GIS與精細(xì)化氣象服務(wù)

1、GIS與精細(xì)化氣象效勞哈斯塔木嘎【摘要】GIS技術(shù)在氣象行業(yè)應(yīng)用廣泛，具有強(qiáng)大的空間數(shù)據(jù)處理、分析、交換和展示能力。隨著精細(xì)化氣象效勞目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)，基于GIS的應(yīng)用場(chǎng)景會(huì)越來(lái)越普遍。該文介紹了GIS技術(shù)與氣象效勞應(yīng)用及GIS關(guān)鍵技術(shù)在空間氣象數(shù)據(jù)、空間插值、空間分析、空間建模等方面缺乏，得出GIS技術(shù)在精細(xì)化氣象效勞應(yīng)用中面臨的強(qiáng)大的機(jī)遇與挑戰(zhàn)，為GIS技術(shù)在氣象效勞應(yīng)用提供了科學(xué)參考?！娟P(guān)鍵詞】氣象效勞；精細(xì)化；GIS；氣象0引言20世紀(jì)60年代末，加拿大測(cè)量學(xué)家羅杰·湯姆林森首先提出地理信息系統(tǒng)GeographicInformationSystem，GIS概念。半個(gè)世紀(jì)以來(lái)，GIS

2、技術(shù)與遙感技術(shù)RS，全球定位系統(tǒng)GPS共同開(kāi)展形成了“3S技術(shù)，并在國(guó)土、水文、林業(yè)、農(nóng)業(yè)、旅游、交通、房地產(chǎn)等行業(yè)得到廣泛應(yīng)用。近幾年，氣象工作者開(kāi)始認(rèn)識(shí)到GIS技術(shù)的使用價(jià)值，氣象行業(yè)中引入GIS技術(shù)取得了豐碩成果。經(jīng)過(guò)氣象工作者不斷探索和實(shí)踐，基于GIS“農(nóng)業(yè)氣候區(qū)劃和“氣象災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)區(qū)劃等成果在科學(xué)決策及防災(zāi)、減災(zāi)中起到了支撐作用。還針對(duì)氣象行業(yè)GIS應(yīng)用和開(kāi)展需要，研發(fā)了氣象地理信息系統(tǒng)MeteoGIS，實(shí)現(xiàn)了GIS技術(shù)與氣象行業(yè)應(yīng)用融合。在應(yīng)用氣象方面，建立了大量GIS應(yīng)用系統(tǒng)，特別是運(yùn)用3S技術(shù)的衛(wèi)星監(jiān)測(cè)分析與遙感應(yīng)用系統(tǒng)SMART。該系統(tǒng)借助地理信息處理技術(shù)提供了監(jiān)測(cè)、分析和統(tǒng)計(jì)

3、工具。目前，GIS技術(shù)在氣象效勞中已取得實(shí)踐性成果，較好的實(shí)現(xiàn)了氣象數(shù)據(jù)管理、發(fā)布、共享、展示、分析等問(wèn)題。但氣象數(shù)據(jù)在通用GIS系統(tǒng)中應(yīng)用仍然存在較多問(wèn)題。比方精細(xì)化氣象格點(diǎn)數(shù)據(jù)GIS應(yīng)用對(duì)業(yè)務(wù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)提出了更加苛刻要求；氣象要素本地化精確插值問(wèn)題也沒(méi)有得到很好的解決。本文參閱前人研究根底上，綜述精細(xì)化氣象效勞與GIS技術(shù)融合中必須解決的一些關(guān)鍵問(wèn)題并作出討論。1精細(xì)化氣象效勞精細(xì)化氣象效勞是多行業(yè)、多領(lǐng)域、多學(xué)科的融合效能最大化結(jié)果，較高時(shí)空分辨率，以“智慧的方式產(chǎn)生和傳播。所以精細(xì)化氣象效勞就是基于高分辨率數(shù)值預(yù)報(bào)解釋?xiě)?yīng)用的多行業(yè)衍生產(chǎn)品，且制作、分發(fā)過(guò)程要高度智能化。2基于GIS精細(xì)化

4、氣象效勞隨著行業(yè)供給側(cè)改革深入開(kāi)展，氣象效勞精細(xì)化水平不斷提升，基于GIS的精細(xì)化氣象效勞場(chǎng)景將會(huì)越來(lái)越普及，下面分別介紹。2.1智能終端氣象效勞產(chǎn)品進(jìn)入移動(dòng)互聯(lián)時(shí)代，掌上終端氣象效勞迅速開(kāi)展，為用戶提供智能化、定制化的氣象效勞。利用移動(dòng)定位技術(shù)，隨時(shí)隨地獲取當(dāng)前位置的氣象信息效勞。陳治杰等【1】研發(fā)國(guó)內(nèi)首個(gè)具備屬地化展示和集約管理的掌上氣象效勞系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了氣象效勞產(chǎn)品的精細(xì)化、專業(yè)性和信息化方向。2.2評(píng)估類氣象效勞產(chǎn)品為決策氣象效勞提供科學(xué)精細(xì)化的評(píng)估類產(chǎn)品。王衛(wèi)民【2】等基于GIS進(jìn)行時(shí)空數(shù)據(jù)挖掘和數(shù)據(jù)融合，提高了氣象數(shù)據(jù)的使用率和氣象效勞的準(zhǔn)確率。梁鳳娟等【3】在GIS理論的根底上，針

5、對(duì)農(nóng)業(yè)氣象災(zāi)害時(shí)空分布規(guī)律，建立重大農(nóng)業(yè)災(zāi)害的災(zāi)前預(yù)警、災(zāi)中跟蹤、災(zāi)后評(píng)估及其減災(zāi)控制。2.3行業(yè)氣象效勞產(chǎn)品利用GIS結(jié)合監(jiān)測(cè)、預(yù)報(bào)、預(yù)警等信息建立行業(yè)氣象應(yīng)用。諸如電力系統(tǒng)平安保障、公路交通運(yùn)行保障、氣象條件風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警。吳彬【4】等研發(fā)了特色農(nóng)業(yè)氣象災(zāi)害監(jiān)測(cè)預(yù)警平臺(tái)，有效地提升了特色農(nóng)業(yè)氣象災(zāi)害監(jiān)測(cè)預(yù)警業(yè)務(wù)能力。林志強(qiáng)等【5】基于GIS計(jì)算網(wǎng)格森林火險(xiǎn)天氣等級(jí)，為林區(qū)森林防火工作提供有效參考。沈萍月【6】基于GIS的空間分析對(duì)交通氣象效勞技術(shù)的應(yīng)用進(jìn)行探討，在交通氣象導(dǎo)航的應(yīng)用也進(jìn)行了嘗試，改善了交通氣象效勞效果。3GIS應(yīng)用關(guān)鍵技術(shù)氣象效勞與GIS技術(shù)融合，需要解決以下幾個(gè)關(guān)鍵技術(shù)問(wèn)題，闡

6、述如下。3.1空間氣象數(shù)據(jù)氣象數(shù)據(jù)大體分為結(jié)構(gòu)化或非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)源。結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)主要包括數(shù)據(jù)庫(kù)和各類氣象數(shù)據(jù)接口。非結(jié)構(gòu)化諸如格點(diǎn)預(yù)報(bào)產(chǎn)品和各類融合、同化產(chǎn)品。但這些格式均不是通用GIS數(shù)據(jù)格式，GIS系統(tǒng)不能直接處理。因此，首先要解決的就是氣象數(shù)據(jù)的格式轉(zhuǎn)換問(wèn)題。氣象數(shù)據(jù)必須重新組織形成空間氣象數(shù)據(jù)，就是說(shuō)把氣象效勞數(shù)據(jù)和GIS數(shù)據(jù)相疊加，形成以GIS格式存儲(chǔ)的氣象信息，就可以在GIS應(yīng)用中快速交換和處理。3.2空間氣象數(shù)據(jù)插值空間插值是氣象信息處理最為廣泛的分析算法之一。氣象領(lǐng)域應(yīng)用最多的插值方法為ANUSPLIN【7】和Cressman8插值算法。Cressman插值采用逐步訂正方法進(jìn)行最優(yōu)

7、化插值。ANUSPLIN使用函數(shù)逼近曲面的一種方法。而這些方法在本地應(yīng)用中哪個(gè)能表現(xiàn)出最正確性能就有待進(jìn)一步研究。3.3空間分析技術(shù)GIS具有強(qiáng)大的空間分析能力，它能表達(dá)出地理要素的空間位置與空間關(guān)系。把氣象數(shù)據(jù)進(jìn)行格式轉(zhuǎn)換后形成空間數(shù)據(jù)，可以在GIS系統(tǒng)中進(jìn)行數(shù)據(jù)檢索、分析。提供基于位置點(diǎn)的氣象信息效勞，通過(guò)GPS定位的位置信息傳送到效勞器，根據(jù)空間搜索得到周邊格點(diǎn)數(shù)據(jù)，經(jīng)過(guò)本地空間插值算法，推算出此位置的氣象要素值。還可以提供面統(tǒng)計(jì)分析，用于災(zāi)害預(yù)警、災(zāi)害分析及評(píng)估。3.4空間建模技術(shù)GIS技術(shù)提供了較強(qiáng)的空間建模能力，如柵格運(yùn)算、影響范圍分析、緩沖區(qū)分析等災(zāi)害損失評(píng)估模型建立手段。4總結(jié)

8、與思考GIS技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)氣象信息的綜合查詢與檢索；能夠?qū)?zāi)害性天氣作深入分析起到輔助決策作用；能夠提高效勞產(chǎn)品的可視化水平。上述特性有效提升了氣象效勞精細(xì)化水平。未來(lái)氣象數(shù)據(jù)空間插值方法將進(jìn)一步綜合開(kāi)展，過(guò)程將會(huì)越來(lái)越復(fù)雜。GIS技術(shù)可以大大減少工作量，各類模型與GIS的進(jìn)一步結(jié)合將會(huì)成為趨勢(shì)。而通用GIS數(shù)據(jù)模型還不能夠很好地支持氣象數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)與管理，局部空間分析能力對(duì)于氣象復(fù)雜應(yīng)用支持力度不夠，GIS可視化技術(shù)與氣象信息科學(xué)可視化總體要求還存在一定的差距。這些都是亟待解決的關(guān)鍵問(wèn)題。【參考文獻(xiàn)】【1】陳治杰，趙伯聽(tīng).基于客戶端移動(dòng)信息化氣象效勞平臺(tái)J.氣象科技進(jìn)展，2021，701：179

9、-185.【2】王衛(wèi)民，葉秋菊，賀文麗，李婧.基于GIS的氣象時(shí)空數(shù)據(jù)挖掘和融合技術(shù)J.電子科技，2021，2702：130-133.【3】梁鳳娟，張喜林，高貴榮，仇巧玲，韓軍.基于GIS的巴彥淖爾市政策性農(nóng)業(yè)保險(xiǎn)氣象效勞的研究J.安徽農(nóng)業(yè)科學(xué)，2021，4003：1792-1793+1808.【4】吳彬，李艷芳，劉雙喜，陳中赟，駱麗楠，吳亞嵐.基于GIS的湖州特色農(nóng)業(yè)氣象災(zāi)害監(jiān)測(cè)預(yù)警平臺(tái)研制及應(yīng)用J.浙江農(nóng)業(yè)科學(xué)，2021，5705：760-764.【5】林志強(qiáng)，馬艷鮮，德慶，邊多.基于GIS和RS的-森林火險(xiǎn)等級(jí)計(jì)算方法J.氣象科技，2021，4206：1147-1153.【6】沈萍月，李建，潘婭英，楊忠恩.高速公路氣象效勞技術(shù)及應(yīng)用J.氣象科技，2021，4206：1159-1