论文部分内容阅读
现状分析（重要性、必要性和紧迫性）
2012年中央一号文件强调“大力发展设施农业”。发展设施农业是克服资源短缺和市场制约的现实选择，对于保障农产品有效供给，增强农业综合生产能力具有重要意义。
经过20多年的发展，我国的温室面积已居世界之首，截至目前，已超过379 万公顷。特别是日光温室，实现了在北方地区室外-20 ℃环境下不采取加温措施可以生产喜温蔬菜，节能效果世界领先。
设施农业不断发展的同时，也面临严峻挑战。自然灾害频发重发，基础设施薄弱及抗灾减灾能力低等问题日益凸显。每年的灾害性天气，如台风暴雨、大风沙尘、雨雪冰冻等都会损坏大量的温室设施。据统计，2008年、2009年温室、大棚分别损毁4 万公顷、5.87 万公顷，给生产用户造成巨大的财产损失。
长期以来，由于缺少温室的区划标准，温室、大棚设计和标准化水平低、建设不规范，抗灾能力较差，易受大风、雨雪、冰冻灾害影响。此外，温室大棚设计所采用的风雪荷载、降雨强度、采暖通风降温设计温度等决定设计和建造水平的最基本的气象资料缺乏权威可查的数据。目前，温室设计一直采用民用建筑设计规范中的气象资料。而民用建筑是针对“人”进行设计，温室是针对“作物”设计，其设计对象和依据不尽相同，势必造成较大差异。
中国地域幅员辽阔，尽管各温室建设地区每年的气候条件变化趋势相同，但气象数据年际间却存在较大差异，而且这种差异存在不确定性，并且区域差距较大。所以，有必要从近30年的气象数据中提炼出适合温室特点的室外气象设计资料，并对我国的温室进行合理区划，使其既能保证温室生产的可靠性，又能兼顾温室生产的经济性，以便为今后温室生产特点分析及温室设计提供气象资料依据。
从气候学的角度分析，30 年气候资料为一个气候期，能够反映气候状况的基本特征。所以，统计整理出1981年～2010年间30年的气候资料并对我国的温室区域分布进行合理区划无论是对于温室工程设计、标准化，还是对于设施农业工程学科发展，都是非常重要的基础业务工作。
对科技工作发展的重大意义
在温室建设方面，国家和农业部先后颁布了GB/T 18622-2002 《温室结构设计荷载》、NYJ/T 06-2005 《连栋温室建设标准》、NYJ/T 07-2005 《日光温室建设标准》、NY/T 1451-2007 《温室通风设计规范》等标准。这些标准提出了具体的气象数据应用要求和计算方法，但由于没有针对性的气象数据，温室设计和建造一直沿用民用建筑的气象资料，其科学性和适用性较差。通过本气象资料的整理和温室区划分析，一是针对温室作物，为上述标准的科学实施和准确应用提供实际生产需要的气象资料，完善标准体系，提高温室的设计水平；二是为温室的理论研究提供气象资料数据支持，保证科学研究的严谨性。
数据库的设计与实现
温室设计需要参考的气象数据包括：气压、气温、空气湿度、降水、太阳辐射、积雪、风速、地温、冻土及日照等十几大类。
气象资料查询模块：该模块目前收录了全国各省共756 个站点的地理纬度、海拔高度、气压、气温、风速、降雨量、日照时数等数据（参见表1），以及32 个地区的温室种植面积（包括新疆建设兵团）。另外，该系统整合了GIS（地理信息系统），使用户能精、准、快地获取到想要的数据信息。其他数据还在收集中，如空气湿度、太阳辐射、积雪、地温、冻土。
该模块由“基本信息”和“气象数据查询”两个子模块组成。其中，在“基本信息”中，可以获取全国各类温室的面积分布图、柱形图、数据表格，以及各省份的人口、面积、气候条件等信息。在“气象数据查询”中，可以根据地理信息选择相应的气象站点查询气象数据（当前只提供新疆、西藏、内蒙古、青海、宁夏、甘肃五个省份的气象月统计数据），查询模式分为：单站点单因素单指标、单站点单因素多指标、多站点单因素单指标。其中，多站点信息查询时，站点数目最多为3 个，查询结果将以图、表两种形式展现出来。气象数据库的主界面如图1所示。
基本信息查询
基本信息查询：左侧为功能导航模块、右侧为GIS模块。如图2所示，显示的是全国温室面积分布图，颜色越深表明该地区温室种植面积越大。并可点击左侧的“切换”按钮选择所有温室、连栋温室、日光温室和塑料大棚四种查询方式。另外，选择数据显示方式有“柱状图”和“表格”两种。图、表的形式的查询结果如图3、图4所示：
气象数据查询
气象数据查询模块如图5所示，左侧为功能导航模块、右侧为GIS模块，用户可以根据地理信息选择相应的气象站点查询气象数据（当前只提供新疆、西藏、内蒙古、青海、宁夏、甘肃五个省份的气象月统计数据）；“站点区域”中点击“切换”，选择所查询气象站点所在的省份点击“确定”，地图上将会出现该省份所有可供数据查询的气象站点标记，如图5右侧区域的红色标记，每个标记为一个气象站点；“当前城市”中点击“搜索”，输入市或县的名称进行地理定位，如果当前地图可视区域没有红色标记的气象站点，可以缩放地图显示级别；根据目的区域就近选择气象站点，点击气象站点红色标记，在弹出信息窗口中点击“选择该站点>>”，右侧栏“已选站点”列表中将出现所选的站点名称和编号，点击站点名称后面的“×”可从列表中移除该站点，将出现气象信息查询条件筛选框（如图6）。
查询模式分为：单站点的单因素单指标、多站点单因素单指标、单站点单因素多指标。其中，多站点信息查询时，站点数目最多为3 个，如图6所示。
点击“查询”，结果将以图、表两种形式展现出来。如图7，图8所示。
总结
从用户操作性来讲，该系统整合了GIS（地理信息系统），用户可以通过GIS快速地定位到需查询气象数据的地理位置，从而使用户能精、准、快地获取到想要的气象数据信息。从结果表示上来看，该系统采用趋势图和统计表两种形式，查询结果直观多样。
【参考文献】
[1] 2012年中央一号文件（全文）.http：//www.china.com.cn/policy/txt/2012-02/02/content_24528271_2.htm.
[2] 中国农业机械化科学研究院环境工程设备研究开发中心.GB/T18622-2002温室结构设计荷载.北京：中国标准出版社，2002.
[3] 中国气象科学数据共享服务网.http：//www.cma.gov.cn/2011qxfw/
2011qsjgx/
*项目支持：公益性行业（农业）科研专项：适合西北非耕地园艺作物栽培的温室结构与建造技术研究与产业化示范（201203002）。
2012年中央一号文件强调“大力发展设施农业”。发展设施农业是克服资源短缺和市场制约的现实选择，对于保障农产品有效供给，增强农业综合生产能力具有重要意义。
经过20多年的发展，我国的温室面积已居世界之首，截至目前，已超过379 万公顷。特别是日光温室，实现了在北方地区室外-20 ℃环境下不采取加温措施可以生产喜温蔬菜，节能效果世界领先。
设施农业不断发展的同时，也面临严峻挑战。自然灾害频发重发，基础设施薄弱及抗灾减灾能力低等问题日益凸显。每年的灾害性天气，如台风暴雨、大风沙尘、雨雪冰冻等都会损坏大量的温室设施。据统计，2008年、2009年温室、大棚分别损毁4 万公顷、5.87 万公顷，给生产用户造成巨大的财产损失。
长期以来，由于缺少温室的区划标准，温室、大棚设计和标准化水平低、建设不规范，抗灾能力较差，易受大风、雨雪、冰冻灾害影响。此外，温室大棚设计所采用的风雪荷载、降雨强度、采暖通风降温设计温度等决定设计和建造水平的最基本的气象资料缺乏权威可查的数据。目前，温室设计一直采用民用建筑设计规范中的气象资料。而民用建筑是针对“人”进行设计，温室是针对“作物”设计，其设计对象和依据不尽相同，势必造成较大差异。
中国地域幅员辽阔，尽管各温室建设地区每年的气候条件变化趋势相同，但气象数据年际间却存在较大差异，而且这种差异存在不确定性，并且区域差距较大。所以，有必要从近30年的气象数据中提炼出适合温室特点的室外气象设计资料，并对我国的温室进行合理区划，使其既能保证温室生产的可靠性，又能兼顾温室生产的经济性，以便为今后温室生产特点分析及温室设计提供气象资料依据。
从气候学的角度分析，30 年气候资料为一个气候期，能够反映气候状况的基本特征。所以，统计整理出1981年～2010年间30年的气候资料并对我国的温室区域分布进行合理区划无论是对于温室工程设计、标准化，还是对于设施农业工程学科发展，都是非常重要的基础业务工作。
对科技工作发展的重大意义
在温室建设方面，国家和农业部先后颁布了GB/T 18622-2002 《温室结构设计荷载》、NYJ/T 06-2005 《连栋温室建设标准》、NYJ/T 07-2005 《日光温室建设标准》、NY/T 1451-2007 《温室通风设计规范》等标准。这些标准提出了具体的气象数据应用要求和计算方法，但由于没有针对性的气象数据，温室设计和建造一直沿用民用建筑的气象资料，其科学性和适用性较差。通过本气象资料的整理和温室区划分析，一是针对温室作物，为上述标准的科学实施和准确应用提供实际生产需要的气象资料，完善标准体系，提高温室的设计水平；二是为温室的理论研究提供气象资料数据支持，保证科学研究的严谨性。
数据库的设计与实现
温室设计需要参考的气象数据包括：气压、气温、空气湿度、降水、太阳辐射、积雪、风速、地温、冻土及日照等十几大类。
气象资料查询模块：该模块目前收录了全国各省共756 个站点的地理纬度、海拔高度、气压、气温、风速、降雨量、日照时数等数据（参见表1），以及32 个地区的温室种植面积（包括新疆建设兵团）。另外，该系统整合了GIS（地理信息系统），使用户能精、准、快地获取到想要的数据信息。其他数据还在收集中，如空气湿度、太阳辐射、积雪、地温、冻土。
该模块由“基本信息”和“气象数据查询”两个子模块组成。其中，在“基本信息”中，可以获取全国各类温室的面积分布图、柱形图、数据表格，以及各省份的人口、面积、气候条件等信息。在“气象数据查询”中，可以根据地理信息选择相应的气象站点查询气象数据（当前只提供新疆、西藏、内蒙古、青海、宁夏、甘肃五个省份的气象月统计数据），查询模式分为：单站点单因素单指标、单站点单因素多指标、多站点单因素单指标。其中，多站点信息查询时，站点数目最多为3 个，查询结果将以图、表两种形式展现出来。气象数据库的主界面如图1所示。
基本信息查询
基本信息查询：左侧为功能导航模块、右侧为GIS模块。如图2所示，显示的是全国温室面积分布图，颜色越深表明该地区温室种植面积越大。并可点击左侧的“切换”按钮选择所有温室、连栋温室、日光温室和塑料大棚四种查询方式。另外，选择数据显示方式有“柱状图”和“表格”两种。图、表的形式的查询结果如图3、图4所示：
气象数据查询
气象数据查询模块如图5所示，左侧为功能导航模块、右侧为GIS模块，用户可以根据地理信息选择相应的气象站点查询气象数据（当前只提供新疆、西藏、内蒙古、青海、宁夏、甘肃五个省份的气象月统计数据）；“站点区域”中点击“切换”，选择所查询气象站点所在的省份点击“确定”，地图上将会出现该省份所有可供数据查询的气象站点标记，如图5右侧区域的红色标记，每个标记为一个气象站点；“当前城市”中点击“搜索”，输入市或县的名称进行地理定位，如果当前地图可视区域没有红色标记的气象站点，可以缩放地图显示级别；根据目的区域就近选择气象站点，点击气象站点红色标记，在弹出信息窗口中点击“选择该站点>>”，右侧栏“已选站点”列表中将出现所选的站点名称和编号，点击站点名称后面的“×”可从列表中移除该站点，将出现气象信息查询条件筛选框（如图6）。
查询模式分为：单站点的单因素单指标、多站点单因素单指标、单站点单因素多指标。其中，多站点信息查询时，站点数目最多为3 个，如图6所示。
点击“查询”，结果将以图、表两种形式展现出来。如图7，图8所示。
总结
从用户操作性来讲，该系统整合了GIS（地理信息系统），用户可以通过GIS快速地定位到需查询气象数据的地理位置，从而使用户能精、准、快地获取到想要的气象数据信息。从结果表示上来看，该系统采用趋势图和统计表两种形式，查询结果直观多样。
【参考文献】
[1] 2012年中央一号文件（全文）.http：//www.china.com.cn/policy/txt/2012-02/02/content_24528271_2.htm.
[2] 中国农业机械化科学研究院环境工程设备研究开发中心.GB/T18622-2002温室结构设计荷载.北京：中国标准出版社，2002.
[3] 中国气象科学数据共享服务网.http：//www.cma.gov.cn/2011qxfw/
2011qsjgx/
*项目支持：公益性行业（农业）科研专项：适合西北非耕地园艺作物栽培的温室结构与建造技术研究与产业化示范（201203002）。