基于 WebGIS的人工影響天氣應(yīng)用的關(guān)鍵技術(shù)

人工影響天氣是指人類運(yùn)用現(xiàn)代科學(xué)技術(shù), 對(duì)局部大氣施加影響, 實(shí)現(xiàn)增雨、防雹、消雨、消霧等趨利避害目的的活動(dòng)。其目的在于利用有利的自然氣候和天氣條件, 采用科學(xué)的方法和技術(shù), 對(duì)不同的對(duì)象進(jìn)行影響, 以達(dá)到增加或減少降水、抑制冰雹、消霧、防霜等[1] 。

近年來(lái), 對(duì)于天氣災(zāi)害的重視與研究, 理論和技術(shù)的逐漸成熟, 極大地改進(jìn)了人們觀測(cè)、了解和預(yù)測(cè)天氣的能力[2] ,為人工影響天氣提供了必要的理論和技術(shù)基礎(chǔ)。人工增雨、人工防雨、防雹、防雷電等作業(yè)的信息化發(fā)展和科學(xué)決策的推行, 使得人工影響天氣作為防災(zāi)減災(zāi)的重要組成部分, 越來(lái)越受到各級(jí)政府和人民群眾的重視[ 3] 。人工影響天氣作業(yè)涉及到氣象、衛(wèi)星遙感、地理信息、社會(huì)經(jīng)濟(jì)等多種信息,這些信息種類繁多, 類型復(fù)雜, 多與地理空間信息相關(guān), 為了把這些資料準(zhǔn)確定位、展現(xiàn), 進(jìn)行綜合分析處理, 向決策者提供參考, 特別需要地理信息系統(tǒng)的支持[4] 。因此, 將 GIS (地理信息系統(tǒng) )應(yīng)用于人工影響天氣中, 對(duì)指導(dǎo)人工影響天氣作業(yè)具有重要的作用[5] 。

隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展, 商業(yè)化 Web GIS平臺(tái)的應(yīng)用日益普及[ 6]。WebGIS在人工影響天氣中的應(yīng)用也日趨廣泛, 可應(yīng)用于包括實(shí)時(shí)氣象數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換入庫(kù)、動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)發(fā)布以及數(shù)據(jù)的氣象要素風(fēng)格專題顯示等主要技術(shù)問(wèn)題上。因此, 筆者將上述關(guān)鍵問(wèn)題解決方案在 SuperM ap iServer這一國(guó)產(chǎn)的W ebG IS平臺(tái)中予以實(shí)現(xiàn), 并最終應(yīng)用到承德市人工影響天氣作業(yè)指揮系統(tǒng)中。

1 WebGIS在人影系統(tǒng)中應(yīng)用的關(guān)鍵技術(shù)問(wèn)題

由于人工影響天氣是一項(xiàng)復(fù)雜的系統(tǒng)工程, 涉及多部門、多行業(yè)、多學(xué)科[7] , 并且人工影響天氣作業(yè)涉及到的數(shù)據(jù)、技術(shù)以及工作內(nèi)容多樣。而過(guò)去的人影系統(tǒng)多停留在手工以及手工與業(yè)務(wù)系統(tǒng)結(jié)合的半自動(dòng)化階段, 以承德市氣象局為例: 在進(jìn)行人影作業(yè)時(shí), 一般先使用 Micaps(M eteorolog ical Inform ation Com prehens ive Analysis and Processing System氣象信息綜合分析處理系統(tǒng)) 軟件顯示作業(yè)區(qū)域氣象數(shù)據(jù),包括各種云圖 (紅外云圖、水汽云圖等)、雷達(dá)數(shù)據(jù)(包括雷達(dá)回波頂數(shù)據(jù)、強(qiáng)天氣分析反射率因子等 )以及地面和高空填圖數(shù)據(jù), 人工對(duì)照基礎(chǔ)地理環(huán)境, 根據(jù)經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)作業(yè)方案, 然后采用電話或短信系統(tǒng)下達(dá)作業(yè)指令, 采用作業(yè)車監(jiān)控系統(tǒng)指揮監(jiān)控作業(yè)車作業(yè)情況, 再計(jì)算和統(tǒng)計(jì)作業(yè)效果完成報(bào)表。由于作業(yè)過(guò)程中過(guò)多的人工參與和多個(gè)獨(dú)立系統(tǒng)的使用, 導(dǎo)致了整體業(yè)務(wù)流程的斷斷續(xù)續(xù), 缺少連貫性; 并且作業(yè)方案的設(shè)計(jì)多是依賴作業(yè)人員目視氣象數(shù)據(jù)和經(jīng)驗(yàn)估計(jì), 無(wú)法很好地利用實(shí)時(shí)氣象數(shù)據(jù)做出定量計(jì)算, 導(dǎo)致方案設(shè)計(jì)的科學(xué)性和準(zhǔn)確性降低, 往往很難達(dá)到較高的作業(yè)效果。因此必須建立一個(gè)包含氣象數(shù)據(jù)展示、氣象分析、作業(yè)決策、作業(yè)過(guò)程監(jiān)督、作業(yè)結(jié)果統(tǒng)計(jì)匯總的統(tǒng)一系統(tǒng), 才能很好地協(xié)調(diào)和管理人工影響天氣作業(yè)。

1. 1 實(shí)時(shí)氣象數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換入庫(kù) 由于氣象局實(shí)時(shí)氣象數(shù)據(jù)使用的氣象局內(nèi)部的M icaps數(shù)據(jù)格式, 并不是 GIS行業(yè)通用標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)據(jù)格式, 因此要實(shí)現(xiàn)使用 WebGIS平臺(tái)發(fā)布數(shù)據(jù)之前必須實(shí)現(xiàn) Micaps格式數(shù)據(jù)向 GIS格式數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換, 這樣才能滿足 GIS系統(tǒng)對(duì)數(shù)據(jù)的需要。

1. 2 動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)發(fā)布 人影系統(tǒng)所使用的數(shù)據(jù)多是實(shí)時(shí)更新的氣象數(shù)據(jù), 這也是人影作業(yè)的數(shù)據(jù)特點(diǎn)。因此在應(yīng)用時(shí)必須將實(shí)時(shí)氣象數(shù)據(jù)動(dòng)態(tài)發(fā)布到 WebGIS系統(tǒng)中, 以此才能完成針對(duì)最新數(shù)據(jù)的顯示、分析與管理, 提供決策支持。

1. 3 實(shí)時(shí)的天氣要素?cái)?shù)據(jù)的專題圖顯示 這里的實(shí)時(shí)天氣要素?cái)?shù)據(jù)主要包括實(shí)時(shí)雷達(dá)數(shù)據(jù)、云圖數(shù)據(jù)以及地面和高空填圖數(shù)據(jù)等。這些數(shù)據(jù)是當(dāng)前天氣狀況的量化表現(xiàn), 能夠反映高空水汽含量、溫度、風(fēng)速、風(fēng)向、總云量等, 是能否進(jìn)行人影作業(yè)以及作業(yè)效果好壞的決定條件。這些數(shù)據(jù)必須以人影作業(yè)人員熟悉的特定方式予以展示 (如地面填圖數(shù)據(jù)的多要素固定位置標(biāo)注, 風(fēng)速風(fēng)向符號(hào)圖等), 才能方便作業(yè)指揮人員對(duì)比基礎(chǔ)地理數(shù)據(jù), 做出合理的決策。

1. 4 集成監(jiān)測(cè)站數(shù)據(jù) 在人工影響天氣作業(yè)過(guò)程中以及作業(yè)后, 都需要將監(jiān)測(cè)站某一時(shí)刻或時(shí)間段內(nèi)的數(shù)據(jù)標(biāo)注到空間分布圖中, 如實(shí)時(shí)的溫度監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)、某天甚至某月的雨量數(shù)據(jù)等。而這些監(jiān)測(cè)站數(shù)據(jù)的時(shí)效性和靈活性要求比較高,并且多為屬性數(shù)據(jù), 不能生成實(shí)時(shí)的 G IS數(shù)據(jù), 但卻需要以G IS系統(tǒng)數(shù)據(jù)的形式展示。

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