GIS在气象业务上的应用

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[摘 要]作为一种重要的管理信息技术，地理信息系统（Geographic Information System，gis）在气象以及相关工作，如气象制图、气象灾害评估、地质灾害气象预报、大气成分变化等方面扮演着重要的角色。随着科学技术的不断进步，社会经济的快速发展，GIS技术在气象领域的应用将会越来越广泛，其作用也越来越受到社会和人们的认可与欢迎，并与人们的生活息息相关。本文将从GIS技术在气象上的应用来进行分析。

[关键词]GIS 气象服务 资源优化

中图分类号：P48；P208 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2014）37-0253-01

前言：人们生活的水平随着社会经济的发展以及科学技术的进步而不断提升，气象与人们的生活密切相关，而气象行业为了更好的为人民大众提供服务，也随着科技的发展越来越向着精准化、信息化的方向发展。GIS是一种运用地理模型分析方法，在地理空间的基础上，提供包括空间的和动态的地理信息的多种交叉科学的信息技术。GIS也是一种计算机技术系统，主要是为地理决策和地理研究服务的。本文首先介绍了我国GIS的基本概况，然后分析了GIS在气象业务中的应用，最后对GIS气象业务解决方案提出一些粗略的设想。

一、GIS的自述

我国气象方面做GIS的时间不长，起步也比较晚，然面现在它在气象业务方面的应用却越来越普及。GIS属于一种应用工程技术，一般是管理和分析空间的数据，另外，它也是一种应用基础科学，包含了地球科学、信 息科学和空间科学。计算机软件、硬件以及相关方法过程组成了GIS技术的系统，这些都是用来支持GIS空间数据的采集、管理、处理、分析、建模和显示的，方便复杂规划和管理问题的有效解决。属性数据和空间数据在GIS空间数据库中具有不可分割的关联，并且空间数据之间具有明显的拓扑结构等特点。

GIS的数据分析以及处理方法在气象业务中也将是重点应用的内容。GIS系统大多都提供了各种各样空间统计分析工具，例如网络分析扩展模块、地理统计分析扩展模块以及空间分析扩展模块等，这些由Arc GIS提供的模块对于气象要素的统计分析等工作都能起到很好的作用。另外，气象数据有自己的文件格式，其数据特别庞大且编码复杂，更新数据也较为复杂。

我国将GIS气象相结合因不完善的基础信息而起步稍晚，但是基于GIS在气象中应用的无限潜力，我国也进行了大量积极的探索，GIS技术在气象领域的应用随着“3S”集成技术的出现和气象事业发展战略的实施而迎来一个蓬勃发展的新时代。

二、GIS在业务中的应用

气象数据的属性信息、空间信息、时间信息、共享信息都是由气象数据的性质特征以及时空特征反映出来的，其中信息的度量、标称、性态属于气象数据的属性信息，而空间和范围则是气象数据的空间信息所包含的内容。气象数据依据面向对象的角度来看，其属于地理信息的范畴，两者都具有显著的空间特性；可将气象信息看作为多维空间的点集合。而GIS不但可以采集、输入、编辑、存储、管理、空间分析、查询输出和显示空间和属性的数据，系统用户可以利用GIS进行有效的预测、监测、规划管理和决策管理。由此可见，气象业务中GIS技术的应用，不仅可以有效加强管理气象数据，还能够提高预测、监测天气的质量。

1、气象数据发挥的作用

地理信息系统依据气象角度而言，在气象灾害评估、天气预报、气象服务、集成分析等方面应用广泛。例如在气象灾害领域，利用GIS技术建立定量化的灾害损失评估模型并进行情景分析以及灾害监测，由此，制定防灾减灾规划及决策时可以依据GIS提供的科学依据来进行。在气象灾害评估中，GIS发挥的主要作用是：（1）灾情数据的提取和分析；（2）空间和属性数据查询、检索、统计和显示的基础；（3）基础背景数据的管理；（4）灾情的可视化表达；（5）灾害演进过程模拟平台。

2、可靠的依据

随着生活质量的日益提高，气象信息已经深入到人们生活的方方面面，成为人们日常生活不可或缺的部分，随着科学技术的不断提高，气象服务越来越倾向于针对性、人性化的发展，首先，气象预报能够未来2到3天、一个星期、一旬的天气情况，其预报实效明显延长；其次，气象预报的内容更加丰富，更加精确。例如增添了贴心提醒，包括空气质量情况是否适宜运动，根据紫外线指数，适宜穿什么样的衣服等等，甚至连感冒指数、旅行指数等等都能贴心的提供。

3、GIS的可视化

GIS的可视化逐渐走向成熟。一方面，空间数据的统计学工具由GIS中的地理统计功能所提供，对于三维空间离散点来说，该工具能够插值生成连续表面，并生成图形显示预测表面，进行趋势分析、概要统计等。可以利用实际采样值来评价预测模型。同时可以误差估计预测表面的结果，实现预测表面的生成。另一方面，基于Internet的Web GIS是一个亮点，它主要提供空间信息网络的信息系统，其优点在于使用B/S（Browser/Server）网络结构， GIS与Web的结合使得气象服务信息的与共享更加简单。常用的Web GIS产品有Arc IMS，其优点有：（1）支持海量数据；（2）支持负载均衡；（3）利用互联网协议实时气象数据、交互式地图和元数据的服务器软件；（4）支持大量并发，不限客户端的用户数量。

三、GIS气象业务解决方案设想

1、数据库层

数据库层主要有三大部分构成，即元数据库、基础空间数据库、机构人员数据库。其中元数据库主要描述整个数据库并对空间数据进行说明，然后保存GIS应用集成框架的配置信息；基础数据库是GIS应用的核心，主要负责存储和管理各种基础地理数据。机构人员数据库主要是给GIS应用集成框架提供各部门、人员的详细信息，然后进行人员、机构设置及其权限分配。

2、数据访问层

数据访问层主要是通过空间数据访问引擎来提供空间数据和非空间数据的访问。一般可采用ADO/、JDBC等来对非空间数据进行访问。

3、GIS应用集成框架

GIS应用集成框架是一种可定制、可扩展的应用系统框架，能够提供插件开发机制，按照所需要的GIS功能，用户可自行随时扩充。鉴于气象GIS应用所要求的分析功能以及制图功能比较严格，所以，GIS应用集成框架设计成一个C/S架构的客户端。各种功能都可通过“组件” 在此框架中插入到系统，可应用常见的开发工具对组件进行开发，待完成之后，通过组件注册（由框架提供）和使用机制将其添加到系统中。

4、气象GIS组件

气象GIS组件主要组成部分为专业气象GIS组件和公共气象GIS组件。各种专业气象GIS组件的功能模块组成了公共气象GIS组件，如GIS的编辑功能以及制图、 浏览功能等等。专业GIS组件集成可调用公共GIS组件提供的调用接口。

5、气象信息Web GIS系统

气象信息Web GIS系统以地图为载体，可以将可视化信息利用Web GIS平台在Internet和Intranet上。基于Internet的气象信息，鉴于系统的安全性，被划分到外网的范畴，采用文件拷贝方式进行数据交换，与内网之间采用了物理隔离方式。

结束语：GIS技术在气象业务中的有效应用不仅能够提高气象服务产品的可视化水平，实现高效灵活的气象制图功能，还为进一步开发地区性及全国综合性决策服务系统提供了一个良好的建设思路。可见GIS技术在气象上的应用具有重要的现实意义。

参考文献

[1] [德]阿.赫特纳（王兰生译），地理学它的历史、性质和方法，1997，北京：商务印书馆.

[2] 崔劲松；张涛；GPRS/GIS技术在自动雨量监测网中的应用；《气象科技》2006（2）.