關于氣象圖形的計算機顯示方法分析

黃玥

摘 要：探討氣象圖形的計算機顯示方法，有助于形成氣象數據分析的良好基礎，對科學預警氣象災害，具有重要幫助。本文在對氣象圖形的計算機顯示原理進行綜合闡述的基礎上，分析了氣象圖形的計算機顯示需求，并論述了氣象圖形的計算機顯示方法，希望能夠為相關人士提供借鑒和參考。

關鍵詞：氣象圖形；計算機顯示；災害預警

前言：在氣象相關業務的研究過程中，通常需要獲取科學的氣象數據資料，并通過氣象圖形的形式進行顯示。因此，科研人員紛紛將探索氣象圖形的計算機顯示方法作為熱門研究話題，以實現對氣象數據信息的有效獲取。盡管現階段我國的氣象圖形顯示系統已較為完善，但仍不可避免的存在諸多問題，限制了氣象預報準確性的提升。因此，分析氣象圖形的計算機顯示方法，具有十分重要的現實意義。

一、氣象圖形的計算機顯示原理

現階段，在我國氣象圖形顯示系統中，通常MICAPS系統為主，同時輔助以Origin和surfer等繪圖軟件，由于系統的兼容性存在差異，這也使得在氣象圖形顯示過程中存在這樣那樣的問題，加劇了氣象圖形數據的處理難度，例如，Grads系統具有較強的兼容性，能夠實現對不同類型氣象圖形數據的處理，但是，對氣象數據的操作環境卻提出了較高的要求。因此，科研人員在處理氣象數據的過程中，需要基于命令和腳本條件下對程序進行編寫，不利于促進氣象圖形顯示系統的進一步完善。隨著科學技術的不斷發展進步，我國的氣象圖形顯示技術已經與國際社會接軌，但仍不能實現與氣象圖形顯示系統的有機結合。同時，我國現有的氣象圖形顯示系統并不能根據具體的氣象顯示需求，對氣象數據和圖形進行具體呈現，降低了氣象圖形顯示的有效性。因此，科研人員應結合計算機網絡技術以及多媒體成像技術等為氣象圖形顯示系統設計提供指導思路，從而促進氣象圖形顯示價值的充分發揮。

伴隨著信息網絡的迅速發展，社會民眾對氣象信息的關注度日漸提升，日常生產生活和工作都不能與氣象信息割裂開來。信息技術在氣象圖形顯示過程中的作用愈發強大。有學者認為，在未來氣象圖形顯示過程中，對信息化技術的應用將成為一大發展趨勢，有助于促進氣象顯示業務的綜合化和數字化，且通過對大數據技術的充分運用，有助于實現對氣象圖形信息深度和外延的有效拓展，為科研人員利用氣象圖形數據提供方便，有助于提升氣象預報的準確性?；谶@一層面來看，分析氣象圖形顯示的有效方法，對提升氣象監測的準確性，確保氣象站的穩定運行具有十分重要的作用。

筆者通過調研發現，氣象圖形的計算機顯示原理在于：氣象圖形通常以像素為單位在計算機上進行顯示，若將計算機屏幕比作網格，那么氣象圖形就是網格上的一個點，計算機屏幕的分辨率與氣象圖形的大小具有十分密切的關系，例如，若計算機屏幕的分辨率為800×600，那么，氣象圖形在計算機上會呈現一個橫向800像素、縱向600像素的網格。氣象圖形經過不斷變化，能夠形成多個大小不一的點陣構成的網格，網格點與計算機屏幕之間呈現一一對應的關系，

二、氣象圖形的顯示需求分析

（一）氣象數據采集

氣象站在采集氣象圖形數據信息的過程中，通常由氣象站管理員發出氣象數據采集的請求，并向上級系統提交數據采集任務，在通過申請后，氣象站管理員應根據氣象圖形顯示需求，對采集任務參數進行合理設置，科學選擇氣象數據采集方式。在數據采集任務完成后，系統管理員應對采集的氣象圖形數據進行解析和存儲，從而為氣象圖形顯示提供方便。在此過程中能夠發現，氣象數據采集的過程包含了數據采集任務構建、數據采集、參數設置以及數據采集方式選擇等環節。在構建數據采集任務的過程中，需要制定完善的氣象數據采集規劃，對氣象數據采集的時間與空間密度進行合理設置，為實時動態監測某一地區的氣象變化提供科學的參考依據，并為管理氣象站提供數據指導。

第一，通常情況下，氣象站一般將氣象圖形數據監測的時間密度設置為1min--60min之間，以充分確保能夠提升數據信息采集的精度。第二，在設置氣象數據采集參數的過程中，管理人員應結合自身的實踐經驗，對于氣象數據采集參數進行校正，形成氣象數據采集精確性的有力保障。第三，在選擇數據采集方式的過程中，相關人員要充分認識氣象圖形數據采集精確性對氣象監測的重要意義，將本地串口通信和專業總線作為平臺，基于無線網絡數據傳輸環境下，對氣象數據進行自動監測和處理，實現對氣象圖形數據采集方式的拓展。

（二）氣象數據分析

氣象數據在獲取氣象圖形數據后，應通過對無線網絡傳輸作用的充分發揮，將其上報給上級部門，由上級部門依據相關標準對氣象數據進行處理。氣象圖形數據的分析主要包含原始數據分析、數據分析、結果總結、數據存儲以及數據檢索等環節。針對原始數據的分析。氣象部門應結合氣象站的運營狀態以及區域性氣象變化特點，為氣象圖形數據分析提供指導。針對氣象圖形數據存儲，相關人員應在獲取原始數據后，對數據進行整理和分析，將處理結果存儲至服務器。針對氣象圖形數據的檢索，相關人員應在處理和存儲數據后，將其錄入氣象圖形顯示系統，以便為相關人士查找和翻看氣象圖形數據提供方便。

（三）災害預警

在氣象站的日常運營過程中，獲取氣象數據的終極目標是為了給氣象預報提供科學的參考依據，以實現對各種氣象災害的有效預測，防止氣象災害導致的巨大經濟損失，防范氣象災害的進一步蔓延。氣象站對氣象圖形顯示的根本需求在于實現對氣象災害的科學預警。因此，氣象部門應將災害預警作為日常運營的著眼點，氣象圖形顯示的災害預警流程具體如下：管理人員應對氣象圖形顯示系統的各項參數進行合理設置，編制明確的災害預警規則，基于對氣象圖形數據進行獲取分析和處理的基礎上，實現對災害的預警分析，并將運行結果存儲于系統中，一旦氣象圖形數據處于異常狀態，系統會自動發出預警信息，這也為災難防護工作提供了有利的前提條件，在氣象災害預警過程中，氣象圖形顯示主要需要滿足以下兩方面需求：第一，應制定完善的現在害監測標準，氣象圖形數據監測應實現對溫度、濕度、降雨、風力和風向等數據的顯示，并依托于對數據圖形的分析，實現對氣象數據是否超出災害防范標準的科學評判，以此為據進行預警管理，從而促進氣象圖形顯示價值的充分發揮。第二，氣象圖形顯示應具備氣象災害預警規則、氣象災害預警分析功能、氣象災害預警結果存儲以及氣象災害預警信息發送等流程，為了確保氣象災害管理的有效性，管理人員應采用手動分析數據的方式對計算圖形顯示的數據信息進行處理，并將處理結果發送至氣象災害防護人員處，以充分降低氣象災害所造成的經濟損失。

三、氣象圖形的計算機顯示方法分析

（一）氣象圖形的地圖投影法

1.方法

在地圖投影過程中，通過將經度和緯度作為主要定位方式，能夠實現對任意區域氣象圖形信息的獲取。與計算機屏幕所顯示的坐標不同，氣象圖形的地圖投影經緯度恒定不變，即便是江河湖泊，仍具備精確的測量定位，因此，采用適當方法促進經緯度定位法向網格坐標轉換，建立起計算機評估與氣象圖形的有機聯系，具有較強的科學性。

2.具體要求

眾所周知，地球以橢圓形球體的形式存在，若將地球表面以計算機屏幕的形式進行顯示，具有一定的難度。通過在計算機中繪制平面直角坐標系，盡管能夠實現對特定區域氣象圖形的顯示，但由于不同區域的形狀和面積具有明顯不同，因此，也導致了地圖投影顯示效力的進一步降低。

正形、正向和等面積投影是地圖投影的三個先決條件，其中，正形投影是指將地圖的比例尺作為參考依據，在確保地形不變的基礎上，實現對某一區域的地圖投影。等面積投影是指對所有區域的比例尺進行統一，選取與地球表面具有正比例關系的某一區域進行投影，在此過程中不能夠保證投影區域與地球表面形狀的一致性。正向投影是指投影在計算機屏幕上的某一區域的圖形具有正交的特征。在地圖投影過程中，通常將正形和正向為主要前提，在確保特定區域風向和氣壓系統形狀一致的前提下，即可完成氣象圖形在計算機屏幕上的顯示工作。

（二）氣象圖形的基本坐標變換法

盡管地圖投影方法在氣象圖形的顯示過程中極為常見，能夠建立起計算機屏幕坐標點與地球球面經緯度之間的關聯，但由于計算機屏幕的坐標和氣象圖形的網格坐標還具有差異性，因此，需要采用基本坐標變換法對氣象圖形進行轉化，以實現對氣象圖形數據信息的精準顯示。

在基本坐標轉換的過程中，通常需要用到坐標平移、旋轉以及放大三種方法，基于特定的顯示需求，對以上三種方法進行綜合利用，能夠實現對任意氣象元素的轉換，促使其在計算機屏幕中顯示。

（三）氣象圖形的基本處理方法

將氣象圖形顯示需求作為指導依據，予以氣象圖形相應的轉換措施，能夠實現對氣象圖形顯示方式的豐富，經由轉換的氣象圖形與實際氣象圖形具備明顯差異，考慮原因與坐標變換法不同有關。因此，相關人員應將合理選擇坐標變換法作為促進氣象圖形在計算機上的正確顯示的關鍵籌碼，應結合氣象圖形計算機顯示的具體要求對地圖投影以及坐標變換法進行合理選擇，若以氣象圖形的地理位置為線索，應采取地圖投影法顯示氣象圖形信息。例如，針對低緯度地區的氣象圖形顯示，盡量選擇正形和正向投影方式。同時，相關人員應充分認識到，任何氣象圖形投影與實際地球球面都存在顯著差異，應盡量科學選擇投影方法，最大程度確保顯示信息的精確性。同時，相關人員應以氣象圖形的投影作為在計算機中構建坐標系的主要參考依據，以充分確保氣象圖形與計算機網格的對應性。此外，相關人員應對氣象圖形投影所產生的誤差進行科學分析，盡量提升氣象圖形顯示的準確性。

結論：綜上所述，氣象圖形的計算機顯示具有復雜性的特點，因此，相關人員應通過對地圖投影法和基本坐標轉換法的充分利用，促進氣象圖形在計算機上的精準顯示，防止出現誤差。

參考文獻：

[1]陳蕾娜，胡亞旦，顧葉挺.基于Vizrt系統的融媒體直播氣象圖形自動化生成[J].新媒體研究，2018，4（09）：29-32.

[2]趙嶸.數據圖形在氣象影視節目中應用的現狀及探索[J].氣象科技進展，2017，7（02）：70-72+74.

[3]高原，張俊義，李林煒.氣象類產品APP界面中的色彩與圖形運用分析[J].美與時代（上），2016（11）：83-86.

[4]湯沛，夏冠聰，林美靜.基于NetCDF數據格式的氣象圖形可視化軟件NC_PLOT的開發與應用[J].現代農業科技，2016（07）：260-261.