桃林口水庫災(zāi)害性天氣預(yù)警系統(tǒng)的功能與特點(diǎn)

白 松

桃林口水庫災(zāi)害性天氣預(yù)警系統(tǒng)利用第五代區(qū)域（MM5）中尺度數(shù)值模式，以美國NCEP的GFS全球預(yù)報資料為背景場，提供預(yù)報時間段為0～48h的天氣形勢及多種物理量的精細(xì)預(yù)報，通過GIS技術(shù)及雨量分析算法，精確的計(jì)算各個降雨過程產(chǎn)生的面雨量和水量，可以計(jì)算出流域、整個地區(qū)及各個分區(qū)的降雨信息。還可以利用數(shù)值預(yù)報系統(tǒng)或國家氣象部門的雨量預(yù)報數(shù)據(jù)計(jì)算未來24～48h各區(qū)域的面雨量和水量。在雷暴、降水、大風(fēng)、大霧等重要天氣預(yù)報中發(fā)揮作用。

1. 系統(tǒng)組成

該系統(tǒng)是在GIS系統(tǒng)的基礎(chǔ)上開發(fā)的，建設(shè)內(nèi)容包括以下5個方面：實(shí)時雨量數(shù)據(jù)提取模塊，雨量預(yù)報數(shù)據(jù)傳輸模塊，面雨量水量計(jì)算軟件，WebGIS網(wǎng)頁顯示，其他相關(guān)預(yù)報系統(tǒng)的整合。

2. 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)功能

一是實(shí)時雨量數(shù)據(jù)提取模塊功能。用于提取各數(shù)據(jù)源的實(shí)時雨量，包括遙測雨量、報訊雨量、氣象雨量等。將各數(shù)據(jù)源雨量進(jìn)行插補(bǔ)，最大限度地增加觀測密度。

二是雨量預(yù)報數(shù)據(jù)傳輸模塊功能。將降雨預(yù)報數(shù)據(jù)（24～48h數(shù)值預(yù)報）從氣象部門傳輸?shù)椒擂k服務(wù)器中。

三是面雨量水量計(jì)算軟件的功能。該軟件能夠計(jì)算桃林口水庫流域整個地區(qū)或任意區(qū)域的實(shí)時面雨量、預(yù)報面雨量及水量數(shù)據(jù)；提供預(yù)警報警功能，當(dāng)某區(qū)域的降雨超過一定的閾值，則進(jìn)行報警。當(dāng)某區(qū)域未來24～48h預(yù)測降雨超過一定閾值，再次報警。進(jìn)行實(shí)時和預(yù)報降雨熱圖分析。實(shí)時雨量分析表現(xiàn)方式：等值線圖、等值面圖、降水熱圖、面雨量分析列表?？蓪邓^程逐小時降水進(jìn)行降水熱圖分析，以動畫方式演示，體現(xiàn)降水過程的動態(tài)變化。該模塊接受來自用戶的操作需求，在相應(yīng)的數(shù)據(jù)庫中提取數(shù)據(jù)，通過整理后提交給分析模塊。

四是WEBGIS平臺顯示網(wǎng)頁的功能。該平臺用于網(wǎng)頁上展示桃林口水庫流域區(qū)電子地圖及桃林口水庫流域地區(qū)的電子地圖，并提供各種地圖操作和計(jì)算操作，整個網(wǎng)頁系統(tǒng)采用一個整體架構(gòu)模式，所有內(nèi)容都放置在菜單面板上，打開任意網(wǎng)頁都會以標(biāo)簽的方式顯示在構(gòu)架之中，各網(wǎng)頁均可以進(jìn)行快速切換。

五是相關(guān)預(yù)報系統(tǒng)的整合功能。為該系統(tǒng)的使用更加方便，更好地體現(xiàn)其完整性，需將現(xiàn)有的雨情、臺風(fēng)信息、云圖、雷達(dá)、天氣預(yù)報等系統(tǒng)進(jìn)行整合，接入到該系統(tǒng)中。整合過程需對現(xiàn)有各系統(tǒng)的頁面顯示和功能進(jìn)行部分改造，整合后成為一個完整的綜合查詢會商系統(tǒng)。

3. 系統(tǒng)開發(fā)采用的關(guān)鍵技術(shù)

3.1 雨量分析技術(shù)

該系統(tǒng)采用的雨量分析技術(shù)為距離倒數(shù)加權(quán)法（InverseDistanceWeighted-Method）。該方法以數(shù)據(jù)點(diǎn)與網(wǎng)格點(diǎn)的距離平方倒數(shù)作為權(quán)值，距離越大權(quán)值越小，反之則越大。在具體應(yīng)用時，既可以把它當(dāng)作精確估值，又可當(dāng)作平滑估值。

3.2 .NET開發(fā)技術(shù)

在以往的信息系統(tǒng)開發(fā)過程中，如果采用的是C/S結(jié)構(gòu)，就需要有適合C/S結(jié)構(gòu)的一套開發(fā)工具及運(yùn)行環(huán)境；而如果采用的是B/S結(jié)構(gòu)，則也需要有相應(yīng)的一套工具及環(huán)境，這兩種方式往往互不相容。在新推出的.NET架構(gòu)中，可以在統(tǒng)一的環(huán)境下開發(fā)C/S和B/S混合結(jié)構(gòu)的管理信息系統(tǒng)，這主要?dú)w功于.NET技術(shù)把Windows應(yīng)用程序與Web應(yīng)用程序完全統(tǒng)一為一個完整的開發(fā)運(yùn)行環(huán)境。

3.3GIS開發(fā)技術(shù)

GIS（GeographicInformationSystems，地理信息系統(tǒng)）是多種學(xué)科交叉的產(chǎn)物，它以地理空間為基礎(chǔ)，采用地理模型分析方法，實(shí)施提供多種空間和動態(tài)的地理信息，是一種為地理研究和地理決策服務(wù)的計(jì)算機(jī)技術(shù)系統(tǒng)。其基本功能是將表格型數(shù)據(jù)（無論它來自數(shù)據(jù)庫、電子表格文件或直接在程序中輸入）轉(zhuǎn)換為地理圖形顯示，然后對顯示結(jié)果瀏覽、操作和分析。

該系統(tǒng)開發(fā)中采用的GIS平臺是OpenScales。該GIS平臺是一種網(wǎng)上流行的開源GIS技術(shù)。它可以運(yùn)行于網(wǎng)頁，以矢量數(shù)據(jù)的形式進(jìn)行數(shù)據(jù)展示。用它開發(fā)的軟件，可以在網(wǎng)頁上達(dá)到C/S（客戶端軟件）的展現(xiàn)效果。

3.4Flex開發(fā)技術(shù)

Flex是一個高效、免費(fèi)的開源框架，可用于構(gòu)建具有表現(xiàn)力的 Web應(yīng)用程序，這些應(yīng)用程序利用 Adobe FlashPlayer和 AdobeAIR，運(yùn)行時跨瀏覽器、桌面和操作系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)一致的部署。雖然只能使用Flex框架構(gòu)建Flex應(yīng)用程序，但 AdobeFlashBuilderTM（之前稱為 AdobeFlex®BuilderTM）軟件可以通過智能編碼、交互式遍歷調(diào)試以及可視設(shè)計(jì)用戶界面布局等功能加快開發(fā)。

3.5WebService技術(shù)

WebService是一種新的web應(yīng)用程序分支，他們是自包含、自描述、模塊化的應(yīng)用，可以發(fā)布、定位、通過web調(diào)用。WebService可以執(zhí)行從簡單的請求到復(fù)雜商務(wù)處理的任何功能，一旦部署以后，其他WebService應(yīng)用程序可以發(fā)現(xiàn)并調(diào)用它部署的服務(wù)。Web Service是一種應(yīng)用程序，它可以使用標(biāo)準(zhǔn)的互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議，像超文本傳輸協(xié)議（HTTP）和 XML，將功能綱領(lǐng)性地體現(xiàn)在互聯(lián)網(wǎng)和企業(yè)內(nèi)部的網(wǎng)絡(luò)中，可將Web服務(wù)視作Web上的組件編程。

4. 系統(tǒng)先進(jìn)性

4.1 可伸縮的體系結(jié)構(gòu)

系統(tǒng)采用的是全面的、可伸縮集成的體系結(jié)構(gòu)，可提供多層次的產(chǎn)品解決方案，用戶可以綜合考慮需求、資金、技術(shù)等因素，根據(jù)不同應(yīng)用階段和層次的需求配置多層次的產(chǎn)品方案。

4.2 系統(tǒng)功能強(qiáng)

系統(tǒng)提供各種天氣數(shù)據(jù)的分析功能模塊，還提供預(yù)報所需數(shù)據(jù)的輸入、輸出、編輯、地圖分層疊加顯示、多種方式查詢等基本功能。

4.3 系統(tǒng)穩(wěn)定性及安全性強(qiáng)

該系統(tǒng)由多模塊組合而成。不但有無人職守的處理部分，還有數(shù)據(jù)庫管理、數(shù)據(jù)分析、網(wǎng)頁發(fā)布顯示等多個環(huán)節(jié)。本系統(tǒng)采用了一些技術(shù)，使系統(tǒng)具備了對不同類型和規(guī)模的數(shù)據(jù)和使用對象都不會崩潰的特質(zhì)，以及靈活而強(qiáng)有力的恢復(fù)機(jī)制，具備了完善的權(quán)限控制機(jī)制以保障系統(tǒng)不被有意或無意破壞的特質(zhì)，具備了在并發(fā)響應(yīng)和交互操作的環(huán)境下保障數(shù)據(jù)安全和一致性的特質(zhì)。

5. 結(jié)語

近年來，隨著桃林口水庫水情信息采集站點(diǎn)設(shè)備的更新，暴雨預(yù)警系統(tǒng)充分利用了水庫的水情遙測信息，并在此基礎(chǔ)上分析開發(fā)，采用先進(jìn)的地圖發(fā)布平臺、XML技術(shù)、Flex開發(fā)技術(shù)和GIS圖表化表達(dá)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了實(shí)時水情信息與空間數(shù)據(jù)一體化存儲，并通過水情站與預(yù)警區(qū)域的關(guān)聯(lián)，實(shí)現(xiàn)了區(qū)域水雨情信息實(shí)時自動統(tǒng)計(jì)分析，達(dá)到了水雨情數(shù)據(jù)的共享，提高了預(yù)警工作的精度和效率，實(shí)現(xiàn)了水雨情信息的地理網(wǎng)格化區(qū)域預(yù)警，有效提高了桃林口水庫對暴雨洪水特別是短歷時局地強(qiáng)降雨的實(shí)時掌握預(yù)警能力，為水庫防汛提供科學(xué)、可靠、高效的預(yù)警信息，更好地發(fā)揮了水情信息和預(yù)警信息在防汛決策中的指揮作用。