潘錫山+時(shí)珉+彭模+邵帥+趙愛博+黃祖英

【摘 要】根據(jù)江蘇海洋預(yù)報(bào)減災(zāi)業(yè)務(wù)發(fā)展需求，為將多源海洋觀測站點(diǎn)數(shù)據(jù)匯交至海洋預(yù)警報(bào)業(yè)務(wù)場所，充分發(fā)揮數(shù)據(jù)效用，實(shí)現(xiàn)多類型、多要素海洋觀測數(shù)據(jù)信息集成顯示，利用ETL數(shù)據(jù)處理技術(shù)、SmartEarth等技術(shù)設(shè)計(jì)研發(fā)了海洋觀測信息集成展示服務(wù)系統(tǒng)，從而實(shí)現(xiàn)了終端數(shù)據(jù)采集、海洋觀測終端管理、海洋觀測數(shù)據(jù)管理、海洋觀測數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析、觀測數(shù)據(jù)GIS應(yīng)用、觀測站監(jiān)控等一系列功能。

【關(guān)鍵詞】信息集成；數(shù)據(jù)采集；海洋觀測

【Abstract】According to the development needs of marine forecasting and disaster reduction business in Jiangsu Province， a marine observational information integrated display system was designed and developmental by using ETL data processing technology， SmartEarth and other technologies in order to transmit the data of different oceanic observation stations to the marine pre-warning business sites and give full play to its effectiveness. A series of functions can be achieved with the system， such as terminal data collection， marine observation terminal management， marine observation data management， statistical analysis of marine observation data， GIS application of observation data and observation station monitoring.

【Key words】Information integration； Data collection； Marine observation

1 建設(shè)背景

為滿足江蘇沿海地區(qū)海洋防災(zāi)減災(zāi)要求，江蘇省海洋環(huán)境監(jiān)測預(yù)報(bào)中心近幾年實(shí)施了海洋預(yù)警報(bào)體系一期工程和輻射沙洲海域海洋觀測臺(tái)站建設(shè)項(xiàng)目，進(jìn)行了省級(jí)海洋預(yù)報(bào)中心建設(shè)，通過對海洋觀測數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)處理分析，開展海洋環(huán)境和海洋災(zāi)害的預(yù)警報(bào)工作，為防止和減少了全省的海洋災(zāi)害、海上生產(chǎn)活動(dòng)安全、海洋環(huán)境保護(hù)和海洋突發(fā)公共事件應(yīng)急處置提供了科學(xué)依據(jù)。

為完善江蘇省海洋預(yù)警報(bào)體系，實(shí)施江蘇省海洋預(yù)警報(bào)體系二期工程建設(shè)項(xiàng)目，進(jìn)一步完善江蘇省海洋觀測網(wǎng)絡(luò)，并通過共享海洋、氣象、水利、涉海高校院所等系統(tǒng)內(nèi)外部門間的相關(guān)海洋觀測數(shù)據(jù)，進(jìn)一步提升江蘇海域海洋觀測預(yù)警預(yù)報(bào)能力，為海洋防災(zāi)減災(zāi)和海洋綜合管理提供決策支持。

海洋環(huán)境觀測數(shù)據(jù)集成和系統(tǒng)化應(yīng)用是江蘇省海洋預(yù)警報(bào)體系建設(shè)的重要組成部分。省海洋觀測信息集成展示平臺(tái)建設(shè)項(xiàng)目擬利用信息網(wǎng)絡(luò)、信息化系統(tǒng)、二維及三維展示等信息化手段，實(shí)現(xiàn)海洋觀測數(shù)據(jù)的集成、分析、圖形化展示等業(yè)務(wù)應(yīng)用，建設(shè)海洋觀測信息集成展示服務(wù)系統(tǒng)，為江蘇省海洋環(huán)境監(jiān)測預(yù)報(bào)提供信息化技術(shù)支持。

2 平臺(tái)設(shè)計(jì)

2.1 平臺(tái)建設(shè)目標(biāo)

為將多源海洋觀測站點(diǎn)數(shù)據(jù)匯交至江蘇省海洋環(huán)境監(jiān)測預(yù)報(bào)中心海洋預(yù)警報(bào)業(yè)務(wù)場所，充分發(fā)揮數(shù)據(jù)效用，實(shí)現(xiàn)多類型、多要素海洋觀測數(shù)據(jù)信息集成顯示，購置相關(guān)數(shù)據(jù)采集服務(wù)器和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)設(shè)備，建設(shè)海洋觀測信息集成展示服務(wù)系統(tǒng)。

海洋觀測信息集成展示服務(wù)系統(tǒng)的建設(shè)內(nèi)容主要包括：數(shù)據(jù)交換平臺(tái)建設(shè)、海洋觀測信息集成展示服務(wù)系統(tǒng)建設(shè)和圖形化展示系統(tǒng)建設(shè)。

2.2 平臺(tái)總體架構(gòu)

海洋觀測信息集成展示平臺(tái)建設(shè)擬在江蘇省海洋環(huán)境監(jiān)測預(yù)報(bào)中心海洋預(yù)警報(bào)業(yè)務(wù)場所配置相關(guān)軟硬件設(shè)備、建立海洋觀測信息數(shù)據(jù)庫，通過組建江蘇省海洋觀測虛擬專用撥號(hào)通信網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)多源多類型海洋觀測站點(diǎn)觀測數(shù)據(jù)信息的集成顯示，為江蘇省海洋預(yù)警預(yù)報(bào)和防災(zāi)減災(zāi)提供有力技術(shù)支撐。

圖1 海洋觀測信息集成展示平臺(tái)總體架構(gòu)示意圖

作為江蘇省海洋預(yù)警報(bào)體系二期工程建設(shè)項(xiàng)目重要組成部分，依據(jù)系統(tǒng)總體框架設(shè)計(jì)，海洋觀測信息集成展示服務(wù)系統(tǒng)主要包括標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范建設(shè)、數(shù)據(jù)交換平臺(tái)建設(shè)、應(yīng)用發(fā)布系統(tǒng)建設(shè)、圖形化展示系統(tǒng)建設(shè)、網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)建設(shè)和安全系統(tǒng)建設(shè)等內(nèi)容，將多源的海洋觀測站點(diǎn)數(shù)據(jù)匯交至省海洋預(yù)報(bào)中心，實(shí)現(xiàn)多類型、多要素海洋觀測數(shù)據(jù)信息集成顯示，并充分發(fā)揮數(shù)據(jù)效用。

2.3 平臺(tái)建設(shè)內(nèi)容

2.3.1 數(shù)據(jù)交換平臺(tái)建設(shè)

通過搭建江蘇省海洋觀測數(shù)據(jù)交換平臺(tái)，制定江蘇省海洋觀測數(shù)據(jù)交換標(biāo)準(zhǔn)，從而實(shí)現(xiàn)對全省海域范圍的浮標(biāo)、臺(tái)站、志愿船等各類終端的數(shù)據(jù)采集，并能夠與國家海洋預(yù)報(bào)中心、東海海洋預(yù)報(bào)中心等單位實(shí)現(xiàn)觀測數(shù)據(jù)共享與交換，滿足海洋觀測與預(yù)報(bào)業(yè)務(wù)對數(shù)據(jù)的連續(xù)性、完整性、準(zhǔn)確性等要求。

在搭建數(shù)據(jù)交換平臺(tái)的過程中，需按照電子政務(wù)系統(tǒng)的建設(shè)規(guī)范要求，確保系統(tǒng)建設(shè)的規(guī)范性，同時(shí)理順信息渠道，開放信息服務(wù)，遵循國家及海區(qū)海洋觀測預(yù)報(bào)減災(zāi)信息共享平臺(tái)建設(shè)技術(shù)規(guī)范，使海洋觀測信息集成展示集成系統(tǒng)能方便地、準(zhǔn)確地提取、加工、分析和發(fā)布相關(guān)數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)信息的共享。

2.3.2 海洋觀測信息集成展示服務(wù)系統(tǒng)建設(shè)

建設(shè)海洋觀測信息集成展示服務(wù)系統(tǒng)，通過數(shù)據(jù)交換平臺(tái)提取各觀測站點(diǎn)、志愿船中的觀測數(shù)據(jù)，集中在海洋觀測信息集成展示服務(wù)系統(tǒng)中向海洋預(yù)警人員進(jìn)行展示，并通過手機(jī)進(jìn)行特殊情況的提醒，達(dá)到預(yù)警的作用。endprint

2.3.3 圖形化展示系統(tǒng)建設(shè)

在建設(shè)海洋觀測信息集成展示服務(wù)系統(tǒng)的同時(shí)，使用WebGIS和SmartEarth等三維圖形技術(shù)，使海洋監(jiān)測數(shù)據(jù)“可視化”。

2.4 平臺(tái)關(guān)鍵技術(shù)

2.4.1 基于J2EE技術(shù)的B/S多層架構(gòu)

本項(xiàng)目整體使用了基于J2EE技術(shù)的B/S多層架構(gòu)。J2EE是一種利用Java 2平臺(tái)來簡化企業(yè)解決方案的開發(fā)、部署和管理相關(guān)的復(fù)雜問題的體系結(jié)構(gòu)。J2EE提供了方便存取數(shù)據(jù)庫的JDBC API、CORBA技術(shù)以及能夠在Internet應(yīng)用中保護(hù)數(shù)據(jù)的安全模式，還提供了對 EJB（Enterprise JavaBeans）、Java Servlets API、JSP（Java Server Pages）以及XML技術(shù)的全面支持，滿足系統(tǒng)高可用性、高可靠性以及可擴(kuò)展性的應(yīng)用的需求。

2.4.2 ETL數(shù)據(jù)處理技術(shù)

本項(xiàng)目中的數(shù)據(jù)交換平臺(tái)主要使用了ETL數(shù)據(jù)處理技術(shù)。ETL是實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)集成的主要技術(shù)，ETL是Extract（抽?。?、Transform（轉(zhuǎn)換）、Load（加載）首字母的縮寫，主要提供數(shù)據(jù)抽取、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換、數(shù)據(jù)加載功能。數(shù)據(jù)抽取即從源系統(tǒng)抽取目的系統(tǒng)需要的數(shù)據(jù)；數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換即將從源系統(tǒng)獲取的數(shù)據(jù)按照業(yè)務(wù)需求，轉(zhuǎn)換成目的系統(tǒng)要求的形式，并對錯(cuò)誤、不一致的數(shù)據(jù)進(jìn)行清洗和加工；數(shù)據(jù)加載即將轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)裝載到目的系統(tǒng)中，供商業(yè)智能（Business Intelligent，BI）等應(yīng)用使用。

2.4.3 ESB服務(wù)總線技術(shù)

本項(xiàng)目在數(shù)據(jù)交換的基本功能基礎(chǔ)上融合了服務(wù)總線技術(shù)，以此構(gòu)建以企業(yè)服務(wù)總線（Enterprise Service Bus）為基礎(chǔ)的數(shù)據(jù)交換服務(wù)總線。企業(yè)服務(wù)總線（ESB），它是傳統(tǒng)中間件技術(shù)與XML、Web服務(wù)等技術(shù)結(jié)合的產(chǎn)物。ESB提供了網(wǎng)絡(luò)中最基本的連接中樞，是構(gòu)筑企業(yè)神經(jīng)系統(tǒng)的必要元素。ESB的出現(xiàn)改變了傳統(tǒng)的軟件架構(gòu)，消除不同應(yīng)用之間的技術(shù)差異，讓不同的應(yīng)用服務(wù)器協(xié)調(diào)運(yùn)作，實(shí)現(xiàn)了不同服務(wù)之間的通信與整合。從功能上看，ESB提供了事件驅(qū)動(dòng)和文檔導(dǎo)向的處理模式，以及分布式的運(yùn)行管理機(jī)制，它支持基于內(nèi)容的路由和過濾，具備了復(fù)雜數(shù)據(jù)的傳輸能力，并可以提供一系列的標(biāo)準(zhǔn)接口。

2.4.4 SOA技術(shù)架構(gòu)

本項(xiàng)目應(yīng)用系統(tǒng)功能按照具有工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的SOA服務(wù)（Web Service/Restful方式）架構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)，面向服務(wù)的體系結(jié)構(gòu)（SOA）是一個(gè)組件模型，將應(yīng)用程序的不同功能單元（稱為服務(wù)）通過這些服務(wù)之間定義良好的接口和契約聯(lián)系起來。接口是采用中立的方式進(jìn)行定義的，它應(yīng)該獨(dú)立于實(shí)現(xiàn)服務(wù)的硬件平臺(tái)、操作系統(tǒng)和編程語言。這使得構(gòu)建在各種這樣的系統(tǒng)中的服務(wù)可以以一種統(tǒng)一和通用的方式進(jìn)行交互。

2.4.5 基于易智瑞地理信息系統(tǒng)和SmartEarth工具的圖形化技術(shù)

本項(xiàng)目中提供了圖形化展示海洋監(jiān)測數(shù)據(jù)的功能，將借助易智瑞地理信息系統(tǒng)和SmartEarth等二、三維圖像處理工具來實(shí)現(xiàn)。

易智瑞地理信息系統(tǒng)是一套完整的GIS平臺(tái)產(chǎn)品，具有強(qiáng)大的地圖制作、空間數(shù)據(jù)管理、空間分析、空間信息整合、發(fā)布與共享的能力。

SmartEarth是全球領(lǐng)先的三維數(shù)字地球場景和基于自身業(yè)務(wù)的可視化管理系統(tǒng)。SmartEarth可以支持桌面、移動(dòng)終端、多屏投影等顯示終端，可以為每個(gè)用戶提供量身定做的軟件和服務(wù)。

2.4.6 HTML5技術(shù)

本項(xiàng)目應(yīng)用系統(tǒng)及移動(dòng)APP界面展現(xiàn)和操作交互使用HTML5技術(shù)，HTML5是萬維網(wǎng)的核心語言、標(biāo)準(zhǔn)通用標(biāo)記語言下的一個(gè)應(yīng)用超文本標(biāo)記語言（HTML）的第五次重大修改。HTML5包含了最新的HTML、CSS和JavaScript技術(shù)，這些技術(shù)的整合能夠減少網(wǎng)頁瀏覽器富插件（Plug-in-Based Rich Internet Application，RIA）的使用，提高應(yīng)用的兼容性和高效性。

2.4.7 移動(dòng)應(yīng)用技術(shù)

本項(xiàng)目中將移動(dòng)智能終端和4G網(wǎng)絡(luò)結(jié)合，采用移動(dòng)APP實(shí)現(xiàn)了海洋監(jiān)測設(shè)備與數(shù)據(jù)交換平臺(tái)數(shù)據(jù)傳輸異常報(bào)警、海洋監(jiān)測數(shù)據(jù)偏離報(bào)警等功能，方便系統(tǒng)管理員和海洋監(jiān)測人員及時(shí)收到報(bào)警信息并做相應(yīng)的處理。

3 系統(tǒng)主要功能

3.1 PC端系統(tǒng)功能

3.1.1 測點(diǎn)數(shù)據(jù)傳輸

觀測數(shù)據(jù)傳輸子系統(tǒng)以模擬圖的方式展現(xiàn)數(shù)據(jù)從各個(gè)站點(diǎn)傳輸至江蘇省海涂研究中心，頁面內(nèi)容包括今日傳輸文件總數(shù)和傳輸狀態(tài)。

通過該系統(tǒng)可以查詢傳輸數(shù)據(jù)概況，包括今日文件總數(shù)和測點(diǎn)傳輸明細(xì)，即江蘇自建站點(diǎn)（分為浮標(biāo)、固定站以及雷達(dá)站三種）傳輸至省中心的各站點(diǎn)名稱和對應(yīng)的文件數(shù)量、國家站下發(fā)給省中心的文件總數(shù)以及氣象局共享給省中心的文件總數(shù)。

3.1.2 測點(diǎn)觀測地理空間展示

測點(diǎn)觀測地理空間展示子系統(tǒng)以地圖形式展示觀測站點(diǎn)位置、站點(diǎn)狀態(tài)以及站點(diǎn)觀測要素的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，同時(shí)結(jié)合三維模型展示站點(diǎn)模擬場景，以報(bào)警方式顯示數(shù)據(jù)獲取是否正常、觀測值是否正常以及設(shè)備運(yùn)行是否正常。

該系統(tǒng)主要根據(jù)江蘇自建站點(diǎn)和國家站點(diǎn)的經(jīng)緯度在地圖中標(biāo)識(shí)，同時(shí)能夠直觀反映站點(diǎn)編碼、站點(diǎn)名稱等信息。

3.1.3 觀測數(shù)據(jù)分析

觀測數(shù)據(jù)分析子系統(tǒng)以統(tǒng)計(jì)圖表、數(shù)據(jù)表格方式統(tǒng)計(jì)顯示觀測數(shù)據(jù)查詢分析結(jié)果，主要內(nèi)容包括：實(shí)時(shí)觀測數(shù)據(jù)分析、觀測數(shù)據(jù)對比分析、觀測數(shù)據(jù)列表查詢以及觀測數(shù)據(jù)極值分析。

實(shí)時(shí)觀測數(shù)據(jù)分析功能便于快速查看指定站點(diǎn)觀測要素的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，包括不同時(shí)間長度的氣溫、氣壓、風(fēng)速、風(fēng)向、相對濕度等一系列要素，以單要素曲線圖和觀測數(shù)據(jù)表格形式呈現(xiàn)，從而對該站點(diǎn)某段時(shí)間內(nèi)觀測要素進(jìn)行分析。觀測數(shù)據(jù)對比分析功能通過設(shè)置觀測數(shù)據(jù)來實(shí)現(xiàn)綜合觀測數(shù)據(jù)分析圖的展現(xiàn)。

3.1.4 運(yùn)行監(jiān)控

運(yùn)行監(jiān)控子系統(tǒng)是以監(jiān)控圖的方式展現(xiàn)江蘇自建站點(diǎn)數(shù)據(jù)獲取、觀測值、設(shè)備運(yùn)行情況；顯示國家下發(fā)、氣象局共享數(shù)據(jù)的獲取情況。同時(shí)提供系統(tǒng)監(jiān)控日志的查看，便于實(shí)時(shí)了解站點(diǎn)的運(yùn)行情況。

3.1.5 測點(diǎn)3D模型展示

利用該系統(tǒng)可隨時(shí)查看3m浮標(biāo)、10m浮標(biāo)、海洋觀測平臺(tái)、驗(yàn)潮站以及氣象潮位自動(dòng)觀測站的3D模型和實(shí)時(shí)觀測數(shù)據(jù)，還具有拉近、遠(yuǎn)離、轉(zhuǎn)換視角功能，用以查看觀測站的室內(nèi)外情景。

3.1.6 測點(diǎn)視頻監(jiān)控

測定視頻監(jiān)控子系統(tǒng)通過接入江蘇自建站點(diǎn)視頻，實(shí)時(shí)了解并掌握站點(diǎn)現(xiàn)場情況。

3.2 移動(dòng)APP

移動(dòng)APP提供海洋觀測信息集成展示平臺(tái)的移動(dòng)應(yīng)用并集成海洋預(yù)報(bào)短信平臺(tái)的功能。APP支持主流的Android和IOS操作系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)海洋觀測數(shù)據(jù)查詢、統(tǒng)計(jì)查詢以及GIS圖形化應(yīng)用，并能夠通過移動(dòng)終端實(shí)時(shí)查看江蘇省海洋觀測站網(wǎng)運(yùn)行狀況，確保整個(gè)海洋觀測體系穩(wěn)定運(yùn)行。系統(tǒng)充分考慮到不同受眾的需求，移動(dòng)APP分為大眾版和專業(yè)版。

3.2.1 大眾版移動(dòng)端功能

江蘇海洋觀測移動(dòng)APP默認(rèn)界面以不同顏色顯示江蘇海域各區(qū)域最新風(fēng)向和風(fēng)速，以及風(fēng)速數(shù)據(jù)的更新時(shí)間、平均風(fēng)速以及風(fēng)速等級(jí)劃分。除風(fēng)力外，還可以查看海浪、水溫、氣溫、水位要素。

3.2.2 大眾版移動(dòng)端功能

大眾版內(nèi)容主要包括觀測數(shù)據(jù)傳輸、測點(diǎn)觀測地理空間展示、運(yùn)行監(jiān)控、觀測數(shù)據(jù)分析、預(yù)警報(bào)發(fā)布平臺(tái)以及消息中心。

4 結(jié)語

本文系統(tǒng)介紹了海洋觀測信息集成展示服務(wù)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)及主要功能，該系統(tǒng)利用信息網(wǎng)絡(luò)、信息化系統(tǒng)、二維及三維展示等信息化手段，實(shí)現(xiàn)了海洋觀測數(shù)據(jù)的集成、分析、圖形化展示等業(yè)務(wù)應(yīng)用，將多源海洋觀測站點(diǎn)數(shù)據(jù)匯交至江蘇省海洋環(huán)境監(jiān)測預(yù)報(bào)中心海洋預(yù)警報(bào)業(yè)務(wù)場所，充分發(fā)揮數(shù)據(jù)效用，實(shí)現(xiàn)多類型、多要素的海洋觀測數(shù)據(jù)信息集成顯示。endprint