基于GIS 技術(shù)構(gòu)建農(nóng)業(yè)氣象災(zāi)害監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)

李軼群 馬麗莉

1、福建省福安市氣象局 2、福建省屏南縣氣象局

1 系統(tǒng)構(gòu)建思路

在農(nóng)業(yè)氣象災(zāi)害防御過程中需要做到以下幾方面的內(nèi)容，如天氣預(yù)報和氣象災(zāi)害的影響范圍，氣象災(zāi)害的時間和強(qiáng)度等，還要分析氣象災(zāi)害對農(nóng)作物的影響范圍，主要有空間地理信息和氣象屬性信息等。在具體的農(nóng)業(yè)防災(zāi)減災(zāi)的過程當(dāng)中，GIS 平臺至關(guān)重要。通過GIS 技術(shù)建立農(nóng)業(yè)氣象災(zāi)害動態(tài)監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)，為農(nóng)民做好防災(zāi)減災(zāi)措施奠定基礎(chǔ)。

1.1 GIS系統(tǒng)軟件的優(yōu)勢和設(shè)計的原則

現(xiàn)代氣象工作過程中，尤其是在具體的業(yè)務(wù)開展中，科學(xué)的氣象數(shù)據(jù)起著一定的作用，在氣象業(yè)務(wù)開展中引入GIS 技術(shù)，不僅能夠提高數(shù)據(jù)的共享性、穩(wěn)定性、連續(xù)性，同時還能夠提高氣象科學(xué)數(shù)據(jù)的利用率，從而滿足農(nóng)業(yè)發(fā)展中的防災(zāi)減災(zāi)，為社會主義新農(nóng)村的建設(shè)和發(fā)展奠定基礎(chǔ)。GIS 系統(tǒng)軟件的主要優(yōu)點有地理數(shù)據(jù)豐富、功能強(qiáng)大，通過GIS 技術(shù)可以將農(nóng)業(yè)氣象災(zāi)害中的統(tǒng)計信息在地圖上顯示，更好地為人們進(jìn)行氣象災(zāi)害監(jiān)測預(yù)警提供幫助。在進(jìn)行GIS 系統(tǒng)設(shè)計的過程當(dāng)中，應(yīng)該堅持一定的原則，即可靠性和安全性。

1.2 系統(tǒng)總體框架

GIS 地理信息系統(tǒng)的建設(shè)主要分為三個部分。網(wǎng)絡(luò)層：網(wǎng)絡(luò)層是系統(tǒng)運(yùn)行的基本保障，包括網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)和相關(guān)的軟硬件環(huán)境。數(shù)據(jù)層：主要包括用戶的信息、氣象災(zāi)害預(yù)警、種植大戶庫等。應(yīng)用層：該部分主要提供天氣預(yù)報，農(nóng)作物氣象災(zāi)害預(yù)警，氣象災(zāi)害天氣情況，農(nóng)業(yè)氣象知識等。

2 系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)的解決方案

2.1 業(yè)務(wù)交換和數(shù)據(jù)共享問題

為解決數(shù)據(jù)共享的問題，應(yīng)該注意以下幾方面的內(nèi)容，結(jié)合實際需求進(jìn)行程度功能的設(shè)計，保證每個服務(wù)都有相應(yīng)的接口對接，從而更好地為操作系統(tǒng)和硬件平臺服務(wù)。具體應(yīng)用的過程當(dāng)中將接口和契約緊密起來，而構(gòu)建出一種服務(wù)和統(tǒng)一的相互關(guān)系。

2.2 空間信息檢索分析問題

GIS 技術(shù)有自身的特點，同時和其他的制圖系統(tǒng)存在差異性。該技術(shù)的空間分析能力比較強(qiáng)，能夠比較準(zhǔn)確地表達(dá)出空間位置和空間關(guān)系。經(jīng)過數(shù)據(jù)檢索之后獲取的數(shù)據(jù)信息，加載到業(yè)務(wù)系統(tǒng)中，為用戶檢索提供方便。此外，系統(tǒng)應(yīng)該設(shè)計多種區(qū)域選擇方式，為用戶提供自由的選擇形式，進(jìn)一步分析區(qū)域內(nèi)的氣象要素奠定基礎(chǔ)。

2.3 工作流引擎問題

工作流引擎通過對業(yè)務(wù)進(jìn)行分析之后能夠得出一些數(shù)據(jù)，用戶通過可視化的工具對事項的流程和環(huán)節(jié)等進(jìn)行操作和修改，從而滿足自身的需求，工作流通過管理系統(tǒng)能夠為用戶的使用提供強(qiáng)有力的支持，為管理效率的提高奠定基礎(chǔ)。

2.4 插件技術(shù)問題

GIS 技術(shù)具有一定的建模功能，這些功能在一定程度上有利于農(nóng)業(yè)氣象災(zāi)害性和天氣損失評估建模的建立。該模型的建立有一定的復(fù)雜性和多樣性。為此，在使用的過程中需要對模型進(jìn)行一定的修改，從而實現(xiàn)模型的參數(shù)能夠結(jié)合實際的需要發(fā)生動態(tài)性的變化。需要注意的是，一些特定的參數(shù)需要配合使用特定的文件才能實現(xiàn)有效的利用。在具體使用模型的過程中，模型可能會出現(xiàn)變化的情況，對配置文件的修改有一定的影響。系統(tǒng)在設(shè)計的過程中可以采取一些插件技術(shù)來增加系統(tǒng)的適應(yīng)性和擴(kuò)展性，插件通過自定義的方式能夠?qū)Τ绦虻膮?shù)進(jìn)行一定的啟動和修改，而且還能對計算結(jié)果進(jìn)行顯示。

2.5 數(shù)據(jù)模型的統(tǒng)一與交互問題

GIS 系統(tǒng)一個重要的目標(biāo)就是能夠?qū)崿F(xiàn)資源的共享，實現(xiàn)管理的規(guī)范化，為了更好地實現(xiàn)其功能，應(yīng)該建立統(tǒng)一的數(shù)據(jù)模型，能夠和國際通用的模型。為數(shù)據(jù)的交互和統(tǒng)一使用奠定基礎(chǔ)，避免造成過多的數(shù)據(jù)維護(hù)。系統(tǒng)的主要功能是對發(fā)出預(yù)警的信息地點進(jìn)行監(jiān)測，一些信息能夠在地圖上顯示。需要結(jié)合地圖進(jìn)行監(jiān)測預(yù)警發(fā)布，及時了解不同的氣象災(zāi)害信息。針對不同的氣象災(zāi)害，采取不同的預(yù)警措施，可以在地圖上以不同的形式標(biāo)記出來，通過查看選定區(qū)域來判斷災(zāi)害的情況。系統(tǒng)還可以通過短信平臺，廣播，系統(tǒng)等方式為用戶提供幫助以及使用的便利性，如果發(fā)布預(yù)警信息，用戶能夠及時地查詢，并及時地了解氣象災(zāi)害的進(jìn)度，為做好氣象災(zāi)害的防范工作奠定基礎(chǔ)。

3 系統(tǒng)安全保障機(jī)制的設(shè)置

3.1 數(shù)據(jù)的加密

使用GIS 系統(tǒng)的過程當(dāng)中數(shù)據(jù)的加密很關(guān)鍵，通過信息加密工具實現(xiàn)對鑰匙的創(chuàng)建和管理，對信息進(jìn)行加密與簽名，對文件的傳輸和歸檔進(jìn)行加密。

3.2 病毒的防疫

為了更好地提高病毒的防治效果，應(yīng)該在服務(wù)器端安裝先進(jìn)的防毒軟件，通過自身的作用來獲得系統(tǒng)的控制權(quán)，從而能夠判斷系統(tǒng)中是否存在病毒，并且能夠在一定程度上阻止病毒對計算機(jī)系統(tǒng)的侵入。

3.3 防黑客服務(wù)

主要分為以下幾方面，如安全漏洞修補(bǔ)服務(wù)，系統(tǒng)入侵緊急響應(yīng)服務(wù)，系統(tǒng)和數(shù)據(jù)庫的安全檢測服務(wù)，安全漏洞修補(bǔ)服務(wù)等。

3.4 備份與恢復(fù)

系統(tǒng)安全性非常的重要，應(yīng)該保護(hù)系統(tǒng)中的信息不能丟失，做好備份工作和恢復(fù)工作。為了最大程度的保護(hù)計算機(jī)內(nèi)部的數(shù)據(jù)，保證被破壞掉的計 算機(jī)系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)能夠得到很好的恢復(fù)。結(jié)合系統(tǒng)的數(shù)據(jù)量和使用的頻率等采取科學(xué)的方式進(jìn)行全盤備份。如果是一些比較關(guān)鍵的業(yè)務(wù)型數(shù)據(jù)，可以采取每個月全盤備份，這樣做能夠為保護(hù)數(shù)據(jù)和實現(xiàn)數(shù)據(jù)的恢復(fù)性奠定基礎(chǔ)。

4 系統(tǒng)主要功能

4.1 氣象與農(nóng)情信息監(jiān)測模塊

模塊主要包括特色農(nóng)業(yè)范圍內(nèi)的氣象和農(nóng)田信息采集和傳輸情況，其中氣象與農(nóng)情信息采集和傳輸能力可以在一定的范圍內(nèi)顯示出一定的信息以及溫度和濕度，尤其是能夠顯示降水等氣象要素的數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)庫對軟件的數(shù)據(jù)進(jìn)行接收，之后進(jìn)行入庫和更新顯示。

4.2 精細(xì)化氣象預(yù)報產(chǎn)品模塊。

選擇由歐洲、日本和美國使用的數(shù)值模式，通過采取最優(yōu)化集成方法對集成成員進(jìn)行客觀的解釋，形成多模式的狀態(tài)，從而形成比較精細(xì)化的降水、溫度和相對濕度等預(yù)報產(chǎn)品。

4.3 氣象災(zāi)害預(yù)警模塊

首先，氣象災(zāi)害預(yù)警模塊。通過自動氣象站能夠?qū)?shù)據(jù)進(jìn)行實時的監(jiān)測和精細(xì)化的預(yù)報，結(jié)合農(nóng)業(yè)氣象災(zāi)害指標(biāo)來對氣象災(zāi)害的等級進(jìn)行計算。通過氣象與農(nóng)情信息采集與傳輸裝置的作用能夠有效地演變出天氣現(xiàn)象和氣象災(zāi)害。最后，通過反演的作用對天氣現(xiàn)象和氣象災(zāi)害的等級進(jìn)行驗證和修正，同時輸出一定的結(jié)果。其次，模塊功能和界面。該模塊能夠?qū)崿F(xiàn)對特色農(nóng)業(yè)氣象災(zāi)害的預(yù)警，尤其是用戶能夠選擇出市場的時間和氣象要素等參數(shù)。在此作用下，預(yù)警產(chǎn)品能夠以圖形化和文字表現(xiàn)出來，從而為農(nóng)業(yè)氣象服務(wù)人員和農(nóng)業(yè)相關(guān)部門提供參考。

4.4 數(shù)據(jù)查詢和管理模塊

數(shù)據(jù)庫起著比較重要的作用，里面不僅包含有農(nóng)業(yè)氣象災(zāi)害統(tǒng)計數(shù)據(jù)和歷年的氣象數(shù)據(jù)信息，同時也有精細(xì)化的天氣預(yù)報客觀產(chǎn)品區(qū)數(shù)據(jù)以及特色農(nóng)業(yè)氣象災(zāi)害指標(biāo)體系，實現(xiàn)了數(shù)據(jù)的查詢和檢索功能。

5 結(jié)語

GIS 技術(shù)在農(nóng)業(yè)氣象災(zāi)害監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)的建設(shè)中具有很重要的作用，該技術(shù)能夠提高預(yù)警信息的時效性，同時為人們提供準(zhǔn)確的預(yù)警信息。此外，還能夠提供農(nóng)業(yè)氣象災(zāi)害信息的查詢和檢索，更好的減少或者是避免氣象災(zāi)害對農(nóng)業(yè)帶來的影響，為農(nóng)村的建設(shè)和農(nóng)業(yè)的發(fā)展奠定基礎(chǔ)。