气象灾害防御综合信息显示系统研究与实现

史建国　张艳刚

摘要：本系统根据我省气象灾害状况和特点，实现了气象灾害防御综合信息显示系统，可以便捷、快速的为各级领导提供各种气象实况、预报与预警信息等，更好的满足决策气象服务的需求。本系统采用WebGIS等各类展现技术，以直观、形象的方式集中显示气象信息和预警信息等。本文主要从平台结构设计、功能设计以及实现等方面介绍气象灾害防御综合信息显示系统。

关键词：气象灾害 灾害防御 显示系统

中图分类号：TP311.5 文献标识码：A 文章编号：1007-9416（2016）08-0108-02

河北地形地貌多样，气候条件复杂，气象灾害较为严重。特别是随着全球气候变暖，近年来暴雨、暴雪、冰冻、雾霾等极端天气事件明显增多，由此引发的山洪、滑坡、泥石流、城市内涝以及森林草原火灾等次生、衍生灾害，严重威胁着人民群众的生命财产安全，气象防灾减灾工作面临着巨大压力[1]。

气象防灾减灾，关键是把预报变成预警、把信息变成信号，做到谋事在先、防患未然。随着气象综合观测系统的建设和气象业务规范的逐步调整，气象信息在内涵与外延上发生了重大变化，种类和数据量都呈几何级数增长[2]。目前，我国各省（市）都纷纷开展了气象信息共享平台的建设工作[3-5]，并取得了一定效果。面对如此庞大繁杂的数据和产品，为了向领导部门及时提供有效的集约的气象灾害预警信息，协助领导部门做好灾害防御的预案，提高我省气象移动办公能力和应急服务水平，减轻我省人民生命财产的损，我们开发了以预警信息为核心的气象灾害防御综合信息显示系统。

1 结构设计

基于面向对象的设计方法，将系统分为数据处理和用户服务两个对象。面向数据处理系统在后台多任务方式运行，主要负责信息采集、数据处理、数据解析、产品生成与产品入库等数据处理功能。面向用户服务系统采用模块化设计，主要承担对外服务的功能，通过WebGIS等各类展现技术，将气象信息和预警等信息提供给用户，同时接受来自用户的请求并通过Web响应。

本系统采用C/S和B/S相结合的方式，其中C/S架构主要用于后台数据处理的应用体系，B/S架构体系主要用于面向用户的服务体系。一些复杂的图形显示由后台程序生成静态图片来完成，以提高页面的访问速度。简单的图形、表格显示由Web中的控件完成，部分极值统计功能由后台程序和数据库完成，Web页面不作处理，整个显示子系统采用胖服务器-瘦客户端的方式。可以随时随地在电脑或各种移动设备上进行操作而不用安装任何专门的软件，易于使用。

总体结构如图1所示。

2 功能设计

该系统分为5大模块，分别为天气预报、预警信息、降水实况、温度风能见度实况和探测信息。

2.1 天气预报

该模块包括短期预报、中期预报、城市预报和交通预报。

短期预报为省气象台发布的我省未来3天的天气预报，以及未来24小时、48小时、72小时降水预报图分别预报未来24小时、48小时、72小时的降水区域和降水量级，图形化呈现降水预报。

中期预报是省气象台发布的我省未来10天的天气预报。

城市预报为我国主要城市未来3天的天气现象、气温、风向和风力的预报，包括白天和夜间天气情况。而且，城市预报分为“全部”、“京津冀”、“其它省会”、“特区和单列市”4类。

交通预报为我省境内的省道和经过我省的国道路段的预报，包括交通大雾预报、道路结冰预报和交通沿线预报3部分，分别预报未来一天的道路大雾情况、道路结冰情况、道路沿线天气情况。交通预报将大雾级别分为3级，将结冰级别分为4级。交通预报使用WebGIS技术使预报更加形象，可通过放大缩小功能更加具体的定位相应路段。而且，交通沿线预报将不同天气现象用相应图标标记出来，点击图标，可显示未来48小时预报。

2.2 预警信息

该模块为我省的省气象台及各地市气象台发布的大雾、霾、大风等预警信息，并以不同图标做出提醒。预警信息是本系统的核心部分，时效要求很高。由于目前，省内发布预警信息都发到国家突发事件预警信息发布系统，所以我们利用后台程序与国家突发事件预警信息发布系统有效对接，从而使预警信息统一、及时。

2.3 降水实况

该模块为我省过去一段时间的降水量分布实况，包括统计各个量级分别的站数，以及全省降水区域和降水量，点击地市可以显示相应地市各雨量观测站的详细降水情况，每小时发布一次。降水实况包括1小时降水量、12小时降水量和24小时降水量，分别为过去1小时、12小时、24小时内的降水累计量，图形化显示降水实况，通过不同颜色显示降水区域和降水量。

2.4 温度、风、能见度实况

该模块包括温度、风、能见度3部分，分别为我省气温实况、极大风速实况、能见度实况，包括统计各个量级分别的站数，各区域通过不同颜色标识相应的级别，点击地市可以显示相应地市各观测站的详细情况，每小时发布一次。

2.5 探测信息

该模块包括卫星监测热点及雾霾、环境气象、雷达回波强度和卫星云图。

卫星监测热点及雾霾为监测的我省热点、雾霾等的卫星遥感图像和详细信息。

环境气象为我省的当前空气质量情况，包括实况监测分析、环境气象日报、环境气象周报、环境气象评估。实况监测分析主要为当前时刻AQI实况及分布图、城市信息和河北省空气质量等级统计。其中，当前时刻AQI实况及分布图为全省各城市空气污染等级、AQI指数、首要污染物和全省的AQI实况分布图；城市信息为全省各城市的过去24小时AQI指数变化情况；河北省空气质量等级统计为全省各城市的空气质量、出现站数、AQI均值、AQI极值、首要污染物和相应的观测站信息。环境气象日报为空气质量的实况分析和未来三天空气质量预报。环境气象周报为空气质量的上周空气质量回顾和本周空气质量预报。环境气象评估为对上月环境气象的评估，包括空气质量概况、气象条件分析等。

雷达回波强度为河北雷达拼图产品，每6分钟生成一张拼图。拼图具有放缩、拖动等功能，还可以通过播放功能对拼图进行连续播放，或定位第一帧、最后一帧、前一帧和后一帧等。

卫星云图为全国的卫星云图，每30分钟生成一张图，也可以通过播放功能对拼图进行连续播放，或定位第一帧、最后一帧、前一帧和后一帧等。

3 系统实现

3.1 平台搭建

本系统采用完全免费的Linux+Apache+Mysql+Php（LAMP）搭建Web服务器和数据库等，LAMP具有Web资源丰富、轻量、快速开发、易于维护的优点，因此无论是性能、质量还是价格都是本系统的首先平台[6]。

3.2 数据收集与处理

数据处理采用目录监控和定时作业相结合的方式，以满足不同资料的时效要求。数据存储采用Mysql数据库和文件系统相结合的方式，便于使用关系数据库管理的数据采用Mysql数据库进行存储，而对于文件较大且不适合于关系数据库的数据将采用文件库进行管理。并且，本系统与“国家突发事件预警信息发布系统”等多个系统进行了有效的对接，使数据更加便捷、统一。

本系统采用了开源WebGIS平台，可以访问到WebGIS站点中的空间数据和进行相关的空间分析和数据管理，避免了只能在本地电脑上浏览自己的空间数据，进行专题图的制作的局限。实现基本的地图操作功能，包括地图放缩、拖动等，实现空间定位及实时查看信息。例如，本系统的交通预报、雷达拼图等广泛采用了该技术。

3.3 Web页面开发

系统采用了MVC开发模式，视图层和业务层分离，从而使更改视图层代码而不用重新编译模型和控制器代码，同样，一个应用的业务流程或者业务规则的改变只需要改动MVC的模型层即可。由于模型与控制器和视图相分离，所以很容易改变应用程序的数据层和业务规则。本系统采用PHP开发语言，页面效果采用了CSS+DIV来实现，DIV 用于搭建网站结构，CSS用于创建网站表现，CSS将表现与内容分离，便于网站维护，简化HTML页面代码。

可以通过3G无线网络或互联网线路供用户访问。3G无线网络可以使得智能手机、平板电脑等移动客户端随时随地访问该系统，方便快捷。

3.4 实现效果

气象灾害防御综合信息显示系统在界面设计中充分考虑了美观大方、操作简单，实现效果如图2。

4 总结及展望

通过气象灾害防御综合信息显示系统能随时随地在平板电脑、智能手机等移动终端设备上了解气象实况和预警信息等，减少环境限制，使用方便，操作简单。本系统的建立提高了河北省气象移动办公能力和应急服务水平，可为领导部门做好灾害防御提供帮助。由于目前有些产品出自不同部门，需要加强数据产品管理，而且，需要进一步将数据产品做细做精。另外，随着新的气象产品的出现，该系统也将进一步完善功能。

参考文献

[1]河北省气象局.把好气象防灾减灾第一道防线——河北省气象灾害防御体系建设的探索与实践[J].中国应急管理，2013（8）：27-31.

[2]马渝勇，徐晓莉，宋智等.省级气象信息共享系统的设计与实现[J].应用气象学报，2011，22（4）：505-512.

[3]王素香.对山东省气象信息共享平台建设的思考[J].山东气象，2009，29（3）：52-53.

[4]吴昊旻，姜燕敏.丽水市气象信息共享平台设计与实现[J].气象科技，2010，38（3）：357-362.

[5]吴彦平，等.河北省综合气象观测资料共享显示平台设计[J].现代电子技术，2015，38（3）：112-114.

[6]董保华，等.省级气象信息业务运行监控电子值班日志系统设计与实现[J].信息技术与信息化，2014（11）：112-113.