西安郵電大學(xué)科研訓(xùn)練報告題目：基于WebGIS的農(nóng)業(yè)環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)院系名稱：計算機(jī)學(xué)院專業(yè)名稱：計算機(jī)科學(xué)與技術(shù)班級：學(xué)號：學(xué)生姓名：指導(dǎo)教師：2015年11月30日科研選題的來源、背景、意義及目標(biāo)等；現(xiàn)在的農(nóng)業(yè)是信息農(nóng)業(yè)，在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域中深化信息技術(shù)勢在必行。智慧農(nóng)業(yè)是農(nóng)業(yè)發(fā)展的新潮流。（智慧農(nóng)業(yè)就是將物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)運(yùn)用到傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)中去，運(yùn)用傳感器和軟件通過移動平臺或者電腦平臺對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)進(jìn)行控制，使傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)更具有“智慧”。除了精準(zhǔn)感知、控制與決策管理外，從廣泛意義上講，智慧農(nóng)業(yè)還包括農(nóng)業(yè)電子商務(wù)、食品溯源防偽、農(nóng)業(yè)休閑旅游、農(nóng)業(yè)信息服務(wù)等方面的內(nèi)容）近年來，農(nóng)田環(huán)境信息獲取的方法和手段不斷提高和豐富，但從總體上看現(xiàn)在的農(nóng)業(yè)還存在很多的問題，比如說采集信息的手段比較落后，信息傳輸不夠及時和有效，監(jiān)測端能力弱。農(nóng)作物的生長、發(fā)育以及產(chǎn)量的高低，均受田間環(huán)境因素的影響和制約。環(huán)境因素包括空氣溫濕度、土壤溫濕度、風(fēng)速、風(fēng)向、降雨量和光照度等。合理調(diào)節(jié)這些因素，可以有效地增加農(nóng)作物的產(chǎn)量或減少自然災(zāi)害對作物的影響，同時這些環(huán)境數(shù)據(jù)還是農(nóng)業(yè)專家系統(tǒng)分析和決策的重要數(shù)據(jù)來源。通過對歷年的環(huán)境數(shù)據(jù)以及作物產(chǎn)量進(jìn)行分析對照，可以得出環(huán)境對產(chǎn)量影響的模型，為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)提供科學(xué)依據(jù)。對環(huán)境因素數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時、準(zhǔn)確地采集是實(shí)踐精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)和農(nóng)田現(xiàn)代化管理的重要基礎(chǔ)。只有對田間環(huán)境信息的重要因素進(jìn)行采集分析，才能制定出合理的種植、施肥以及收割計劃，從而影響作物的生長、發(fā)育、成熟。但是由于農(nóng)田環(huán)境信息具有多樣性、多變性和分散性的特點(diǎn)，而且對它的采集大多數(shù)是在廣域空間內(nèi)進(jìn)行，這些都給農(nóng)田環(huán)境信息的快速獲取帶來了困難。以往的人工采集田間環(huán)境信息的方法往往具有實(shí)時性差、效率不高和耗費(fèi)人力等缺點(diǎn)。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，采集的方式也在逐漸升級，目前環(huán)境信息的采集可以通過很多方式，比如便攜式氣象監(jiān)測儀、自動氣象站等，但是便攜式氣象監(jiān)測儀需要人工干預(yù)，不能實(shí)現(xiàn)自動化；自動氣象站價格相對比較昂貴。這些都不是最理想的方式。近年來，隨著無線傳感器網(wǎng)絡(luò)(WirelessSensorNet、vork，WSN)和移動無線通訊技術(shù)的發(fā)展為田間環(huán)境信息的采集提供了有效的途徑。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)價格較自動氣象站便宜，而且還能實(shí)現(xiàn)田間環(huán)境信息的自動獲取，是實(shí)現(xiàn)田間環(huán)境信息采集的比較理想的方案。然而對于采集到的環(huán)境信息，只有通過友好、清晰的界面進(jìn)行直觀的顯示，供用戶進(jìn)行實(shí)時查詢和統(tǒng)計分析等操作才有意義，所以，將無線傳感技術(shù)、WEBGIS技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)結(jié)合起來，把田間環(huán)境信息實(shí)時采集并加以分析，通過地理信息系統(tǒng)(GIS)將環(huán)境信息和地理信息有效的整合起來，形成一個可視化的數(shù)據(jù)平臺，進(jìn)而對田間環(huán)境數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時監(jiān)測與統(tǒng)計分析，最后指導(dǎo)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)。針對目前農(nóng)業(yè)中存在的問題，本課題以無線傳感網(wǎng)絡(luò)和GPRS通信網(wǎng)絡(luò)硬件平臺為基礎(chǔ)，同時引入GIS技術(shù)，采用B／S的開發(fā)模式，利用Vs．NET作為前臺開發(fā)工具，SQLServer作為后臺數(shù)據(jù)庫，SuperMapiobject.Net8C作為GIS的開發(fā)平臺，開發(fā)了跨平臺、可視化的基于WebGIS的田間環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)平臺。文獻(xiàn)檢索綜述（應(yīng)說明使用了哪些檢索工具）；=1\*GB2⑴使用IE瀏覽器=1\*GB3①論文基于WebGIS的環(huán)境監(jiān)測信息系統(tǒng)研究作者：高立群=2\*GB3②WebGIS原理與實(shí)踐課件作者：李洪治=2\*GB2⑵學(xué)校圖書館=3\*GB3③WebGIS技術(shù)原理與應(yīng)用開發(fā)作者：馬林兵=4\*GB3④ASP.NET程序設(shè)計（c#版）電子工業(yè)出版社可行性分析；=1\*CHINESENUM3一、技術(shù)可行性=1\*GB2⑴GIS技術(shù)：地理信息系統(tǒng)有時又稱為“地學(xué)信息系統(tǒng)”或“資源與環(huán)境信息系統(tǒng)”。地理信息系統(tǒng)是在計算機(jī)軟、硬件支持下，對整個或部分地球表層空間中的有關(guān)地理分布數(shù)據(jù)進(jìn)行采集、存儲、管理、運(yùn)算、分析、顯示和描述的技術(shù)系統(tǒng)。GIS從60年代起步，經(jīng)過40多年的發(fā)展，不論在理論上還是技術(shù)上都取得了很大的發(fā)展。尤其是近年來，組件技術(shù)、分布式計算、可視化技術(shù)以及人工智能技術(shù)等相繼被引入到GIS應(yīng)用中，進(jìn)一步促進(jìn)了GIS理論和技術(shù)的進(jìn)步，出現(xiàn)了一些新的研究熱點(diǎn)：萬維網(wǎng)地理信息系統(tǒng)、組件式地理信息系統(tǒng)(COMGIS)、開放式地理信息系統(tǒng)(OPENGIS)和智能地理信息系統(tǒng)等。WebGIs除了應(yīng)用于傳統(tǒng)的水利、地質(zhì)、交通、環(huán)境等政府管理領(lǐng)域外，也正在促進(jìn)與老百姓生活息息相關(guān)的移動定位、車載導(dǎo)航、智能交通、物流管理等產(chǎn)業(yè)的迅速發(fā)展。=2\*GB2⑵WebGIS技術(shù)：網(wǎng)絡(luò)地理信息系統(tǒng)(WebGIS)是指基于Internet平臺、客戶端應(yīng)用軟件采用www協(xié)議運(yùn)行在萬維網(wǎng)上的地理信息系統(tǒng)。WebGIS在加Internet或Intarnet網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下存儲、處理、分析、顯示和應(yīng)用空間信息。從Internet的任意節(jié)點(diǎn)，用戶都可以瀏覽WebGIS站點(diǎn)中的空間數(shù)據(jù)、制作專題圖、進(jìn)行各種空間信息檢索和空間分析。由于其支持Internet技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，同時具有分布式的應(yīng)用體系結(jié)構(gòu)，系統(tǒng)開放性和操作簡單性界面友好等特點(diǎn)，能夠很好的解決當(dāng)前GIS所面臨的降低地理空間數(shù)據(jù)采集成本，提高地理信息和地理操作的共享程度和范圍等問題，適應(yīng)GIS的社會化和大眾化要求。WebGIS除了具有大部分乃至全部傳統(tǒng)GIS軟件具有的功能外，還具有利用Internet優(yōu)勢的特有功能特點(diǎn)。比如基于Internet或Intarnet環(huán)境，將GIS系統(tǒng)拓展到整個互聯(lián)網(wǎng)上，實(shí)現(xiàn)不同任意地點(diǎn)和任意用戶的信息共享；WebGIS通過瀏覽器進(jìn)行地理信息的發(fā)布，用戶只需要通過瀏覽器，不需要安裝專門的GIS軟件即可應(yīng)用地理信息系統(tǒng)；還具有良好的可擴(kuò)展性，由于WebGIS的特性，不需要特殊的客戶端，只要有瀏覽器即可，這也使得WebGIS能夠與很多專用系統(tǒng)進(jìn)行無縫連接，建立方便、快捷、功能強(qiáng)大的GIS系統(tǒng)等|。WebGIS技術(shù)是GIS技術(shù)與組件技術(shù)、互操作技術(shù)、分布式技術(shù)的集成，是目前在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)管理領(lǐng)域的最前沿技術(shù)。本研究主要是從解決目前對田間環(huán)境數(shù)據(jù)的統(tǒng)計分析不夠直觀、方便的問題出發(fā)，利用ASP．NET技術(shù)、WebGIS技術(shù)等來解決農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程中田間環(huán)境信息的共享和輔助決策的問題。=3\*GB2⑶無線傳感技術(shù)：無線傳感網(wǎng)絡(luò)是指由具有傳感、驅(qū)動控制、通信等功能的多個嵌入式節(jié)點(diǎn)以無線通信的方式相互連接起來的網(wǎng)絡(luò)。無線傳感網(wǎng)絡(luò)技術(shù)涵蓋傳感器、嵌入式、無線通信、微機(jī)電系統(tǒng)制造技術(shù)等多種技術(shù)。利用無線傳感器網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行數(shù)據(jù)收集可以應(yīng)用到許多領(lǐng)域，為我們更好的獲取信息提供了良好的基礎(chǔ)。其中一個重要的應(yīng)用就是對智慧農(nóng)業(yè)的環(huán)境信息的采集與監(jiān)測。將無線傳感器網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用到農(nóng)田環(huán)境監(jiān)測中，不但可以解決傳統(tǒng)數(shù)據(jù)獲取方式的諸多不便，也可以減少對田間作物的人為性的破壞。目前已有國內(nèi)外研究工作者將傳感器節(jié)點(diǎn)布置在田間，實(shí)現(xiàn)對監(jiān)測區(qū)域的田間環(huán)境各參數(shù)的采集工作，為農(nóng)田管理人員對田間作物的管理提供了可靠的參考依據(jù)。=4\*GB2⑷B/S結(jié)構(gòu)：B／S它是隨著Internet技術(shù)的興起，對c／s模式應(yīng)用的擴(kuò)展。在這種結(jié)構(gòu)下，用戶工作界面是通過www瀏覽器來實(shí)現(xiàn)，極少部分事務(wù)邏輯在前端(Browser)實(shí)現(xiàn)，主要事務(wù)邏輯在服務(wù)器端(Server)實(shí)現(xiàn)。B／S模式最大的好處是運(yùn)行維護(hù)比較簡便，能實(shí)現(xiàn)不同的人員，從不同的地點(diǎn)，以不同的接入方式訪問和操作共同的數(shù)據(jù)。在客戶端與服務(wù)器之間添加服務(wù)器就構(gòu)成了B／S的基本結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)B／s結(jié)構(gòu)的關(guān)鍵就是這個服務(wù)器。引入服務(wù)器節(jié)省了開發(fā)與維護(hù)客戶端界面的大量工作分散在不同地方的用戶想要達(dá)到訪問數(shù)據(jù)庫服務(wù)器的目的僅僅安裝瀏覽器軟件就可以了。=2\*GB4㈡經(jīng)濟(jì)可行性：環(huán)境監(jiān)測軟件通過對環(huán)境信息（空氣溫濕度，土壤溫濕度、風(fēng)速、光照等）的采集可以實(shí)時掌控農(nóng)作物的生長狀態(tài)，及時防治自然災(zāi)害，調(diào)節(jié)生長環(huán)境，制定培育方案，同時通過分析環(huán)境數(shù)據(jù)可以有效的進(jìn)行農(nóng)業(yè)研究，創(chuàng)建良好的農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境。這將極大的提高農(nóng)業(yè)的整個效益。=3\*GB4㈢環(huán)境可行性最低軟件環(huán)境服務(wù)器：Windows2003服務(wù)器版操作系統(tǒng)，SQLServer2005數(shù)據(jù)庫，SuperMapiobject.Net7c框架支持；客戶端：windowsxp操作系統(tǒng)以上，IE6.0以上。基本的筆記本電腦都可以達(dá)到基本的硬件要求，軟件環(huán)境可進(jìn)行下載搭建，從環(huán)境方面來看，是可行的。總體方案與詳細(xì)的實(shí)現(xiàn)方案；開發(fā)語言：C#開發(fā)平臺：VS2012+SuperMapiObjects.Net8C數(shù)據(jù)庫：SQLServer2008監(jiān)測系統(tǒng)系統(tǒng)功能模塊設(shè)計：=1\*GB2⑴系統(tǒng)管理模塊：系統(tǒng)管理功能設(shè)置的是否合理直接影響系統(tǒng)運(yùn)行的安全和效率。監(jiān)測系統(tǒng)平臺中系統(tǒng)管理主要包含用戶管理、權(quán)限管理、監(jiān)測點(diǎn)信息管理、實(shí)時采集環(huán)境數(shù)據(jù)管理、歷史環(huán)境數(shù)據(jù)批量導(dǎo)入等子模塊。通過合理的設(shè)置用戶和操作權(quán)限，可以使系統(tǒng)更加安全，有效避免了非法用戶的越權(quán)訪問。由于監(jiān)測點(diǎn)可能根據(jù)具體情況采用不同的布控方式，所以系統(tǒng)管理中加入監(jiān)測點(diǎn)管理一項，管理員可以定義監(jiān)測點(diǎn)的類型、名稱、地理位置等詳細(xì)數(shù)據(jù)，定義要的數(shù)據(jù)在用戶訪問時會自動更新在地圖上，使系統(tǒng)靈活方便。對于采集到的環(huán)境數(shù)據(jù)都是程序自動寫入到數(shù)據(jù)庫中，但是不一定所有的數(shù)據(jù)對于管理者或用戶都有效，具有權(quán)限的管理員可以對采集來的環(huán)境數(shù)據(jù)進(jìn)行增、刪、改等操作。對于長時間段沒有實(shí)時采集的數(shù)據(jù)，管理員可以批量導(dǎo)入環(huán)境數(shù)據(jù)，系統(tǒng)提供批量導(dǎo)入模板。=2\*GB2⑵基于GPRS的田間環(huán)境數(shù)據(jù)采集：各個采集區(qū)域通過無線通訊模塊，將傳感器所采集的田間環(huán)境參數(shù)如空氣溫濕度、土壤溫濕度、風(fēng)速、風(fēng)向、降雨量和光照度等實(shí)時信息傳輸?shù)教镩g環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)的服務(wù)器。此功能的關(guān)鍵是如何通過程序?qū)鞲衅魉杉臄?shù)據(jù)傳輸至服務(wù)器，并完成傳輸數(shù)據(jù)的接收、讀取、驗證、解析、存儲、查詢等功能。其無線傳輸方式采用GPRS技術(shù)，通過TCP／IP方式實(shí)現(xiàn)計算機(jī)與傳感器之間的通訊。=3\*GB2⑶環(huán)境數(shù)據(jù)實(shí)時顯示：數(shù)據(jù)的實(shí)時顯示面向的用戶群體既包括管理人員也包括普通網(wǎng)絡(luò)用戶，所以采用B／s模式開發(fā)。數(shù)據(jù)實(shí)時顯示主要包括兩方面的顯示：結(jié)合地理信息系統(tǒng)，在地圖上實(shí)時顯示各監(jiān)測點(diǎn)的環(huán)境要素(空氣溫濕度、土壤溫濕度、風(fēng)速、風(fēng)向、光照度)的實(shí)時值：通過頁面方式顯示各環(huán)境要素的實(shí)時數(shù)值，并且以圖表形式顯示各要素變化的過程線。=4\*GB2⑷環(huán)境數(shù)據(jù)綜合查詢：環(huán)境數(shù)據(jù)的綜合查詢要實(shí)現(xiàn)和地圖聯(lián)動的查詢。既能實(shí)現(xiàn)對環(huán)境數(shù)據(jù)查詢后根據(jù)查詢結(jié)果定位到地圖，又能實(shí)現(xiàn)通過地圖上的選擇操作后顯示被選中區(qū)域的環(huán)境信息，將空間信息和環(huán)境信息有效的結(jié)合起來。=5\*GB2⑸環(huán)境數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析：統(tǒng)計分析應(yīng)該能夠?qū)崿F(xiàn)對任意環(huán)境要素數(shù)據(jù)的按固定時間段(年、月、日)和任意時間段的統(tǒng)計分析，統(tǒng)計項包括最大值、最小值、平均值等，結(jié)果以圖表和表格形式給出，同時提供分析結(jié)果和表格下載功能。=6\*GB2⑹基本的GIS功能：除了和環(huán)境信息相關(guān)聯(lián)的地圖操作，系統(tǒng)還應(yīng)該提供基本的GIS功能，包括地圖縮放、移動、數(shù)據(jù)輸出、距離測算、面積量算、選擇、查詢統(tǒng)計以及空間定位等功能，輔助用戶對田間環(huán)境信息作深入分析處理。基于基于WebGIS的田間環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)數(shù)據(jù)綜合顯示數(shù)據(jù)采集數(shù)據(jù)綜合查詢數(shù)據(jù)實(shí)時顯示GIS基本功能數(shù)據(jù)綜合顯示數(shù)據(jù)采集數(shù)據(jù)綜合查詢數(shù)據(jù)實(shí)時顯示GIS基本功能系統(tǒng)管理任意時段生成表格用戶管理權(quán)限管理環(huán)境數(shù)據(jù)管理監(jiān)測點(diǎn)信息管理地圖的拖動縮放地圖的漫游移動數(shù)據(jù)讀取數(shù)據(jù)入庫基于頁面顯示基于地圖顯示單項查詢?nèi)我鈺r段生成表格用戶管理權(quán)限管理環(huán)境數(shù)據(jù)管理監(jiān)測點(diǎn)信息管理地圖的拖動縮放地圖的漫游移動數(shù)據(jù)讀取數(shù)據(jù)入庫基于頁面顯示基于地圖顯示單項查詢多項查詢固定時段 數(shù)據(jù)庫設(shè)計：=1\*GB3①管理區(qū)表：管理區(qū)基本資料，包括順序編號、管理區(qū)唯一編號、管理區(qū)名稱、管理區(qū)負(fù)責(zé)人、管理區(qū)描述字段。字段編碼數(shù)據(jù)類型是否主鍵備注IDInt否順序編號GL_UIDvarchar是管理區(qū)唯一編號GL_NAMEvarchar否管理區(qū)名稱GL_DUTYvarchar否管理區(qū)負(fù)責(zé)人GL_DISCRIPITIONvarchar否管理區(qū)描述=2\*GB3②作業(yè)站表；作業(yè)站基本資料，包括順序編號、作業(yè)站唯一編號、作業(yè)站名稱、作業(yè)站負(fù)責(zé)人、作業(yè)站所屬管理區(qū)、作業(yè)站描述字段。字段編碼數(shù)據(jù)類型是否主鍵備注IDInt否順序編號ZY_UIDvarchar是作業(yè)站唯一編號ZY_NAMEvarchar否作業(yè)站名稱ZY_DUTYvarchar否作業(yè)站負(fù)責(zé)人GL_UIDvarchar否作業(yè)站所屬管理區(qū)ZY_DISCRIPITIONvarchar否作業(yè)站描述=3\*GB3③地塊表：地塊基本信息，包括順序編號、地塊唯一編號、地理位置、地塊類型、地塊面積字段。字段編碼數(shù)據(jù)類型是否主鍵備注IDInt否順序編號DK_UIDvarchar是地塊唯一編號DK_POSvarchar否地理位置DK_TYPEvarchar否地塊類型DK_AREAvarchar否地塊面積=4\*GB3④間環(huán)境信息實(shí)時顯示表：用于地圖上實(shí)時顯示的環(huán)境信息，包括順序編號、監(jiān)測點(diǎn)編號、當(dāng)前空氣溫度、當(dāng)前空氣濕度、當(dāng)前土壤溫度、當(dāng)前土壤濕度、當(dāng)前風(fēng)速、當(dāng)前風(fēng)向、當(dāng)前光照度等字段。字段編碼數(shù)據(jù)類型是否主鍵備注IDInt是順序編號JCD_JDvarchar否監(jiān)測點(diǎn)編號KQWDvarchar否當(dāng)前空氣溫度KQSDvarchar否當(dāng)前空氣濕度TRWDvachar否當(dāng)前土壤溫度TRSDvarchar否當(dāng)前土壤濕度FSvarchar否當(dāng)前風(fēng)速FXvarchar否當(dāng)前風(fēng)向GZDvarchar否當(dāng)前光照度=5\*GB3⑤測點(diǎn)表：監(jiān)測點(diǎn)基本信息，包括監(jiān)測點(diǎn)編號、監(jiān)測點(diǎn)名稱、備注字段。字段編碼數(shù)據(jù)類型是否主鍵備注JCDLIDvarchar是監(jiān)測點(diǎn)唯一編號JCD_NAMEvarchar否監(jiān)測點(diǎn)名稱JCD_SSDKvarchar否監(jiān)測點(diǎn)所屬地塊JCD_JDvarchar否經(jīng)度JCD_WDvarchar否維度=