王贇; 段燕楠; 姚愚; 何俊; 甄廷忠; 张秀年
【期刊名称】《《成都信息工程学院学报》》
【年(卷),期】再过五十年2011(000)006
【总页数】7页(P656-662)
【关键词】大气科学; 预警信息发布; 监测预警; 网络（通信）; 地理信息系统
【作 者】王贇; 段燕楠; 姚愚; 何俊; 甄廷忠; 张秀年
【作者单位】^p
【正文语种】中 文
【中图分类】TP393.027
1 引言
近年来,随着中国极端天气事件增多,突发性、局地性气象灾害呈现多发、频发、重发态势,气象灾害监测预警及信息发布工作面临着严峻挑战,传统、单一、低效率的信息发布方式已难以满足日益提高的气象服务需求,各地气象部门非常重视气象监测预警信息发布系统的建设,从提高气象预警信息准确率及制作发布的实效性和针对性出发,利用GIS、数据库、WAP Push、SMS、GPRS等多种信息技术或手段,以C/S、B/S等多种结构在气象监测预警以及信息发布工作方面做了大量研究。其中吴孟春等利用无线通信网络GPRS实现了预警终端的数据传输以及建立了气象信息管理平台,实现了气象灾害预警信息的发布;罗保华等[1]从提高气象预警信息准确率及制作发布的实效性和针对性出发,应用电子地图和雷达产品、区域自动站等资料的叠加,研发了地市级气象灾害短信预警系统;深圳市关于气象灾害分区预警系统研究实现了分区预警信号自动提示、编辑、制作和各传播渠道的自动分发[2];此外福建省、河北省也分别以全球地理信息系统(GIS)为基本模式和针对山区地质灾害预警方面做了大量研发工作[3-4],全国各地其他气象部门在气象监测预警信息发布方面也做了大量研究[5-6];针对GIS技术的应用,段英杰等就基于Mapx控件的GIS系统建设进行了探讨与实践,王斌贝等[7]也基于delphi和MapObjects论述了桌面GIS系统在气象自动站方面的应用。 结合各地气象部门在预警信息制作发布上的经验及现代信息技术的发展,昆明市气象局为集
成电子显示屏、气象预警机、手机短信等多种气象服务信息的发布手段,提高对外服务的信息化水平,组织开发了基于GIS的气象监测预警信息综合发布系统。
2 系统设计
2.1 系统功能设计
图1 气象预警综合发布平台实体关系图
系统在功能上以实现电子显示屏、气象预警大喇叭、决策手机短信以及WEB网站等各类信息终端基于GIS平台的信息综合发布主要目标,利用当前主流的信息技术将观测产品获取及显示、确定预警范围、信息综合发布有机的统一在一起,简化工作流程,提高对外服务的信息化和自动化水平。主要功能分为以下5个方面：无锡、华创两类自动气象站的数据整合读取;获取雷达回波产品并在GIS平台上的叠加显示;以图形、矩形、多边形(圈、框、勾)选的方式在发布平台界面上确定气象预警信息发布的地理范围并自动对地理范围内所属的信息终端进行查询;将多类终端的信息发布整合到本系统;其他相关辅助功能。
2.2 系统开发环境
系统开发的编程语言使用CodeGear Delphi 2007,在网络数据库MS-SQLSERVER的支持下,采用C/S(客户/服务器)模式,嵌入Arc MapObjects地理信息控件,使用本地Shape矢量文件支持系统GIS资料访问,内置独立数据库访问模块,是一个集信息综合发布、数据库、GIS和雷达图形产品为一体的综合系统。系统使用的资料有：存放在网络数据库中的两要素气象观测资料(包括逐小时降水量、气温);GIS本地Shape矢量文件(雷达探测范围的区域边界、作为点对象存储的气象电子屏、气象预警机、决策服务手机终端的图层文件);1000*1000分辨率、GIF格式的基本反射率(Base Reflectivity)、组合反射率(Composite Reflectivity)的雷达回波图形产品。
2.3 系统架构设计
系统设计了具有4层逻辑结构的框架体系：数据层、操作层、应用层以及用户层。除了最高层次用户层直接实现终端服务以外,低层3个层级结构业务逻辑分离,在实现中可以分布内部局域网、外部联网的信息设备中,层次基于不同的功能明确划分,为系统的有效运行创造了条件。数据层主要包括由区域自动站资料服务器、国家级气象站资料服务器获取自动气象站实时数据,由多普勒雷达资料服务器获取GIF格式图形数据,支持地理信息系统的本地Shape
矢量文件。操作层通过采用delphi开发或使用具有独立功能的通用组件,包括地理信息组件(Arc MapObjects组件),数据库访问组件(ADO)等。应用层主要实现获取操作层传递的数据并将写定的气象预警信息发布到手机、电子显示屏、气象预警机等终端。
框架模型通过以下技术处理来满足实际需要：在数据层中,通过利用SQL Server数据库的作业调度、视图处理实现不同自动气象站数据的整合,基于FTP技术实现雷达回波图形产品的实时调用并在本地存储Shape矢量文件,将各类产品和相关地理信息资料也纳入统一管理。在操作层中,结合数据库访问组件(ADO)编程实现自动站资料库的数据访问,利用Arc MapObjects组件实现地理信息系统功能,基于各类信息终端提供的信息发布接口,通过结合Web Service的信息技术编程实现不同终端的信息发布。在应用层实现各种信息发布功能模块的集成,通过接口和系统将功能相对独立的不同终端的信息发布集成在一起,为用户层提供统一的气象灾害预警信息,实现系统设计的总体目标。
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2.4 系统流程
由于系统涉及到的功能较多,因此需要对整个系统的业务流程进行规划,根据业务功能的需求及系统框架模型的特点,将整个系统流程划分为基础数据产品获取,数据产品的处理及GIS功
能的实现、信息综合发布3个部分,系统首先须获取自动站、雷达回波等基础观测数据产品并将其集成于系统之中作为下一步预警范围确定的参考,其次是综合各类产品,结合预报,基于GIS功能实现预警内容和预警范围的确定,最终通过各类信息终端的数据接口实现预警信息在平台之上的综合发布。大禹治水玉山
图2 系统框架模型
在数据获取过程中,首先基于内部网络,读取数据库内国家级气象站及区域自动站的观测数据,同时应用ftp技术获取存放于服务器上的固定格式雷达回波图形产品,加以配准后作为图层叠加于地图之上,结合短时临近天气预报,以此作为确定预警信息范围的依据。
地理信息功能的实现主要体现在GIS本地Shape矢量文件(区域边界、信息终端图层)与雷达回波图形产品的叠加显示,基于地理信息系统的空间关系、对象查等功能,以图形、矩形、多边形确定预警的地理范围并实现范围内信息发布终端的选择。
信息发布方面,由于多种终端分别基于GPRS、CDMA1X等通信技术实现信息的发布,如果重新编写所有终端的信息发布程序存在效率低、难度较大等问题,在设计过程中,主要考虑利用
设备提供商或网络运营商预先开发的信息发布接口来编写程序,以插入电子屏数据库记录发布电子屏信息,利用电信提供的Web Service短信发布接口发布决策预警短信,利用http协议发布数据包到互联网实现插入发送记录到预警机信息发布平台的功能,最终完成各类预警信息在平台上的综合发布。
3 系统功能及实现
3.1 综合观测数据的获取
自动气象站包括国家级站点和昆明地区区域自动站,根据业务需求,国家级气象站数据通过内网光纤直接进入省级气象部门数据库,需要通过远程登录到省局的SQL数据库获取数据并将其实时同步到本地。
区域自动气象站的观测数据则基于GPRS技术发送到本地数据库,当前昆明地区主要采用无锡和华创两类站点,为了实现数据在系统上的高效查询,需要提前整合两类数据,主要是利用Microsoft Sql Server的数据同步、SQL代理、作业调度、视图等技术,在SQL服务器上部署作业,逐小时将两类站点的雨量数据同步到同一台服务器下的同一个数据库,再通过自定义S
QL的SELECT语句以检索数据来创建视图,将分属两个数据表的无锡、华创自动气象站数据按照统一的字段名、统一的字段格式导入到同一个视图,实现数据的虚拟整合,便于后续软件编程工作中对数据的提取及运算。
以上的sql语句功能为创建视图ALLStation(整合数据后的视图),并将其字段统一为华创自动站的字段名称,以便在对两类自动气象站使用统一的代码对视图AllStation进行数据库操作以实现数据的统计查询,简化了数据查询部分的程序编制工作。
雷达观测产品是短时临近天气预报的重要参考依据之一,通过雷达回波所处的位置、强度及移动的方向与速度可以判断短时间内局地天气过程发展的趋势,对于预警信息地理范围的确定有着重要的参考性。成都计算机安全协会
目前,由昆明市气象局开发,在全省推广使用的云南省雷达拼图软件以GIF图形格式为软件终端提供产品,这一模式已相当成熟,基于该模式,在棋盘山天气雷达站的产品生成服务器上增加功能,实现定时以固定格式、固定分辨率生成昆明雷达回波图的GIF图形格式产品并发布到指定的FTP服务器,以便预警信息综合发布平台的实时调用并将其作为确定预警地理范围参考依据的Image图层叠加到系统中的地图图层之上。
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3.2 地理信息功能的实现
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