基于SuperMapGIS的廈門海洋環境預警綜合信息服務平臺開發與應用

盧君峰，鄧兆青，陳德文，張世民，袁方超，楊金湘，葉雨穎

(國家海洋局廈門海洋預報臺 廈門 361008)

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基于SuperMapGIS的廈門海洋環境預警綜合信息服務平臺開發與應用

盧君峰，鄧兆青，陳德文，張世民，袁方超，楊金湘，葉雨穎

(國家海洋局廈門海洋預報臺 廈門 361008)

文章利用SuperMapGIS地理信息技術,結合Oracle數據庫技術和SOA 架構技術，設計開發融合海洋環境數據信息管理、數值預報成果集中展示、海洋預警報和航線預報產品制作發布等功能于一體的綜合信息服務平臺,包括“一庫一圖一網十系統”，為廈門市海洋防災減災、海上交通安全、海洋旅游安全等提供及時準確、內容豐富直觀、形式靈活多樣的海洋預警報產品,為應對海上交通事故、海洋生態環境風險提供科學決策支持,從而有效提高政府決策水平,提升廈門沿海地區綜合防災減災能力。

海洋環境;海洋預報;數據庫;信息服務平臺

1 引言

國家海洋局廈門海洋預報臺一直致力于做好廈門市海洋環境預報和海洋防災減災預警服務工作，開展眾多針對海洋公益賽事、溢油搶險、海上搜救等特殊預報要求的專項預報服務。近年來，在國家海洋局東海分局和廈門市政府的大力支持下，預報臺在廈門灣內初步建立多要素、全天候的海洋氣象觀測網，能夠實時掌握廈門市周邊海域的海洋環境狀況；配置2臺高性能計算機，其具有雙精度浮點理論峰值在1.5 T flops以上的計算能力，并引進多種最新海洋氣象數值預報模式；開發各類針對性強的觀測預報業務化系統，建立適合各類系統的多重海洋信息數據庫，形成預報外網、辦公內網、數據專網分隔獨立但協同工作的廈門海洋環境信息服務格局。通過以上工作極大地提升預報臺的海洋預警報技術能力，拓展預報服務領域。

海洋觀測預報信息是廈門海洋經濟建設和社會發展的重要基礎數據之一，也是海洋觀測預報業務機構服務政府和社會公眾的重要內容之一。進一步細化服務需求、優化服務流程，研發更實用、更優質的預報服務產品，提供多角度、全方位的服務，是預報臺持續發展的關鍵。

然而目前自動觀測網和各預報業務系統的建設基本是獨立和分散的，各系統建設完成后缺乏統一的信息化服務平臺和數據庫對其進行綜合管理，各種成果未能有效融合和應用；有些系統由于開發時間較早，其功能已不能完全滿足目前海洋環境預警報工作的需求。因此，目前提供的海洋預報產品專業性強，但存在形式單一、內容生硬、不直觀生動、受眾面窄等不足，從而限制其有效發揮為政府防災減災和應對海洋事故等工作的決策依據功能。

目前GIS技術在海洋氣象領域得到廣泛應用[1-5]。為提升預報臺的海洋預報服務能力、滿足社會公眾日益增長的海洋預報服務需求，本研究建立基于SuperMapGIS的廈門海洋環境預警綜合信息服務平臺，實現對海洋預報服務產品、業務和系統的集約、整合，規范海洋預報服務流程，提升服務效率，增強公共服務能力，提高公共服務效益。

2 平臺開發

平臺以Visual Studio 2010作為開發工具，以Flex、 Java、C#作為開發語言，使用以SuperMapGIS為基礎研制的MeteoGIS應用平臺，以高效的Oracle構建數據庫系統[6]，采用基于SOA架構的信息服務中間件技術模式，并結合基于GDB-CLI接口實現的海洋數據引擎MG DBE技術、基于GIS網絡客戶端MG RIAClient實現的海洋數據快速顯示和分析技術以及GIS時空數據同步顯示技術[7-8]，實現廈門海洋觀測預報公共服務業務從數據獲取、加工制作到發布流程的集約化、規范化和高效化管理(圖1)。該平臺的服務端運行于Windows Server 2008 R2 x64操作系統，客戶端運行于Windows7以上操作系統。

圖1 系統技術架構

3 平臺功能設計

本平臺針對廈門海洋環境專業預報服務的業務特點，以海洋信息觀測預報產品數據庫為支撐，以海洋預報業務管理策略設置為準則，在專業海洋預報方法的基礎上，通過海洋GIS地理信息系統，大幅提升人-機交互式程度，建立以海洋觀測資料、海洋預警報產品和海洋防災減災服務為主體的高度自動化、集約化、規范化的專業海洋預警信息服務平臺(圖2)。

圖2 廈門海洋環境預警綜合信息服務平臺

本平臺的功能結構包括“一庫一圖一網十系統”。①一庫，即1個海洋環境綜合信息系統數據庫，是集基礎地理信息、海洋實況觀測信息和歷史信息、海洋預警報產品信息等各類信息于一體的綜合數據庫；②一圖，即1個基礎支撐GIS平臺，將各類基礎地理信息、海洋專題信息、預報參考信息等有機整合，制作1張以臺灣海峽、福建沿海為預報區域的海洋地理信息專題圖；③一網，即1個海洋環境預警綜合信息服務網站；④十系統，即由10個業務子系統組成的“海洋環境預警業務工作平臺”，包含46個功能模塊、300余個功能鍵。

4 平臺子系統應用

4.1 海洋綜合觀測數據顯示分析系統

該系統按站點類型在地圖上分類別展示各類海洋氣象水文觀測要素的數據信息。將福建中南部沿海岸基測點站、廈門防汛站、臺灣觀測站、東海浮標站、ADCP海流計、X波段雷達6大類站點和觀測信息實時入庫，提供氣溫、氣壓、水溫、波浪、風、潮位、濕度、海流、降雨量、鹽度等要素數據，以列表、曲線、氣泡形式進行展示。提供對所選要素和站點數據的查詢統計功能，實現對查詢結果的圖形、表格的展示和導出。提供相關操作設置功能，包括站點設置、要素訂正、專題圖冊的顯示控制、地圖要素的顯隱控制等。

4.2 預報參考資料顯示系統

該系統提供對預報所需的定時自動下載的多種海洋氣象參考資料圖片的查詢展示，包括韓國、中國臺灣、日本、歐洲中心、CIMSS的實況天氣圖、海浪圖、數值預報圖以及衛星云圖、雷達圖、海溫圖等，實現歷史查詢、圖片縮放、單屏(多屏)瀏覽、單屏自動播放。

4.3 臺風實時監測預警決策分析系統

該系統以多年歷史臺風和實時臺風數據庫為基礎，實時監控最新臺風狀況，自動刷新顯示最新臺風路徑，從時間和空間多維角度，即按年份的基本查詢和按點、線、區域的高級查詢進行任意臺風快速查詢，以氣泡形式瀏覽臺風中心詳細要素信息，以GIS地圖展示臺風的實時路徑以及中國、美國、日本、中國臺灣等多家機構的預報路徑。實現查看臺風移向移速監測、距離監測以及圖例信息，并可對遺漏的臺風信息進行手工補錄。同時建立歷史風暴潮增水數據庫，實現臺風路徑和風暴潮增水的同步展示，為風暴潮預報提供有效的參考依據。

4.4 精細化多模式數值預報顯示系統

該系統使用預報臺自主計算的POM、ROMS等多種數值預報模式產品，對數值數據進行加權抽稀處理，實現不同區域海區的相關精細化格點預報數據在GIS平臺的疊加展示，可展示氣壓、海流、海浪、海溫、潮汐、鹽度、風場等要素，通過色斑圖、等值線圖的形式直觀展示，為預報員提供有效的預報參考。

4.5 日常海洋預報產品制作系統

該系統針對預報臺的海洋預報業務實現4個項目的預報制作功能，包括海浪水溫預報、大潮預報、海濱度假區預報和浴場預報。根據不同預報時段的預報區域、預報項目靈活定制預報參數、預報時效和預報內容，經過預報員人工修改訂正，通過配置預報產品模板自動生成海洋預報信息產品。

4.6 預警報繪圖系統

該系統實現海浪、風暴潮預警報圖形的繪制，能夠疊加實時臺風路徑，繪制落區靈活調整，提供繪制標注工具包，可在GIS地圖上進行線、面、標注的繪制，并可將繪制的圖形產品以不同格式形成圖片導出保存，提供落區復位、自由截圖功能。根據時間段查詢已制作保存的預警報圖形產品，提供圖形產品查看功能。

4.7 預警報制作與決策服務系統

該系統建立不同區域和不同預警級別的預警服務產品的統一模板，結合臺風信息、天文潮信息和預警報圖片，智能制作生成臺風影響期間的海浪預警報單和風暴潮預警報單，提供海浪警報、風暴潮警報的入庫、查詢、統計功能，提高預警決策服務的效率。

4.8 航線預報制作系統

該系統從SWAN與WRF數值預報模式產品數據中提取覆蓋臺灣海峽及其周邊的氣象、海洋要素的風速、風向、浪高、浪向、周期5個要素的值并進行加工處理，建立預報數據庫，實現圖形化的交互式預報制作，對海峽兩岸的26條航線的風、海浪、周期的數據進行批量修改與還原，通過配置好的各類文件系統模板自動生成預報產品，同時實現航線的自定義添加、修改、刪除。

4.9 預報會商材料制作系統

該系統實現周會商、臺風會商的PPT材料制作功能。通過調用配置好的相關模板，在設置中配置要顯示的日期、臺風資料、實測資料、天文潮資料、天氣預報圖片等信息，可使用語句定制功能制作說明文字，實現會商材料的一鍵式生成。在自定義操作中，圖片的布局可單屏或多屏顯示，提供屏幕截圖、錄屏和圖片插入功能。

4.10 預報產品發布管理系統

該系統基于預報信息服務產品數據庫建立統一的發布管理平臺，針對不同服務對象的需求，進行產品發布的定制化和自動化，實現短信、傳真、電子郵件、網站、電子顯示屏、微信公眾號等多種發布手段的整合，提供一鍵發布功能。同時可顯示產品的發布狀態、接收情況和統計匯總信息。

5 結語

廈門海洋環境預警綜合信息服務平臺提供海洋觀測預報綜合數據顯示分析、海洋災害預警監控、海洋環境短時臨近預報、精細化多模式數值預報等功能，進一步提高監測預報的準確性、災害預警的時效性和防范應對的科學性。設計理念先進，多模式集成和應用將有助于預報質量的提高，可及時有效地通過各種方式對服務產品按服務對象、需求、范圍自動定制發布，為社會生產、生活提供更加準確的海洋環境、海洋災害預報和服務，提升海洋預警報服務水平，提高海洋防災減災決策能力，為政府各級部門海洋防災減災提供更加科學的參考依據。由于公眾對海洋信息的需求日益提高，預報臺也將繼續努力，不斷改進和完善業務，以適應社會經濟的快速發展。

[1] 溫建偉.淺析GIS技術的氣象信息服務系統中的應用[J].數字技術與應用，2016(7)：255-256.

[2] 黃曉明.江西省數字氣象GIS綜合服務平臺設計與實現[D].上海：華東師范大學，2008.

[3] 劉品高，江南，譚萍,等.氣象地理信息系統的設計與實現[J].應用氣象學報，2005，16(4):547-553.

[4] 郭斌，王珊.基于GIS氣象預報產品綜合顯示系統設計與實現[J].電腦編程技巧與維護，2014(6):13-16.

[5] 王增武.基于GIS技術的氣象數據處理系統設計與實現[D].成都：電子科技大學，2008.

[6] 駱峰.海洋觀測臺站基礎數據庫設計與實現[D].青島：中國海洋大學，2013.

[7] 李博，王斌，葉穎,等.海洋水文氣象數據管理系統的模塊化設計與實現[J].海洋開發與管理，2015，32(4):49-52.

[8] 楊桂菊，石偉偉，鄒偉.氣象GIS中的氣象時態數據模型的設計[J].測繪與空間地理信息，2014(5):110-113.

Development and Application of Xiamen Marine Environmental Warning Comprehensive Information Service Platform Based on SuperMapGIS

LU Junfeng，DENG Zhaoqing，CHEN Dewen，ZHANG Shimin，YUAN Fangchao，YANG Jinxiang，YE Yuying

(Xiamen Marine Forecast Station，SOA，Xiamen 361008，China)

By using SuperMapGIS technology and Oracle database technology and SOA technology,a comprehensive information service platform was designed and developed,which had integrated the information management of marine environment data,the centralized display of numerical forecast results,the production of marine warning and forecasting products,including one library,one chart,one net and ten systems,as the information service platform for Xiamen marine disaster prevention and mitigation,maritime traffic safety,marine tourism safety,etc.,to provide timely and accurate,content rich and intuitive,flexible forms of marine warning products in response to maritime traffic accidents,marine ecological environmental risk decision-making support ,which could effectively improve the government’s decision-making level and reliability,and promote the comprehensive disaster prevention and mitigation capacity of Xiamen coastal area.

Marine environment，Marine prediction，Database，Information service platform

2016-12-26；

2017-05-22

2014年廈門市財政業務專項(廈財農[2014]3號).

盧君峰，工程師，碩士，研究方向為海洋預報，電子信箱:junfengluke@126.com

P7

A

1005-9857(2017)06-0081-04