GIS技術(shù)在氣象領(lǐng)域的應(yīng)用

【摘 要】地理信息系統(tǒng)GIS具有分析數(shù)據(jù)、制圖和預(yù)測等功能，在氣象領(lǐng)域可以實現(xiàn)氣象數(shù)據(jù)的采集和處理，為氣象數(shù)據(jù)庫建設(shè)提供技術(shù)支持。本文介紹了GIS技術(shù)概況，重點分析了GIS技術(shù)在氣象領(lǐng)域的應(yīng)用。

【關(guān)鍵詞】GIS；氣象；應(yīng)用；

一、引言

氣象服務(wù)是一種特殊的產(chǎn)品，向社會大眾提供服務(wù)是氣象工作的出發(fā)點和歸宿點。氣象工作涵蓋決策氣象服務(wù)、公眾氣象服務(wù)、專業(yè)氣象服務(wù)和科技?xì)庀蠓?wù)等。隨著互聯(lián)網(wǎng)的普及和人們對地理信息系統(tǒng)（Geographic Information System， 簡稱GIS）的需求，利用互聯(lián)網(wǎng)在Web上發(fā)布?xì)庀笮畔⒑涂臻g數(shù)據(jù)成為一種趨勢，人們可以利用空間數(shù)據(jù)進行氣象的查詢和分析。GIS空間分析能力與氣象信息技術(shù)相結(jié)合，提供空間和動態(tài)的地理信息，并采用一定模型為氣象服務(wù)提供科學(xué)依據(jù)。

二、GIS概況

地理信息系統(tǒng)GIS首先是以計算機系統(tǒng)，可以對海量地理數(shù)據(jù)進行分析和處理，具備采集、存儲、分析、顯示和應(yīng)用地理信息。GIS一般需要由硬件、軟件、地理數(shù)據(jù)和管理人員四部分構(gòu)成。GIS技術(shù)可以應(yīng)用于氣象資料管理、氣候狀況跟蹤、氣象災(zāi)害評估、大氣變化預(yù)測以及農(nóng)業(yè)氣候區(qū)劃等多個方面，在氣象決策方面更是發(fā)揮著中北亞平作用。氣象工作者也認(rèn)識到GIS技術(shù)的利用價值。GIS技術(shù)從功能角度來說，可以分為工具型GIS和應(yīng)用型GIS。工具型GIS是一種開發(fā)平臺，沒有地理空間實體。而應(yīng)用型GIS為用戶提供了二次開發(fā)平臺，用戶可根據(jù)自己需要進行開發(fā)，以解決實際問題。應(yīng)用型GIS具有地理空間實體。氣象資料空間數(shù)據(jù)庫具有海量數(shù)據(jù)存儲功能。GIS空間數(shù)據(jù)庫具有多種空間數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，空間數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)之間又具有顯著的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)特點。GIS 空間數(shù)據(jù)庫在氣象方面尤其是氣象資料管理方面，包括以下內(nèi)容：（一）氣象監(jiān)測站點信息；（二）氣象歷史情況和當(dāng)前實時數(shù)據(jù)；（三）氣象衛(wèi)星傳輸影像數(shù)據(jù)；（四）空氣質(zhì)量評價；（五）空氣質(zhì)量評價標(biāo)準(zhǔn)以及相關(guān)法律條例。

三、GIS技術(shù)在氣象領(lǐng)域的應(yīng)用

（一）氣象領(lǐng)域的特點。氣象領(lǐng)域是一種特殊行業(yè)，要求氣象信息具有實時性。分布在我國和世界各地的氣象觀測站，在同一時間進行天氣數(shù)據(jù)的采集，我國氣象站每隔30分鐘就可以接收到全球的氣象數(shù)據(jù)。國內(nèi)各級氣象臺每天都要對氣象情況進行天氣預(yù)報的發(fā)布，這就需要氣象臺對衛(wèi)星云圖、遙感圖像等觀測資料進行準(zhǔn)確及時的處理。因此，氣象臺要具備信息處理和預(yù)報制作的技術(shù)，將天氣預(yù)報向公眾公布。氣象領(lǐng)域的另一特點是信息量大，氣象臺每天要對最新氣象資料和氣象歷史資料進行更新處理，加上科技的日新月異，各種氣象數(shù)據(jù)更是呈現(xiàn)海量增長，迫切需要GIS技術(shù)進行輔助數(shù)據(jù)處理及分析。

（二）GIS技術(shù)在氣象領(lǐng)域的應(yīng)用。GIS技術(shù)在氣象臺的應(yīng)用方法各不相同，較為常用的是：首先利用數(shù)學(xué)方法對氣象觀測站的離散的實時數(shù)據(jù)進行整合、網(wǎng)格化，得到便于利用的氣象數(shù)據(jù)。其次，建立數(shù)學(xué)方程組，對地理數(shù)據(jù)、預(yù)報數(shù)據(jù)、網(wǎng)格化的實時數(shù)據(jù)集氣候資料進行計算，得出氣象的GIS數(shù)據(jù)。最后，制作氣象GIS信息和圖像，一般采用GIS技術(shù)中的分析、查詢和地圖制作功能實現(xiàn)。

（三） GIS技術(shù)應(yīng)用于氣候預(yù)測。GIS技術(shù)在農(nóng)業(yè)氣候劃分、天氣預(yù)報等一些氣象服務(wù)領(lǐng)域中得到應(yīng)用并取得一定的成績。但在氣象領(lǐng)域最重要的中、短期氣象預(yù)報方面，應(yīng)用甚微。天氣預(yù)報在每天固定時段給公眾進行天氣情況的概述及城市天氣預(yù)報。預(yù)報中的數(shù)據(jù)有的是實時觀測的離散數(shù)據(jù)，有的是網(wǎng)格化的數(shù)值數(shù)據(jù)。GIS技術(shù)是將單點的實時數(shù)據(jù)網(wǎng)格化，并根據(jù)需要獎勵數(shù)學(xué)方程進行相關(guān)處理。最后經(jīng)GIS加工顯示，制作數(shù)字化的多媒體天氣預(yù)報的圖表和圖像。氣象業(yè)務(wù)與GIS技術(shù)相結(jié)合，是天氣預(yù)報實現(xiàn)了可視化。一方面使公眾可以更加直觀的了解天氣情況，另一方面使天氣預(yù)報講解員可以更好的講解和描述天氣情況。公眾可以從天氣預(yù)報的圖像和圖表，以及相關(guān)數(shù)據(jù)了解天氣情況。GIS技術(shù)也可進行天氣預(yù)測和年景分析，根據(jù)不用區(qū)域情況建立方程組，以數(shù)學(xué)方法進行運算，得到預(yù)設(shè)區(qū)域內(nèi)天氣預(yù)測和年景分析，分析效率高。在農(nóng)業(yè)氣候區(qū)劃領(lǐng)域中，GIS技術(shù)通過氣候資料、行政邊界、等高線、氣象站站點位置等信息，建立氣候的地理模型，得到農(nóng)業(yè)區(qū)劃氣象數(shù)據(jù)，并制作成文件。GIS技術(shù)還可與遙感影像結(jié)合，根據(jù)全國氣象站的數(shù)據(jù)匯總分析，制作出山區(qū)積雪跟蹤系統(tǒng)和沙塵暴、霧霾天氣的檢測系統(tǒng)。

（四）GIS技術(shù)應(yīng)用。隨著計算機技術(shù)的提高和GIS技術(shù)的出現(xiàn)，全國大部分氣象局、氣象臺都將GIS技術(shù)應(yīng)用于自己的氣象業(yè)務(wù)中。忻州市氣象局位于山西省中北部，東傍太行山，西臨黃河，轄14個縣（市、區(qū)），人口309萬，面積2.518萬平方公里。忻州市屬大陸性季風(fēng)氣候，四季分明，光照充足，冷暖宜人，溫度、雨量等氣象要素年季變化大，時空分布不均。氣象災(zāi)害多為干旱、暴雨、雷電等，以干旱最為嚴(yán)重，素有“十年九旱”之說。

忻州市氣象業(yè)務(wù)良好，為更好的實現(xiàn)氣象局對氣候數(shù)據(jù)的處理能力，使氣象預(yù)報預(yù)測更好的服務(wù)于大眾。忻州市氣象局進行了改革和深思，將GIS技術(shù)應(yīng)用到氣象領(lǐng)域，利用WEB GIS平臺、數(shù)據(jù)庫和互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)實現(xiàn)氣象業(yè)務(wù)管理的可視、定量，并節(jié)約了成本，為氣象局各項氣象業(yè)務(wù)的開展打下了堅實基礎(chǔ)，有助于推動忻州市氣象局的氣象數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性、可視化，并且提升了業(yè)務(wù)管理水平，在忻州市氣象局的發(fā)展史上具有重要的意義。

四、 結(jié)語

隨著氣象科技和GIS技術(shù)的進步，氣象領(lǐng)域與地理數(shù)據(jù)的結(jié)合，使氣象臺的GIS技術(shù)得到提升，為氣象臺進行氣象數(shù)據(jù)分析、氣候預(yù)測、農(nóng)業(yè)氣候區(qū)域劃分等多領(lǐng)域的業(yè)務(wù)技術(shù)得到改進，加強GIS技術(shù)在氣象中的應(yīng)用，提供精確、及時的氣象產(chǎn)品，更好的為國民經(jīng)濟做氣象服務(wù)貢獻。

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作者簡介：

羅俊偉 山西省原平市人 大學(xué)本科學(xué)歷 職稱工程師

研究方向：計算機科學(xué)與技術(shù)。