江西省自动土壤水分观测数据平台在农业领域中的应用

李嫦 黄玲

摘 要：针对当前自动土壤水分观测资料应用到农业气象服务中缺少统一业务平台，各级气象部门对资料查询、统计和业务化产品存在较大需求的问题，采用 B/S架构模式，依托My Eclipse开发环境，通过MS SQL Server 2008数据库存储数据，自主开发了集土壤水分监测管理整个业务流程为一体的管理平台。其实现了土壤水分旱情等级评价、墒情分析、实时数据查询、年值序列分析统计、月值序列分析统计、日值序列分析统计、质量监控、运行监控、站点信息和台站档案等功能。

关键词：自动土壤水分观测；数据平台；农业领域；应用

文章编号： 1005-2690（2018）11-0007-02 中图分类号： S152.7 文献标志码： A

江西是农业大省之一，其特有的地理条件和气候特征导致每年都会发生各种旱、涝灾情。为了加强对气象灾害特别是旱涝灾害的防御，满足农业气象防灾减灾和国家粮食安全的需要，提高防灾减灾能力和应对气候变化的能力，根据我国气象局“气象监测和灾害预警工程”关于在江西省建设自动土壤水分观测站网的总体安排，江西省气象局于2009—2011年分两批共建设自动土壤水分观测站52个，基本形成了覆盖全省主要粮食产区干旱监测的自动土壤水分观测站网。自动土壤水分观测站网的建成，极大地提高了江西省农业气象观测自动化水平，为农业干旱气象服务提供了基础资料和指导产品。通过前期调研，省、市、县3级气象部门对已建成的自动土壤水分观测资料缺少统一的数据应用平台，尤其对资料的查询、统计和业务化产品存在较大的需求。根据上述调查结果发现，开发一套自动土壤水分观测数据应用平台势在必行[1，2]。

通过软硬件设备搭建的土壤水分资料业务化综合应用平台，主要包括观测数据查询、综合分析（干旱分析、单作物生长期对土壤水分需求分析等）、序列查询、质量监控、运行评估、台站沿革、站网布局、站点信息八大模块，实现数据共享和数据产品业务化的目标[3，4]。

1 系统构建

为了使系统以更松散的方式耦合，系统体系架构设计采用分层式结构，从下至上分别为运行支撑层、数据层、服务层和应用层4个不同的层次。

1.1 运行支撑层

运行支撑层是土壤水分资料业务化综合应用平台的载体，依托江西省大气探测技术中心现有的软硬件基础设施，搭建适合系统稳定运行的环境，包括网络系统、服务器系统、存储备份系统和安全设备等硬件环境，以及计算机操作系统、数据平台软件等软件环境。

1.2 数据层

数据层通过服务层为应用层的库房管理相关数据库提供内容。数据库内容主要包括台站沿革数据表，干旱等级划分表，茶树、棉花、大豆、油菜、花生、玉米、脐橙和柑橘等种植物生长期内对土壤墒情的需求表，土壤水分观测设备的评估数据表，土壤水分观测设备运行状况表与监控信息表以及基础地理信息表等。

1.3 服务层

服务层是根据不同用户对数据平台的共性需求而设计并实现的系列标准服务接口，以及在此基础上建立的在线服务系统。通过在线服务系统向应用层提供所需的各种应用服务，如数据获取、数据查询、在线制图等。

1.4 应用层

应用层是面向系统服务对象而提供的业务功能。应用层构造了门户网站，是土壤水分资料业务化综合应用平台面向最终用户的层面。

2 平台建设

2.1 数据库设计

考虑到测绘资料档案数据量较大，且涉及大量涉密数据，对安全性需求较高，故本系统采用MS SQL Server 2008作为数据库管理系统。

2.2 系统功能模块设计

系統按照功能模块划分原则设计，根据平台管理的业务要求，自上而下对系统进行功能解析与模块划分，主要包括土壤水分旱情等级评价、墒情分析、实时数据、年值序列、月值序列、日值序列、质量监控、运行监控、站点信息和台站档案十大模块。

2.3 系统开发与实现

系统采用 B/S架构模式，依托My Eclipse开发环境，通过MS SQL Server 2008数据库存储数据，开发建立了一个集土壤水分监测管理整个业务流程为一体的管理系统。

2.3.1 综合分析

分为江西省旱情分析和对单作物墒情分析两大模块，生成各自分析结果产品。两大模块在同一界面中显示，即全省旱情分析以全省地图为底图，显示全省土壤水分旱情等级评价色斑图，综合为全省旱情等级评价产品；单作物墒情分析以农作物所在县为单位，鼠标移至，即以表格形式显示该种农作物墒情状况分析结果。

2.3.2 数据查询

设置单站和多站8个土层的实时相对湿度、体积含水量、重量含水率、水分贮存量数据查询，同时也可进行自定义时段统计。

2.3.3 序列查询

建立单站年值序列、月值序列、日值序列曲线图。序列包含相对湿度、体积含水量、重量含水率及水分贮存量。

2.3.4 质量监控

依据2010年江西省气象科技创新基金课题《自动土壤水分资料传输报警系统》对数据质量界定的阈值研究成果，确定土壤相对湿度错误阈值范围，以此对全省自动土壤水分观测数据进行监控，发布错误数据监控结果产品（自动生成并滚动发布），并在首页显示。

2.3.5 站点信息

展示台站自动土壤水分站的站名、区站号、经纬度、土壤容重、田间持水量、凋萎湿度等基本信息，以图表形式展示。

3 结束语

自动土壤水分观测数据应用平台经过1年多的研究开发及试用改进，各项功能更加完善。从设备监测、数据分析、制作到产品生成，形成了一套清晰、规范的土壤水分观测数据应用业务技术流程。该平台通过Web网站发布形式，为江西省用户提供了一个集数据查询、综合分析、序列查询、质量监控、运行评估、台站沿革、站网布局和站网信息八大功能的数据应用平台。该平台的研究，为自动土壤水分评估、业务化运行现状以及全网布局和站点基础信息资料提供统一、权威的查询平台，为江西省气象为农服务提供基础参考数据，为全省干旱和作物生育期综合分析提供服务产品，填补了江西省干旱预报服务领域的一项空白，增强了江西省干旱气象服务的能力。

参考文献：

[ 1 ] 陈涛，刘兰芳. VB与Surfer制作自定义控件绘制多种色斑图的方法[J].衡阳师范学院学报，2011，32（06）：109-112.

[ 2 ] 陈宁.湖北省土壤水分自动站监控系统的设计与实现[J].北京农业，2013（24）：148-149.

[ 3 ] 张永娟，陈涛.基于Sesame及Rdfizer扩展工具的关联数据应用平台[J]. 图书情报工作，2013，57（16）：135-139.

[ 4 ] 张峰.川渝地区农业气象干旱风险区划与损失评估研究[D].杭州：浙江大学，2014.

（收稿日期：2018-10-15）