基于GIS系統實時氣象地理信息顯示監控平臺的開發與應用

[摘 要]：中國國土遼闊，幾乎所有種類的極端天氣氣候事件都會在中國發生，例如洪水、干旱、臺風、泥石流等。為了應對極端事件，全國各地的氣象局部門一直致力于推進氣象科技創新，以提高天氣預警預報的及時性和準確率。建設氣象地理信息顯示監控平臺，就是要充分利用現有的信息化建設成果和能力，以系統集成與整合為手段，統籌規劃、逐步建成一個貫穿氣象數據的采集接收、存儲管理、加工處理、綜合分析、對外發布和輔助決策全過程的信息化系統，充分利用各種先進的計算機網絡技術，全面建成依托于地理信息的氣象資源數據庫，全面提升氣象防災減災的能力。

[關鍵詞]：氣象數據；信息化系統；地理信息；防災減災能力

1.引言

遼寧省是我國極端天氣多發省份，也是國家信息化建設試點省份，相關部門非常重視氣象地理信息系統的建設，多年來不斷加大氣象信息化建設的投入，已經建成了以自動站監測、雨量站監測、雷達監測、雷電監測、衛星云圖監測為主要內容的氣象監測網絡；建成了以各級信息中心、自動站、監測中心為信托的氣象數據采集、加工處理、分析上報的技術支持部門和技術隊伍，可以說我省氣象信息化建設已經取得了良好的基礎。雖然信息化建設取得了很大的發展，但還是存在一些急需解決和改進的問題，比如：缺乏統一規劃的氣象綜合數據庫管理系統、自動站數據采集的實時性問題、氣象數據資源的分析處理問題、未形成有效的決策支持等等。

2.氣象業務現狀分析

氣象領域的業務非常特殊，其中最突出的特點是實時業務居多。氣象行業的數據主要包括氣象觀測資料、衛星和雷達數據三類，其中雷達數據主要特點就是數據類型多樣、日增量大和數據的多維性，兼備時間、空間和屬性信息。而衛星數據的特點則是數據量超大、更新頻繁、需要根據范圍動態切割。氣象觀測資料的數據則更是種類繁多，數據量也是異常巨大。

3.GIS在氣象行業中的應用

氣象數據具有時空特征和性質特征，分別反映為時間信息、空間信息、屬性信息、共享信息，其中空間信息包括空間和范圍，屬性包括氣象信息的標稱、性態、度量。從面向對象的角度看，氣象數據屬于地理信息的范疇，都具有明顯的空間特性；另一方面，氣象信息可以視為多維空間中的點集。而GIS不僅有對空間和屬性的數據采集、輸入、編輯、存儲、管理、空間分析、查詢輸出和顯示功能，而且對系統用戶進行預測、監測、規劃管理和決策管理提供科學依據。可見，將 GIS 應用于氣象業務中，可以加強對氣象數據的管理，提高對天氣的監測、預測水平。[1]

3.1提高氣象數據的利用率

氣象科學數據的信息共享是氣象工作現代化必須進行的工作，越來越多的用戶在實際的業務當中都需要氣象科學數據的支持，氣象系統目前在氣象數據整合、共享服務、標準規范和共享平臺研制等方面已經擁有了一系列的科研成果，使氣象資料加工處理和服務能力獲得了實質性的提高，使得氣象科學數據共享成為國家科學數據共享工程的先導性節點。對于氣象科學數據引入了GIS的概念以后，不僅可以大力推進數據的共享工作，保障其持續、健康和穩定地發展，而且還能提高氣象科學數據的利用效率，使得共享的數據能夠滿足多種行業用戶的實際使用需求，更好的為社會發展和經濟建設服務。因此，氣象部門在未來的工作中需要加快建立與GIS體系相適應的共享平臺。

3.2提供更加可靠的決策分析依據

眾所周知，氣象信息已經成為我們生活中不可或缺的部分，在如今我們大家的日常生活當中，各種氣象服務涉及面廣，更加人性化，更有針對性，一方面預報時效更長，能發布未來2至3天，一星期，一旬的天氣預報；另一方面，氣象預報更精確，內容也更豐富，出現各種詳細的生活指數預報，包括感冒指數，旅游指數，紫外線指數，晨練指數等等，可謂“貼心的提醒”，例如，紫外線指數可幫你確定是否可戴墨鏡，該著什么裝；晾曬指數可能幫你掌握適宜晾曬衣物的時機等等。

3.3建立更加開放的氣象信息可視化平臺

采用圖形化的數據處理技術，結合GIS等圖形處理系統開發可視化的數據產品在氣候資料和氣象科技檔案領域基本處于空白。隨著國家對氣象科學的投入逐步加大。昔日的這些難題得以解決，大量的歷史數據入庫，歸檔，分類整理以后，所面臨的下一階段任務就是數據的可視化工作，雖然從氣象專業的角度來說，目前的業務系統已經能夠滿足日常工作的需要，但是考慮到我們所服務的對象是各層次各行業廣大的非氣象工作人員，因此如何來滿足大眾的氣象資料需求是非常重要的。

4.氣象地理信息顯示監控平臺實現的主要功能

4.1地圖及自動站信息瀏覽

實現自動站專題圖與其他地圖切換，基礎圖-DEM-自動站等。在電子地圖中將自動站以圖標顯示，可以非常直觀的顯示自動站所在位置及所屬管轄市等信息。通過放大、縮小、移動、全圖等工具可更加詳細地觀察地圖和自動站及其周邊的地理環境。地理要素及自動站氣象要素屬性信息的顯示，另外，通過接收數據的情況可以達到監控自動站狀態的目的，并用不同的圖標來顯示可能有問題自動站，以便做進一步的排查工作。

4.2自動站要素信息

可以在地圖上標注出各自動站的數據情況，可以顯示的內容包括：溫度、降水量、風速風向、能見度、氣壓等。并且這些要素可以選擇性的顯示，也就是可以顯示自己關注的信息。4.3地圖及雨量站信息瀏覽

實現雨量站專題圖與其他地圖的切換，基礎圖-DEM-雨量站等。在電子地圖中將雨量站以圖標顯示，可以非常直觀的顯示雨量站所在位置及所屬管轄市等信息。通過放大、縮小、移動、全圖等工具可更加詳細地觀察地圖和雨量站及其周邊的地理環境。[2]地理要素及雨量站降雨量信息的顯示。另外，通過接收數據的情況可以達到監控雨量站狀態的目的，并用不同的圖標來顯示可能有問題雨量站，以便做進一步的排查工作。

5.小結

氣象地理信息顯示監控平臺不僅可以應用于氣象部門的國家級基準站、基本站等。同時，可以廣泛地應用到各種相關的行業，諸如：軍隊、民航、水利、農業、環保、交通等領域。在應對氣候變化的研究、提高氣象預警服務保障、防止自然災害等方方面面，都有著非常廣泛的應用。

參考文獻：

[1]馬軒龍 李春娥 陳全功；基于GIS的氣象要素空間插值方法研究；《中文科技期刊數據庫》2011年第04期

[2]崔勁松；張濤；GPRS/GIS技術在自動雨量監測網中的應用；《氣象科技》2006年02期

[3]董晨娥；王孝卿；肖清華；李樹軍；高曉梅；基于GIS的氣象災害評估系統的研究與應用；《第28屆中國氣象學會年會》2011年05期