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 气象综合可视化解决方案

 

 

一、 概述

    我国是一个灾害多发的国家。在频繁发生的自然灾害中,气象灾害约占70%,每年都给国民经济带来巨大损失。随着社会、经济的发展,如何提高防灾减灾能力是摆在我们面前的一个迫切问题。应用信息系统和计算机等高新技术,对气象灾害进行实时的监测评估,为政府和有关专业部门提供及时、准确、可靠的信息,使防灾减灾有充分的科学依据,是国民经济建设和社会保障的需要。
本方案通过与3S的结合,运用三维可视化手段对大气运动、天气状况等进行三维模拟,并对某时某地的天气状况进行实时显示与实时更新,形成完善的预报与预警体系,为气象灾害监测提供可靠依据。

 

二、 总体架构

 

 

三、 系统特点
1、多源数据叠加
2、海量数据加载
3、气象信息实时更新
4、在线决策分析

 

四、 系统功能
1、气候资源动态监管信息系统
    气候资源动态监管地理信息系统集信息获取/分析、信息处理/管理、信息应用于一身,能够满足气象行业信息获取与处理的高速、实时与应用的高精度、可定量化分析的要求,因此,在气象行业通过将这些技术的综合集成应用,可以实现气象资源信息的快速采集和处理,为气象决策提供强有力的基础信息资料和决策支持。
    气候资源动态监测管理信息系统包括气候资源分类图层管理、气候资源档案管理、气候资源动态监测、气候资源专题分析、气候资源情况报表等五个子系统,各个系统高度集成,为气候资源信息管理和决策提供强有力的技术支持和科学依据。


2、气象信息Web发布信息系统
    系统使用B/S(Browser/ Server) 网络结构,用户可以通过标准的浏览器来访问气象服务。因为后台数据库与图形数据均和气候资源动态监管信息系统C/S结构相同,使用同一数据。客户端只需要安装图形浏览插件,就可在因特网上或在公示触摸屏上,查询气象及相关信息。
    系统主要包括有WEB信息管理模块、行政区域地理信息查询、气象信息查询、气象自动站要素信息查询(包括单站单要素查询、极值查询、平均值查询、差值查询、单一要素全省分布查询)等。系统还可通过各种气象专题分析模型及时向公众发布气象灾害预告和预警。


3、大气成分监测子系统
    大气成分监测系统可以辅助气象部门更好地了解和掌握大气成分分布特征及变化情况,研究其对天气和气候变化的影响,引入天气气候相关预测模式,提高气候预测准确率。
其功能模块如下:
实时数据分析模块
系统可以在特定时间段,定时进行数据更新,并以曲线图的形式,将各项大气监测子标分层显示出来,为气象部门在第一时间判断大气成分的走向提供参考。实时数据分析功能结合大屏幕显示,可以为气象监测提供第一时间的数据分析资料。
多精度数据查询
系统支持五种查询精度,包括分钟查询,十分钟查询,小时查询,日查询,月查询。分钟查询、十分钟查询、日查询等较高精度的查询方式可以提供微观变化的数据分析依据,月查询则提供了宏观上的数据分析依据。
按观测点或大气要素进行数据对比分析
系统可以在一个动画上显示同一要素在不同观测点的多条变化曲线,为观察某一要素在不同观测点环境下的特性和变化规律提供分析依据;多要素数据显示则可以结合要素特性的不同对不同观测点的实际情况进行分析。
可定制数据报表生成与下载
系统能根据用户指定的大气成份、时间段、观测点等要素生成对应的数据报表,并提供Excel电子表格形式的文件供用户下载。
直观丰富的显示形式
系统以动画的形式来表现大气成分的变化趋势,支持曲线图、K线图两种表现形式。


4、农业气象信息共享与发布信息系统
    当前在农业种植结构调整、农业增收致富和农产品市场发展的新形势下,广大农业决策者、农业科技人员和农业生产者对农业气象信息的需求更加迫切。农业气象信息共享与发布信息系统不同于一些静态的分析产品和图像,它能够提供交互的、动态的信息查询,并能结合GIS技术提供地图空间查询的功能,满足决策者、生产者对于获取更详细、更丰富信息的需求。利用GIS中的缓冲区分析、叠置分析等空间分析手段,可以将气象信息、农业适宜性条件与基础地理信息相结合。系统包括有农业气象信息查询子系统、农业气象灾害监测子系统。具体功能如下:

 农业气象信息查询功能
利用ODBC技术,在WebGIS中直接连接、访问分布式数据库,根据用户选择的空间地理位置和输入的农业气象属性查询条件,索取数据库中相应的数据,实现要素或多要素空间到属性的双向查询,在查询到某点的基本资料后,还可以查询该点相应的历史变化情况,并在客户端以图表方式显示,查询的项目主要包括全基本农业气象信息(温度、降水、日照等)、农作物生长状况信息(发育期、长势、株高等)、土壤水分状况信息(10cm、20cm、50cm、70cm、100cm土壤水分相对湿度和干土层厚度)、主要农业气象灾害信息(干旱、洪涝、台风、暴雨、低温冷害、冻害、霜冻、寒露风、干热风、连阴雨、渍害等农业气象灾害及其分布、时间、范围、作物、面积、程度等)的历史数据。


农业气象信息专题分析功能
目前,发布农业气象信息专题地图主要是包括实时光、温、水基本气象信息及其与历史同期对比分析、作物生长发育过程及相关气象条件信息、土壤水分状况分析、主要农业气象灾害发生的受害情况等。这些实时信息通过分析加工后,结合相关的地理背景数据,以等级符号、独立值、点密度、饼图、直方图方式进行区域显示。


农业气象灾害监测功能
该模块可在局域网中获取各级地面观测日资料,提取其中的温度、降水量、日照等气象要素,根据农业气象灾害评估指标进行分析,计算出当前时间发生的农业气象灾害种类和等级。系统充分利用GIS功能,提供可视化检索查询、比较、动态追踪等功能。同时可通过Internet网络,提供多用户服务。


5、气象灾害信息系统
    气象灾害信息系统的研究开发是气象行业发展的内在需要, 随着当代信息技术和技术快速发展, 气象灾害信息系统的功能将越来越强大, 应用前景也越来越广阔。也将为气象灾害信息管理提供更有效的分析手段和工具, 进一步提高防灾减灾能力。
气象灾害信息系统可以将遥感图像与已有的各种专题地图进行匹配,利用地理信息系统模糊查询功能,实现对发生气象灾害的地理位置的定位,或者根据经纬度、大地坐标交互式地在地图上确定气象灾害,并将有关的信息显示给指挥者。系统包含有气象灾害监测子系统、气象灾害评估分析子系统、气象灾害预警发布子系统。
具体功能如下:


气象灾害监测
    系统设计开发基于GIS 和新一代多普勒天气雷达的突发性气象灾害监测系统,利用GIS 将空间雷达回波信息与地理属性数据有机地融合在一起,在探测要素、探测空间密度、探测时间密度上全方位地进行业务体制改革,提供定时、定点、定量和连续滚动的预警。


气象灾害预测

    利用 GIS 分析气象数据,可以对未来潜在的突发事件进行预测。


气象灾害评估
    对气象灾害可能发生的部位、对象、影响形式等做出判断,在特定的气象评估分析模型中,充分应用GIS软件自带的空间分析模块中的缓冲区分析、叠置分析,进行评估计算。


气象灾害区划查询
    当用户在屏幕上点击某一发生地、或气象灾害小班时,系统即显示相应的气象灾害信息或该小班相关的发生地。利用站点格式的资料文件, 可以通过气象填图形式查询显示每一个站的气象灾害。


气象预警有效性分析
    有效性分析归结起来涉及到两个时间,TE为对气象灾害的有效预报时间,TS 为预警系统的响应时间。从气象灾害(或潜在发生气象灾害环境)被探测到的一刻开始,到用户收到预警信号时刻为止,为全过程所需要的时间。在一次气象灾害预警服务中,当满足:TE > TS,则该次气象预警为有效。
    构筑在GIS系统基础上的气象预警系统可以大幅度地降低TS,提高预警的有效性,从而使过去某些无法开展的预警工作成为可能。


气象预警发布
预警信号不同于天气预报,传统的“台风警报”等属于天气预报的范畴,相当于信息公告;而“预警信号”相当于应急预案的行动指令,它是一个城市(或地区)防御气象灾害的基本对策。故而气象预警的发布不仅是要将预警信息公告,更是将预警信号传达给各个相关部门,并根据预警评估的范围,通知灾害可能发生区域的行政有关部门,提早做好防治措施。


6、 重点工程气象保障信息系统
    平台还提供了自主开发接口,气象部门可以根据具体工程需要,针对项目需求,对项目区域潜在的自然气象灾害及人为灾害进行分析预测。根据项目对气象条件的要求差异,设定阈值,提供项目进行参考意见。如奥运气象保障服务系统、长江三峡建设气象保障服务子系统。

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