周長志 茅海祥 晏理華 陳方遠

(貴州省銅仁市氣象局， 銅仁 554300)

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利用VB編程實現(xiàn)氣象數(shù)據(jù)可視化

周長志 茅海祥 晏理華 陳方遠

(貴州省銅仁市氣象局， 銅仁 554300)

為使氣象數(shù)據(jù)能夠以直觀可視的圖形方式進行顯示，利用VB可視化編程方法進行程序設(shè)計，實現(xiàn)了地圖繪制、氣象數(shù)據(jù)顯示、圖形縮放及漫游等功能。

VB編程語言；氣象數(shù)據(jù)；可視化

在氣象工作中，經(jīng)常用到以地圖為背景實現(xiàn)降水、氣溫等氣象要素的可視化分析方法。常見的方法是基于地理信息系統(tǒng)(GIS，Geographic Information System)環(huán)境進行可視化編程，實現(xiàn)數(shù)據(jù)與地圖的有效結(jié)合。運用VB和Surfer聯(lián)合編程技術(shù)也可以實現(xiàn)雨量等氣象資料的圖形可視化。李強等人研究開發(fā)了基于GIS的小區(qū)域氣象災(zāi)害精細化預警系統(tǒng)[1]。 柳錦寶等人運用WebGIS技術(shù)開發(fā)了四川省氣象服務(wù)信息系統(tǒng)[2]。林伙海運用VB6.0語言并結(jié)合Surfer 8.0實現(xiàn)了雨量圖形可視化[3]。但他們均是運用相關(guān)編程軟件聯(lián)合第三方平臺的地圖功能來實現(xiàn)氣象信息的可視化，需要軟件開發(fā)者熟練掌握第三方。本次研究運用VB6.0語言開發(fā)一套矢量地圖繪制程序，將銅仁市區(qū)域內(nèi)氣象站的要素資料(雨量、溫度等)實時地顯示在地圖上，實現(xiàn)氣象要素隨矢量地圖縮放、漫游等功能。

1 資料來源及處理

1.1 地圖數(shù)據(jù)的采集

處理地圖矢量數(shù)據(jù)時，一般應(yīng)用矢量化處理軟件(如MapInfo)將紙質(zhì)地圖的柵格數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成矢量數(shù)據(jù)，也可以利用MICAPS系統(tǒng)獲取縣級以上邊界地圖數(shù)據(jù)。但對于質(zhì)量要求不高的示意類地圖可以采用人工的方式進行讀取：在地圖邊界上先任意取一個起點，沿邊界按順時針或逆時針方向，每隔0.1個緯距或經(jīng)距，讀出相應(yīng)的坐標值(即經(jīng)度和緯度值)，直到回到終點。按照該方法讀出河流、公路、城市站點等數(shù)據(jù)。

1.2 地圖矢量數(shù)據(jù)的存儲

將采集到的地圖數(shù)據(jù)存儲到Access數(shù)據(jù)庫中，根據(jù)實際情況建立相關(guān)數(shù)據(jù)表，如縣邊界、鄉(xiāng)鎮(zhèn)邊界、河流、公路、城市站點等不同的數(shù)據(jù)表，在數(shù)據(jù)庫表中第1列為經(jīng)度數(shù)據(jù)、第2列為緯度數(shù)據(jù)。

1.3 氣象資料的獲取

銅仁市區(qū)域氣象站的要素資料(雨量、溫度等)主要通過內(nèi)網(wǎng)專線或VPN 連接到銅仁市氣象局區(qū)域站SQL服務(wù)器。應(yīng)用VB6.0中的ADO對象模型，通過定義對象和編寫相關(guān)代碼來實現(xiàn)對SQL數(shù)據(jù)庫的訪問和查詢。

2 實現(xiàn)技術(shù)和方法

2.1 地圖繪制方法

地圖邊界曲線實際上是由無數(shù)條線段首尾相連組合而成，在VB6.0中實現(xiàn)曲線的繪制需要利用PictureBox(圖片框)控件和畫線函數(shù)line(x1,y1)-(x2,y2)。在Form設(shè)計時，加入一個PictureBox控件，該控件作為OLE容器，繪圖區(qū)域的大小及比例可通過圖片框的Scale方法設(shè)定，再利用line方法可以將地圖邊界的點依次連接起來，從而構(gòu)成一條地圖邊界線。另外在地圖數(shù)據(jù)中，其邊界點的坐標為經(jīng)緯度值，需要將其轉(zhuǎn)換為圖片框上的坐標，轉(zhuǎn)換公式為：

x=(tempx-xmin)*kx

y=(ymax-tempy)*kx

式中：x、y分別為PictureBox圖片框上點的橫、縱坐標；tempx、tempy分別為地圖上邊界點的經(jīng)度、緯度；kx為ScaleWidth(xmax-xmin)和ScaleHeight(ymax-ymin)兩者中的最小值；xmin、xmax、ymin、ymax分別是所有地圖邊界點中最小經(jīng)度值、最大經(jīng)度值、最小緯度值、最大緯度值。

繪制地圖邊界的函數(shù)為：Function drawmap(drawpic as PictureBox, lcolor as Single，zoom as Single, xmove as Single，ymove as Single, manyou as Boolean)。其中：drawmap為所繪制地圖邊界的函數(shù)；drawpic為繪圖的圖片框；lcolor為線條的顏色；zoom為放大倍數(shù)；xmove、ymove分別為拖動漫游x和y方向的位移；manyou為漫游標志。

2.1.1 轉(zhuǎn)換地圖坐標為圖片框上點的坐標

代碼如下：

fxwidth = xmax - xmin

fyheight = ymax - ymin

if kx < ky then

ky = kx

else

kx = ky

end if

rsmap.open "select fx,fy,ftype from mapdata "，connmap，adOpenForwardOnly，adLockReadOnly

i = 1

with rsmap

do while i < 504 ′在本實例中共504個坐標點

tmpy = .fields("fy")

redim preserve gridx(UBound(gridx) + 1) ′重新定義數(shù)組維數(shù)

redim preserve gridy(UBound(gridy) + 1)

gridx(i) = zoom * ((tempx - xmin) * kx)

gridy(i) = zoom * ((ymax - tempy) * ky)

i = i + 1

.movenext

loop

end with

rsmap.close

else

2.1.2 繪制地圖邊界

代碼如下：

drawpic.cls

drawpic.DrawWidth = 3

for j = 1 To i - 2

drawpic.Line (gridx(j), gridy(j))-(gridx(j + 1), gridy(j + 1)), lcolor

next

private sub cmdshowmap_Click()′顯示地圖

call drawmap(picdrawmap, RGB(255, 255, 0), 1, 0, 0, False)

end sub

2.1.3 實現(xiàn)地圖放大與縮小

有時候在地圖中因氣象站點資料較密集，難以看清具體數(shù)值，此時需要對圖形進行放大和縮小，如在圖形上左鍵雙擊放大地圖、右鍵雙擊縮小地圖。實現(xiàn)此功能的代碼如下：

private sub picdrawmap_dblClick()

if lastbutton = 1 then

call drawmap(picdrawmap, mcolor, mzoom * 1.5, 0, 0, False)′鼠標左鍵雙擊，每次放大0.5 倍

end if

if lastbutton = 2 then

call drawmap(picdrawmap, mcolor, mzoom * 0.5, 0, 0, false)′鼠標右鍵雙擊，每次縮小0.5倍

end if

end sub

2.1.4 設(shè)計地圖的漫游功能

將地圖放大或縮小后，因顯示器屏幕的局限性，地圖及相關(guān)資料可能在屏幕上僅顯示部分內(nèi)容，或者位置有所偏移，此時需要對地圖進行拖動，移到適合的位置。即按住鼠標鍵并移動鼠標時，地圖將沿鼠標移動方向進行移動，實現(xiàn)地圖的漫游功能。其代碼如下：

private sub picdrawmap_mousedown(button as integer, shift as integer, x as single, y as single)

startx = x

starty = y

end sub

private sub picdrawmap_MouseUp(button as integer, shift as integer, x as single, y as single)

nxmove = nzoom * (x - startx)

nymove = nzoom * (y - starty)

call drawmap(Picdrawmap, ncolor, nzoom, nxmove, nymove, true)

startx = x

starty = y

end sub

2.2 氣象資料在地圖上顯示方法

為實現(xiàn)氣象資料在地圖上的正確顯示，在手動操縱鼠標實現(xiàn)地圖放大、縮小、漫游時，氣象資料能實時跟隨地圖進行相應(yīng)的變化和移動。如在本實例中，通過select語句查詢時間段內(nèi)的小時雨量數(shù)據(jù)，并在地圖上進行可視化操作。其關(guān)鍵代碼如下：

txtSQL = "select trlysz.StationID，trlysz.jd，trlysz.wd，tabHourData，R1H,tabHourData，tabHourData.ObservTime from trlysz,tabHourData where trlysz.StationID = tabHourData.StationID and ObservTime= '" + datetime1 + "'" '根據(jù)設(shè)定時間對區(qū)域站數(shù)據(jù)庫中的小時雨量資料進行查詢

rszdzdata.CursorLocation = adUseClient

rszdzdata.Open txtSQL, connzdzdata, adOpenDynamic, adLockBatchOptimistic

if rszdzdata.RecordCount > 0 then′判斷是否有數(shù)據(jù)記錄

i= 1

with rszdzdata

do while i < jls′ jls為滿足查詢條件的記錄數(shù)

tempx1= .fields("jd")′獲取站點經(jīng)度數(shù)據(jù)

tempy1= .fields("wd")′獲取站點緯度數(shù)據(jù)

tepR1H = .fields("R1H")′獲取小時雨量數(shù)據(jù)

tepObservTime = .fields("ObservTime")′獲取所查詢的時間

redim preserve gridx1(UBound(gridx1) + 1)′重新定義數(shù)組維數(shù)

redim preserve gridy1(UBound(gridy1) + 1)

redim preserve R1H(UBound(R1H) + 1)

redim preserve ObservTime(UBound(ObservTime) + 1)

gridx1(i) = zoom * ((tempx1 - xmin) * kx)′站點氣象資料隨地圖漫游

gridy1(i) = zoom * ((ymax - tempy1) *ky)

R1H(i) = tepR1H

if R1H(i) = 0 then R1H(i) = ""

if R1H(i) = "" then R1H(i) = ""else R1H(i) = Format(R1H(i)10, "0.0")

ObservTime(i) = tepObservTime

i = i + 1

.MoveNext

loop

end with

rszdzdata.close

for j = 1 To i - 1

picdrawmap.print R1H(j)

next

基于以上編程方法，可以根據(jù)不同的業(yè)務(wù)需求增加其他功能，如實時動態(tài)顯示最高氣溫、最低氣溫、不同時段累計降水量等。運用VB編程開發(fā)的銅仁市防汛氣象服務(wù)平臺，運用上述方法嵌入了區(qū)域自動站雨量、溫度的地圖化顯示，通過人機對話實現(xiàn)放大、縮小、漫游、刷新等功能，同時能夠?qū)A(chǔ)地理信息(縣界、縣名、鄉(xiāng)鎮(zhèn)名)進行顯示和消隱，并實現(xiàn)了統(tǒng)計查詢、語音報警等功能。圖1所示為銅仁市防汛氣象服務(wù)平臺界面。

圖1 銅仁市防汛氣象服務(wù)平臺界面

3 結(jié) 語

運用VB語言，結(jié)合地圖資料及區(qū)域自動氣象站數(shù)據(jù)庫編程，實現(xiàn)氣象數(shù)據(jù)的可視化。充分發(fā)揮VB人機交互界面及可編譯功能的優(yōu)勢，實現(xiàn)了氣象資料在地圖上的自動標注和填充，并具有圖形縮放、漫游功能，基本實現(xiàn)了氣象信息的可視化、形象化和實時化。單獨應(yīng)用VB編程實現(xiàn)氣象要素在地圖上的可視化顯示是可行的，這為今后開發(fā)具有繪圖功能的業(yè)務(wù)系統(tǒng)提供了新的思路。

[1] 李強，何遂,吉莉,等.基于GIS的小區(qū)域氣象災(zāi)害精細化預警系統(tǒng)[J].氣象科技，2014，42(1):89-93.

[2] 柳錦寶，何政偉，王增武，等. 四川省氣象服務(wù)信息系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)[J].氣象科技，2010，38(4):484-487.

[3] 林伙海，吳陳鋒.基于Surfer8.0實現(xiàn)雨量圖形可視化[J].氣象，2006，32(7):115-118.

[4] 葛小東.VB編程實例與技巧集粹[M].北京：中國科學技術(shù)出版社，2003：20-21.

Meteorological Data Visualization by Based on VB Program

ZHOUChangzhiMAOHaixiangYANLihuaCHENFangyuan

(Meteorological Bureau of Tongren City, Guizhou Province, Tongren Guizhou 554300, China)

In order to display the meteorological data more intuitively and visually, this paper introduces a design by visual programming method of VB to realize techniques and methods of mapping, meteorological data display, graphics zoom and roaming.

VB programming language; meteorological data; visualization

2016-09-30

貴州省氣象局氣象科技開放研究基金項目“銅仁市氣象信息共享及氣象災(zāi)害聯(lián)動防御決策指揮系統(tǒng)研究”(黔氣科合KF〔2014〕01號)；銅仁市氣象局氣象科技基金項目“銅仁市氣象臺預報業(yè)務(wù)服務(wù)平臺升級改造”(銅氣科合〔2015〕05號)

周長志(1982 — )，男，工程師，研究方向為短期天氣預報及系統(tǒng)開發(fā)。

TP319

A

1673-1980(2017)02-0088-04