基于Windows 2008/2012操作系统，采用C/S架构(Client-Server，即客户端/服务器模式)，C#作为后台开发语言，MySQL作为后台数据库管理系统，ArcGIS作为图片成果产出平台，通过分层技术体系结构实现系统运行的稳定性和交互性。整体系统框架分为基础层、数据层、应用层、业务层和用户层五个层次(见图1)。其中，基础层包括操作系统、数据库、网络监控软件等基础设施；数据层包括基础数据和业务数据，基础数据包含属性数据、地图数据，业务数据包含星历及时钟等控制文件、空间环境参数数据、VTEC格网数据；应用层为该系统提供业务支撑，包括ArcGIS平台、数据库访问引擎、数据下载等；业务层按照系统业务规划和需求，实现所有业务功能，包括观测数据解算、VTEC异常提取、全球VTEC异常分布、中国区域VTEC异常分布、空间环境参数及格网点VTEC时序曲线、数据查询等；用户层面向系统用户，提供成果查询、成果展示和成果手动产出等功能。

图1 系统框架结构图
Fig.1 System frame structure diagram

系统选取陆态网络中国区域70个均匀分布的GNSS基准站观测数据(站点分布见图2)，通过自动和手动模式采用FTP方式下载各类数据，选择球谐函数作为电离层VTEC的拟合模型，自动调用Bernese数据处理软件，建立中国区域电离层格网模型，解算中国区域电离层VTEC格网数据(经纬度分辨率1°×1°)。结合CODE全球电离层格网数据，采用滑动四分位距法分别提取全球、中国区域VTEC异常信息，将全球VTEC、中国区域VTEC异常信息及空间环境参数导入数据库，利用ArcGIS平台分别产出全球VTEC异常分布、中国区域VTEC异常分布、空间环境参数及中国区域格网点VTEC时序曲线，具体处理流程如下(见图3)。

图2 陆态网络选取站点分布图
Fig.2 Distribution map of selected sites in crustal movement observation network of China

图3 系统处理流程图
Fig.3 System processing flow diagram

系统基于Microsoft Visual Studio开发环境，C#作为后台开发语言。系统登录界面(见图5)，输入用户名、密码登录进入系统运行主界面。主界面分为功能菜单、用户操作及图形展示三部分，根据用户需求分别展示全球VTEC异常分布(见图6)、中国区域VTEC异常分布(见图7)。

功能菜单位于主界面左上侧，包含系统配置、手动产出、时序曲线、数据转换、数据导出、数据下载、任务列表等功能。

用户操作位于功能菜单下方，包含查询条件和查询结果两部分。其中，查询条件需要设置日期、检验倍数、滑动天数、产出方式和图片分类。检验倍数为四分位距异常检验倍数，滑动天数为背景观测数据滑动窗口长度，默认值分别为1.5倍和15 d；产出方式分为自动和手动，图片分类分为中国和全球，用户根据需要选择设置。查询结果分为图片文件和地图文件，图片文件为电离层VTEC异常分布图，全球VTEC异常分布图时间间隔为1 h，中国区域VTEC异常分布图时间间隔为2 h(见图6、图7)；地图文件为图片文件对应的矢量图，用户根据需要选择文件并利用ArcGIS软件修改图片底图、图片标注、VTEC异常分布等设置(见图8)。

图形展示位于用户操作界面的右侧，根据查询条件和查询结果可分别查看全球VTEC异常分布、中国区域VTEC异常分布。

图5 系统登录界面
Fig.5 System login interface

图6 系统运行主界面(全球)
Fig.6 Main interface of system operation(Global)

图7 系统运行主界面(中国)
Fig.7 Main interface of system operation(China)

图8 ArcGIS地图文件处理界面(中国)
Fig.8 Processing interface of ArcGIS map file(China)

系统设置包括TEC分布图参数， GNSS数据下载，CODE数据下载三部分(见图9)。其中，TEC分布图参数需要设置检验倍数和滑动天数，默认值分别为1.5倍和15 d；GNSS数据下载通过FTP方式每天自动下载陆态网络中国区域GNSS基准站观测数据；CODE数据下载通过FTP方式每天自动下载星历、时钟等数据解算控制文件及全球电离层格网数据文件。

图9 系统参数配置界面
Fig.9 System parameters configuration interface

自动模式为系统默认工作模式，按照系统设置的默认参数，每天自动下载中国区域GNSS观测数据、星历及时钟等控制文件、CODE全球电离层格网数据和空间环境参数等数据，调用Bernese软件完成数据自动解算，获取中国区域电离层格网数据。结合CODE全球电离层格网数据，采用滑动四分位距法提取异常信息，自动产出全球VTEC、中国区域VTEC异常分布。用户设置查询条件，产出方式选择自动，点击查询功能，选择查询结果中的图形文件，即可查看电离层VTEC异常分布结果；点击播放功能，可动态展示电离层VTEC异常分布变化；修改查询条件，点击生成功能，可重新生成电离层VTEC异常分布结果(见图6，图7)。

手动模式为用户选择模式，手动导入中国区域GNSS数据，设置图形结果保存目录、检验倍数、滑动天数、开始和结束时间等参数，勾选数据解算和异常分布图选项，点击确定。系统根据用户需要自动调用Bernese软件完成数据自动解算、异常信息提取、图形结果产出等功能(见图 10)。用户设置查询条件，产出方式选择手动，点击查询功能，选择查询结果中的图形文件，即可查看电离层VTEC异常分布结果，播放和生成功能与自动模式相同(见图6，图7)。

图 10 手动产出参数配置界面
Fig.10 Configuration interface of manual output parameters

时序曲线功能基于数据库中保存的空间环境参数(F_10.7、Kp、Dst)及中国区域电离层格网数据，用户通过设置经纬度、异常检验方法、检验倍数、滑动天数、开始及结束时间等基本参数，设置F_10.7、Kp、Dst、VTEC、ΔTEC、时间刻度等参数，点击生成功能，系统根据用户需要绘制空间环境参数及中国区域格网点VTEC时序曲线。其中，空间环境参数时序图中的红色直线为参数阈值；VTEC时序图中的红色曲线为观测值，灰色曲线为VTEC观测背景上下边界阈值；ΔTEC为VTEC的扰动异常。同时，系统具备图形导出、异常数据导出功能(见图 11)。

图 11 时序曲线参数配置界面
Fig.11 Configuration interface of time sequence curve parameters

系统根据用户需求，提供数据转换、数据导出和数据下载等功能。

数据转换：用于将原始观测数据压缩文件(D.Z文件)转换为原始观测数据文件(O文件)。选择观测数据文件目录，点击确定，数据自动转换(见图 12 a)。

数据导出：用于将起止时间内的空间环境参数F_10.7、Dst、Kp以文本文件格式导出，便于用户查找和读取。设置开始及结束时间，选择数据保存目录，勾选空间环境参数，点击确定，完成数据导出(见图 12 b)。

数据下载：用于下载起止时间内的星历、时钟等数据解算控制文件及CODE全球电离层格网数据文件。设置开始及结束时间，选择数据保存目录，点击确定，完成数据下载(见图 12 c)。

图 12 数据服务界面
Fig.12 Data service interface

用户选择查询条件，在任务列表中可查询自动或手动方式下任务执行进程，若任务运行失败，可查询错误信息，方便用户及时查看并处理(见图 13)。

图 13 任务查询界面
Fig.13 Task query interface