基于百度地图的气象水文服务系统设计与开发

袁芳菊 杨胜忠

摘  要：百度地图显示速度快，界面清晰，接口功能丰富、交互性强，使用方便。文章根据三板溪水电站的业务需求，采用百度地图作为底图，调用JavaScript API GL开发接口，对三板溪电站雨洪监测预报综合服务系统进行设计和研发。系统运行在Windows系统上，基于B/S模式，采用Asp.net开发，个性化百度地图，并在上面叠加河网基础信息、流域面和气象水文监测数据，实现数据监测、数据分析、预警预报、生产调度建议等功能，为气象水文服务地方经济发展和防灾减灾提供系统平台支撑。

关键词：百度地图；水库；气象；水文

中图分类号：TP311.5 文献标识码：A  文章编号：2096-4706（2023）10-0042-04

Abstract： Baidu Maps has fast display speed， clear interface， rich interface functions， strong interactivity and it is convenient to use. According to the business requirements of Sanbanxi Hydropower Station， this paper uses Baidu Maps as the base map， and calls JavaScript API GL development interface to design and develop the comprehensive service system for rainfall and flood monitoring and forecasting of Sanbanxi Hydropower Station. On the Windows system， based on the B/S mode， this system adopts Asp.net to develop， personalizes Baidu Maps， and river network basic information， watershed area and meteorological and hydrological monitoring data are superposed on it to achieve data monitoring， data analysis， early warning and forecasting， production scheduling suggestions and other functions， providing a system platform support for the local economic development and disaster prevention and mitigation of meteorological and hydrological services.

Keywords： Baidu Maps; reservoir; meteorology; hydrology

0  引  言

三板溪水電站位于贵州省黔东南苗族侗族自治州锦屏县内，沅水干流河段清水江流域下游，是黔东南州有史以来投资最多、规模最大的水电站项目。电站总装机容量100万千

瓦，安装4台25万千瓦混流式水轮发电机组，年发电量24.28亿千瓦时，是国家西电东送“十五”重点工程。电站坝型为混凝面板堆石坝，坝址以上控制流域面积11 051 km2，水库正常蓄水水位475.0 m，库容40.94亿立方米，蓄水深度185.5 m，积水面积79.56 km2。水库的优化调度及安全度汛与气象水文雨水情监测预报息息相关，精细化、准确高效的气象水文专业服务产品和信息化的传输、呈现方式是提高优化水库调度的关键因素。多数水电站和水库均建设有自己的雨水情监测系统，并在系统的研究和开发上做了大量的工作。秦昊[1]等对长江流域水文气象信息服务体系设计，何清芳[2]等对龙岩市水库雨洪风险预警平台设计开发，易香妤[3]等对三峡梯调气象业务系统升级改造研究，王伟[4]等对基于WebGIS的水库气象服务平台也有研究。每个水库电站基于其各自的地理特性、水库功能和使用习惯，对气象水文专业服务产品的需求也略有不同。本文根据三板溪水电站的业务需求，对三板溪电站雨洪监测预报综合服务系统进行研发，为气象水文服务地方经济发展和防灾减灾提供系统平台支撑。

1  设计原理

1.1  系统框架

三板溪电站雨洪监测预报综合服务系统的研发主要是用于指导三板溪电站电力生产、安全度汛和上下游生态环境保护的系统平台。系统运行在windows系统上，基于B/S模式，采用Asp.net开发，主要涉及的开发语言有C#、html、Javascript、Ajax、jQuery等，数据库采用ms SQL。底图显示主要是采用百度地图，其原理是在百度地图上叠加各类气象水文信息，让用户可以交互操作，得到良好的呈现效果和使用。系统框架原理如图1所示。

1.2  数据库

系统数据库采用ms SQL，包括气象水文站点信息表、分钟数据表、小时数据表、日数据表、面雨量数据表、水位计算流量参数表、洪峰传播参数表、气象服务数据表、用户数据表、分类数据表、日志表等，如图2所示。数据来源于自建站点和气象大数据云平台·天擎。气象大数据云平台是利用大数据、云计算技术构建的集气象数据的收集分发、加工处理、存储管理、统计分析、共享服务和运行监控于一体的综合数据业务支撑平台，所有气象数据汇交到气象大数据云平台质控后再抽取使用。

2  关键技术

2.1  百度地图API

百度地图[5]主要有七大功能与服务，分别是定位、地图、轨迹、路线规划、路况和搜索。在地图上叠加气象水文信息，采用百度地图JavaScript API GL接口，它是一套由JavaScript语言编写的应用程序接口，使用了WebGL对地图、覆盖物等进行渲染，支持3D视角展示地图。开发者可以通过对JavaScript API GL接口的轻松调用，就能在网站中建立功能丰富、交互性强的地图应用，同时支持PC端和移动端基于浏览器的地图应用开发。JavaScript API GL提供的功能接口包括地图展示、定位、覆盖物、检索、路线规划等，适配多样化的业务场景。在系统中，主要用到覆盖物。即把气象水文站点、监测数据等当成覆盖物来处理，叠加到自定义的百度地图上显示出来。覆盖物包括绘制点、线、面，文本标注、图标展示、信息提示窗口等。

2. 2  个性化地图

加载百度地图比较简单，通过官方教程代码，在html文件中，引入百度地图API文件，然后创建地图容器元素，再创建地图实例，具体代码如下所示：

var map = new BMapGL.Map（"container"）

地图加载成功后，通过个性化地图，实现对地图进行个性化配置，使地图更适宜电站用户的使用需求。为了更清楚的展示水文和气象监测站数据，将地图中地名元素和路网元素消隐，只保留最基本的底图。样式配流程见图3所示。

2.3  流域底图处理

系统主要为电站生产调度和安全度汛使用，因此，主要的显示元素为流域面、站点图标、监测数据标注等，如图4所示。流域面及河网的提取采用贵州省DEM高程数据，应用ArcGis软件和SWAT水文模型提取流域边界和河网水系，再经过人工处理，生成SHP文件，再读取经纬信息转换成json文件。在百度地图中使用多边形Polygon的方法来添加流域面。代码如下：

var polygon = new BMapGL.Polygon（[

new BMapGL.Point（经度1，纬度1），

new BMapGL.Point（经度2，緯度2），

new BMapGL.Point（经度3，纬度3），

new BMapGL.Point（经度…，纬度…），

new BMapGL.Point（经度N，纬度N）

]， {strokeColor："red"， strokeWeight：2， strokeOpacity：0.5}）;

map.addOverlay（polygon）;

流域河网水系采用添加折线覆盖物的方式重复添加，站点标志采用添加图片的方式，显示数据采用文本标注。

2.4  ECharts图表库

系统中对雨量水位关系图和雨量流量关系图采用ECharts图表库[6]。ECharts是一款基于JavaScript的数据可视化图表库，提供了常规的折线图、柱状图、散点图、饼图、K线图等，还提供了用于统计的盒形图，用于地理数据可视化的地图、热力图、线图，用于关系数据可视化的关系图、Treemap、旭日图等，它功能强大，使用简单，效果美观。

3  主要功能

系统由用户界面和后台管理两部分组成，后台管理主要用于上传天气预报信息，与用户界面相对独立，主要运行在内网上，互联网无法访问，增加了系统的安全性。用户界面包括用户登录和功能模块的显示。功能模块分四个部分，包括数据监测、数据分析、预测预报、调度建议。系统登录界面如图5所示。

3.1  数据监测

实时监测功能主要是以百度地图为底图，在百度地图上叠加流域面、河网以及站点信息、气象水文要素，包括降水量、气温、水位高度等资料，水位显示界面如图6所示。点击站点图标，还可打开站点水位降水时序图。实时监测主要功能界面有水位监测、综合监测、面雨量监测、水位雨量时序图。水位监测、综合监测和面雨量监测数据叠加到百度地图上显示，水位雨量时序图采用ECharts图标控件中的折线图和柱形图组合图，如图7所示。

3.2  数据分析

数据分析功能主要是显示数据加工处理或数据分析产品，功能界面包括流量估测、洪峰预测、水位流量时序图、数据日报表和月报表。流量估测和洪峰预测数据叠加到百度地图上显示，水位流量时序图采用ECharts图表库中折线图。日报表和数据月报表采用图表控件以表格的方式显示。

3.3  预警预报

预警预报功能主要是显示气象服务产品，如图8所示，包括常规天气预报、重要天气预报、气象预警、周天气预报、月天气预报、降水天气预报等。所有产品通过管理员进入后台后上传Word文件或PDF格式文件，在用户界面中以PDF文件格式显示，方便用户查看。系统同时对新上传的天气预警预报进行语音提示，当用户登录时，提醒用户及时查看。预警预报功能还集成气象雷达回波图动画显示和气象卫星云图显示功能。

3.4  调度建议

调度建议功能是系统最主要的功能之一，主要是在百度地图上显示电站水库的当前水位高度、入库流量、蓄水量、剩余库容、未来24 h、48 h和72 h过程面雨量、补给量、产流量、水库安全调度及发电调度建议等，为三板溪电站提供科学的生产调度建议。

4  结  论

利用百度地图作为底图，采用Asp.net开发了基于WebGis的三板溪电站雨洪监测预报综合服务系统，实现对气象水文数据实时监测和数据分析、预警预报，提出科学的生产调度建议等功能。系统运行一年来，解决了用户的业务需求，得到了用户的好评，为三板溪电站水库汛期安全度汛和电力生产优化调度提供了重要的科学参考依据。

参考文献：

[1] 秦昊，王立海，陈瑜彬，等.长江流域水文气象信息服务体系设计与实践 [J].水利信息化，2022（2）：71-77.

[2] 何清芳，肖秀珠，江帆，等.龙岩市水库雨洪风险预警平台设计 [J].水利科技，2021（3）：12-16.

[3] 易香妤，徐卫立，李波.三峡梯调气象业务系统升级改造研究 [J].水利水电快报，2022，43（10）：99-102.

[4] 王伟，李俊徽，张锋，等.基于WebGIS的水库气象服务平台的实现 [J].计算机与网络，2020，46（3）：61-64.

[5] 百度.百度地图开放平台 [EB/OL].[2022-12-03].https：//lbsyun.baidu.com/.

[6] Apache ECharts.快速上手 [EB/OL].[2022-12-03].https：//echarts.apache.org/handbook/zh/get-started/.

作者简介：袁芳菊（1982—），女，侗族，贵州天柱人，工程师，本科，研究方向：专业气象服务；通讯作者：杨胜忠（1980—），男，苗族，贵州麻江人，高级工程师，本科，研究方向：气象服务。