论我国农业气象服务系统发展与设计策略

贺　宇

【摘要】气象与农业有着极其密切的关系。在农业科技信息化飞速发展的今天，系统化农业气象信息对农业生产、农业经济体系运行的指导作用显得尤为重要。本文探讨了基于GIS和MICAPS的农业气象服务系统的设计策略，并以农业害虫的动态显示系统为例探讨了农业气象服务系统的应用。

【关键词】农业，气象服务，信息系统，设计

1.系统开发方案

目前，专门针对农业气象应用的信息系统都是在现有商业GIS系统的基础上加以扩展或进行二次开发而成，主要有三种开发方式:独立二次开发、单纯二次开发和集成二次开发。

1.1独立二次开发

指不依赖于任何GIS工具软件，从空间数据的采集、编辑到数据的处理分析及结果输出，所有的算法都由开发者独立完成，然后采用某种程序设计语言，如visua1 C+十、Delphi等，在一定的操作系统平台上编程实现。独立开发在功能实现上相对灵活，更具有针对性，且可以节约购买商业GIS软件所需的成本，但这种开发方式需要将大量的时间与精力用于与应用无关的底层实现而使开发周期延长，花费也多。对于中小型开发项目组来说，受到能力、时间、财力方面的限制，采用此种开发模式是不现实的。

1.2单纯二次开发

指在通用GIS软件功能的基础上，借助于GIS工具软件提供的二次开发语言进行气象应用系统的开发。目前，国内外流行的GIS工具软件大多提供了可供用户进行二次开发的宏语言，如:美国环境系统研究所(ESRI)开发的ArcView提供了Avenue语言，美国MapInfo公司研制的MapInfo Professional提供了Map Basic语言等。用户可以利用这些宏语言，以原GIS工具软件为开发平台，开发出自己的针对不同应用对象的应用程序。这种方式省时省心，周期短，目标相对明确，只需把需要实现的部分模型集成到GIS软件平台中，简单易行，经费所需较少。但在开发专业应用模型时，与其他主流可视化编程语言相比，这些宏语言所提供的功能有限，效率低下，编写的程序没有很好的移植性。用他们来开发应用程序不尽人意。

1.3集成二次开发

利用专业的GSI工具软件，如ArcView、MapInfo等，实现GIS的基本功能，以通过软件开发工具尤其是可视化开发工具，如COM .NTE，Java和C++等为开发平台，进行两者的集成开发。集成二次开发既可以充分利用可视化软件开发出高效方便的编程功能，又可以充分利用地理信息系统工具软件完备的空间数据可视化分析处理功能，集成二次开发又可细分为两种方式:

(1)OLE/DDE

采用OLE Automation(object Linking and Embedding，对象链接与嵌入)技术或DDE(Dynamic Data Exchange，动态数据交换，是OLE技术的前身，是在微软的Win32应用程序接口(API)上所开发的应用程序之间动态交换数据的一种方法。

(2)组件式GIS

组件式GIS(Components GIS，简称Com GIS)开发方式基于标准的组件式GIS软件平台，可以实现高效无缝的系统集成，允许将专业模型、Com GIS控件、其他控件紧密地结合在统一的界面下，开发出来的应用系统可以完全脱离GIS工具软件的运行环境，但功能完全可以不逊于通用型GIS软件。

2.开发方案的选择

采用集成二次开发，开发出基于GIS和MICAPS的农业气象基础信息系统，充分发挥地理信息技术和现代气象信息综合处理技术在气象数据处理上的优势。这种方法惟一的缺点是前期投入比较大，需要同时购买GIS工具软件和可视化编程软件，但“工欲善其事，必先利其器”，这种投资值得。目前本单位己有PCVSAT卫星气象数据接收系统、MICAPS.20气象信息综合分析处理系统、ArcGIS9地理信息系统和可视化编程软件，正在筹建全自动气象站，基本的研究条件己具备。所以我们可以更充分地利用现有的计算机软硬件和气象资源，为单位利用农业新技术更好地服务于“三农”提供一条途径。

3.我国农业气象服务系统实施案例——农业害虫的动态显示系统

本系统能够将气象要素、GIS与计算机技术有机结合起来，对农作物生长过程中的白背飞虱数据进行输入，输出，编辑和查询，更重要的是可以通过该系统对危害程度进行时空分析，把抽象的数据转化成清晰简明的电子地图，直观显示白背飞虱发生程度及地域分布规律，剖析其发生的气象背景，提出防治建议，进而达到综合治理的目的。

3. 1数据来源

主要由农业部全国农业技术推广和服务中心提供的69个病虫测报站候报白背飞虱灯诱资料和国家基础气象信息中心提供的中国731个地面气象站和196个探空站的逐日气象数据。

3. 2数据处理

基于GIS和MICAPS的农业气象基础信息系统根据虫情数据特点设计了专门的查错、过滤程序，完成数据的有效性及可靠性检验，通过数据管理系统对这些数据按候累加(3~11月)处理成相应的接口文档后自动转入本系统，再利用其强大的的统计分析、空间分析(如空间插值、生成等值线等)、盛加分析和显示功能，将该虫情数据在发生区域内进行时空发生动态显示，从而完成此动态显示系统的制作。中央及各省测报站可按全国、各省各代的虫情数据，利用此系统制作出各自的动态显示图，并结合气候等其他因子资料作出预报。

3. 3结果显示

这种虫情动态显示系统特别为迁飞性害虫白背飞虱的预报提供了快速、全面和准确的时空动态信息。在系统的应用过程中，可以根据虫情资料和实际需要，创建相应的图层，在此基础上，结合系统的GIS功能模块，将害虫发生危害、分布扩散等信息图层与地理背景图层(如:地形、海拔、土地利用等)和气象要素图层(降水、高空风场、温场等)进行盛加，经过进一步的综合分析和处理，则可以得出迁飞害虫大范围迁飞、降落和引起灾变的原因，从而为农业害虫的管理、预测、预报提供一种切实可行的方法。通过输出设备将所要求的结果以图形、表格、等值线等形式打印出来，提供给用户。

参考文献

[1]张芝利，朴永范，吴拒文主编.中国有害生物综合治理论文集[C]. 北京:中国农业科技出版社，1996

[2]樊建勇. GIS在气象领域中的应用前景分析[J]. 科技广场，2007,(5)

[3]栾青. 地理信息系统（GIS）在气象中的应用前景及实例分析[J]. 山西气象，2007,(3)