試論GIS技術(shù)在決策氣象服務(wù)系統(tǒng)建設(shè)中的運用

魏榮源 鄭榮玉 張青寧

（福建省三明市氣象局，福建 三明 365000）

引言

隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，氣象服務(wù)的水平也在不斷提高，為人們的生產(chǎn)和生活提供了巨大的便利。作為所有氣象業(yè)務(wù)產(chǎn)品面向社會的服務(wù)出口，氣象服務(wù)是整個氣象工作的出發(fā)點和歸宿。決策氣象服務(wù)作為氣象服務(wù)的重要組成部分，主要是為各級黨政領(lǐng)導(dǎo)機關(guān)和決策部門提供相應(yīng)的氣象服務(wù)，以保證決策的有效性和針對性，對于服務(wù)產(chǎn)品的質(zhì)量要求較高，因此，建設(shè)良好的決策氣象服務(wù)系統(tǒng)，是十分重要的。

1 GIS技術(shù)

GIS是對地理信息系統(tǒng)的簡稱，屬于一種特定的空間信息系統(tǒng)，可以在計算機軟件和硬件設(shè)備的支持下，對整個或者部分地球表層空間中，相關(guān)的地理分布數(shù)據(jù)進(jìn)行采集、存儲、管理、分析、顯示和描述。而對于氣象工作而言，相應(yīng)的氣象數(shù)據(jù)實際上屬于地理信息的一種，如風(fēng)速、溫度等，都是相對于具體的時間域和空間域而言的，如果缺乏地理位置，氣象要素是沒有任何意義的。GIS技術(shù)的優(yōu)勢，是可以對相對廣闊范圍內(nèi)的地理信息數(shù)據(jù)進(jìn)行收集和管理，通過對數(shù)據(jù)的分析處理和模型計算，可以直觀地對計算結(jié)果進(jìn)行表示，從而為氣象服務(wù)提供合理、真實、準(zhǔn)確、完整的氣象信息，為決策提供科學(xué)的參考依據(jù)。因此，在氣象服務(wù)系統(tǒng)中引入GIS技術(shù)，可以說是氣象服務(wù)發(fā)展的必然趨勢。

2 GIS技術(shù)在決策氣象服務(wù)系統(tǒng)建設(shè)中的應(yīng)用

2.1 系統(tǒng)框架結(jié)構(gòu)

在對決策氣象服務(wù)系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計和構(gòu)建的過程中，為了保證系統(tǒng)的可靠性和可擴展性，在業(yè)務(wù)系統(tǒng)的設(shè)計上采用了層次化設(shè)計，將系統(tǒng)分為三個組成部分：（1）數(shù)據(jù)層。在數(shù)據(jù)層的設(shè)計上，可以以現(xiàn)有的數(shù)據(jù)共享環(huán)境為基礎(chǔ)，對其進(jìn)行適當(dāng)?shù)倪€進(jìn)和擴展，以滿足系統(tǒng)建設(shè)的需求，數(shù)據(jù)層存儲的數(shù)據(jù)主要包括氣象業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)（如實時監(jiān)測的溫度、風(fēng)力等）、基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)以及社會經(jīng)濟(jì)和人口數(shù)據(jù)。為了確保數(shù)據(jù)的完整性和一致性，統(tǒng)一采用Oracle大型數(shù)據(jù)庫進(jìn)行數(shù)據(jù)的存儲和管理工作，基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)的存儲采用ESRI公司的空間數(shù)據(jù)引擎，社會經(jīng)濟(jì)和人口數(shù)據(jù)則與基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)進(jìn)行了空間一體化關(guān)聯(lián)存儲。（2）通用核心GIS氣象應(yīng)用組件。該應(yīng)用層的功能主要是為系統(tǒng)提供地圖管理、信息查詢、氣象要素空間插值、數(shù)據(jù)分析等業(yè)務(wù)，也是GIS技術(shù)在業(yè)務(wù)系統(tǒng)中的直接體現(xiàn)。在對其進(jìn)行建設(shè)時，為了確保建設(shè)質(zhì)量，選擇了技術(shù)較為成熟的ArcGIS Engine嵌入式開發(fā)平臺，采用C++對軟件進(jìn)行本地二次開發(fā)和組建封裝，從而有效提升了氣象應(yīng)用組件的兼容性。（3）服務(wù)平臺。服務(wù)平臺也可以稱為客戶層，其實質(zhì)是面向決策用戶的客戶端，能夠根據(jù)客戶的需求，直接提供決策動態(tài)模擬、分析評價、氣象產(chǎn)品制作等服務(wù)，需要切實做好人際交互設(shè)計，為客戶提供一個合理、清晰、便于操作的界面。

2.2 相關(guān)技術(shù)問題

在應(yīng)用GIS技術(shù)進(jìn)行決策氣象服務(wù)系統(tǒng)的建設(shè)過程中，為了保證系統(tǒng)的質(zhì)量，需要關(guān)注幾個關(guān)鍵性的技術(shù)問題。

（1）數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換。決策氣象服務(wù)系統(tǒng)在進(jìn)行氣象預(yù)測以及氣象產(chǎn)品制作時，其數(shù)據(jù)來源主要是數(shù)據(jù)庫中存儲的各種數(shù)據(jù)資料，以及來自于MICAPS系統(tǒng)的數(shù)據(jù)文件。但是，這些數(shù)據(jù)的格式與GIS軟件要求的格式不一致，因此，必須做好數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換工作。在數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換的過程中，需要切實注意轉(zhuǎn)換的方法，針對不同的數(shù)據(jù)類型，要選擇不同的轉(zhuǎn)換方式，避免數(shù)據(jù)在轉(zhuǎn)換過程中出現(xiàn)丟失或失真的現(xiàn)象。（2）插值算法。插值，是指在離散數(shù)據(jù)之間，補充相應(yīng)的數(shù)據(jù)，從而使得這些離散數(shù)據(jù)可以符合某個連續(xù)函數(shù)，便于進(jìn)行計算。插值分析是當(dāng)前氣象信息處理中應(yīng)用最為廣泛的分析算法之一，常用的插值方法是Cressman差值法。但是，ArcGIS軟件中并沒有提供這種算法，因此，需要采用COM接口的方式，對該算法進(jìn)行實現(xiàn)，以方便系統(tǒng)功能的發(fā)揮。

結(jié)語

總而言之，在當(dāng)前社會不斷發(fā)展的背景下，新的技術(shù)和設(shè)備不斷得到開發(fā)和應(yīng)用，人們對于氣象服務(wù)的準(zhǔn)確性也提出了更高的要求。在決策氣象服務(wù)系統(tǒng)建設(shè)中，應(yīng)用GIS技術(shù)，可以靈活、高效的進(jìn)行氣象信息圖的制作，提高氣象服務(wù)的可視化水平；通過GIS技術(shù)的空間分析功能，能夠?qū)庀笮畔⑦M(jìn)行綜合性的檢索和查詢；同時，利用GIS技術(shù)的空間建模能力，能夠?qū)?zāi)害性天氣進(jìn)行提前預(yù)測，及時采取防范措施，減少損失。因此，相關(guān)技術(shù)人員要針對GIS技術(shù)的特點，進(jìn)行合理應(yīng)用，建設(shè)一個高效優(yōu)質(zhì)的決策氣象服務(wù)系統(tǒng)。

[1]吳煥萍,羅兵,王維國,段延娥.GIS技術(shù)在決策氣象服務(wù)系統(tǒng)建設(shè)中的應(yīng)用[J].應(yīng)用氣象學(xué)報,2008,19(3):380-384.

[2]楊軍,熊曉洪, 堃宋啟 ,楊帆.基于三維GIS的地縣級氣象服務(wù)平臺[J].氣象科技,2013,41(1):78-82.