基于網(wǎng)絡(luò)電子海圖的海洋氣象信息服務(wù)系統(tǒng)

林波

DOI：10.16660/j.cnki.1674-098X.2016.18.082

摘 要：新時代背景下，海洋經(jīng)濟得到空前發(fā)展，海洋資源開發(fā)與生產(chǎn)活動頻繁，使得提高海洋氣象服務(wù)水平顯得十分迫切。傳統(tǒng)海洋氣象服務(wù)模式，信息獲取效率低，存在滯后性，且信息有效性與準確性差，很多時候不能滿足需求，加強改革創(chuàng)新勢在必行。網(wǎng)絡(luò)電子海圖的出現(xiàn)為海洋氣象服務(wù)改革創(chuàng)新提供了途徑?；诰W(wǎng)絡(luò)電子海圖的海洋氣象信息服務(wù)系統(tǒng)能更快速、更直觀、更方便地獲取海區(qū)氣象信息，對確保船舶安全，促進海洋經(jīng)濟發(fā)展有重要意義。該系統(tǒng)利用GIS技術(shù)，通過webadf和NET環(huán)境實現(xiàn)，能實現(xiàn)自動化、實時化海洋氣象信息獲取。該文將針對基于網(wǎng)絡(luò)電子海圖的海洋氣象信息服務(wù)系統(tǒng)展開研究。

關(guān)鍵詞：網(wǎng)絡(luò)電子海圖 海洋氣象 信息服務(wù)系統(tǒng)

中圖分類號：U675 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2016）06（c）-0082-02

為提高海洋作業(yè)效率，確保海上航行安全，適應(yīng)國內(nèi)外海上海運快速發(fā)展的需求，加強對網(wǎng)絡(luò)電子海圖的應(yīng)用具有重要意義?；诰W(wǎng)絡(luò)電子海圖的海洋氣象信息服務(wù)系統(tǒng)，能從選的System Electric Navigational Chart中顯示所需的海區(qū)氣象信息和來自導(dǎo)航感應(yīng)器的位置信息，并基于ECDIS輔助航線規(guī)劃和航線監(jiān)控，確保航線安全性。在傳統(tǒng)技術(shù)條件下，海洋氣象信息獲取效率低，信息準確性差，甚至存在一定誤差，并不利于航線規(guī)劃，不能為船舶安全航行提供有效信息支持。因此，應(yīng)積極加強對網(wǎng)絡(luò)電子海圖的利用，構(gòu)建海洋氣象信息服務(wù)系統(tǒng)，為海洋經(jīng)濟發(fā)展建設(shè)創(chuàng)造有利條件，提高航運氣象服務(wù)水平。

1 網(wǎng)絡(luò)電子海圖與海洋氣象相關(guān)概念

1.1 網(wǎng)絡(luò)電子海圖

網(wǎng)絡(luò)電子海圖屬于一種現(xiàn)代化技術(shù)，把信息技術(shù)、GIS技術(shù)、webadf技術(shù)、NET技術(shù)、數(shù)字式海圖技術(shù)等高新技術(shù)融合在了一起，被譽為船舶導(dǎo)航革命性技術(shù)，是船舶導(dǎo)航和輔助決策的重要工具，不僅能提供航海相關(guān)各種信息，還能提供海區(qū)各類險情信息，對提高航海安全有很大幫助[1]。網(wǎng)絡(luò)電子海圖系統(tǒng)所提供的海圖類型分為：矢量海圖（Vector charts）和光柵掃描海圖（Raster charts），海圖信息以數(shù)據(jù)信息文件形式分類儲存在數(shù)據(jù)庫中，使用者可通過終端設(shè)備有選擇性地進行數(shù)據(jù)查詢、使用、顯示、分析[2]。網(wǎng)絡(luò)電子海圖信息系統(tǒng)以計算機為核心，以Electronic Navigational Charts為基礎(chǔ)，連接探測、定位、雷達等相關(guān)設(shè)備，綜合反映船舶形式狀態(tài)，為船舶信息查詢、航海記錄、量算提供專門工具，其功能性和應(yīng)用優(yōu)勢是傳統(tǒng)紙質(zhì)海圖所無法比擬的，已廣泛應(yīng)用于航海交通管理、船舶調(diào)度、漁業(yè)管理、海洋測量、港口管理、航洋工程等眾多領(lǐng)域，成為推動海洋經(jīng)濟發(fā)展建設(shè)的核心技術(shù)手段，我國已經(jīng)對外推出國際標準版和中國海區(qū)網(wǎng)絡(luò)電子海圖。

1.2 海洋氣象

氣象通常指風(fēng)、云、雨、雪、閃電、打雷等一切大氣的物理現(xiàn)象，海洋氣象則是受普通氣象條件影響形成的海洋特有氣象。例如，在風(fēng)的影響下會形成洋流。當一定方向和強度的風(fēng)在海面上吹過一段時間后，因摩擦力的作用，會使海水表面產(chǎn)生一種順著風(fēng)吹方向的流動，而這表面水分子的流動，又會帶動下層水分子運動，產(chǎn)生水流。此外，還有因天體引潮力作用引起的潮汐現(xiàn)象等[3]。通過有效的海洋氣象觀測手段與技術(shù)，便能獲取到海風(fēng)力等級、風(fēng)浪等級、大氣壓力、潮汐等相關(guān)信息。海洋氣象信息對船舶航行，海上作業(yè)，海洋開發(fā)有著重要意義，關(guān)系國計民生，是相關(guān)自然災(zāi)害預(yù)測與防御，減少海洋災(zāi)害帶來經(jīng)濟損失的重要手段。海洋氣象觀測系統(tǒng)會根據(jù)流體物理和運動特性，產(chǎn)生大量觀測數(shù)據(jù)，實現(xiàn)海洋氣象信息數(shù)值化，并精細化、準確化預(yù)測海洋天氣狀態(tài)，產(chǎn)生海量數(shù)據(jù)與圖片，為海洋產(chǎn)業(yè)與人們生產(chǎn)生活提供參考，確保船舶航行安全，規(guī)避海洋災(zāi)害。

2 基于網(wǎng)絡(luò)電子海圖的海洋氣象信息服務(wù)系統(tǒng)

海洋氣息信息對海上作業(yè)、海洋開發(fā)、船舶航行安全有著舉足輕重的影響，如：過強風(fēng)壓可能導(dǎo)致船舶偏移，危機航行安全，誘發(fā)擱淺、觸礁等事故。而海洋大氣壓力變化、溫濕度變化可能會對船舶上相關(guān)電子設(shè)備工作狀態(tài)造成影響，導(dǎo)致相關(guān)設(shè)備老化、失靈、損壞，所以海洋產(chǎn)業(yè)相關(guān)人員對海洋氣息最為關(guān)心，可見提高海洋氣象監(jiān)測水平的重要意義。隨著海洋產(chǎn)業(yè)的高速發(fā)展，加之近些年極端海洋天氣的頻發(fā)，海洋產(chǎn)業(yè)對海洋氣象預(yù)測提出了更高要求，提高海洋氣象監(jiān)測水平勢在必行[4]。傳統(tǒng)技術(shù)條件下，獲取海洋氣象信息，主要通過NAVTEX等渠道，信息形式主要是靜態(tài)圖像和氣象文字信息，而這些信息數(shù)據(jù)不包括物理屬性，也無法通過計算機進行進一步分析，已逐漸不能滿足海洋產(chǎn)業(yè)發(fā)展對海洋氣象服務(wù)的要求。而網(wǎng)絡(luò)電子海圖為海洋氣象觀測改革創(chuàng)新創(chuàng)造了途徑，提供了技術(shù)支持，切實有效提高了海洋氣象服務(wù)水平，提升了海洋氣象觀測信息準確性和有效性、直觀性，構(gòu)建了一種信息化、網(wǎng)絡(luò)化、現(xiàn)代化的海洋氣象信息服務(wù)模式。基于網(wǎng)絡(luò)電子海圖的海洋氣象信息服務(wù)系統(tǒng)目前已經(jīng)成為主流，日本、美國、加拿大、英國、韓國都在開發(fā)該系統(tǒng)。系統(tǒng)設(shè)計以ETN為基礎(chǔ)，采用GRIB編碼解析與標識方式，提供清晰圖形化、可視化信息。信息獲取方式可通過Email和WEB等方式，從GFS系統(tǒng)中獲取，系統(tǒng)采用統(tǒng)一顯示標準和標識，能提供人機交互操作界面，能清晰顯示風(fēng)、氣壓等級信息[5]。從整體設(shè)計結(jié)構(gòu)來看，應(yīng)采用模塊化設(shè)計思路，根據(jù)總體數(shù)據(jù)處理流程，具體可分為四大模塊，分別是：氣象數(shù)據(jù)模塊、數(shù)據(jù)處理模塊、用戶模塊、疊加顯示模塊。這種模塊化設(shè)計模式，能有效降低設(shè)計難度和系統(tǒng)復(fù)雜性，提高系統(tǒng)可靠性，使系統(tǒng)的設(shè)計、維護、測試更加簡易。用戶模塊從氣象數(shù)據(jù)模塊中獲取信息，由數(shù)據(jù)處理模塊進行處理與讀取，產(chǎn)生GRIB文件數(shù)據(jù)和圖形化數(shù)據(jù)，由疊加顯示模塊對數(shù)據(jù)進行EIN掃描與顯示，呈現(xiàn)可視畫面。用戶模塊的設(shè)計要對UI控制進行考慮，考慮到控制信息的接受、響應(yīng)、處理，如：GRIB文件數(shù)據(jù)的記錄選擇、發(fā)送控制信息、反饋信息獲取等方面。另外，由于數(shù)據(jù)處理模塊是整個系統(tǒng)的核心，必須作為設(shè)計重點。數(shù)據(jù)處理模塊要協(xié)調(diào)其他模塊，負責(zé)用戶模塊控制信息，處理GRIB文件數(shù)據(jù)，協(xié)調(diào)顯示模塊進行數(shù)據(jù)顯示輸出。疊加顯示模塊設(shè)計中，必須要考慮到電子海圖的疊加問題，確保處理后的信息能夠以可視化、圖形化形式呈現(xiàn)給用戶，正確顯示等壓線、風(fēng)速等相關(guān)信息。系統(tǒng)操作平臺應(yīng)為WINDOW或linux，使用wxWIDGETS數(shù)據(jù)庫提供的API函數(shù)，基于WTL環(huán)境進行開發(fā)。目前較為成熟的基于網(wǎng)絡(luò)電子海圖的海洋氣象信息服務(wù)系統(tǒng)，如：AIS-ECDIS、AIS VDR ECDIS等，其功能都已十分完善，非常值得推廣和應(yīng)用。

3 結(jié)語

當前海洋經(jīng)濟已經(jīng)成為推動經(jīng)濟發(fā)展的新動力，海洋產(chǎn)業(yè)得到空前發(fā)展。為降低海洋災(zāi)害對海洋產(chǎn)業(yè)的影響，保障船舶航行安全，促進海洋經(jīng)濟建設(shè)，應(yīng)積極提高海洋氣象信息服務(wù)水平。因此，應(yīng)積極加強對網(wǎng)絡(luò)電子海圖的利用，構(gòu)建新型海洋氣象服務(wù)模式。

參考文獻

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