GIS技术在气象服务网站的应用

高珂歆 孙建强

摘 要：通过对GIS技术的正确使用，可以帮助我国气象服务网站保证工作效率，提高对于相关气象地理信息收集、计算、整理工作的准确性和便利性。对于气象服务网站来说，一方面需要为大众提供实时的气象信息数据，另一方面往往还需要为大众提供未来一定时期内的气象变化情况。

关键词：GIS；气象服务；应用

1 GIS技术已经气象服务网站概述

1.1GIS技术概述

GIS技術也被称为地理信息系统技术，就是指以地理科学为技术理念核心，以计算机科学、计算机技术、遥感技术和信息科学为具体的运用工具的一项技术；通过建立完善的地理空间数据库，以电子信息相关工具收集、整理、计算地理空间相关数据并对数据进行整合与模拟，从而做到对现实地理情况的实时模拟。GIS系统的基本功能就在于数据的采集和数据的转换。

与传统地图相比，地理信息系统具有以下优势：首先所承载信息量大，使用方便，地理信息系统在本质上是一种计算机软件，能够承载过去传统地图无法想象的信息量。其次，地理信息系统具有多种功能，可以提供查询检索、空间分析、修改补充、距离测算等多种功能。最后，地理信息系统系统能够提供实时的空间数据变化状况。目前，GlS系统已经广泛运用于我国社会生活的方方面面，例如城市消防、环境监测、资源调查、城市规划、军事决策等等方面。

1.2气象服务网站概述

气象网站服务就是指以提供相关气象信息为经营手段的网站。目前，主要的气象服务网站有四大类功能。首先是为供决策为目标的决策气象服务网站，就是指为国家各级政府部门的相关决策提供气象方面依据的服务平台。其次是公众气象服务网站，主要是指专门为普通公众提供与日常生活息息相关的气象信息的服务网站。再则是专业气象服务，就是指为各行各业的日常生产经营活动提供相关气象信息的服务。

2 气象服务网站系统设计

2.1维度设计

网站维度设计就是对不同业务活动的属性进行整理集合，是服务网站系统设计的基础。结合GIS技术思想和应用，气象服务网站的维度设计可以从地理分区、气象要素、时间分层和表现方式四个方面来进行，再结合不同地区对气象服务的要求选择恰当的GIS分析对象。

在我国目前的气象地理信息系统建设和气象观测站分布状况之下，地理分区可以大致分为中国、区域（华东、华北、西南、东北等等）、省、县市四个不同的级别。GIS气象要素一般包括降水、气温、地温、湿度等十二个要素，时间分层包括年、月、旬、日、小时五个等级。

气象服务网站常用维度设计常用的表现方式包括表格、动画、一维二维和三维分析图、列表等等，目前三种维度分析图的方式最为常用。

其中时间尺度与时间周期设计是一维分析图的主要关注点，而地理及气象要素的图形分析则是二维分析图的重点，包括色标、背景、等标线等等。三维分析图为了达到对气象的综合分析，提高气象预测准确性和服务质量需要将分析图与材质、高程模型数据以及站点标注等进行紧密的结合。

2.2系统分层

系统分层是对维度分层的延伸，将理想化的维度设计真正体现在网站的软件系统架构之中。一般来说地面气象GIS服务系统分为逻辑相互关联的七个层次，包括数据输入层、GIS加工层、web应用层、门户层、系统控制层、格点场层和客户端层。进行系统分层设计的主要目的是完善不同层次间的分工协作，保证气象服务系统的顺利运行，系统收集而来的各气象要素的相关数据在加工后到格点场集合，之后通过GIS工具——IDV的应用将GIS数据与初始数据进行融合，在对数据进行进一步的加工成为图形信息之后可以被数据层以及门户层所使用。气象服务网站系统的信息获取时间周期可以根据服务类型的不同进行适当的调整，以操作层的气象信息共享平台为支撑可以对区域内的气象资料进行定时自动采集，并将其存人数据库之中。离散站点数据在格点场层中要经过处理和转换中才可以被识别和应用。此外格点场的图形经过GIs层的分析融入DEM、地理便捷等地理信息之后才可以被发布至web应用层。

3.3工作流时序

科学合理的时序设计是气象服务网站自动化运行的必要条件。与一般的服务类型相比，气象服务对于规范性和精确性的要求更高，为了满足气象数据采集的需求可以对不同的区域和时间尺度之间的GIS服务产品进行挂测。以GIS应用为基础的气象服务网站工作流时序根据时间尺度的不同也会存在差别。以月、旬、日为单位的GIS分析图一般在每个时间段末期进行统计计算，例如每日的21时、旬末和月末，日GIS分析图在22时格点场计算完成，10分钟之后可以在网站提供气象公众服务。以小时为尺度的GIS分析图在30分钟的时候完成数据入库和初步的统计、排错、加工处理，GIS分析图格点场计算在35分钟时完成，10分钟后可以在网站发布气象服务相关讯息。

3.4含权地理边界预剪裁

在插值的同时也完成图形剪裁，达到提升GIS工具生产效率的目的，含权地理边界预剪裁在其中起到决定性的作用。在含权地理边界预剪裁Barnes插值方案中，首先使用计算机图形学中数值微分法和种子填充法得出地理边界剪裁矩阵，然后与Barnes插值权值三维矩阵按位点积，形成含权地理边界预剪裁常量矩阵，用于日后的格点插值分析。由于在业务格点插值过程中，该方案省略了权值计算中的指数部分、省略了地理边界之外的插值运算，不仅可以改善图形分析品质，而且去除了GIS出图过程中的图形剪裁步骤，成倍缩短图形分析产品所花费的时间。

结语

随着电子信息技术的不断发展，GIS技术（地理信息系统）也越来越完善，GIS被运用到社会生产的各个领域之中，大大促进了经济建设的步伐。气象服务网站与我们日常生活息息相关，因此就需要把GIS技术应用到气象服务网站中，深刻认识GS技术及其相关特点，以便更好地把这项技术在气象服务网站中得到更好的运用。

参考文献

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