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智慧气象

1. 概述

地理信息系统(GIS)是一个集空间数据采集、处理、分析、显示和管理于一体的空间决策信息系统,将GIS应用于气象数据的处理和分析中,一方面能够使气象数据与空间数据相融合,以便于更直观、可视化地观察各地区的气象信息,提高气象预报的精度,另一方面利用GIS的空间分析功能,可以提高气象数据的利用程度,实现深度挖掘与应用。
GIS平台能够为海量的地面数据、探空数据、雷达数据、地闪数据等提供多层次、多方位直观地显示,实现气象数据高效管理与共享、动态分析与可视化展示、专题查询与统计等。当前,中国气象局正在实施一系列重大气象信息化工程,GIS在其中都扮演着重要的角色,已为气象预报预测、气象灾害预警分析、公共气象服务、短临预报、精细化预报、海洋预报、雷电监测预警、气象应急指挥等各应用领域提供基础科技支撑和决策支持。

2. 产品

2.1. 气象灾害预警分析系统

2.1.1. 概述

采用ArcGIS Engine技术开发,系统主要实现了对新一代天气雷达数据的解析,并转化成通用的地理信息数据,存储在Geodatabase中,在此基础上根据气象行业标准符号化气象数据,在地图上直观展示雷达回波数据,气象预报人员可利用此回波数据进行三维分析、动态分析,其中三维分析有助于精确分析某一地区的气象状况,动态分析有助于预报人员对灾情趋势进行研判。在灾情预警方面,本系统还具备实时预警功能,可在任何一地理位置上设置预警点,当该位置可能出现灾情情况进行快速警报。

2.1.2. 系统功能

1) 气象信息可视化
通过地图实现气象信息可视化,包括地图的分层浏览显示与查询,地图的分幅浏览显示与查询,地图的放大、缩小、全图和漫游,随比例尺变化动态内容显示,在地图上进行测量长度、测量周长、测量面积等功能。
2) 数据处理
自动处理:自动处理历史气象数据,将以二进制形式存储的历史气象数据解析并生成标准的空间地理数存储到空间地理数据库FileGeoDataBase中。
实时处理:系统将实时监测雷达设备产生的新数据,并对实时产生的新数据进行处理。
3) 数据展示
历史数据展示:可支持在列表中选择所需展示的气象历史数据如雷达历史数据,即可按时间段展示该产品下的所有历史数据。
实时数据展示:开启实时更新显示功能,即可显示实时产生的新数据。
4) 动态分析
系统支持按产品、仰角、时间段进行雷达数据的动态分析,以动态播放的形式展示设定的某一段时间内的雷达回波数据,如下图所示

5) 三维分析
可将二维视图上的回波加载到三维视图中,运用系统提供的“回波体分析”工具可分析任意空间位置的回波体状况。如下图所示三维视图中展示了三维回波数据,及某一空间位置的回波分析结果图,可以在结果图中任意角度了解回波体情况。

6) 灾害预警
预警点设置:预警分析前需要设置好预警点及相关参数,本系统提供预警点管理,实现预警点的添加、修改、删除等操作。
预警分析:系统可开启预警功能,实现对设定好的预警点进行预警,当预警点的回波强度达到一定阈值,系统将弹出预警警报,如下图右下角所示:

预警信息发送:在弹出预警提示信息后,通过点击图标,系统将自动进入信息发布界面,用户点击“发送短信”,可将预警信息发送到指定手机上。如下图所示:

2.1.3. 系统特点

(1) 采用ArcGIS Engine技术,实现了对新一代天气雷达数据的解析,并转化成通用的地理信息数据
(2) 为海量的雷达数据提供历史与实时展示平台
(3) 实现了雷达数据在地图上的动态分析
(4) 在三维视图中实现了雷达数据的三维分析
(5) 通过设置预警参数实现自动预警分析
(6) 结合Internet技术实现预警信息一键发送

2.1.4. 应用范围

该产品应用于气象精细化预报、气象短临预警等。

2.1. 基于GIS的气象灾害防御系统

2.1.1. 概述

以地理信息技术为依托,结合多媒体技术与网络技术,将雷达数据、探空数据、地面观测数据、大气电场数据等海量气象要素信息汇聚在一张图上直观展示,实现气象要素全息感知与可视化管理;并通过在高分辨率地图上对多源气象数据进行综合分析,全面提升气象灾害预警与防御能力,促进气象灾害防御工作更及时、更科学、更精准。

2.1.2. 系统功能

1) 监测实况数据显示
可在地图上显示天气实况、台风实况的详细信息,以便防御中心全面把握最新气象信息,辅助灾害防御决策。
天气实况显示:可在地图上点击天气实况显示当前气温、气压、雨量、湿度、能见度、风速风向、卫星云图、气象雷达等信息。
台风实况显示:当出现台风天气时,点击当前台风在地图上显示台风实况,包括台风实时位置、移动方向、移动路径、移动速度、中心气压、等级、风圈半径、风力、最大风速等详细信息。
2) 预警信息显示
当出现台风、暴雨、强对流等特殊天气时,本系统可实现对台风、暴雨、雷电等预警信息和状态(发布、解除)的显示,分别用红色、黄色、橙色、蓝色预警图标来表示相应的预警级别,当出现红色预警时,将在地图上高亮闪烁显示。另外可通过预警列表查询历史预警记录等。
3) 应急响应
预警发布后,根据需要启动对应级别的应急响应,在地图上可展示出应急响应具体区域及对应级别与类型,并提供应急响应列表查询服务,通过单击在列表中显示当前应急响应的详细信息,当出现一级应急响应时,系统自动弹窗警报提示,并在窗口上显示详细信息,为决策者提供详尽、完整的气象灾害响应信息。
4) 气象数据历史查询与统计
实现按照时间、区域对雨量、台风、气温、水位等信息进行历史查询,并对数据进行统计分析,按时段、按日、按月等生成报表,可支持Excel导出。

2.1.3. 系统特点

(1) 实现海量气象数据上图展示
(2) 及时、精准发布气象预警
(3) 基于高分辨率地图提供更加准确的灾害定位与预警区域范围

2.1.4. 应用范围

该产品应用于气象灾害预警、气象灾害防御等

3 .成功案例
A. 厦门市气象台台风实时监测预报预警业务系统
B. 多普勒天气雷达观测数据及分析产品三维显示
C. 双多普勒雷达风场反演产品三维显示