百度天气：空气质量WebGIS可视化的创新实践 —— 以湖南省为例
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前言
在当今数字化时代，地理信息系统（GIS）技术与网络技术的深度融合，催生了 WebGIS 这一强大的信息展示与分析平台。它能够将复杂的空间数据以直观、交互的方式呈现给用户，极大地提高了信息的可理解性和可用性。空气质量作为与人们生活息息相关的重要环境指标，其数据的可视化呈现对于公众健康、环境管理和决策支持都具有极为重要的意义。基于百度天气开展空气质量 WebGIS 可视化实践，正是这一领域创新探索的生动体现。
湖南省，地处我国中部，拥有丰富的自然景观和人文资源。随着经济的快速发展和城市化进程的加速，空气质量一直是老百姓生活生产比较关心的重要指标之一。从繁华的省会城市长沙，到宁静的乡村小镇，人们对于空气质量的关注度日益攀升。无论是清晨出门锻炼的老人，还是在户外工作的一线劳动者，亦或是关注孩子健康的父母，都迫切需要一个准确、全面且易于理解的空气质量信息平台来指导他们的日常活动。在这样的背景下，我们基于百度天气凭借其在数据收集、分析方面的强大能力，率先开启了空气质量 WebGIS 可视化的创新实践。百度天气不再局限于单纯的天气预报，而是将视野拓展至与人们生活息息相关的空气质量领域，致力于提供一站式、全方位的环境信息解决方案。
WebGIS 技术的应用，为百度天气的空气质量可视化带来了全新的视角和体验。通过将空气质量数据与地理空间信息相结合，百度天气在湖南省的地图上构建了一个动态、交互的空气质量展示平台。用户可以清晰地看到各地的空气质量等级，从优良的绿色到重度污染的深红色，色彩鲜明的分区标识让空气质量状况一目了然。百度天气的空气质量 WebGIS 可视化平台不仅在技术上实现了创新，更在用户体验上做到了极致。平台采用了先进的交互设计，用户可以通过简单的鼠标操作或触摸手势，轻松地缩放地图、切换不同时间尺度的数据展示，以及查询特定区域的空气质量数据。这种高度的交互性，使得用户能够根据自己的需求，深入探索和分析空气质量数据，从而更好地理解自己所处环境的空气质量状况。
在湖南省开展的空气质量 WebGIS 可视化实践，是科技与人文关怀深度融合的典范。它不仅为居民提供了一个便捷、高效、精准的空气质量信息获取平台，也为其他地区空气质量信息服务的优化与升级提供了宝贵的经验借鉴。随着技术的不断进步与创新，地理信息技术和空间分析可以为守护人们的身体健康与生态环境贡献更多力量。
一、空气质量展示需求
本节将以上周末的一次空气污染事件为例，结合百度的天气接口，对10月12日，湖南省的一次空气污染需求展示进行讲解。
1、满城火辣味周末
来看互联网上关于周末的空气情况的新闻，如下图：
长沙市生态环境保护委员会办公室发布最新回应，受上游地区秸秆露天焚烧传输影响，长沙市空气质量达到中重度污染。
2、空气质量状况
我们在哪里可以查看全省的空气质量情况呢？本次空气污染过程除了长沙，其它城市的空气质量情况如何呢？除了表格数据，我们更想基于WebGIS来进行空间数据展示。能够识别出空气污染的大致范围，未来可以结合风力和风向数据，可以预判未来的空气质量改良情况。篇幅有限，本文在此不进行赘述。
二、WebGIS展示百度天气
本文将简单介绍关于空气质量等级的基本知识，了解空气质量等级包含哪些内容。如何确定空气质量，本小节还将详细讲述如何基于百度的天气接口进行数据查询的实现，最后讲解如何使用Leaflet来集成百度的空气质量进行可视化展示。
1、关于空气质量等级
| 空气指数 | 空气状况 | 对健康影响情况 | 建议采取的措施 |
|---|---|---|---|
| 0-50 | 优 | 空气质量令人满意，基本无空气污染，对健康没有危害 | 各类人群可多参加户外活动，多呼吸一下清新的空气。 |
| 51-100 | 良好 | 除少数对某些污染物特别敏感的人群外，不会对人体健康产生危害 | 除少数对某些污染物特别容易过敏的人群外，其他人群可以正常进行室外活动。 |
| 101-150 | 轻度污染 | 敏感人群症状会有轻度加剧，对健康人群没有明显影响 | 儿童、老年人及心脏病、呼吸系统疾病患者应尽量减少体力消耗大的户外活动。 |
| 151-200 | 中度污染 | 敏感人群症状进一步加剧，可能对健康人群的心脏、呼吸系统有影响 | 儿童、老年人及心脏病、呼吸系统疾病患者应尽量减少外出，停留在室内，一般人群应适量减少户外运动。 |
| 201-300 | 重度污染 | 空气状况很差，会对每个人的健康都产生比较严重的危害 | 儿童、老年人及心脏病、肺病患者应停留在室内，停止户外运动，一般人群尽量减少户外运动。 |
| >300 | 严重污染 | 空气状况极差，所有人的健康都会受到严重危害 | 儿童、老年人和病人应停留在室内，避免体力消耗，除有特殊需要的人群外，一般人群尽量不要停留在室外。 |
这里说的空气指数，就是AQI。通过百度的天气接口可以获取行政区的天气信息数据。
2、数据查询实现
在PG数据库中实现空气质量查询的SQL语句如下：
SELECT t2.*,T.province_code,T.province_name,T.city_code,T.city_name,T.area_code, T.area_name,t1.geom,st_asgeojson ( T.geom ) geomJson,st_x ( t1.geom ) lon, st_y ( t1.geom ) lat FROM biz_weather_now t2, biz_area T, biz_geographic_name t1 WHERE to_char( t2.uptime, 'YYYY-MM-DD' ) = '2025-10-12' AND T.province_code = '430000' AND T.area_name = t1.NAME AND T.area_code = t2.location_code AND st_contains ( T.geom, t1.geom ) ORDER BY T.area_code;在数据库中执行以上语句以后可以得到以下结果：
图中的AQI就是不同的区县对应的空气质量指数。
3、Leaflet集成百度空气质量
为了方便使用Leaflet进行空气质量进行空间展示，可以按照以下步骤进行WebGIS可视化集成。第一步：定义空气质量指数与颜色的对应关系，前端使用Javascript来进行定义，核心代码如下：
//AQI空气指数配置 var aqiColorList = [ {name:"优(0–50)",color:"#00FF00",rgb:new Color(0, 255, 0),colorDesc:"绿色"}, {name:"良(51–100)",color:"#FFFF00",rgb:new Color(255, 255, 0),colorDesc:"黄色"}, {name:"轻度污染(101–150)",color:"#FFA500",rgb:new Color(255, 165, 0),colorDesc:"橙色"}, {name:"中度污染(151–200)",color:"#FF0000",rgb:new Color(255, 0, 0),colorDesc:"红色"}, {name:"重度污染(201–300)",color:"#800080",rgb:new Color(128, 0, 128),colorDesc:"紫色"}, {name:"严重污染(>300)",color:"#993366",rgb:new Color(153, 51, 102),colorDesc:"褐红色"} ];第二步：在进行中文标注时，需要根据AQI来动态生成颜色值，转换方法如下：
function getColorByAqi(aqi){ var aqival = parseInt(aqi); if(aqival >= 0 && aqival <= 50) { return "#00FF00"; } if(aqival >= 51 && aqival <= 100) { return "#FFFF00"; } if(aqival >= 101 && aqival <= 150) { return "#FFA500"; } if(aqival >= 151 && aqival <= 200) { return "#FF0000"; } if(aqival >= 201 && aqival <= 300) { return "#800080"; } if(aqival >= 300) { return "#993366"; } }第三步，为了兼容在空气质量展示时可以进行温度的切换，地图的图例也要可以切换，切换图例的方法如下：
function initLegendAndColor(type){ var legendData = new Array(); var colorArray = new Array(); var _targetDataList; if(type == "tem"){ _targetDataList = weatherColorList; }else{ _targetDataList = aqiColorList; } for(var i = 0;i<_targetDataList.length;i++){ var _tempData = _targetDataList[i]; legendData.push({ label: "\xa0\xa0"+_tempData.name , type: "rectangle", radius: 12, color: _tempData.color, fillColor: _tempData.color, fillOpacity: 0.8, weight: 2}); colorArray.push(_tempData.rgb); } if(type == "tem"){ DIY_BLUE_GREEN_YELLOW_RED_SCHEME = new MultiColorScheme('', -20,45 ,colorArray); }else{ DIY_BLUE_GREEN_YELLOW_RED_SCHEME = new MultiColorScheme('', 0,360 ,colorArray); } initLegend(legendData); }第四步、实现AQI数据的标注及展示。核心方法如下：
//展示AQI空气质量数据 function previewAQI(pid,provinceCode,name){ previewProvince(pid,name); initLegendAndColor("aqi"); $.ajax({ type:"get", url:ctx + "/met/province/weather/list/"+provinceCode+"?day="+ $("#startTime").val(), data:{}, dataType:"json", cache:false, processData:false, success:function(result){ if(result.code == web_status.SUCCESS){ $("#title_info").html(name+"空气质量<sub>更新时间:" + $("#startTime").val() +"</sub>"); collisionLayer.clearLayers(); var dataArray = result.data; if(dataArray != null && dataArray.length > 1){ var legendData = new Array(); for(var i = 0;i< dataArray.length;i++){ var areaData = dataArray[i]; var color = getColorByAqi(areaData.aqi); var areaLayer = L.geoJSON(JSON.parse(areaData.geomJson),{style: {color:color,fillColor:color,weight:3,"opacity":0.65, fillOpacity: 0.65 }}).addTo(mymap); var myIcon = L.divIcon({ iconSize: null, className: '', popupAnchor:[5,5], shadowAnchor:[5,5], html: buildShowInfo(i,color,areaData,"aqi") }); showLayerGroup.addLayer(areaLayer); //中心点位 L.marker([areaData.lat, areaData.lon], { icon: myIcon}).addTo(collisionLayer); } collisionLayer.addTo(showLayerGroup); } } }, error:function(){ $.modal.alertWarning("获取空间信息失败"); } }); }经过以上的步骤就可以基本实现在Leaflet中集成百度空气质量信息，下面将对成果进行展示。
三、成果展示
本节将对WebGIS的成果进行整体介绍，包括湖南省整体空气质量情况的展示，中、重污染地区的展示以及低、优质地区的分布情况进行介绍。最后使用列表对污染最严重的前10名区县和空气质量最好的前10名进行排名展示。
1、整体展示
从整体来看，10月12日这一天，全省可以分为三个比较明显的区域，首先映入眼帘一篇红色的是湘东北地区，像长沙、株洲、浏阳都是非常严重的地区。湘中和湘南一块的空气质量也不是很好，只达到了良的情况，达到良的区县站到了一半以上。剩下是湘西新晃和湘西北区域，同时湘东南郴州的空气质量也是达到了优。
2、中、重污染地区
来深入看一下重污染地区，以长沙市周边为例，如下图所示：
围绕着长沙的株洲、湘潭、宁乡、岳阳的区域，空气质量都只中度，还有几个区县甚至达到了重度污染的级别。浏阳等地区的AQI指数达到了230。这是比较高的一个等级了。
3、低、优质地区
来看空气质量优质的几个地区，比如湘西北的龙山、花垣、永顺、桑植等区县，空气质量还是非常不错的，都是优质区域，空气质量分布情况如下：
除了湘西北的区县，郴州的汝城、宜章、桂东、北湖、嘉禾等区县空气质量也是不错的。如下图所示：
4、污染严重前10区县
城市代码 城市名称 区县代码 区县名称 空气质量指数
430100 长沙市 430181 浏阳市 238.00
430200 株洲市 430281 醴陵市 238.00
430200 株洲市 430211 天元区 238.00
430200 株洲市 430212 渌口区 238.00
430200 株洲市 430202 荷塘区 238.00
430200 株洲市 430204 石峰区 238.00
430200 株洲市 430203 芦淞区 238.00
430100 长沙市 430182 宁乡市 220.00
430100 长沙市 430104 岳麓区 220.00
430100 长沙市 430112 望城区 220.00
可以看到，10月12日这天，有7个区县的空气质量指数为238，其中长沙市4个，剩余株洲市6个。
5、质量优前10区县
看完污染严重的前10名，再来看看哪里的空气比较好，按优质的前10名排名如下：
城市代码 城市名称 区县代码 区县名称 空气质量指数
431200 怀化市 431227 新晃侗族自治县 29.00
431000 郴州市 431002 北湖区 39.00
431000 郴州市 431027 桂东县 39.00
431000 郴州市 431003 苏仙区 39.00
430700 常德市 430702 武陵区 40.00
431100 永州市 431122 东安县 40.00
431100 永州市 431103 冷水滩区 40.00
431100 永州市 431129 江华瑶族自治县 40.00
433100 湘西土家族苗族自治州 433130 龙山县 42.00
430800 张家界市 430811 武陵源区 44.00
可以看到，当日省内空气质量最好的是怀化市的新晃自治县。就当日采集的数据来看，勇夺桂冠，空气质量杠杠的。
四、总结
以上就是本文的主要内容，本文通过将空气质量数据与地理空间信息相结合，百度天气在湖南省的地图上构建了一个动态、交互的空气质量展示平台。用户可以清晰地看到各地的空气质量等级，从优良的绿色到重度污染的深红色，色彩鲜明的分区标识让空气质量状况一目了然。百度天气的空气质量 WebGIS 可视化平台不仅在技术上实现了创新，更在用户体验上做到了极致。平台采用了先进的交互设计，用户可以通过简单的鼠标操作或触摸手势，轻松地缩放地图、切换不同时间尺度的数据展示，以及查询特定区域的空气质量数据。这种高度的交互性，使得用户能够根据自己的需求，深入探索和分析空气质量数据，从而更好地理解自己所处环境的空气质量状况。行文仓促，定有许多的不足之处，欢迎各位朋友在评论区批评指正，不胜感激。
