生态气象监测评估业务平台的设计与应用

□李宇光

(黑龙江省气象科学研究所黑龙江哈尔滨150001)

生态气象监测评估业务平台的设计与应用

□李宇光

(黑龙江省气象科学研究所黑龙江哈尔滨150001)

本文根据生态气象监测轨道业务的实际情况，并结构实际工作中的需求，依据C和C++语言建立了生态气象监测评估业务平台。在对其进行设计的过程中，利用生成中间交换文件，可以对各个模板所输出的结果进行更直观的观察，并进行分析，同时为等值线色斑图与区域填充等各种图形提供了绘制方式。该程序可以对AVHRR和EOS/ MODIS卫星遥感资料进行处理，并对气象观测报文进行分析解释、对数据进行分类管理、对质量进行控制，同时对水体密度指数、湿润制度、植被覆盖指数、土地退化指数等等指标进行统计，利用图像和图形的方式对生态气象监测评估产品进行输出，真正的实现了卫星遥感的智能化管理。近年来，通过实践认为该系统对生态质量气象评价有较好的实用性。

生态气象；监测；评估；业务平台；设计

1 系统目标及设计原则

利用该系统可以更好的实现对生态气象监测评估业务数据的分析和智能化的管理，利用AVHRR极轨气象卫星和EOS/MODIS卫生数据，对报文进行连接，并对质量进行控制。并按照相关的分类对数据进行管理，结合各分类的实际情况对其进行不同等级的划分，同时利用图形和图像的方式对生态气象监测评估产品进行输出。为了真正的实现上述目标，在对系统进行设计时需要充分的利用现代科技技术，比如计算信息处理技术,并对系统的先进性和实用性进行不断的完善，保证其稳定性。根据生态气象业务的发展方向，结合省级业务的整体思路和相关要求，让生态气象业务的各个部分进行更好的结合，形成一个真正的整体，同时考虑自然灾害中的各种因素，对其进行有效的预测和防范。对模板进行系统的设计，并让其具有独特性，为后期的系统更新提供良好的发展基础，并对其进行广泛的推广，让更多的省级城市对其进行应用。

2 系统设计

2.1 系统结构功能设计

在建设生态气象监测评估平台时，对其系统有着明确的要求。其设计应该可以满足数据的管理的应用，且有灵敏度、延展性和可靠性，同时让软件有一定的实用性和推广性。综上所述，在对系统中的流程进行设计时其要求较高。生态气象监测评估业务中的程序是面向对象的，也是一种模型，在计算机中形成的文件为MDI，C和C++为系统语言，VS.NET2008为开发环境。系统在设计的过程中，要求页面简洁，操作方便，人员在使用的过程中可以更直观的了解系统中的功能，即使是新员工也可以很快学会操作。

2.2 系统数据流程设计

在对数据进行设计的过程中，考虑到数据处理的方便性、使用过程中的连贯性已经使用简单性，对数据的格式和处理流程分别进行的设计，并用标识符对每种要是进行设计。

3 系统功能模块与应用

生态气象监测评估业务平台是我国各省生态监测、业务评估的主要依据，更为其地理信息、生态气象监测、参数设置、服务产品提供了一级菜单，以更好的满足日常生态气象监测业务的需求。

3.1 生态气象指数计算模块

生态气象指数模块涉及的内容较多，即：水体密度指数、湿润指数、植被覆盖指数、土地退化指数、灾害指数及生态质量综合评价。该模板会先生成各项指数的文本并记录，可以利用不同的文件名对其进行区分，随后按照行政区域对其进行绘色或者利用等值线色斑图对其进行绘制。

水体密度指数（H）：在指定的区域内,对其水体面积进行计算,然后利用面积的比率值来表示水体密度,这也是水体密度的指标.而面积的计算主要是从EOS/ MODIS卫星遥感数据中得到的.在第一次使用市,可以根据行政边界的地理信息进行计算,并结合卫星中得到的经纬度,然后形成一个文件.在下次使用时,可以当作有效的依据.依次对不同的行政区域进行测量,从而形成水体密度的指标.

湿润指数(K)：根据常规气象观测资料和气候月表所统计的数据，对某地区的干、湿程度进行判断，并形成相关的指标。湿润指数的表达方式为实际降水量和潜在蒸散量的比值。

植被覆盖指数（P）：地表植被覆盖指数是生态状态的重要表现，通过不同土地利用/覆被类型的不同权重，就可以得到地表覆被状态值。利用EOS/M ODIS卫星遥感数据进行反演归一化植被指数对植被的状态进行反映。

土地退化指数（T）：该指数主要是通过收集土地、气象信息并对其进行分析而得到的，对区域内风蚀、水蚀、重力侵蚀、冻融侵蚀和工程侵蚀的面积占区域内总面积的比重，同时对其进行评价。

灾害指数（DIS）：通过对受灾面积和程度进行综合分，结合上述得到的水体密度，对行政区域进行灾害指数计算。灾害指数主要是对一定区域内的土地、草地、森林受到自然灾害迫害的程度进行评价。

通过上述这些指标可以更好的对生态整体质量进行评价。以评价单元中各个单项评价指数和其权重值，应用加权求和方法对生态综合评价进行计算。

3.2 图形绘制工具

通过图像的方式对生态质量气象评价的各个指数进行表达。其内容包含模块的数据、制图过程中窗口的切换、图层信息显示、数据信息的显示、对数据图像提供分析和计算工具、数据之间的转化以及辅助功能等等。在对模块进行绘制的过程中主要提供两种方式：一种是按照行政区域填绘色斑图；另一种则是依靠分析等值线对色斑进行绘制。而等值线绘制色斑则又提供了通过自主研发而得到的API函数分析和GIS组件绘图模块。

3.3 地理信息等其它功能

使用GIS地理信息系统进行抠图基本、对地理的边界进行添加、对色标进行显示、以及设置相关的等值线色斑图。当系统被启动后可以从相关的参数文件中对路径进行设置，数据包含行政边界和站点的等地理背景，以图形的方式生产相关产品，从而真正的具有相关的功能,比如抠图和绘制等等.利用卫星探测仪或者卫星数据中的资料，进行相关的反演量温场.并利用相关的数据对反演量温场进行变分订正，可以对我国一些特殊的区域进行分析，同时对生态气象监测评估产品具有检索和调阅的功能。

4 实现系统的关键技术

4.1 数据文件的设计

程序在设计的过程中，在对操作步骤进行简化，让程序编制更加方便时，对文件的结构组织进行了考虑。特别是在生态气象监测评价的日常业务中，对于可能存在的错误要及时发现，并对结果进行更直观的分析，就要求最后的结果更加详细和直观。因此，系统在设计时，每个模块之间都可以生产交换文件、在对生成的数据进行记录和修改时也可以形成相应的文件，最后利用文本文件对等值线色斑图形进行绘制，从而形成一定的系统数据结构。

4.2 报文解译

顾名思义就是对该区域的月报表文件进行预处理，在处理时所使用的报文应该是原始数据，对报文中的正文进行截图、对出现的错误误码进行剔除、对对于的字符进行删除，同时对出现的错误进行及时的更正。最后对报文中出现的重要信息进行提取，利用转化系统对代码进行转换，提取可利用的信息。

4.3 控制卫星遥感数据的质量

卫星遥感在对数据进行成像时，会受到各种因素的影响，导致遥感影像会出现一定失真的情况，所以需要对其进行预处理。在预处理过程中主要包括以下内容：对辐射进行校正、对几何进行校正和消除噪声。在对辐射和几何进行校正时，1B级数据投影已经对投影进行了预处理，所以只需要消除噪声。选择噪声消除的方法时，根据数据资料中的实际情况，确定可以利用二维平滑滤波中的9点或5点平滑格式的方法,而9点平滑对高频波有较好的滤波性能,可以有效去除奇异点。

4.4 绘制行政区域色斑图

系统在生产中间交换文本文件后,对其进行利用,可以分别形成两种绘制方式.其一对行政区域的进行划分,选择不同的颜色进行填色;其二依照等值线对其进行填色.第一种方法可以对区域中水体密度和受灾情况进行较高的研究,因此绘制方法为:

（1）对卫星遥感中的数据进行读取，并对重要的因素进行计算和反演；（2）读取地域中县市边界，按照已经得到的计算进行分割，按照县市划分的结果对中间交换文件进行生成和保存；（3）根据中间交换文件对行政区域的色斑图进行绘制。

4.5 等值线分析与色斑图绘

通过已经形成的要素信息文件，对建立的多边形网格文件进行利用，识别原图和站点的坐标文件，将已经获得的要素绘制到原图上。并结合局部网络格完成补值和插值，利用等值线进行查阅和判定。等值线之间的间距可以结合实际情况对其进行修订。在对填充区域进行封闭是可以利用API函数，并绘制相关图例，对设置窗口可以设计匹配的参数，最后对各个封闭的区域进行上色，并用不同的颜色进行区分，配以文字进行表明。

通过地理信息系统中的组件可以对等值线进行分析,并完成色斑图的绘制,所以可以更好的对产品的外包和质量进行改善.此外,地理信息系统的主要用途就是对自身的模式进行区别同时形成相关的控件,但是这些控件的作用是不同的,因此功能也不一样.

结束语

系统的建立和完善是通过不断实践而得到的，可以应该对其实际中的问题进行考虑，才能发挥系统的实用性。通常系统在应用1年左右的时间就可以达到稳定发展，我国在对监测评估产品进行运用时，已经可以实现对生态和农业的监测、判断和防范，让农业生产和生态恢复都得到了更科学的保护，同时对基础信息和相关服务提供了更多的研究。随着生态气象监测评估的业务平台的不断发展，应该对系统进行不读的更新和完善，才能逐渐满足发展的需求。

[1]屈右铭,汤宇,蔡荣辉,霍林,彭莉莉.生态气象监测评估业务平台的设计与应用[A].中国气象学会农业气象与生态学委员会、南京信息工程大学、中国农学会农业气象分会、中国农科院环境与可持续发展研究所.第26届中国气象学会年会农业气象防灾减灾与粮食安全分会场论文集[C].中国气象学会农业气象与生态学委员会、南京信息工程大学、中国农学会农业气象分会、中国农科院环境与可持续发展研究所,2009:5.

[2]张树誉,杜继稳,景毅刚,乔丽.陕西省干旱监测预测评估业务平台[J].陕西气象,2009,06:31-34.

[3]刘春琳,陈亮,乔延龙,刘宪斌.天津大神堂牡蛎礁海洋特别保护区监视监控平台应用探讨[J].科技资讯, 2016,01:16-17.

1004-7026（2016）09-0058-02

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10.16675/j.cnki.cn14-1065/f.2016.09.036