引言

能见度是地面气象观测的一个重要要素，能见度目标物分布图是能见度观测必不可少的参照图。特别是“十二五”期间全国气象台站即将推广能见度观测自动化后，更需要精准的能见度目标物分布图来校验能见度自动观测数据的准确性^[1-2]。目前全国大部分气象台站能见度目标物分布图还是依靠传统的手工绘制方法，目标物定位不够准确，误差大，而且费时费力，增加了业务人员的工作量，更不便于日后的更新和管理。吴益平^[3]曾运用VB编程，自动绘制目标物分布图，但功能单一，不能对观测站、目标物图片进行存储再编辑。

本系统利用C#编程语言，基于.net FrameWork框架，采用主流的MVC三层架构，进行能见度目标物图自动化制作。运用SqlServer2000数据库进行图片、数据等存储。根据《地面气象观测规范》^[4]规定，充分考虑到强浓雾、浓雾、雾、轻雾(霾、浮尘)等视程障碍现象观测需要，将形成的目标物图模板设计为1000、10000和50000 m三种，台站也可根据需要绘制任意距离的能见度目标物图。图片大小、圆圈系数及生成半径除系统默认外还可自行设置，还可以在一张图片上将50000和1000 m两张图合成，满足现行最小能见度观测业务需要。自动化程度高，操作简单，减轻了观测人员的工作量。自此该项业务将科学化、自动化、精准化。

1 系统设计 1.1 系统主要功能需求

(1) 能够对观测站信息以及目标物信息、图片进行任意添加、删除、编辑，当观测场周边目标物环境发生变化时，能随时更新绘制目标物图；

(2) 能够根据距离远近进行目标物筛选；

(3) 圆圈生成系数及各圈半径能够自行灵活设置，圆圈半径可以不等距；

(4) 能够将1000 m目标物图与任一距离的目标物图合成在一张大图片上；

(5) 图形大小灵活设置，输出图片、打印方便。

1.2 系统主要结构设计

系统基于工作站研发，操作系统为WindowsXP，采用微软DotNet技术，整体构建在基于DotNet FrameWork2.0平台基础之上。运用SQLServer2000数据库进行后台数据、图片存储。利用C#编程语言，核心绘图技术运用MicroSoft GDI+增强绘图工具。系统设计以用户自定义控制绘图为基础，绘图控制面板采用MVC三层架构设计。系统采用模块化设计方案^[5-7]，进行能见度目标物图自动化制作系统的研发。包括观测站信息管理模块、目标物信息管理模块、绘制面板管理模块、图片输出模块。系统结构如图 1所示。

1.3 系统操作流程图设计

系统操作流程见图 2。当用户打开系统界面后，首先录入观测站信息和目标物名称、图片、经度、纬度、目标物与观测站的距离等信息，然后新建绘图文件，选择系统默认的模板(1000、10000和50000 m)进行目标物图自动绘制。也可在绘图控制面板上更改标题、圆圈生成半径及系数、文字大小、颜色等信息，保存为本台站的模板文件，而后输出图片和打印。

2 系统实现 2.1 观测站信息管理

添加观测站：输入观测站编号、观测站名称、地址、经度、纬度、联系人及电话和观测站相关描述。

观测站管理：当观测站信息发生变化或上级管理部门需要管理多个观测站点信息时，在此模块进行编辑、删除或增加观测站点信息。

2.2 目标物管理

添加目标物：输入目标物编号、目标物名称、经度、纬度、方位角、距离及相关补充描述。点击图片区选择上传目标物图片。

目标物管理：查询、编辑、删除、添加目标物。为了制作不同距离的目标物图需要，还增加了根据距离，对目标物进行筛选的功能。

2.3 目标物图绘制

根据实际观测需要，系统保存有1000、10000和50000 m模板图片文件，如果用户需要更改，可通过绘图面板设定，对整个能见度目标物图中的绝大部分构图要件自定义。绘图控制面板界面如图 3，可实现自定义的内容主要有以下几个方面：

文字:目标物图的主标题、副标题、制图说明和目标物图示标识等文字信息内容可由用户进行编辑，任意设置其字体、字形、大小、颜色以及在图中位置等。

图片:目标物图片，图片的大小和位置可由用户设定。

圈线:表示能见度距离的圈线可由用户设定，设定的内容主要有圈线的颜色、粗细、圈线的多少、各圈线间的距离和位置等。用户根据自己站内目标物的具体情况，通过对这些信息的配置，可使制作出的图更美观实用。

3 系统关键技术点 3.1 圆圈生成系数及各圈半径任意调节

圆圈生成系数是根据系统设置的图片宽度和高度，自动计算需要生成的最外层圆圈的直径大小以及需要生成的圆圈数量，用户根据需要可自行调节。系统默认为95%，表示最外层圆圈直径大小是整个图片大小的95%。

各圈生成半径可以是等距离，如果某一范围目标物较多，防止图片拥挤重叠，需要将某一领域放大，可以设置成不等距离绘图。圆圈半径＝图片实际像素半径。如圆圈半径设置框中显示200=114，表示距离200 m对应图片中的像素为114。距离、像素大小用户可根据台站实际情况自行灵活设置。

3.2 目标物筛选

系统将台站所有目标物信息全部存在数据库中，但不同距离的目标物图所选取的目标物不一样，本系统提供了根据距离远近进行目标物筛选功能。

如选择“≤1000”，确定后绘图，这时本站1000 m能见度目标物图绘制完成。同样，绘制10000和50000 m能见度目标物图时，由于500 m或近距离的目标物多，图面显得杂而乱，可以筛选掉部分目标物。

3.3 图片合成

现行观测业务和气象服务均需要台站对1000 m以内的能见度进行尽可能准确的观测，1000 m以内的目标物图对各台站都是十分需要的。系统设计了在大分辨率图上插入小图片的功能。用户可先制作好1000 m范围以内的目标物图，生成JPG图；然后再制作大范围的目标物，通过系统设计的小图片插入功能，实现两张图片的合成。图 4为用该系统制作的合肥国家基本观测站的50000与1000 m目标物图片的合成图。

3.4 数据库设置

考虑到县、市或省级不同区域台站的需要，本系统所需的SQL数据库既可架设在本地，连接地址默认为“.”。也可架设在远程异地，通过输入远程IP地址连接数据库信息，可方便地连接到任意地方指定数据库。对于单个台站使用，可将SQL数据库建在本地，若是市级或省级管理需要，可将数据库架设在一地，各使用台站通过配置连接信息即可连接到远程数据库，方便省、市气象业务管理人员使用。数据库地址设置界面如图 5。

4 结语

能见度目标物图自动化制作系统实现了能见度目标物图绘制工作的自动化，功能丰富，操作简单，目标定位物方便，信息图片真实、准确、客观、美观。

能见度目标物信息更新管理方便。当观测站周围目标物发生变化时，能够方便地进行目标物的增加、删减，重新制图。图片大小、圆圈系数及半径可根据台站需要自行灵活设置，图片输出、打印方便。系统具有较强的业务实用性。已经在安徽省屯溪基准气象站、巢湖基本气象站和长丰一般气象站等多个台站进行测试和应用，摒弃了传统的手机绘图的烦恼，减轻了业务人员的工作量，效果很好。

由于研发时间仓促，还有两个问题需要后期改进完善：一是目标物与观测场中心距离参数将通过程序直接计算得出，不需要通过GPS仪器测距后输入系统；二是针对常用的GPS数据格式，完善数据接口软件，无需手工输入目标物经纬度等数据。这样目标物定位将更准确、更科学，自动化程度将会更高。

致谢：安徽省气象科学研究所石春娥博士后对本文提出了建议和指导，在此谨表衷心感谢！