桃林口水库灾害性天气预警系统的功能与特点

白 松

桃林口水库灾害性天气预警系统利用第五代区域（MM5）中尺度数值模式，以美国NCEP的GFS全球预报资料为背景场，提供预报时间段为0～48h的天气形势及多种物理量的精细预报，通过GIS技术及雨量分析算法，精确的计算各个降雨过程产生的面雨量和水量，可以计算出流域、整个地区及各个分区的降雨信息。还可以利用数值预报系统或国家气象部门的雨量预报数据计算未来24～48h各区域的面雨量和水量。在雷暴、降水、大风、大雾等重要天气预报中发挥作用。

1. 系统组成

该系统是在GIS系统的基础上开发的，建设内容包括以下5个方面：实时雨量数据提取模块，雨量预报数据传输模块，面雨量水量计算软件，WebGIS网页显示，其他相关预报系统的整合。

2. 系统结构功能

一是实时雨量数据提取模块功能。用于提取各数据源的实时雨量，包括遥测雨量、报讯雨量、气象雨量等。将各数据源雨量进行插补，最大限度地增加观测密度。

二是雨量预报数据传输模块功能。将降雨预报数据（24～48h数值预报）从气象部门传输到防办服务器中。

三是面雨量水量计算软件的功能。该软件能够计算桃林口水库流域整个地区或任意区域的实时面雨量、预报面雨量及水量数据；提供预警报警功能，当某区域的降雨超过一定的阈值，则进行报警。当某区域未来24～48h预测降雨超过一定阈值，再次报警。进行实时和预报降雨热图分析。实时雨量分析表现方式：等值线图、等值面图、降水热图、面雨量分析列表。可对降水过程逐小时降水进行降水热图分析，以动画方式演示，体现降水过程的动态变化。该模块接受来自用户的操作需求，在相应的数据库中提取数据，通过整理后提交给分析模块。

四是WEBGIS平台显示网页的功能。该平台用于网页上展示桃林口水库流域区电子地图及桃林口水库流域地区的电子地图，并提供各种地图操作和计算操作，整个网页系统采用一个整体架构模式，所有内容都放置在菜单面板上，打开任意网页都会以标签的方式显示在构架之中，各网页均可以进行快速切换。

五是相关预报系统的整合功能。为该系统的使用更加方便，更好地体现其完整性，需将现有的雨情、台风信息、云图、雷达、天气预报等系统进行整合，接入到该系统中。整合过程需对现有各系统的页面显示和功能进行部分改造，整合后成为一个完整的综合查询会商系统。

3. 系统开发采用的关键技术

3.1 雨量分析技术

该系统采用的雨量分析技术为距离倒数加权法（InverseDistanceWeighted-Method）。该方法以数据点与网格点的距离平方倒数作为权值，距离越大权值越小，反之则越大。在具体应用时，既可以把它当作精确估值，又可当作平滑估值。

3.2 .NET开发技术

在以往的信息系统开发过程中，如果采用的是C/S结构，就需要有适合C/S结构的一套开发工具及运行环境；而如果采用的是B/S结构，则也需要有相应的一套工具及环境，这两种方式往往互不相容。在新推出的.NET架构中，可以在统一的环境下开发C/S和B/S混合结构的管理信息系统，这主要归功于.NET技术把Windows应用程序与Web应用程序完全统一为一个完整的开发运行环境。

3.3GIS开发技术

GIS（GeographicInformationSystems，地理信息系统）是多种学科交叉的产物，它以地理空间为基础，采用地理模型分析方法，实施提供多种空间和动态的地理信息，是一种为地理研究和地理决策服务的计算机技术系统。其基本功能是将表格型数据（无论它来自数据库、电子表格文件或直接在程序中输入）转换为地理图形显示，然后对显示结果浏览、操作和分析。

该系统开发中采用的GIS平台是OpenScales。该GIS平台是一种网上流行的开源GIS技术。它可以运行于网页，以矢量数据的形式进行数据展示。用它开发的软件，可以在网页上达到C/S（客户端软件）的展现效果。

3.4Flex开发技术

Flex是一个高效、免费的开源框架，可用于构建具有表现力的 Web应用程序，这些应用程序利用 Adobe FlashPlayer和 AdobeAIR，运行时跨浏览器、桌面和操作系统实现一致的部署。虽然只能使用Flex框架构建Flex应用程序，但 AdobeFlashBuilderTM（之前称为 AdobeFlex®BuilderTM）软件可以通过智能编码、交互式遍历调试以及可视设计用户界面布局等功能加快开发。

3.5WebService技术

WebService是一种新的web应用程序分支，他们是自包含、自描述、模块化的应用，可以发布、定位、通过web调用。WebService可以执行从简单的请求到复杂商务处理的任何功能，一旦部署以后，其他WebService应用程序可以发现并调用它部署的服务。Web Service是一种应用程序，它可以使用标准的互联网协议，像超文本传输协议（HTTP）和 XML，将功能纲领性地体现在互联网和企业内部的网络中，可将Web服务视作Web上的组件编程。

4. 系统先进性

4.1 可伸缩的体系结构

系统采用的是全面的、可伸缩集成的体系结构，可提供多层次的产品解决方案，用户可以综合考虑需求、资金、技术等因素，根据不同应用阶段和层次的需求配置多层次的产品方案。

4.2 系统功能强

系统提供各种天气数据的分析功能模块，还提供预报所需数据的输入、输出、编辑、地图分层叠加显示、多种方式查询等基本功能。

4.3 系统稳定性及安全性强

该系统由多模块组合而成。不但有无人职守的处理部分，还有数据库管理、数据分析、网页发布显示等多个环节。本系统采用了一些技术，使系统具备了对不同类型和规模的数据和使用对象都不会崩溃的特质，以及灵活而强有力的恢复机制，具备了完善的权限控制机制以保障系统不被有意或无意破坏的特质，具备了在并发响应和交互操作的环境下保障数据安全和一致性的特质。

5. 结语

近年来，随着桃林口水库水情信息采集站点设备的更新，暴雨预警系统充分利用了水库的水情遥测信息，并在此基础上分析开发，采用先进的地图发布平台、XML技术、Flex开发技术和GIS图表化表达技术，实现了实时水情信息与空间数据一体化存储，并通过水情站与预警区域的关联，实现了区域水雨情信息实时自动统计分析，达到了水雨情数据的共享，提高了预警工作的精度和效率，实现了水雨情信息的地理网格化区域预警，有效提高了桃林口水库对暴雨洪水特别是短历时局地强降雨的实时掌握预警能力，为水库防汛提供科学、可靠、高效的预警信息，更好地发挥了水情信息和预警信息在防汛决策中的指挥作用。