兰渝铁路陇南段气象信息服务系统设计与开发

张燕 魏邦宪 刘丽

摘要

陇南市是我国四大滑坡、泥石流集中高发区之一，境内铁路交通经常受到暴雨（洪涝）、冰雹、大风、雷电等灾害性天气影响。兰渝铁路陇南段气象信息服务系统实现了陇南段铁路沿线天气实时监测、信息共享、气象预报预警等专业气象服务，为陇南市铁路部门积极应对灾害性天气事件，合理制定运营安全策略提供了有效的气象服务。

【关键词】铁路 气象服务 系统设计 功能实现

1 引言

陇南市位于甘肃省东南部，区域内地形地质构造复杂，生态环境脆弱，滑坡、泥石流地质灾害分布广泛，危害严重，是我国四大滑坡、泥石流集中高发区之一。由于地理环境因素，陇南市境内铁路经常受暴雨、冰雹、雷电、大风等气象灾害以及由此而引发的次生灾害如山洪、泥石流、滑坡、崩塌等影响，铁路的连续安全运营受到严重威胁。

为了提前预防气象灾害及其次生灾害对铁路运营的影响，确保铁路系统的安全运营，2017年陇南市气象局与陇南市铁路部门合作开展了气象专业服务工作。通过调研其他地区铁路交通气象服务方式，陇南市气象局设计开发了兰渝铁路陇南段气象信息服务系统，实现了兰渝铁路陇南段沿线天气实况监测、信息共享、气象预报预警等专业气象服务，为陇南市铁路部门积极应对灾害性天气事件，合理制定运营安全策略提供了有效的气象服务。

2 系统结构设计

兰渝铁路陇南段气象信息服务系统基于GIS技术，应用数据库和网络技术，采用B/S架构，软件使用Silverlight、C#设计开发。在陇南市气象局建立了系统服务器，铁路部门通过浏览器能够方便快捷的查询、统计、分析兰渝铁路陇南段沿线相关站点雨量、温度、大风等实时监测资料和各类天气预报、预警信息。系统服务器端由数据存储服务器、Web服务器和数据交换系统组成。

2.1 数据存储服务器

数据存储服务器采用Oracle建立数据库，作为兰渝铁路陇南段气象信息服务系统的数据来源。根据数据结构和类别的不同分别建立了基本信息数据库、实时监测数据库、预报预警数据库和历史数据库四类数据库。

基本信息数据库建立了兰渝铁路陇南段沿线监测站点信息、应急管理人员信息、地质灾害隐患点信息（滑坡、泥石流、坍塌等）及GIS信息等基本信息数据库;实时监测数据库运用整合后统一的标准和格式存储兰渝铁路陇南段沿线自动气象站和雨量站实时监测数据及卫星云图、天气雷达等监测数据。并由数据交换系统对实时监测数据进行自动整理，形成日、旬、月、年统计数据后存入历史数据库并长期储存，以便于开展气象灾害防御研究时使用;预报预警数据库用于存储兰渝铁路陇南段沿线乡镇预报、数值格点预报、中长期预报、灾害性天气预警、专题服务材料等信息。

2.2 Web服务器

Web服务器使用IIS（Internet信息服务器）建立系统发布平台。陇南铁路部门使用浏览器通过公网IP访问兰渝铁路陇南段气象信息服务系统。为了Web服务器的运行安全，采取了设置安全策略、增加防火墙设备、划分虚拟局域网等方式，加强Web服务器的安全防护。

2.3 数据交换系统

数据交换系统采用GS架构，服务器端软件由C#设计，主要实现兰渝铁路陇南段气象信息服务系统各类气象数据的采集、检验、统计整理等工作。包括从陇南市气象局不同的工作服务器中提取实时监测数据、卫星云图、天气雷达及各类预报预警数据;对数据按照格式进行校验、整理，形成统计数据，并存入对应类别数据库;生成数据传输日志，对未完成提取的数据及时进行补传，以确保数据的完整性。

3 系统功能实现

3.1 客户端界面设计

兰渝铁路陇南段气象信息服务系统客户端由功能选择按钮、侧边栏、主显示区三大部分组成。功能选择按钮包括实况监测、气象预报、预警查询、数据查询、系统管理。侧边栏根据不同功能选择列出详细的功能选项。主显示区应用ArcGIS Engine的嵌入式GIS组件库和工具库进行二次开发，采用“一张图”模式，实现铁路线分布、地质信息分布与气象信息监测、预报预警信息的叠加显示及地图缩放和漫游等功能，便于快速查询气象灾害发生地的相关信息。客户端主界面如图1所示。

3.2 实况监测

实况监测包括气象信息监测（雨量监测、温度监测、气压监测、大风监测、卫星云图、雷达回波）、铁路线分布和地质信息监测（地质灾害隐患点分布）。

气象信息监测采集分布在陇南段铁路沿线自动气象站数据，实现雨量、温度、气压、风向、风速实时监测功能。设置不同铁路段的报警阈值，当该段测站气象监测值超过阈值时，以音乐和图像闪烁两种方式进行报警，实现雨强、高温、大风等报警功能。

卫星云图和雷达回波提供一小时一次的卫星云图和陇南多普勒天气雷达图播放功能，用于辅助铁路工务段工作人员了解大范围云量、天气分布状况及中小尺度天气系统发展的趋势，提前掌握短时强对流天气发生、发展情况。

地质信息监测标绘出了陇南段铁路沿线地质灾害隐患点（滑坡、泥石流、坍塌）分布情况，当出现较强降雨时，通过“一张图”功能叠加地质信息和雨量信息，便于及时了解强降雨地区地质情况，通过设置的地质灾害隐患点雨强报警阈值，实现地质灾害初步预警的目的。

3.3 气象预报

气象预报包括数值预报、乡镇预报、短期预报、气候预测及其他服务材料。用于查询、了解陇南段铁路沿线未来天气预报、气候預测及陇南市气象局发布的未来一周天气、重要天气专报、雨情信息等

3.4 预警查询

经过分析发现，影响陇南段铁路安全的主要气象灾害是暴雨（洪涝）、冰雹、大风、雷电等。系统能自动接收陇南市气象局发布的气象灾害预警信息，并以音乐和文字两种方式进行报警。当系统发出气象灾害警报时，通过预警查询功能可以了解预警信息的详细内容，及时掌握气象灾害的发生时间、地点，以便提前做好防范措施。

3.5 数据查询

数据查询主要实现监测数据查询、统计功能，包括单站资料查询、多站正点查询及多站降水统计等功能。便于掌握陇南段铁路沿线天气实况、降雨强度，对数据进行统计分析，开展气象灾害防御研究等工作。

3.6 系统管理

系统管理模块主要实现系统用户管理、权限分配;实况监测站点配置;气象要素及地质灾害报警阈值设置等管理功能。

4 结束语

兰渝铁路陇南段气象信息服务系统是在认真分析陇南市铁路部门对气象服务信息需求的基础上设计与开发的。本系统基于GIS技术，应用数据库和网络技术，采用“一张图”模式集成和展现了铁路气象服务产品，实现了兰渝铁路陇南段沿线相关站点雨量、温度、大风等实时监测和各类天气预报、预警等信息的查询。通过在陇南市铁路部门的应用，使铁路维护保障人员及时了解了天气过程对铁路交通的影响，为提高铁路交通风险防范能力和经济效益提供了具有一定应用价值的气象服务支撑。

参考文献

[1]王志禄，张燕，孙畅.陇南地质灾害气象预报及预警技术研究[J].地质灾害与环境保护，2005（01）：105-110.

[2]薛冰，鹿业涛，渠寒花.铁路交通气象服务系统的设计与开发[J].电子测试，2013（20）：13-15.