段，将地理空间数据、天气预报与气象实况结合进行可视化表达。张红艳等[3]针对气象台站气象观测数据基于WebGIS开发了亚运气象服务在线系统，以直观形式将实时数据与地理信息结合在一起。季刚等[4]结合WebGIS技术开发建立了自动气象站数据可视化综合应用系统，大大提高安徽省自动气象站数据应用水平，为全省各种气象业务提供信息支撑。刘旭林等[5]针对北京市气象局气象观测数据，开发了基于WebGIS的气象信息发布系统，该系统为预报工作提供了及时、有效、科学的辅助决策支持。2系统开发设计
2.1系统结构设计
舟山气象自动站实况显示系统的整体架构如图1所示。前端应用层是系统用户直接操作的客户端页面，涉及舟山气象自动站站点名称显示、实况气象要素数据分时显示等功能。气象业务人员可以通过该系统界面实现对实况气象资料进行直观监测分析，对比验证数值模式预报结果的准确性，进一步提高工作效率。该系统以离线公共地图数据、气象信息相关业务数据为基础，前端使用Bootstrap前端开源框架，OpenLayers3框架，后台使用Asp.NET体系框架，数据库使用Microsoft SQL Server2008，系统后台数据服务采用ADO.NET技术访问业务数据库，实现数据库的交互，通过Ajax技术实现前端和后端数据交互，数据结果将以JSON格式返回前端。第三方JS资源涉及jQuery、Bootstrap等。构建一个涵盖地图显示和基本操作、实况气象要素信息实时监测、历史信息多样化展示等功能的WebGIS
系统。
图1舟山气象自动站实况显示系统整体架构
2.2数据库设计
数据库使用Microsoft SQL Server2008，使用SQL语句对自动站气象实况数据进行操纵控制，建立不同数据库之间
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2021年第16期
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的联系。图2为舟山气象自动站实况显示系统数据库E-R 图，主键为自动站站号，数据库资料由自动站小时资料、自动站
站点信息、自动站分钟资料组成。
图2数据库E-R 图2.3系统功能设计
本系统建设密切联系气象服务的实际业务需求，综合利用舟山气象局自动站各气象要素实况、站点信息等资料，更好地从空间、时间上将实况气象要素数据分时显示，便于实时查询统计，地图标注定位可以直观地掌握每个测站的气象要素状况。
具体实现功能如下：①地图常规操作。涉及离线地图的显示，地图的缩放拖拽以及不同类型底图的切换。②气象各要素实况资料的显示。对接舟山市气象局气象资料数据库接口，分小时、5min 资料实时显示实况气象要素，其中气象要素包括气温、雨量、气压、水气压、湿度、露点温度、风向、风速等。可勾选是否叠加显示各气象自动站站名。③回看历史时次各要素资料情况，可查询指定站点各要素实况。④点击站点可展示近9h 实况数据，给出统计数据的不同可视化形式。系统功能效果如图3
所示。
图3系统功能效果图
3系统开发主要技术3.1离线公共地图数据的加载
公共地图数据是指网络上涌现的大量地图服务资源，提供免费开放的基础地图服务，一般均为瓦片地图形式，常在应用中作为地图直接调用，如图4所示。瓦片地图都是基于
金字塔策略裁剪后的图片集，因此瓦片地图由级数、行列号对应的单张图片按照网格划分组织而成[1]。自动站实况显示系统部署于业务内网，需要加载高德离线地图作为底图，采用Openlayers 加载离线瓦片地图的形式加载地图底图，底图
可在矢量地图、卫星地图、地形地图中切换。
图4加载离线地图
3.2WebUI 技术
在设计基于B/S 架构系统时，经常会遇到不同浏览器兼容性和不同尺寸设备的显示问题。而响应式布局可以为不同终端的用户提供更加舒适的界面和更好的用户体验，该布局具有面对不同分辨率设备灵活性强，能够快捷解决多设备显示适应问题的优点。本系统采用Bootstrap 提供了一套响应式、移动设备优
先的流式栅格系统，随着屏幕或视口尺寸的增加，系统会自动分为最多12列，它还包含了易于使用的预定义类。
Bootstrap 框架中的网格系统实现原理是通过定义容器大小，平分12份，再调整内外边距，最后结合媒体查询，就制作出了强大的响应式网格系统，如图5所示。响应式网格系统随着屏幕或视口（viewport ）尺寸的增加，系统会自动分为最多12
列。
图5Bootstrap 框架的网格系统工作原理
4结语
本文设计的舟山气象自动站实况显示系统基于WebGIS
和B/S 架构开发，采用的主要技术包括WebUI 、ADO.NET 、Ajax 等，系统基于模块化方式进行开发，有效降低了系统体量，提升了加载效率。以jQuery 的JavaScript 脚本为核心，
确保了系统的灵活性、可扩展性，便于后期的维护。系统实现了基于WebGIS 的自动站实况数据可视化监测显示。系统功能将在应用到业务中后继续增加调整，该系统为气象业务人员分析天气形势、防灾减灾提供有力的依据和参考，同时也为气象自动站资料数据的监控提供可靠及时的保障。
（下转第42页）
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科技与创新┃Science and Technology&Innovation ·42·2021年第16期
教学方式方法，将书本知识化静为动、化虚为实、化抽象为直观，在线上线下同时营造生动的教学情境，激发学生学习计量经济学的热情。
第一，充分利用现有的多媒体技术，如幻灯片、投影、录像、动画等多手段，减少教师课堂板书内容，节省时间增加课堂讨论内容；制作高水平课件，提高教学质量，培养学生学习兴趣。
第二，课堂上充分采用案例研讨的教学方式，鼓励学生通过小组协作的方式提出并解决问题，以增进学生对相关知识点的深入理解。所使用的案例包括主讲教师亲自参与开发的应用案例、在大量教学项目中得到使用及认可的经典案例等。
第三，充分利用现代在线教育平台和智慧工具，如中国大学慕课、超星学习通、钉钉等，通过在线讲授、演示、互动、答疑，帮助学生在理论知识学习、实验软件操作、案例分析解读等方面提高学习效率，同时相关平台工具提供的视频回放功能有助于学生实现随时随地学习，及时查漏补缺。
4.3分阶段稳步推进
创新教学模式不是一朝一夕之事，基于“二维三阶三层”的本科“计量经济学”教学模式的创新应用更要坚持循序渐进的原则，分阶段稳步推进，具体可按以下四个阶段进行。
第一阶段：结合专业特点和学生基础，初步设计制定混合式“计量经济学”课程教学大纲和教学方案。
第二阶段：收集整理线上教学资源，开发设计课程案例，初步完成“计量经济学”线上课程建设。
第三阶段：在实际教学工作中开展“计量经济学”线上线下混合式教学实践，按照理论、实验、案例三模块组合的形式进行，实时监测教学过程中出现的问题并进行记录。
第四阶段：对前期教学中存在的问题进行纠正，修订完善教学大纲、案例资源和教学手段，制定修订版“计量经济学”混合教学计划和具体实施方案。
参考文献：
［1］刘艳芳.金融数学专业《计量经济学》课程教学改革初探［J］.科技视界，2015（25）：85.
［2］李海东，吴昊.基于全过程的混合式教学质量评价体系研究——以国家级线上线下混合式一流课程为例［J］.
中国大学教学，2021（5）：65-71，91.
［3］周勇.计量经济学教学中的问题及创新思路［J］.教育现代化，2018（3）：42-43.
［4］张浩然.关于本科《计量经济学》课程教学内容的思考［J］.教育现代化，2020（19）：98-100.
［5］孟鹭依，杨智峰.基于金课理念的计量经济学混合式教学评价［J］.高教学刊，2020（22）：55-58.————————
作者简介：董旭（1990—），男，博士，研究方向为区域与产业经济。杨亚丽（1990—），女，硕士，研究方向为经济统计和信息计量。
〔编辑：王霞〕
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参考文献：
［1］郭明强，黄颖.WebGIS之OpenLayers全面解析［M］.
北京：中国工信出版集团，2016.
［2］施海瑞，徐爽，安娜，等.基于WebGIS的自行车赛气象服务保障系统设计与实现［J］.地理空间信息，2020，18（9）：73-76.
［3］张红艳，蔡洁云，李茵茵，等.基于WebGIS的亚运气象服务在线系统［J］.广东气象，2010，32（4）：56-57.［4］季刚，王建荣，刘振.基于WebGIS的自动站数据可视
化综合应用系统［J］.自动化技术与应用，2019，38（1）：160-164.
［5］刘旭林，赵文芳，刘国宏.基于WebGIS的气象信息显示和查询系统［J］.应用气象学报，2008，19（1）：116-122.————————
作者简介：张骁（1990—），男，硕士研究生，助理工程师，研究方向为WebGIS在气象中的应用。
〔编辑：丁琳〕
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参考文献：
［1］中国政府网，新华社.中共中央国务院关于深化改革加强食品安全工作的意见［EB/OL］.［2019-06-07］.
v/zhengce/2019-05/20/content_5393212.
htm.
［2］丁日佳，张亦冰.大数据视域下的食品安全风险管理探析［J］.数字治理，2019（3）：71.［3］沈政启.基于区块链技术的食品安全追溯平台［J］.信息通信，2019（1）：49-50.
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作者简介：殷梦姿（2001—），女，江苏苏州人，本科在读，研究方向为大数据管理与安全。
〔编辑：严丽琴〕
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