氣象災害防御綜合信息顯示系統研究與實現

史建國　張艷剛

摘要：本系統根據我省氣象災害狀況和特點，實現了氣象災害防御綜合信息顯示系統，可以便捷、快速的為各級領導提供各種氣象實況、預報與預警信息等，更好的滿足決策氣象服務的需求。本系統采用WebGIS等各類展現技術，以直觀、形象的方式集中顯示氣象信息和預警信息等。本文主要從平臺結構設計、功能設計以及實現等方面介紹氣象災害防御綜合信息顯示系統。

關鍵詞：氣象災害 災害防御 顯示系統

中圖分類號：TP311.5 文獻標識碼：A 文章編號：1007-9416（2016）08-0108-02

河北地形地貌多樣，氣候條件復雜，氣象災害較為嚴重。特別是隨著全球氣候變暖，近年來暴雨、暴雪、冰凍、霧霾等極端天氣事件明顯增多，由此引發的山洪、滑坡、泥石流、城市內澇以及森林草原火災等次生、衍生災害，嚴重威脅著人民群眾的生命財產安全，氣象防災減災工作面臨著巨大壓力[1]。

氣象防災減災，關鍵是把預報變成預警、把信息變成信號，做到謀事在先、防患未然。隨著氣象綜合觀測系統的建設和氣象業務規范的逐步調整，氣象信息在內涵與外延上發生了重大變化，種類和數據量都呈幾何級數增長[2]。目前，我國各省（市）都紛紛開展了氣象信息共享平臺的建設工作[3-5]，并取得了一定效果。面對如此龐大繁雜的數據和產品，為了向領導部門及時提供有效的集約的氣象災害預警信息，協助領導部門做好災害防御的預案，提高我省氣象移動辦公能力和應急服務水平，減輕我省人民生命財產的損，我們開發了以預警信息為核心的氣象災害防御綜合信息顯示系統。

1 結構設計

基于面向對象的設計方法，將系統分為數據處理和用戶服務兩個對象。面向數據處理系統在后臺多任務方式運行，主要負責信息采集、數據處理、數據解析、產品生成與產品入庫等數據處理功能。面向用戶服務系統采用模塊化設計，主要承擔對外服務的功能，通過WebGIS等各類展現技術，將氣象信息和預警等信息提供給用戶，同時接受來自用戶的請求并通過Web響應。

本系統采用C/S和B/S相結合的方式，其中C/S架構主要用于后臺數據處理的應用體系，B/S架構體系主要用于面向用戶的服務體系。一些復雜的圖形顯示由后臺程序生成靜態圖片來完成，以提高頁面的訪問速度。簡單的圖形、表格顯示由Web中的控件完成，部分極值統計功能由后臺程序和數據庫完成，Web頁面不作處理，整個顯示子系統采用胖服務器-瘦客戶端的方式。可以隨時隨地在電腦或各種移動設備上進行操作而不用安裝任何專門的軟件，易于使用。

總體結構如圖1所示。

2 功能設計

該系統分為5大模塊，分別為天氣預報、預警信息、降水實況、溫度風能見度實況和探測信息。

2.1 天氣預報

該模塊包括短期預報、中期預報、城市預報和交通預報。

短期預報為省氣象臺發布的我省未來3天的天氣預報，以及未來24小時、48小時、72小時降水預報圖分別預報未來24小時、48小時、72小時的降水區域和降水量級，圖形化呈現降水預報。

中期預報是省氣象臺發布的我省未來10天的天氣預報。

城市預報為我國主要城市未來3天的天氣現象、氣溫、風向和風力的預報，包括白天和夜間天氣情況。而且，城市預報分為“全部”、“京津冀”、“其它省會”、“特區和單列市”4類。

交通預報為我省境內的省道和經過我省的國道路段的預報，包括交通大霧預報、道路結冰預報和交通沿線預報3部分，分別預報未來一天的道路大霧情況、道路結冰情況、道路沿線天氣情況。交通預報將大霧級別分為3級，將結冰級別分為4級。交通預報使用WebGIS技術使預報更加形象，可通過放大縮小功能更加具體的定位相應路段。而且，交通沿線預報將不同天氣現象用相應圖標標記出來，點擊圖標，可顯示未來48小時預報。

2.2 預警信息

該模塊為我省的省氣象臺及各地市氣象臺發布的大霧、霾、大風等預警信息，并以不同圖標做出提醒。預警信息是本系統的核心部分，時效要求很高。由于目前，省內發布預警信息都發到國家突發事件預警信息發布系統，所以我們利用后臺程序與國家突發事件預警信息發布系統有效對接，從而使預警信息統一、及時。

2.3 降水實況

該模塊為我省過去一段時間的降水量分布實況，包括統計各個量級分別的站數，以及全省降水區域和降水量，點擊地市可以顯示相應地市各雨量觀測站的詳細降水情況，每小時發布一次。降水實況包括1小時降水量、12小時降水量和24小時降水量，分別為過去1小時、12小時、24小時內的降水累計量，圖形化顯示降水實況，通過不同顏色顯示降水區域和降水量。

2.4 溫度、風、能見度實況

該模塊包括溫度、風、能見度3部分，分別為我省氣溫實況、極大風速實況、能見度實況，包括統計各個量級分別的站數，各區域通過不同顏色標識相應的級別，點擊地市可以顯示相應地市各觀測站的詳細情況，每小時發布一次。

2.5 探測信息

該模塊包括衛星監測熱點及霧霾、環境氣象、雷達回波強度和衛星云圖。

衛星監測熱點及霧霾為監測的我省熱點、霧霾等的衛星遙感圖像和詳細信息。

環境氣象為我省的當前空氣質量情況，包括實況監測分析、環境氣象日報、環境氣象周報、環境氣象評估。實況監測分析主要為當前時刻AQI實況及分布圖、城市信息和河北省空氣質量等級統計。其中，當前時刻AQI實況及分布圖為全省各城市空氣污染等級、AQI指數、首要污染物和全省的AQI實況分布圖；城市信息為全省各城市的過去24小時AQI指數變化情況；河北省空氣質量等級統計為全省各城市的空氣質量、出現站數、AQI均值、AQI極值、首要污染物和相應的觀測站信息。環境氣象日報為空氣質量的實況分析和未來三天空氣質量預報。環境氣象周報為空氣質量的上周空氣質量回顧和本周空氣質量預報。環境氣象評估為對上月環境氣象的評估，包括空氣質量概況、氣象條件分析等。

雷達回波強度為河北雷達拼圖產品，每6分鐘生成一張拼圖。拼圖具有放縮、拖動等功能，還可以通過播放功能對拼圖進行連續播放，或定位第一幀、最后一幀、前一幀和后一幀等。

衛星云圖為全國的衛星云圖，每30分鐘生成一張圖，也可以通過播放功能對拼圖進行連續播放，或定位第一幀、最后一幀、前一幀和后一幀等。

3 系統實現

3.1 平臺搭建

本系統采用完全免費的Linux+Apache+Mysql+Php（LAMP）搭建Web服務器和數據庫等，LAMP具有Web資源豐富、輕量、快速開發、易于維護的優點，因此無論是性能、質量還是價格都是本系統的首先平臺[6]。

3.2 數據收集與處理

數據處理采用目錄監控和定時作業相結合的方式，以滿足不同資料的時效要求。數據存儲采用Mysql數據庫和文件系統相結合的方式，便于使用關系數據庫管理的數據采用Mysql數據庫進行存儲，而對于文件較大且不適合于關系數據庫的數據將采用文件庫進行管理。并且，本系統與“國家突發事件預警信息發布系統”等多個系統進行了有效的對接，使數據更加便捷、統一。

本系統采用了開源WebGIS平臺，可以訪問到WebGIS站點中的空間數據和進行相關的空間分析和數據管理，避免了只能在本地電腦上瀏覽自己的空間數據，進行專題圖的制作的局限。實現基本的地圖操作功能，包括地圖放縮、拖動等，實現空間定位及實時查看信息。例如，本系統的交通預報、雷達拼圖等廣泛采用了該技術。

3.3 Web頁面開發

系統采用了MVC開發模式，視圖層和業務層分離，從而使更改視圖層代碼而不用重新編譯模型和控制器代碼，同樣，一個應用的業務流程或者業務規則的改變只需要改動MVC的模型層即可。由于模型與控制器和視圖相分離，所以很容易改變應用程序的數據層和業務規則。本系統采用PHP開發語言，頁面效果采用了CSS+DIV來實現，DIV 用于搭建網站結構，CSS用于創建網站表現，CSS將表現與內容分離，便于網站維護，簡化HTML頁面代碼。

可以通過3G無線網絡或互聯網線路供用戶訪問。3G無線網絡可以使得智能手機、平板電腦等移動客戶端隨時隨地訪問該系統，方便快捷。

3.4 實現效果

氣象災害防御綜合信息顯示系統在界面設計中充分考慮了美觀大方、操作簡單，實現效果如圖2。

4 總結及展望

通過氣象災害防御綜合信息顯示系統能隨時隨地在平板電腦、智能手機等移動終端設備上了解氣象實況和預警信息等，減少環境限制，使用方便，操作簡單。本系統的建立提高了河北省氣象移動辦公能力和應急服務水平，可為領導部門做好災害防御提供幫助。由于目前有些產品出自不同部門，需要加強數據產品管理，而且，需要進一步將數據產品做細做精。另外，隨著新的氣象產品的出現，該系統也將進一步完善功能。

參考文獻

[1]河北省氣象局.把好氣象防災減災第一道防線——河北省氣象災害防御體系建設的探索與實踐[J].中國應急管理，2013（8）：27-31.

[2]馬渝勇，徐曉莉，宋智等.省級氣象信息共享系統的設計與實現[J].應用氣象學報，2011，22（4）：505-512.

[3]王素香.對山東省氣象信息共享平臺建設的思考[J].山東氣象，2009，29（3）：52-53.

[4]吳昊旻，姜燕敏.麗水市氣象信息共享平臺設計與實現[J].氣象科技，2010，38（3）：357-362.

[5]吳彥平，等.河北省綜合氣象觀測資料共享顯示平臺設計[J].現代電子技術，2015，38（3）：112-114.

[6]董保華，等.省級氣象信息業務運行監控電子值班日志系統設計與實現[J].信息技術與信息化，2014（11）：112-113.