基于SuperMapGIS的廈門(mén)海洋環(huán)境預(yù)警綜合信息服務(wù)平臺(tái)開(kāi)發(fā)與應(yīng)用

盧君峰，鄧兆青，陳德文，張世民，袁方超，楊金湘，葉雨穎

(國(guó)家海洋局廈門(mén)海洋預(yù)報(bào)臺(tái) 廈門(mén) 361008)

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基于SuperMapGIS的廈門(mén)海洋環(huán)境預(yù)警綜合信息服務(wù)平臺(tái)開(kāi)發(fā)與應(yīng)用

盧君峰，鄧兆青，陳德文，張世民，袁方超，楊金湘，葉雨穎

(國(guó)家海洋局廈門(mén)海洋預(yù)報(bào)臺(tái) 廈門(mén) 361008)

文章利用SuperMapGIS地理信息技術(shù),結(jié)合Oracle數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)和SOA 架構(gòu)技術(shù)，設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)融合海洋環(huán)境數(shù)據(jù)信息管理、數(shù)值預(yù)報(bào)成果集中展示、海洋預(yù)警報(bào)和航線預(yù)報(bào)產(chǎn)品制作發(fā)布等功能于一體的綜合信息服務(wù)平臺(tái),包括“一庫(kù)一圖一網(wǎng)十系統(tǒng)”，為廈門(mén)市海洋防災(zāi)減災(zāi)、海上交通安全、海洋旅游安全等提供及時(shí)準(zhǔn)確、內(nèi)容豐富直觀、形式靈活多樣的海洋預(yù)警報(bào)產(chǎn)品,為應(yīng)對(duì)海上交通事故、海洋生態(tài)環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)提供科學(xué)決策支持,從而有效提高政府決策水平,提升廈門(mén)沿海地區(qū)綜合防災(zāi)減災(zāi)能力。

海洋環(huán)境;海洋預(yù)報(bào);數(shù)據(jù)庫(kù);信息服務(wù)平臺(tái)

1 引言

國(guó)家海洋局廈門(mén)海洋預(yù)報(bào)臺(tái)一直致力于做好廈門(mén)市海洋環(huán)境預(yù)報(bào)和海洋防災(zāi)減災(zāi)預(yù)警服務(wù)工作，開(kāi)展眾多針對(duì)海洋公益賽事、溢油搶險(xiǎn)、海上搜救等特殊預(yù)報(bào)要求的專項(xiàng)預(yù)報(bào)服務(wù)。近年來(lái)，在國(guó)家海洋局東海分局和廈門(mén)市政府的大力支持下，預(yù)報(bào)臺(tái)在廈門(mén)灣內(nèi)初步建立多要素、全天候的海洋氣象觀測(cè)網(wǎng)，能夠?qū)崟r(shí)掌握廈門(mén)市周邊海域的海洋環(huán)境狀況；配置2臺(tái)高性能計(jì)算機(jī)，其具有雙精度浮點(diǎn)理論峰值在1.5 T flops以上的計(jì)算能力，并引進(jìn)多種最新海洋氣象數(shù)值預(yù)報(bào)模式；開(kāi)發(fā)各類(lèi)針對(duì)性強(qiáng)的觀測(cè)預(yù)報(bào)業(yè)務(wù)化系統(tǒng)，建立適合各類(lèi)系統(tǒng)的多重海洋信息數(shù)據(jù)庫(kù)，形成預(yù)報(bào)外網(wǎng)、辦公內(nèi)網(wǎng)、數(shù)據(jù)專網(wǎng)分隔獨(dú)立但協(xié)同工作的廈門(mén)海洋環(huán)境信息服務(wù)格局。通過(guò)以上工作極大地提升預(yù)報(bào)臺(tái)的海洋預(yù)警報(bào)技術(shù)能力，拓展預(yù)報(bào)服務(wù)領(lǐng)域。

海洋觀測(cè)預(yù)報(bào)信息是廈門(mén)海洋經(jīng)濟(jì)建設(shè)和社會(huì)發(fā)展的重要基礎(chǔ)數(shù)據(jù)之一，也是海洋觀測(cè)預(yù)報(bào)業(yè)務(wù)機(jī)構(gòu)服務(wù)政府和社會(huì)公眾的重要內(nèi)容之一。進(jìn)一步細(xì)化服務(wù)需求、優(yōu)化服務(wù)流程，研發(fā)更實(shí)用、更優(yōu)質(zhì)的預(yù)報(bào)服務(wù)產(chǎn)品，提供多角度、全方位的服務(wù)，是預(yù)報(bào)臺(tái)持續(xù)發(fā)展的關(guān)鍵。

然而目前自動(dòng)觀測(cè)網(wǎng)和各預(yù)報(bào)業(yè)務(wù)系統(tǒng)的建設(shè)基本是獨(dú)立和分散的，各系統(tǒng)建設(shè)完成后缺乏統(tǒng)一的信息化服務(wù)平臺(tái)和數(shù)據(jù)庫(kù)對(duì)其進(jìn)行綜合管理，各種成果未能有效融合和應(yīng)用；有些系統(tǒng)由于開(kāi)發(fā)時(shí)間較早，其功能已不能完全滿足目前海洋環(huán)境預(yù)警報(bào)工作的需求。因此，目前提供的海洋預(yù)報(bào)產(chǎn)品專業(yè)性強(qiáng)，但存在形式單一、內(nèi)容生硬、不直觀生動(dòng)、受眾面窄等不足，從而限制其有效發(fā)揮為政府防災(zāi)減災(zāi)和應(yīng)對(duì)海洋事故等工作的決策依據(jù)功能。

目前GIS技術(shù)在海洋氣象領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用[1-5]。為提升預(yù)報(bào)臺(tái)的海洋預(yù)報(bào)服務(wù)能力、滿足社會(huì)公眾日益增長(zhǎng)的海洋預(yù)報(bào)服務(wù)需求，本研究建立基于SuperMapGIS的廈門(mén)海洋環(huán)境預(yù)警綜合信息服務(wù)平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)對(duì)海洋預(yù)報(bào)服務(wù)產(chǎn)品、業(yè)務(wù)和系統(tǒng)的集約、整合，規(guī)范海洋預(yù)報(bào)服務(wù)流程，提升服務(wù)效率，增強(qiáng)公共服務(wù)能力，提高公共服務(wù)效益。

2 平臺(tái)開(kāi)發(fā)

平臺(tái)以Visual Studio 2010作為開(kāi)發(fā)工具，以Flex、 Java、C#作為開(kāi)發(fā)語(yǔ)言，使用以SuperMapGIS為基礎(chǔ)研制的MeteoGIS應(yīng)用平臺(tái)，以高效的Oracle構(gòu)建數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)[6]，采用基于SOA架構(gòu)的信息服務(wù)中間件技術(shù)模式，并結(jié)合基于GDB-CLI接口實(shí)現(xiàn)的海洋數(shù)據(jù)引擎MG DBE技術(shù)、基于GIS網(wǎng)絡(luò)客戶端MG RIAClient實(shí)現(xiàn)的海洋數(shù)據(jù)快速顯示和分析技術(shù)以及GIS時(shí)空數(shù)據(jù)同步顯示技術(shù)[7-8]，實(shí)現(xiàn)廈門(mén)海洋觀測(cè)預(yù)報(bào)公共服務(wù)業(yè)務(wù)從數(shù)據(jù)獲取、加工制作到發(fā)布流程的集約化、規(guī)范化和高效化管理(圖1)。該平臺(tái)的服務(wù)端運(yùn)行于Windows Server 2008 R2 x64操作系統(tǒng)，客戶端運(yùn)行于Windows7以上操作系統(tǒng)。

圖1 系統(tǒng)技術(shù)架構(gòu)

3 平臺(tái)功能設(shè)計(jì)

本平臺(tái)針對(duì)廈門(mén)海洋環(huán)境專業(yè)預(yù)報(bào)服務(wù)的業(yè)務(wù)特點(diǎn)，以海洋信息觀測(cè)預(yù)報(bào)產(chǎn)品數(shù)據(jù)庫(kù)為支撐，以海洋預(yù)報(bào)業(yè)務(wù)管理策略設(shè)置為準(zhǔn)則，在專業(yè)海洋預(yù)報(bào)方法的基礎(chǔ)上，通過(guò)海洋GIS地理信息系統(tǒng)，大幅提升人-機(jī)交互式程度，建立以海洋觀測(cè)資料、海洋預(yù)警報(bào)產(chǎn)品和海洋防災(zāi)減災(zāi)服務(wù)為主體的高度自動(dòng)化、集約化、規(guī)范化的專業(yè)海洋預(yù)警信息服務(wù)平臺(tái)(圖2)。

圖2 廈門(mén)海洋環(huán)境預(yù)警綜合信息服務(wù)平臺(tái)

本平臺(tái)的功能結(jié)構(gòu)包括“一庫(kù)一圖一網(wǎng)十系統(tǒng)”。①一庫(kù)，即1個(gè)海洋環(huán)境綜合信息系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)，是集基礎(chǔ)地理信息、海洋實(shí)況觀測(cè)信息和歷史信息、海洋預(yù)警報(bào)產(chǎn)品信息等各類(lèi)信息于一體的綜合數(shù)據(jù)庫(kù)；②一圖，即1個(gè)基礎(chǔ)支撐GIS平臺(tái)，將各類(lèi)基礎(chǔ)地理信息、海洋專題信息、預(yù)報(bào)參考信息等有機(jī)整合，制作1張以臺(tái)灣海峽、福建沿海為預(yù)報(bào)區(qū)域的海洋地理信息專題圖；③一網(wǎng)，即1個(gè)海洋環(huán)境預(yù)警綜合信息服務(wù)網(wǎng)站；④十系統(tǒng)，即由10個(gè)業(yè)務(wù)子系統(tǒng)組成的“海洋環(huán)境預(yù)警業(yè)務(wù)工作平臺(tái)”，包含46個(gè)功能模塊、300余個(gè)功能鍵。

4 平臺(tái)子系統(tǒng)應(yīng)用

4.1 海洋綜合觀測(cè)數(shù)據(jù)顯示分析系統(tǒng)

該系統(tǒng)按站點(diǎn)類(lèi)型在地圖上分類(lèi)別展示各類(lèi)海洋氣象水文觀測(cè)要素的數(shù)據(jù)信息。將福建中南部沿海岸基測(cè)點(diǎn)站、廈門(mén)防汛站、臺(tái)灣觀測(cè)站、東海浮標(biāo)站、ADCP海流計(jì)、X波段雷達(dá)6大類(lèi)站點(diǎn)和觀測(cè)信息實(shí)時(shí)入庫(kù)，提供氣溫、氣壓、水溫、波浪、風(fēng)、潮位、濕度、海流、降雨量、鹽度等要素?cái)?shù)據(jù)，以列表、曲線、氣泡形式進(jìn)行展示。提供對(duì)所選要素和站點(diǎn)數(shù)據(jù)的查詢統(tǒng)計(jì)功能，實(shí)現(xiàn)對(duì)查詢結(jié)果的圖形、表格的展示和導(dǎo)出。提供相關(guān)操作設(shè)置功能，包括站點(diǎn)設(shè)置、要素訂正、專題圖冊(cè)的顯示控制、地圖要素的顯隱控制等。

4.2 預(yù)報(bào)參考資料顯示系統(tǒng)

該系統(tǒng)提供對(duì)預(yù)報(bào)所需的定時(shí)自動(dòng)下載的多種海洋氣象參考資料圖片的查詢展示，包括韓國(guó)、中國(guó)臺(tái)灣、日本、歐洲中心、CIMSS的實(shí)況天氣圖、海浪圖、數(shù)值預(yù)報(bào)圖以及衛(wèi)星云圖、雷達(dá)圖、海溫圖等，實(shí)現(xiàn)歷史查詢、圖片縮放、單屏(多屏)瀏覽、單屏自動(dòng)播放。

4.3 臺(tái)風(fēng)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)預(yù)警決策分析系統(tǒng)

該系統(tǒng)以多年歷史臺(tái)風(fēng)和實(shí)時(shí)臺(tái)風(fēng)數(shù)據(jù)庫(kù)為基礎(chǔ)，實(shí)時(shí)監(jiān)控最新臺(tái)風(fēng)狀況，自動(dòng)刷新顯示最新臺(tái)風(fēng)路徑，從時(shí)間和空間多維角度，即按年份的基本查詢和按點(diǎn)、線、區(qū)域的高級(jí)查詢進(jìn)行任意臺(tái)風(fēng)快速查詢，以氣泡形式瀏覽臺(tái)風(fēng)中心詳細(xì)要素信息，以GIS地圖展示臺(tái)風(fēng)的實(shí)時(shí)路徑以及中國(guó)、美國(guó)、日本、中國(guó)臺(tái)灣等多家機(jī)構(gòu)的預(yù)報(bào)路徑。實(shí)現(xiàn)查看臺(tái)風(fēng)移向移速監(jiān)測(cè)、距離監(jiān)測(cè)以及圖例信息，并可對(duì)遺漏的臺(tái)風(fēng)信息進(jìn)行手工補(bǔ)錄。同時(shí)建立歷史風(fēng)暴潮增水?dāng)?shù)據(jù)庫(kù)，實(shí)現(xiàn)臺(tái)風(fēng)路徑和風(fēng)暴潮增水的同步展示，為風(fēng)暴潮預(yù)報(bào)提供有效的參考依據(jù)。

4.4 精細(xì)化多模式數(shù)值預(yù)報(bào)顯示系統(tǒng)

該系統(tǒng)使用預(yù)報(bào)臺(tái)自主計(jì)算的POM、ROMS等多種數(shù)值預(yù)報(bào)模式產(chǎn)品，對(duì)數(shù)值數(shù)據(jù)進(jìn)行加權(quán)抽稀處理，實(shí)現(xiàn)不同區(qū)域海區(qū)的相關(guān)精細(xì)化格點(diǎn)預(yù)報(bào)數(shù)據(jù)在GIS平臺(tái)的疊加展示，可展示氣壓、海流、海浪、海溫、潮汐、鹽度、風(fēng)場(chǎng)等要素，通過(guò)色斑圖、等值線圖的形式直觀展示，為預(yù)報(bào)員提供有效的預(yù)報(bào)參考。

4.5 日常海洋預(yù)報(bào)產(chǎn)品制作系統(tǒng)

該系統(tǒng)針對(duì)預(yù)報(bào)臺(tái)的海洋預(yù)報(bào)業(yè)務(wù)實(shí)現(xiàn)4個(gè)項(xiàng)目的預(yù)報(bào)制作功能，包括海浪水溫預(yù)報(bào)、大潮預(yù)報(bào)、海濱度假區(qū)預(yù)報(bào)和浴場(chǎng)預(yù)報(bào)。根據(jù)不同預(yù)報(bào)時(shí)段的預(yù)報(bào)區(qū)域、預(yù)報(bào)項(xiàng)目靈活定制預(yù)報(bào)參數(shù)、預(yù)報(bào)時(shí)效和預(yù)報(bào)內(nèi)容，經(jīng)過(guò)預(yù)報(bào)員人工修改訂正，通過(guò)配置預(yù)報(bào)產(chǎn)品模板自動(dòng)生成海洋預(yù)報(bào)信息產(chǎn)品。

4.6 預(yù)警報(bào)繪圖系統(tǒng)

該系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)海浪、風(fēng)暴潮預(yù)警報(bào)圖形的繪制，能夠疊加實(shí)時(shí)臺(tái)風(fēng)路徑，繪制落區(qū)靈活調(diào)整，提供繪制標(biāo)注工具包，可在GIS地圖上進(jìn)行線、面、標(biāo)注的繪制，并可將繪制的圖形產(chǎn)品以不同格式形成圖片導(dǎo)出保存，提供落區(qū)復(fù)位、自由截圖功能。根據(jù)時(shí)間段查詢已制作保存的預(yù)警報(bào)圖形產(chǎn)品，提供圖形產(chǎn)品查看功能。

4.7 預(yù)警報(bào)制作與決策服務(wù)系統(tǒng)

該系統(tǒng)建立不同區(qū)域和不同預(yù)警級(jí)別的預(yù)警服務(wù)產(chǎn)品的統(tǒng)一模板，結(jié)合臺(tái)風(fēng)信息、天文潮信息和預(yù)警報(bào)圖片，智能制作生成臺(tái)風(fēng)影響期間的海浪預(yù)警報(bào)單和風(fēng)暴潮預(yù)警報(bào)單，提供海浪警報(bào)、風(fēng)暴潮警報(bào)的入庫(kù)、查詢、統(tǒng)計(jì)功能，提高預(yù)警決策服務(wù)的效率。

4.8 航線預(yù)報(bào)制作系統(tǒng)

該系統(tǒng)從SWAN與WRF數(shù)值預(yù)報(bào)模式產(chǎn)品數(shù)據(jù)中提取覆蓋臺(tái)灣海峽及其周邊的氣象、海洋要素的風(fēng)速、風(fēng)向、浪高、浪向、周期5個(gè)要素的值并進(jìn)行加工處理，建立預(yù)報(bào)數(shù)據(jù)庫(kù)，實(shí)現(xiàn)圖形化的交互式預(yù)報(bào)制作，對(duì)海峽兩岸的26條航線的風(fēng)、海浪、周期的數(shù)據(jù)進(jìn)行批量修改與還原，通過(guò)配置好的各類(lèi)文件系統(tǒng)模板自動(dòng)生成預(yù)報(bào)產(chǎn)品，同時(shí)實(shí)現(xiàn)航線的自定義添加、修改、刪除。

4.9 預(yù)報(bào)會(huì)商材料制作系統(tǒng)

該系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)周會(huì)商、臺(tái)風(fēng)會(huì)商的PPT材料制作功能。通過(guò)調(diào)用配置好的相關(guān)模板，在設(shè)置中配置要顯示的日期、臺(tái)風(fēng)資料、實(shí)測(cè)資料、天文潮資料、天氣預(yù)報(bào)圖片等信息，可使用語(yǔ)句定制功能制作說(shuō)明文字，實(shí)現(xiàn)會(huì)商材料的一鍵式生成。在自定義操作中，圖片的布局可單屏或多屏顯示，提供屏幕截圖、錄屏和圖片插入功能。

4.10 預(yù)報(bào)產(chǎn)品發(fā)布管理系統(tǒng)

該系統(tǒng)基于預(yù)報(bào)信息服務(wù)產(chǎn)品數(shù)據(jù)庫(kù)建立統(tǒng)一的發(fā)布管理平臺(tái)，針對(duì)不同服務(wù)對(duì)象的需求，進(jìn)行產(chǎn)品發(fā)布的定制化和自動(dòng)化，實(shí)現(xiàn)短信、傳真、電子郵件、網(wǎng)站、電子顯示屏、微信公眾號(hào)等多種發(fā)布手段的整合，提供一鍵發(fā)布功能。同時(shí)可顯示產(chǎn)品的發(fā)布狀態(tài)、接收情況和統(tǒng)計(jì)匯總信息。

5 結(jié)語(yǔ)

廈門(mén)海洋環(huán)境預(yù)警綜合信息服務(wù)平臺(tái)提供海洋觀測(cè)預(yù)報(bào)綜合數(shù)據(jù)顯示分析、海洋災(zāi)害預(yù)警監(jiān)控、海洋環(huán)境短時(shí)臨近預(yù)報(bào)、精細(xì)化多模式數(shù)值預(yù)報(bào)等功能，進(jìn)一步提高監(jiān)測(cè)預(yù)報(bào)的準(zhǔn)確性、災(zāi)害預(yù)警的時(shí)效性和防范應(yīng)對(duì)的科學(xué)性。設(shè)計(jì)理念先進(jìn)，多模式集成和應(yīng)用將有助于預(yù)報(bào)質(zhì)量的提高，可及時(shí)有效地通過(guò)各種方式對(duì)服務(wù)產(chǎn)品按服務(wù)對(duì)象、需求、范圍自動(dòng)定制發(fā)布，為社會(huì)生產(chǎn)、生活提供更加準(zhǔn)確的海洋環(huán)境、海洋災(zāi)害預(yù)報(bào)和服務(wù)，提升海洋預(yù)警報(bào)服務(wù)水平，提高海洋防災(zāi)減災(zāi)決策能力，為政府各級(jí)部門(mén)海洋防災(zāi)減災(zāi)提供更加科學(xué)的參考依據(jù)。由于公眾對(duì)海洋信息的需求日益提高，預(yù)報(bào)臺(tái)也將繼續(xù)努力，不斷改進(jìn)和完善業(yè)務(wù)，以適應(yīng)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展。

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Development and Application of Xiamen Marine Environmental Warning Comprehensive Information Service Platform Based on SuperMapGIS

LU Junfeng，DENG Zhaoqing，CHEN Dewen，ZHANG Shimin，YUAN Fangchao，YANG Jinxiang，YE Yuying

(Xiamen Marine Forecast Station，SOA，Xiamen 361008，China)

By using SuperMapGIS technology and Oracle database technology and SOA technology,a comprehensive information service platform was designed and developed,which had integrated the information management of marine environment data,the centralized display of numerical forecast results,the production of marine warning and forecasting products,including one library,one chart,one net and ten systems,as the information service platform for Xiamen marine disaster prevention and mitigation,maritime traffic safety,marine tourism safety,etc.,to provide timely and accurate,content rich and intuitive,flexible forms of marine warning products in response to maritime traffic accidents,marine ecological environmental risk decision-making support ,which could effectively improve the government’s decision-making level and reliability,and promote the comprehensive disaster prevention and mitigation capacity of Xiamen coastal area.

Marine environment，Marine prediction，Database，Information service platform

2016-12-26；

2017-05-22

2014年廈門(mén)市財(cái)政業(yè)務(wù)專項(xiàng)(廈財(cái)農(nóng)[2014]3號(hào)).

盧君峰，工程師，碩士，研究方向?yàn)楹Ｑ箢A(yù)報(bào)，電子信箱:junfengluke@126.com

P7

A

1005-9857(2017)06-0081-04