GIS在公共气象服务网站的应用
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地理信息系统(GIS)的应用地理信息系统(Geographic Information System, GIS) 是一种将地理空间数据与属性数据相结合的技术和工具,用于地理空间数据的捕捉、管理、分析、展示和共享。
它的应用范围广泛,不仅在地理学领域得到广泛应用,还在城市规划、环境科学、交通运输、农业等领域发挥重要作用。
1. GIS在城市规划中的应用城市规划是指对城市发展进行系统规划和管理的过程。
GIS在城市规划中的应用主要体现在以下几个方面:首先,GIS可以进行土地资源调查和分析,利用地理数据对城市土地资源进行评估和优化。
通过对土地利用类型、土地所有权、土地承载力等因素进行分析,制定合理的城市用地规划,实现城市土地资源的合理利用。
其次,GIS可以进行城市交通规划。
通过分析交通节点、人口密度、道路网络等因素,提供交通拥堵分析和交通规划建议。
基于GIS技术,可以模拟城市的交通流量,为城市交通规划提供科学依据。
再次,GIS可以进行环境保护规划。
城市环境保护是当前社会发展的热点和难点问题之一。
GIS可以通过空间分析和数据处理,对城市空气质量、水质状况、噪音污染等环境因素进行监测和评估,为城市环境保护规划提供支持。
2. GIS在环境科学中的应用环境科学是研究环境问题的一门学科,而GIS在环境科学中的应用更是不可或缺的。
具体而言,GIS在以下几个方面的应用较多:首先,GIS在环境监测与评估中发挥了重要作用。
通过采集和整理环境监测数据,利用GIS技术实现对监测数据的可视化展示和空间分析,为环境问题的评估提供科学依据。
其次,GIS在环境规划和自然资源管理中起到重要支持作用。
通过地理数据的管理和分析,可以对土地利用、植被覆盖、水资源分布等环境要素进行监测和规划。
同时,GIS还能为自然保护区的管理和资源可持续利用提供技术支持。
再次,GIS可以用于环境模拟和预测。
通过对环境要素进行模拟和预测,可以分析环境变化趋势、预测环境灾害风险,为环境管理和决策提供科学依据。
gis在大气方面的应用实例GIS在大气方面的应用实例一、大气污染监测GIS技术可以用于大气污染的监测和分析。
通过设置大气污染监测点,收集空气质量数据,并利用GIS进行数据的空间分析和可视化展示。
例如,可以利用GIS技术将收集到的空气质量数据绘制成热力图,以直观地显示不同地区的污染程度。
同时,GIS还可以结合其他数据,如气象数据、交通数据等,进行综合分析,找出大气污染的主要来源和传输路径,为环境保护部门提供科学依据,制定相应的治理措施。
二、大气环境评估GIS在大气环境评估中也发挥着重要作用。
例如,在城市规划中,利用GIS技术可以对不同区域的大气环境进行评估,包括评估某一区域的空气质量、噪声水平等。
通过采集数据、建立模型和分析结果,可以为城市规划者提供决策支持,合理规划城市的发展方向,减少对大气环境的不良影响。
三、大气气候模拟GIS技术可以与大气气候模拟模型相结合,用于预测和模拟气候变化对大气环境的影响。
通过建立空间分布模型,可以模拟不同区域的气象参数,如温度、湿度、风速等,进而预测大气污染物的扩散和传输。
这对于制定应对气候变化的措施、减少大气污染物排放具有重要意义。
四、大气污染源溯源利用GIS技术,可以对大气污染源进行溯源分析。
通过收集大气污染物排放数据、气象数据等,结合GIS的空间分析功能,可以确定不同污染源的位置、排放强度和扩散范围。
这对于环境监管部门来说非常重要,可以通过溯源分析追踪和管理大气污染源,制定相应的减排政策。
五、大气灾害风险评估利用GIS技术,可以进行大气灾害风险评估。
通过整合气象数据、地形数据、人口密度数据等,建立相应的模型,可以对不同地区的大气灾害风险进行定量评估。
例如,可以利用GIS技术分析气象数据,预测飓风、暴雨、台风等大气灾害的可能发生区域和影响范围,帮助相关部门制定灾害防范和应急管理措施。
六、大气质量监测网络优化通过GIS技术,可以对大气质量监测网络进行优化。
利用空间分析工具,可以评估现有监测点的覆盖范围和密度是否合理,如果发现某些地区监测点不足,可以通过GIS技术确定新的监测点位置,并优化监测网络布局。
地理信息技术在公共安全中的应用在当今社会,公共安全是关系到人民生命财产和社会稳定的重要问题。
随着科技的不断发展,地理信息技术在公共安全领域的应用日益广泛,为保障公共安全发挥了重要作用。
地理信息技术,简单来说,是一种获取、处理、分析和展示地理空间数据的技术手段。
它主要包括地理信息系统(GIS)、全球定位系统(GPS)、遥感技术(RS)等。
这些技术的协同作用,为公共安全的各个方面提供了有力的支持。
首先,GIS 在公共安全中的应用十分广泛。
例如,在灾害管理方面,GIS 可以用于绘制灾害风险地图。
通过整合地形、地貌、气象、人口分布等多方面的数据,能够清晰地展示出哪些地区容易受到洪水、地震、滑坡等自然灾害的影响。
在灾害发生前,相关部门可以根据这些地图制定应急预案,合理安排救援资源的分布。
灾害发生时,救援人员可以利用 GIS 系统快速定位受灾区域,规划最佳的救援路线,提高救援效率。
另外,GIS 还在犯罪分析中发挥着关键作用。
警方可以将犯罪地点、时间、类型等信息输入到 GIS 系统中,通过空间分析功能,发现犯罪的热点区域和规律。
这有助于警方合理调配警力,加强对重点区域的巡逻和监控,从而有效预防和打击犯罪。
GPS 技术在公共安全领域也具有不可替代的地位。
在紧急救援中,求救者可以通过携带的GPS 设备向救援中心发送自己的准确位置信息。
救援人员能够迅速确定求救者的位置,节省搜索时间,提高救援成功率。
此外,GPS 还广泛应用于警车、消防车、救护车等应急车辆的导航,确保这些车辆能够在最短时间内到达事故现场。
遥感技术同样为公共安全提供了重要的信息支持。
通过卫星遥感和航空遥感,可以对大面积的区域进行实时监测。
在森林火灾监测中,遥感技术能够及时发现火源,并对火势的蔓延情况进行评估,为灭火指挥提供决策依据。
在环境污染监测方面,遥感技术可以监测大气、水体和土壤的污染情况,帮助相关部门采取有效的治理措施。
除了上述常见的应用,地理信息技术在公共卫生领域也有出色的表现。
一种基于WebGIS的货运机场综合气象信息预警预报系统摘要:鄂州机场是目前我国首个干线机场空管自建自营的机场,负责2400高度以下区域进近管制服务及塔台管制服务,对气象服务的要求很高。
本文设计了一种基于WebGIS的综合气象信息预警预报系统,旨在更好地融合分析地理信息数据与气象信息数据,预报出准确地机场重要天气,完成预警预报信息的制作与发布工作。
本系统还为不同的用户定制了不同的服务产品,让用户能快速准确地查找所需的气象信息,为用户决策提供科学的依据。
关键词:WebGIS;气象信息;预警预报;鄂州机场0 引言近年来,我国民航事业飞速发展,航班数量大幅增长,根据民航局统计,2016-2019年民航运输机场起降架次增长率均超过5%[[1]]。
在大流量背景下,极端恶劣天气已经成为影响飞行安全及效率的主要原因,对气象服务的要求也更高。
其原因有二:第一,气象服务所需要的数据来源于不同的平台,数据的处理及信息的挖掘需要花费不少时间,总结分析出结论较慢;第二,面对不同的用户气象服务的内容不同,遇到相同的天气需要作出不同的气象服务,服务效率很受影响。
因此如何在多源的气象数据中提取出所需信息的并制作成服务产品,根据不同用户的需求生成不同的服务产品并推送给各个用户,变得十分有必要。
高效的气象服系统对保障航空器飞行安全,提升货运机场运行效率十分关键。
1 系统架构本平台网络架构遵循多层网络安全架构设计原则,将整个平台分为外部区域、数据采集区域、内部核心区域。
其中:外部区域包括卫星云图数据、气象局数据、机场观测数据、天气雷达数据等。
数据采集区域分为接入层和采集层,接入层通过互联网、专线连接外部数据源,采集层通过接入层采集数据存储在存储系统。
核心区域部署包括数据采集服务器、分布式存储服务器、分布式计算服务器、数据库服务器、串口服务器。
2 关键技术2.1基于实况和预报产品,实现国内及国际一定范围内的机场天气预警,生成本机场和区域范围内的航空危险天气预警预报产品,以声音、特定图形变化等方式进行告警提示。
近几年,随着信息技术的发展,地理信息的产业化、社会化拓展了地理信息服务在不同行业的应用,推动了全球化地理信息应用的发展。
社会对地理信息服务的新需求也不断推动网络地图服务模式的发展,地理信息服务已从早期以地图为载体的信息传递方式发展到建立在计算机技术、网络技术、空间技术、通讯技术以及地理信息技术等基础上的现代地理信息服务模式。
然而,传统GIS系统建设周期较长,过程复杂,建设成本和维护成本较高,并不适合中小信息化项目的建设开发。
目前,许多网络服务商提供了免费的公共地图API服务。
此服务能有效地降低了运营成本和周期,降低维护难度,使得开发人员能将工作重点置于数据服务和资源调度上,减少了传统的底层数据的大量维护工作。
目前,已经有越来越多的网站和网络应用程序利用地图服务及其应用程序接口(API),将扩展的地图服务整合到自身的使用之中。
目前,青岛市气象局已在青岛市布设了多个气象地面自动站。
这些地面自动气象站包括四要素、六要素和七要素自动站,自动气象站的空间分布密度非常大,在软件开发时使用以往的标量地图标注将会出现站点重叠现象,所以必须引入可以缩放且能分级显示的系统。
青岛市气象局自主组织开发了一套基于We b的自动站监测软件,其中一个模块采用了百度地图API技术,具有在地图上实时显示以经纬度为坐标的站点分布,并能实时展现自动站当前状态信息;后续开发中,可以叠加等值线多普勒回波图的功能,能够根据气温降水风等要素的变化和通讯状态显示不同的站点状态警示,可检索单个站点的要素变化曲线或直方图。
本文重点介绍如何通过百度地图API接口,实现青岛市气象自动站点的空间分布矢量图示功能,实现各站点实时气象要素的即时显示功能。
1 百度地图API背景百度地图API是一套公共应用程序接口,该API提供了大量的实用工具用以处理地图,并通过各种服务向地图添加内容,从而使开发人员能够在web应用程序上创建功能全面的地图应用程序。
百度地图API为开发者提供和丰富的函数、控件、事件和封装的类,提供了很多的专题图服务接口供用户使用。
第1篇一、引言随着信息技术的飞速发展,气象服务已经从传统的天气预报、灾害预警等基本功能,逐步向智慧化、个性化、精准化方向发展。
智慧气象服务方案旨在利用现代信息技术,整合气象资源,提高气象服务的质量和效率,为政府、企业、公众提供更加便捷、精准的气象服务。
本方案将从需求分析、技术架构、服务内容、实施步骤等方面进行详细阐述。
二、需求分析1. 政府需求(1)提高气象灾害预警能力,减少灾害损失;(2)加强气象信息共享,提高政府决策水平;(3)实现气象资源合理配置,推动生态文明建设。
2. 企业需求(1)提供精准的气象服务,降低生产风险;(2)优化资源配置,提高经济效益;(3)保障企业安全生产,提高企业竞争力。
3. 公众需求(1)获取便捷、准确的气象信息;(2)提高防灾减灾意识,保障生命财产安全;(3)满足个性化、多样化的气象服务需求。
三、技术架构1. 数据采集与处理(1)气象观测数据:通过地面气象站、卫星遥感、雷达等手段,实时采集气象数据;(2)气象预报数据:利用数值预报模式,生成短期、中期、长期预报产品;(3)气象服务数据:整合气象信息资源,形成气象服务数据库。
2. 智能分析与应用(1)气象灾害预警:利用大数据分析、人工智能等技术,实现气象灾害预警的自动化、智能化;(2)气象服务个性化:根据用户需求,提供个性化气象服务;(3)气象服务精准化:结合地理信息系统(GIS)等技术,实现气象服务的精准定位。
3. 网络通信与平台建设(1)构建高速、稳定的气象信息传输网络;(2)搭建气象服务云平台,实现气象信息资源的共享和交换;(3)开发移动端、PC端等气象服务应用,方便用户获取气象信息。
四、服务内容1. 气象灾害预警(1)及时发布气象灾害预警信息,提高公众防灾减灾意识;(2)开展气象灾害风险评估,为政府决策提供科学依据;(3)利用大数据分析,实现气象灾害预警的精准化。
2. 气象信息共享(1)建立气象信息共享平台,实现气象数据的互联互通;(2)为政府、企业、公众提供实时、准确的气象信息;(3)推动气象信息在各个领域的应用。
第29卷第2期 2012年2月 计算机应用与软件
Computer Applieations and Software Vo1.29 No.2 Feb.2012
GIS在公共气象服务网站的应用 何险峰 郑丽娟 徐 箐 雷升楷 张祥峰 罗永康 (四川省农村经济综合信息中心四川成都610072)
摘要 给出以GJS分析为核心的公共气象服务网站框架。阐述GIS与多时空尺度气象要素间的相互关系,GIS在系统逻辑分 层中的位置,一维、二维、三维分析图的网页功能。同时对G!S应用中所面对的一些关键技术进行了深入分析。如含权地理边界预 剪裁气象要素插值算法、netCDF文件产生、二维和三维可视化技术等等。该套系统已经在中国天气网、四川气象网、成都公共气象 服务网等网站中得到应用。
关键词 三维GIS 中图分类号TP39 气象要素分析图 文献标识码 多时空气象要素分析 A
APPLICATIoN oF GIS IN PUBLIC METEoROLoGICAL SERVICE WEBSITES He Xian ̄ng Zheng Lijuan Xu Qin Lei Shengkai Zhang Xiangfeng Luo Yongkang (Rural Economic Information Center of Sichuan,Chengdu 610072,Sichuan,China) Abstract A framework of public meteorological services website using GIS analysis as the core is presented.The correlation between G1S and the meteorological elements with multiple temporal—spatial scales,the position of GIS in hierarchy of the logical system,and the web page functions of one,two and three-dimensional analysis maps are expounded.Meanwhile.SOlUe 0』’the key technologies the GIS applications faced are anatysed in—depth.For example,the meteorological elements interpolation of pre-cut weighted geographic boundaries,the generation of netCDF file,and two and three-dimensional visualisation technique,etc.This system has been applied in the websites including China Weather Networks,Sichuan Meteorological Networks and Chengdu Public Meteorological Services Networks.
Keywords Three-dimensional GIS Analysis map of meteorological elemems Multiple temporal—spatial scales meteorological elemems analysis
0 引 言 公共气象服务是气象工作的出发点和归宿。国民经济活动对 气象服务需求的多样性、及时陛、时空和要素的不确定性,为互联网 时代,探寻高效、便捷、自动的公共气象服务方式,提出更高的需求。 地理空间信息服务代表了未来互联网时代的发展趋势,也 是公共气象服务的必然选择。国际上,由四百多个政府机构、公 司等形成的开放地理空间联盟(OGC) 成为地理空间信息服务 标准制定者,已经发布的30多个标准成为(Google Earth、ArcGIS、 IDL、IDV 等)地理信息系统(GIS)共同遵循的规范。例如,在大 多数GIS工具中有关KML文件的存取、通过WMS获取地图背 景、通过WCS获取DEM数据等功能,都可以从OGC的规范中找 到出处。在地球科学数据规范方面,Unidata提出的通用数据模 型(Common Data Model~CDM) 已经形成对诸如Gribl、Grib2、 Buffer、DEM、NetCDF、HDF等数据格式的统一访问能力。在GIS、 CDM、气象科学的相互融合方面,适合气象专业的GIS工具如 IDV、IDL、ArcGIS等工具已经在气象、海洋等部门应用。 在国内,随着中国天气网 的开通,加密地面自动站近实 时气象数据库的业务化运行,使得近实时GIS分析产品向网站 发布成为可能。目前,气象部门建设的GIS类服务系统主要有 MICAPS(气象信息综合处理系统)业务系统和MESIS(决策气 象服务系统) J。MICAPS系统是面向预报员的业务操作,其 产品交互制作能力不能适用于公共气象服务的需要 MESIS是 一套基于ArcGIS的地理信息系统面向决策气象服务的系统,由 于其中是以GIS为基础的,大大丰富了气象服务产品,但该套系 统是基于商业软件的,在部门内推广使用存在维护和升级方面 的顾虑。公共气象服务网站的基石是各类实时/历史信息,这些 信息既包括空间地理信息,又包括空间密不可分的多时空尺度 气象要素信息。以开源GIS技术为核心对这些信息按时问、空 间分布规律重行组织为一维、二维、三维GIS分析产品并及时发 布到网站,是本文关注的焦点。
1系统总体设计 公共气象服务的多样性、及时性、时空和要素的不确定性,可 以用多时空尺度气象要素表现完成。系统总体设计给出多时空 尺度气象要素的维度划分、系统分层逻辑结构和处理时序设计。 1.1维度设计 维度是系统设计的纲领和思想。每一个维度用来代表业务 活动中的一类属性,即属性的集合构成一个维度。在以GIS为 核心的架构中,我们从用户使用角度提取出气象要素、时间分 层、地理分区、表现方式等4个维度作为系统设计的主要实现目
收稿日期:2011一O2一O8。何险峰,高工,主研领域:地理信息系统 内容管理系统,气象预报技术。 计算机应用与软件 2012生 标。如图1所示。 气辣蘩薰 ■拳 赶 ^ 气压 精 一 小膏曩知鼻 、醒聪"|市埘
,I毫 ●■ :●■ =●■一一 星棚 兰■崎■■
图1 GIS内核下公共气象服务的四个维度 对于气象要素维度,以中国2640个地面自动站、西南5省 市8000个加密地面自动站要素为基础,采用气温、降水、湿度、 地温等12要素作为GIS分析的基本对象。 对于时间分层维度,分为小时、日、旬、月、年5个尺度。对于 地理分区维度,分为中国(华北、华东、中南、西北、西南、东北)、区 域、31个省级、四JIl省21个市州等4个不同级别。每个区域格点 场的分辨率按照区域范围越小,分辨越细的原则设计。如对中国 和区域范围,采用10km X 10km的分辨率,对省级采用5kin X5km 分辨率,对地市级分辨率可以达到lkm X lkm。目前,总共有59 个地理分区加入到近实时地面气象要素的GIS应用业务。 对于表现方式维度,主要有列表、一维曲线分析图、二维分 析图、三维分析图、动画等表现方式。在一维分析图设计中需要 考虑不同时间尺度下的时间周期设计。在二维分析图设计中, 需要考虑分析图形的插值方案、色标、背景图、色斑图、等值线图 等表现因素。在三维分析图设计中,需要考虑数值高程模型数 据(DEM)、材质表面、站点标注等与分析图的融合。 1.2系统分层 维度设计仅仅是一种理想,需要经过系统逻辑分层得到软 件系统结构。图2所示的近实时地面气象GIS服务系统将系统 分为操作系统层与外部数据输入层、数据层、格点场层、GIS加 工层、Web应用层、门户层、客户端层等七层,层与层之间逻辑 上相互依赖。系统的主要特征是将数据层的地面气象要素加工 为格点场集合,通过开源气象专业GIS工具~IDV(Inte ̄ated Da- ta Viewer)融入GIS数据并加工为图形分析产品供门户层使用。 l 竺 : :! :竺 I
应用穗: 一维,二罐,兰维/气拳囊囊6ls分析蟹产品联务
I各区麓Iidv。i 0I文件集 l 中匿/大 ,省懒柿l蝉薛点场 l 中曩/大逸,誊胰E级市地瞳臂鬃
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操作系统:Linux,wi ndows。Ptp服务
图2近实时地面气象要素GIS服务系统结构
在数据层,系统以操作系统层的ftp文件服务器或气象信息 共享平台为依托,按照1小时、6小时或日为间隔的时间周期, 获取/计算全国2640个、西南8000个站点自动报文资料并保存 人数据库。 在格点场层,系统以Java SE、NetCDF Java、Bames插 值 ’ 、含权地理边界预剪裁三维矩阵¨¨为基础,将离散站点
要素转换为格点场数据。 在GIS层,利用IDV分析软件完成格点场图形分析,并融入 地理边界、地图背景、数值高程模型数据(DEM)等地理信息,并 发布到Web服务器。 在应用层和门户层,对时间、空间、要素、表现方式进行交互 式Se ̄elet设计,为公众提供服务。 显然,整个系统的设计是以GIS核心的,无论是格点场的产 生或是图形分析产品输出都是为满足GIS接口、处理而设计的。 1.3工作流时序 自动化离不开处理过程的时序设计。由于自动气象站数据 采集的高度规范性,可以提出正点观测后一小时可以提供不同 时间尺度、不同区域的GIS服务产品的工作目标。具体可以分 解为如下一系列工作流时序安排: 小时GIS分析图产生时序。3O分开始完成数据进入数据 库并进行排错、统计加工处理;35分钟开始完成格点场计算GIS 分析图处理。45分钟提供公众服务。 日、旬、月GIS分析图产生时序。每日21时开始完成日、 旬、月(旬月值在期末)的统计计算;22时完成格点场计算GIS 分析图处理。22时1O分提供公众服务。
2系统功能 2009年中国气象局开展了中国天气网省级站的建设工作。 我们以多时空尺度气象要素表现为出发点,面向全国,立足西 南,着力四川,设计实施了一维、二维、三维地面气象要素分析的 公共气象服务网站系统。以小时为单位为中国天气网四川站提 供大量近实时GIS分析图形服务产品。 2.1一维分析图功能 ’ 如图3所示,一维分析图的主要功能是浏览器用户与数据 库交互,实现指定单站历史/实时小时、日、旬、月12个地面气象 要素的查询和曲线图显示。其特色是,不仅给出指定单站的近 实时时间序列曲线(柱图),还给出近周期的滑动统计、历史气 候统计等参照曲线(柱图)。在公共气象服务网站中,一维分析 图提供了最为细致、具体的要素演化情况,但从宏观分析出发, 还需要二维、三维分析图的支持。 椭一 心,J埘静日棼旬尊月 砒一捐