GIS技術(shù)在氣象領(lǐng)域中的應(yīng)用研究

朱勃

【概論】地理信息系統(tǒng)作為一門(mén)重要信息技術(shù)。具有數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、查詢、自動(dòng)制圖、統(tǒng)計(jì)分析、預(yù)測(cè)、模擬等功能，近年來(lái)被逐步應(yīng)用在氣象領(lǐng)域中，并且取得了初步的發(fā)展。GIS技術(shù)應(yīng)用在氣象領(lǐng)域中，可以為氣象服務(wù)提供基礎(chǔ)的信息的支持，增加氣象預(yù)報(bào)的精準(zhǔn)度。本文主要從GIS的角度，結(jié)合GIS的的功能和特點(diǎn)，對(duì)GIS在氣象學(xué)中的應(yīng)用進(jìn)行了深入的分析和研究，期望GIS技術(shù)能在氣象學(xué)中得到更加廣泛的應(yīng)用，希望本文的探討內(nèi)容能給相關(guān)方面的研究提供幫助。

【關(guān)鍵詞】GIS技術(shù)；氣象學(xué)；應(yīng)用；氣象信息系統(tǒng)

地理信息技術(shù)產(chǎn)生于二十世紀(jì)六十年代，由加拿大的測(cè)量學(xué)家羅杰·湯姆林森最先提出。這們技術(shù)的基本思想就是將以前紙質(zhì)的地圖轉(zhuǎn)化為數(shù)字地圖，將地理學(xué)和計(jì)算機(jī)信息技術(shù)有機(jī)結(jié)合起來(lái)，這門(mén)學(xué)科在經(jīng)過(guò)多年的探索和發(fā)展之后，逐漸形成了一門(mén)集存儲(chǔ)、描述、分析、模擬、查詢、自動(dòng)制圖于一身的數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)，并且具有空間再現(xiàn)的功能，是一門(mén)可以應(yīng)用在各個(gè)領(lǐng)域當(dāng)中的通用技術(shù)。經(jīng)過(guò)調(diào)查顯示，在實(shí)際的生活中，有接近80%的數(shù)據(jù)收集都和空間有關(guān)，因此信息處理系統(tǒng)就具有廣泛的應(yīng)用空間，在資源調(diào)查、環(huán)境評(píng)估、區(qū)域發(fā)展規(guī)劃等領(lǐng)域，都可以看見(jiàn)GIS技術(shù)。最新科研調(diào)查指出，GIS技術(shù)已經(jīng)和納米技術(shù)、生物技術(shù)一樣，成為新時(shí)代最具發(fā)展?jié)摿妥钪匾募夹g(shù)之一，對(duì)于人類未來(lái)的生活將會(huì)產(chǎn)生深遠(yuǎn)的影響。目前，這一技術(shù)也被氣象領(lǐng)域廣泛關(guān)注，并且正式開(kāi)始應(yīng)用在氣象領(lǐng)域中，為我國(guó)的天意預(yù)報(bào)服務(wù)做出貢獻(xiàn)，旨在提供更加精準(zhǔn)的氣象服務(wù)。

1 GIS的現(xiàn)狀和發(fā)展

GIS是一門(mén)新型的綜合性的地理信息技術(shù)，它將計(jì)算機(jī)信息技術(shù)和地理系統(tǒng)完美結(jié)合在一起，將地理資料以數(shù)字化的形式呈現(xiàn)在人們的眼前，在經(jīng)過(guò)了多年的發(fā)展以后，地理信息技術(shù)已經(jīng)成為一門(mén)集采集、存儲(chǔ)、管理、分析、模擬、顯示和應(yīng)用等功能于一身的學(xué)科，并且逐步形成了一套較為成熟的理論。地理信息系統(tǒng)的應(yīng)用領(lǐng)域也從以前的地理、環(huán)境、國(guó)土資源等領(lǐng)域逐步擴(kuò)展到了現(xiàn)在的規(guī)劃與管理、電力電信、森林防火等多個(gè)不同的領(lǐng)域，對(duì)這些領(lǐng)域的發(fā)展起到了重要的作用，為社會(huì)的進(jìn)步和人們的生活也做出了巨大的貢獻(xiàn)。

從技術(shù)層面看，GIS技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展是亦步亦趨的，計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展一直對(duì)GIS技術(shù)在各個(gè)領(lǐng)域的應(yīng)用方式和水平都有著直接的影響?，F(xiàn)在GIS技術(shù)已經(jīng)由原來(lái)的終端式GIS過(guò)渡到網(wǎng)絡(luò)GIS，應(yīng)用方式逐步像瀏覽式和網(wǎng)頁(yè)查詢式多元化發(fā)展，也就是說(shuō)GIS已經(jīng)過(guò)渡到了以服務(wù)為主導(dǎo)的計(jì)算GIS，用戶可以在計(jì)算機(jī)上就輕松操作。同時(shí)還研究出了移動(dòng)GIS客戶端，用戶可以隨時(shí)隨地在具有移動(dòng)環(huán)境的情況下，在移動(dòng)GIS終端上接受和處理數(shù)據(jù)。這種新的操作方式使得GIS技術(shù)的應(yīng)用更加便捷具有移動(dòng)性、服務(wù)實(shí)時(shí)性、數(shù)據(jù)資源分散、多樣性等新的特點(diǎn)，使得GIS技術(shù)朝著細(xì)化的方向發(fā)展，更加方面用戶的操作，GIS技術(shù)的應(yīng)用范圍更加廣泛。

再?gòu)木C合學(xué)科交叉發(fā)展的角度來(lái)看，GIS不單單是地理信息處理技術(shù)，而是和其它技術(shù)相互融合，逐漸形成了一項(xiàng)面向科學(xué)特定發(fā)展的新的研究熱點(diǎn)，是各門(mén)科學(xué)技術(shù)的雜糅。GIS技術(shù)作為數(shù)字地球的基礎(chǔ)核心技術(shù)，在數(shù)字地球的研究領(lǐng)域起到了重要的作用，同時(shí)，3D GIS技術(shù)和時(shí)態(tài)GIS技術(shù)已經(jīng)成為GIS理論的研究熱點(diǎn)；虛擬GIS技術(shù)也隨著虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的發(fā)展而邁向了一個(gè)新高度，將虛擬技術(shù)加入到GIS技術(shù)中，可以使得客觀的環(huán)境在虛擬環(huán)境中得到直觀、全方位的展示，勸和多媒體一樣的效果，更便于數(shù)據(jù)的分析、整合和管理，這也是GIS技術(shù)的一個(gè)新的跨越和發(fā)展。

總而言之，GIS技術(shù)已經(jīng)朝著網(wǎng)絡(luò)化、組件化 多維化、立體化和虛擬化的方向發(fā)展，因此應(yīng)用的領(lǐng)域也更加廣泛、大眾化和平民化。

2 GIS技術(shù)在氣象領(lǐng)域中的應(yīng)用和發(fā)展

2.1國(guó)外的GIS`技術(shù)在氣象領(lǐng)域中的應(yīng)用

在國(guó)外，尤其是一些歐美國(guó)家，這些國(guó)家的科技和經(jīng)濟(jì)的發(fā)展較為先進(jìn)，所以GIS技術(shù)已經(jīng)被廣泛的應(yīng)用在氣象學(xué)領(lǐng)域中。通常都是在地圖上，以直觀的方式查看天氣預(yù)報(bào)，查看近期的天氣走向，而一些專業(yè)的氣象觀測(cè)站、氣象專家系統(tǒng)和氣象信息系統(tǒng)，對(duì)GIS技術(shù)的應(yīng)用則更加廣泛，可以說(shuō)GIS技術(shù)已經(jīng)和氣象領(lǐng)域密不可分。

一些國(guó)外的氣象部門(mén)針對(duì)氣象這一專門(mén)的研究板塊，已經(jīng)和一些專業(yè)的GIS公司簽訂了合同，專門(mén)定制了為氣象學(xué)服務(wù)的GIS模塊，更好的解決GIS技術(shù)不能全面而具有針對(duì)性的的在氣象領(lǐng)域中的應(yīng)用的問(wèn)題。美國(guó)的國(guó)家大氣研究中心在2001年成立了COST-719系統(tǒng)，對(duì)空間數(shù)據(jù)互相操作、空間信息基礎(chǔ)設(shè)施、氣象要素計(jì)算方法和應(yīng)用的方法都進(jìn)行了專門(mén)的研究，目前，國(guó)外的很多氣象學(xué)專業(yè)的研究和學(xué)習(xí)都是基于這一系統(tǒng)之上的。

國(guó)外的很多研究學(xué)者將針對(duì)氣象領(lǐng)域的空間分析方法專門(mén)拿出來(lái)進(jìn)行研究，研究出了一種梯度加反距離平方法，這以方法能夠很好的消除地形坡等地理因素對(duì)氣象數(shù)據(jù)的獲取的影響，提高了對(duì)選定區(qū)域的溫度、壓強(qiáng)等數(shù)據(jù)獲取和分析的準(zhǔn)確度。

另外，還有不少學(xué)者將普通克里格法、反距離加權(quán)法和完全正則樣條插補(bǔ)這三種GIS技術(shù)結(jié)合在一起，觀測(cè)和分析某一區(qū)域的月降水量和年降水量值，為水資源管理提供有效的數(shù)據(jù)和資料；還有學(xué)者基于GIS技術(shù)研發(fā)出了洪水預(yù)報(bào)決策系統(tǒng)，借助GIS技術(shù)的地理空間位置顯示、發(fā)布和共享，有效的對(duì)洪水災(zāi)害進(jìn)行預(yù)測(cè)和防護(hù)，為氣象災(zāi)害的預(yù)測(cè)提供有效的信息支撐。

2.2GIS技術(shù)在國(guó)內(nèi)的應(yīng)用現(xiàn)狀分析

GIS技術(shù)在國(guó)內(nèi)的應(yīng)用雖不及國(guó)外應(yīng)用的廣泛而深刻，但是也取得了實(shí)踐性的發(fā)展，應(yīng)用領(lǐng)域主要是時(shí)空一體化的海量氣象數(shù)據(jù)管理、氣象數(shù)據(jù)展示分析、發(fā)布和共享、輔助決策等。

（1）GIS技術(shù)在氣象領(lǐng)域的應(yīng)用實(shí)踐。國(guó)內(nèi)的GIS技術(shù)相較國(guó)外而言起步較晚一點(diǎn)，這是由綜合國(guó)力的發(fā)展決定的，但是，后期的發(fā)展也較為積極，取得了一定的成果，在二十世紀(jì)末二十一世紀(jì)初，中國(guó)氣象局在開(kāi)展農(nóng)業(yè)氣候區(qū)劃試點(diǎn)工作時(shí)，就組織相關(guān)工作人員開(kāi)展了GIS技術(shù)在農(nóng)業(yè)預(yù)測(cè)減災(zāi)工作中的應(yīng)用的研究，取得了很好的成果。國(guó)內(nèi)的氣象部門(mén)一般都是組織信息共享配合MICAPS系統(tǒng)的一些功能來(lái)展開(kāi)研究，或是將商業(yè)GIS二次開(kāi)發(fā)，應(yīng)用在氣象學(xué)領(lǐng)域。

但是，將商業(yè)GIS應(yīng)用在氣象學(xué)的研究領(lǐng)域上，是不能完全滿足研究需要的，所以相關(guān)學(xué)者就開(kāi)始研制專業(yè)的氣象行業(yè)GIS平臺(tái)。經(jīng)過(guò)數(shù)十年的發(fā)展，在2010年，中國(guó)氣象局研發(fā)出了氣象地理信息系統(tǒng)，這一平臺(tái)將地理信息系統(tǒng)和氣象行業(yè)特點(diǎn)有機(jī)結(jié)合，實(shí)現(xiàn)了氣象GIS平臺(tái)的創(chuàng)建，經(jīng)過(guò)在氣象領(lǐng)域的試點(diǎn)，取得立很好的初期成果，我國(guó)氣象領(lǐng)域的GIS技術(shù)的應(yīng)用又邁進(jìn)了新的一步。

2.3應(yīng)用GIS技術(shù)管理海量氣象數(shù)據(jù)

GIS技術(shù)不僅具有探測(cè)、采集、查詢和分析數(shù)據(jù)的功能，還具有數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和管理的強(qiáng)大功能，氣象觀測(cè)站每天都要接受大量的來(lái)自各個(gè)區(qū)域的氣象觀測(cè)信息，例如氣溫、氣壓和壓強(qiáng)等信息，對(duì)這些數(shù)據(jù)不僅要進(jìn)行分析整合，同時(shí)，存儲(chǔ)和管理也是一項(xiàng)十分繁雜的工作，而GIS技術(shù)的應(yīng)用，就可以很好的實(shí)現(xiàn)氣象離散數(shù)據(jù)、格網(wǎng)數(shù)據(jù)和要素?cái)?shù)據(jù)等工作，建立氣象數(shù)據(jù)庫(kù)，來(lái)管理海量數(shù)據(jù)信息。

除此之外，應(yīng)用GIS技術(shù)還可以實(shí)現(xiàn)氣象數(shù)據(jù)的分析，準(zhǔn)確預(yù)測(cè)天氣，提前對(duì)一些災(zāi)害天氣做出預(yù)報(bào)，通過(guò)資源和數(shù)據(jù)共享等途徑，實(shí)現(xiàn)對(duì)冰雹天氣、臺(tái)風(fēng)天氣等天氣災(zāi)害的預(yù)測(cè)和防護(hù)，為保護(hù)人民的生命財(cái)產(chǎn)安全也做出一定的貢獻(xiàn)。

3結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，本文主要對(duì)GIS技術(shù)在氣象領(lǐng)域的應(yīng)用做了分析和探討。GIS技術(shù)作為新興的信息處理技術(shù)，具有非常廣闊的發(fā)展前景，應(yīng)用在氣象領(lǐng)域中，可以有效的增加天氣預(yù)報(bào)的準(zhǔn)確性，所以，期望我國(guó)GIS技術(shù)在氣象領(lǐng)域的應(yīng)用能夠更加深入，也希望本文的觀點(diǎn)能對(duì)相關(guān)方面的研究有所幫助。

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