高珂歆 孫建強

摘 要：通過對GIS技術(shù)的正確使用，可以幫助我國氣象服務(wù)網(wǎng)站保證工作效率，提高對于相關(guān)氣象地理信息收集、計算、整理工作的準(zhǔn)確性和便利性。對于氣象服務(wù)網(wǎng)站來說，一方面需要為大眾提供實時的氣象信息數(shù)據(jù)，另一方面往往還需要為大眾提供未來一定時期內(nèi)的氣象變化情況。

關(guān)鍵詞：GIS；氣象服務(wù)；應(yīng)用

1 GIS技術(shù)已經(jīng)氣象服務(wù)網(wǎng)站概述

1.1GIS技術(shù)概述

GIS技術(shù)也被稱為地理信息系統(tǒng)技術(shù)，就是指以地理科學(xué)為技術(shù)理念核心，以計算機科學(xué)、計算機技術(shù)、遙感技術(shù)和信息科學(xué)為具體的運用工具的一項技術(shù)；通過建立完善的地理空間數(shù)據(jù)庫，以電子信息相關(guān)工具收集、整理、計算地理空間相關(guān)數(shù)據(jù)并對數(shù)據(jù)進行整合與模擬，從而做到對現(xiàn)實地理情況的實時模擬。GIS系統(tǒng)的基本功能就在于數(shù)據(jù)的采集和數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換。

與傳統(tǒng)地圖相比，地理信息系統(tǒng)具有以下優(yōu)勢：首先所承載信息量大，使用方便，地理信息系統(tǒng)在本質(zhì)上是一種計算機軟件，能夠承載過去傳統(tǒng)地圖無法想象的信息量。其次，地理信息系統(tǒng)具有多種功能，可以提供查詢檢索、空間分析、修改補充、距離測算等多種功能。最后，地理信息系統(tǒng)系統(tǒng)能夠提供實時的空間數(shù)據(jù)變化狀況。目前，GlS系統(tǒng)已經(jīng)廣泛運用于我國社會生活的方方面面，例如城市消防、環(huán)境監(jiān)測、資源調(diào)查、城市規(guī)劃、軍事決策等等方面。

1.2氣象服務(wù)網(wǎng)站概述

氣象網(wǎng)站服務(wù)就是指以提供相關(guān)氣象信息為經(jīng)營手段的網(wǎng)站。目前，主要的氣象服務(wù)網(wǎng)站有四大類功能。首先是為供決策為目標(biāo)的決策氣象服務(wù)網(wǎng)站，就是指為國家各級政府部門的相關(guān)決策提供氣象方面依據(jù)的服務(wù)平臺。其次是公眾氣象服務(wù)網(wǎng)站，主要是指專門為普通公眾提供與日常生活息息相關(guān)的氣象信息的服務(wù)網(wǎng)站。再則是專業(yè)氣象服務(wù)，就是指為各行各業(yè)的日常生產(chǎn)經(jīng)營活動提供相關(guān)氣象信息的服務(wù)。

2 氣象服務(wù)網(wǎng)站系統(tǒng)設(shè)計

2.1維度設(shè)計

網(wǎng)站維度設(shè)計就是對不同業(yè)務(wù)活動的屬性進行整理集合，是服務(wù)網(wǎng)站系統(tǒng)設(shè)計的基礎(chǔ)。結(jié)合GIS技術(shù)思想和應(yīng)用，氣象服務(wù)網(wǎng)站的維度設(shè)計可以從地理分區(qū)、氣象要素、時間分層和表現(xiàn)方式四個方面來進行，再結(jié)合不同地區(qū)對氣象服務(wù)的要求選擇恰當(dāng)?shù)腉IS分析對象。

在我國目前的氣象地理信息系統(tǒng)建設(shè)和氣象觀測站分布狀況之下，地理分區(qū)可以大致分為中國、區(qū)域（華東、華北、西南、東北等等）、省、縣市四個不同的級別。GIS氣象要素一般包括降水、氣溫、地溫、濕度等十二個要素，時間分層包括年、月、旬、日、小時五個等級。

氣象服務(wù)網(wǎng)站常用維度設(shè)計常用的表現(xiàn)方式包括表格、動畫、一維二維和三維分析圖、列表等等，目前三種維度分析圖的方式最為常用。

其中時間尺度與時間周期設(shè)計是一維分析圖的主要關(guān)注點，而地理及氣象要素的圖形分析則是二維分析圖的重點，包括色標(biāo)、背景、等標(biāo)線等等。三維分析圖為了達到對氣象的綜合分析，提高氣象預(yù)測準(zhǔn)確性和服務(wù)質(zhì)量需要將分析圖與材質(zhì)、高程模型數(shù)據(jù)以及站點標(biāo)注等進行緊密的結(jié)合。

2.2系統(tǒng)分層

系統(tǒng)分層是對維度分層的延伸，將理想化的維度設(shè)計真正體現(xiàn)在網(wǎng)站的軟件系統(tǒng)架構(gòu)之中。一般來說地面氣象GIS服務(wù)系統(tǒng)分為邏輯相互關(guān)聯(lián)的七個層次，包括數(shù)據(jù)輸入層、GIS加工層、web應(yīng)用層、門戶層、系統(tǒng)控制層、格點場層和客戶端層。進行系統(tǒng)分層設(shè)計的主要目的是完善不同層次間的分工協(xié)作，保證氣象服務(wù)系統(tǒng)的順利運行，系統(tǒng)收集而來的各氣象要素的相關(guān)數(shù)據(jù)在加工后到格點場集合，之后通過GIS工具——IDV的應(yīng)用將GIS數(shù)據(jù)與初始數(shù)據(jù)進行融合，在對數(shù)據(jù)進行進一步的加工成為圖形信息之后可以被數(shù)據(jù)層以及門戶層所使用。氣象服務(wù)網(wǎng)站系統(tǒng)的信息獲取時間周期可以根據(jù)服務(wù)類型的不同進行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整，以操作層的氣象信息共享平臺為支撐可以對區(qū)域內(nèi)的氣象資料進行定時自動采集，并將其存人數(shù)據(jù)庫之中。離散站點數(shù)據(jù)在格點場層中要經(jīng)過處理和轉(zhuǎn)換中才可以被識別和應(yīng)用。此外格點場的圖形經(jīng)過GIs層的分析融入DEM、地理便捷等地理信息之后才可以被發(fā)布至web應(yīng)用層。

3.3工作流時序

科學(xué)合理的時序設(shè)計是氣象服務(wù)網(wǎng)站自動化運行的必要條件。與一般的服務(wù)類型相比，氣象服務(wù)對于規(guī)范性和精確性的要求更高，為了滿足氣象數(shù)據(jù)采集的需求可以對不同的區(qū)域和時間尺度之間的GIS服務(wù)產(chǎn)品進行掛測。以GIS應(yīng)用為基礎(chǔ)的氣象服務(wù)網(wǎng)站工作流時序根據(jù)時間尺度的不同也會存在差別。以月、旬、日為單位的GIS分析圖一般在每個時間段末期進行統(tǒng)計計算，例如每日的21時、旬末和月末，日GIS分析圖在22時格點場計算完成，10分鐘之后可以在網(wǎng)站提供氣象公眾服務(wù)。以小時為尺度的GIS分析圖在30分鐘的時候完成數(shù)據(jù)入庫和初步的統(tǒng)計、排錯、加工處理，GIS分析圖格點場計算在35分鐘時完成，10分鐘后可以在網(wǎng)站發(fā)布氣象服務(wù)相關(guān)訊息。

3.4含權(quán)地理邊界預(yù)剪裁

在插值的同時也完成圖形剪裁，達到提升GIS工具生產(chǎn)效率的目的，含權(quán)地理邊界預(yù)剪裁在其中起到?jīng)Q定性的作用。在含權(quán)地理邊界預(yù)剪裁Barnes插值方案中，首先使用計算機圖形學(xué)中數(shù)值微分法和種子填充法得出地理邊界剪裁矩陣，然后與Barnes插值權(quán)值三維矩陣按位點積，形成含權(quán)地理邊界預(yù)剪裁常量矩陣，用于日后的格點插值分析。由于在業(yè)務(wù)格點插值過程中，該方案省略了權(quán)值計算中的指數(shù)部分、省略了地理邊界之外的插值運算，不僅可以改善圖形分析品質(zhì)，而且去除了GIS出圖過程中的圖形剪裁步驟，成倍縮短圖形分析產(chǎn)品所花費的時間。

結(jié)語

隨著電子信息技術(shù)的不斷發(fā)展，GIS技術(shù)（地理信息系統(tǒng)）也越來越完善，GIS被運用到社會生產(chǎn)的各個領(lǐng)域之中，大大促進了經(jīng)濟建設(shè)的步伐。氣象服務(wù)網(wǎng)站與我們?nèi)粘Ｉ钕⑾⑾嚓P(guān)，因此就需要把GIS技術(shù)應(yīng)用到氣象服務(wù)網(wǎng)站中，深刻認(rèn)識GS技術(shù)及其相關(guān)特點，以便更好地把這項技術(shù)在氣象服務(wù)網(wǎng)站中得到更好的運用。

參考文獻

[1] 龔巍崢.運用GIs技術(shù)對河南省禹州市進行地質(zhì)災(zāi)害氣象預(yù)警研究沖國非金屬礦工業(yè)導(dǎo)刊[丌，2016（09）.

[2] 溫建偉.淺析GIs技術(shù)的氣象信息服務(wù)系統(tǒng)中的應(yīng)用.數(shù)字技術(shù)與應(yīng)用Ⅱ].2016（07）.

[3] 昊煥萍，羅兵，王維國，段延娥.GIs技術(shù)在決策氣象服務(wù)系統(tǒng)建設(shè)中的應(yīng)用Ⅱ].應(yīng)用氣象學(xué)報，2008，03：380-384.