9.5.2 系统的建设目标与功能设计

北京地区土壤墒情监测与预测预报软件系统建设的目标是建立一个覆盖全市的土壤墒情（旱情）监测及抗旱信息管理系统。系统应能够及时发现旱情，实时监测旱情发展过程，掌握抗旱动态，提出有科学依据的土壤墒情预报模型，能进行准确的区域土壤墒情预报，防止或减轻旱情旱灾对农业、林业造成的经济损失。系统建成后，将实现土壤墒情信息的自动化管理、实现墒情数据的查询、分析、预报、并将结果以点土壤墒情布图、等值线、等值面、面分布图、统计图表等方式生动直观的显示出来，为抗旱决策和抗旱工作提供科学依据。根据系统的建设目标，系统设计了土壤墒情信息采集、土壤墒情站信息管理、土壤墒情空间分布显示、土壤墒情监测、土壤墒情预报及土壤墒情信息输出等6大功能模块，系统的功能层次结构图如图9-5所示。

1.土壤墒情数据采集模块

这部分主要负责各种数据的采集和保存工作，数据主要包括固定站的土壤水分值及气象数据和巡测站的土壤水分值，以及固定站的站点位置数据等。对于气象数据的采集应该与北京市较为完善的水文站和气象站等水文气象系统紧密结合起来。

图9-5 系统功能层次结构图

2.土壤墒情站点信息管理模块

主要对土壤墒情固定站和巡测站信息进行管理。包括对站点人员信息的掌握，站点设备的管理以及站点的添加和删除等。(https://www.daowen.com)

3.土壤墒情空间分布显示模块

主要完成土壤墒情信息的直观显示和操作部分。显示方面包括导航鹰眼图、土壤墒情空间分布图、等值线图、等值面图等，使操作人员能直观快速多方位的了解北京市土壤墒情的分布情况。操作部分主要是对地图的操作，包括地图的放大、缩小、平移、选择、查询等。

4.土壤墒情监测模块

系统能够对北京市土壤墒情进行自动或人工监测。若选择自动监测则系统能每隔4h进行一次当天的土壤墒情数据的查询，并将每个墒情站的数据直接显示在地图上。若选择人工监测，则可以人工的查询任意一天的土壤墒情情况。系统用了krig插值法和IDW反权法进行空间内插值，将区域同一时间内的所有土壤墒情数据结合起来，用不同的着色表示不同的墒情状况，完成了区域内土壤墒情的监测。

5.土壤墒情预报模块

系统不仅实现了对单点（单站）的土壤墒情预报而且实现了区域土壤墒情预报功能。对单点的土壤墒情预报模型有三种，包括：增退墒模型、人工神经网络模型、时间序列模型。对每个墒情站进行预报后，结合空间的插值方法（Krig法和IDW法）就可以进行区域的土壤墒情预报。

6.土壤墒情信息输出模块

主要是对土壤墒情信息的输出及保存功能。通过地统计分析可以直接得到当天北京市的受旱面积和受旱区域，能用历史曲线，柱状图，饼状图，土壤墒情统计报表等多种形式输出并保存。