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    智慧氣象

    1. 概述

    地理信息系統(GIS)是一個集空間數據采集、處理、分析、顯示和管理于一體的空間決策信息系統,將GIS應用于氣象數據的處理和分析中,一方面能夠使氣象數據與空間數據相融合,以便于更直觀、可視化地觀察各地區的氣象信息,提高氣象預報的精度,另一方面利用GIS的空間分析功能,可以提高氣象數據的利用程度,實現深度挖掘與應用。
    GIS平臺能夠為海量的地面數據、探空數據、雷達數據、地閃數據等提供多層次、多方位直觀地顯示,實現氣象數據高效管理與共享、動態分析與可視化展示、專題查詢與統計等。當前,中國氣象局正在實施一系列重大氣象信息化工程,GIS在其中都扮演著重要的角色,已為氣象預報預測、氣象災害預警分析、公共氣象服務、短臨預報、精細化預報、海洋預報、雷電監測預警、氣象應急指揮等各應用領域提供基礎科技支撐和決策支持。

    2. 產品

    2.1. 氣象災害預警分析系統

    2.1.1. 概述

    采用ArcGIS Engine技術開發,系統主要實現了對新一代天氣雷達數據的解析,并轉化成通用的地理信息數據,存儲在Geodatabase中,在此基礎上根據氣象行業標準符號化氣象數據,在地圖上直觀展示雷達回波數據,氣象預報人員可利用此回波數據進行三維分析、動態分析,其中三維分析有助于精確分析某一地區的氣象狀況,動態分析有助于預報人員對災情趨勢進行研判。在災情預警方面,本系統還具備實時預警功能,可在任何一地理位置上設置預警點,當該位置可能出現災情情況進行快速警報。

    2.1.2. 系統功能

    1) 氣象信息可視化
    通過地圖實現氣象信息可視化,包括地圖的分層瀏覽顯示與查詢,地圖的分幅瀏覽顯示與查詢,地圖的放大、縮小、全圖和漫游,隨比例尺變化動態內容顯示,在地圖上進行測量長度、測量周長、測量面積等功能。
    2) 數據處理
    自動處理:自動處理歷史氣象數據,將以二進制形式存儲的歷史氣象數據解析并生成標準的空間地理數存儲到空間地理數據庫FileGeoDataBase中。
    實時處理:系統將實時監測雷達設備產生的新數據,并對實時產生的新數據進行處理。
    3) 數據展示
    歷史數據展示:可支持在列表中選擇所需展示的氣象歷史數據如雷達歷史數據,即可按時間段展示該產品下的所有歷史數據。
    實時數據展示:開啟實時更新顯示功能,即可顯示實時產生的新數據。
    4) 動態分析
    系統支持按產品、仰角、時間段進行雷達數據的動態分析,以動態播放的形式展示設定的某一段時間內的雷達回波數據,如下圖所示

    5) 三維分析
    可將二維視圖上的回波加載到三維視圖中,運用系統提供的“回波體分析”工具可分析任意空間位置的回波體狀況。如下圖所示三維視圖中展示了三維回波數據,及某一空間位置的回波分析結果圖,可以在結果圖中任意角度了解回波體情況。

    6) 災害預警
    預警點設置:預警分析前需要設置好預警點及相關參數,本系統提供預警點管理,實現預警點的添加、修改、刪除等操作。
    預警分析:系統可開啟預警功能,實現對設定好的預警點進行預警,當預警點的回波強度達到一定閾值,系統將彈出預警警報,如下圖右下角所示:

    預警信息發送:在彈出預警提示信息后,通過點擊圖標,系統將自動進入信息發布界面,用戶點擊“發送短信”,可將預警信息發送到指定手機上。如下圖所示:

    2.1.3. 系統特點

    (1) 采用ArcGIS Engine技術,實現了對新一代天氣雷達數據的解析,并轉化成通用的地理信息數據
    (2) 為海量的雷達數據提供歷史與實時展示平臺
    (3) 實現了雷達數據在地圖上的動態分析
    (4) 在三維視圖中實現了雷達數據的三維分析
    (5) 通過設置預警參數實現自動預警分析
    (6) 結合Internet技術實現預警信息一鍵發送

    2.1.4. 應用范圍

    該產品應用于氣象精細化預報、氣象短臨預警等。

    2.1. 基于GIS的氣象災害防御系統

    2.1.1. 概述

    以地理信息技術為依托,結合多媒體技術與網絡技術,將雷達數據、探空數據、地面觀測數據、大氣電場數據等海量氣象要素信息匯聚在一張圖上直觀展示,實現氣象要素全息感知與可視化管理;并通過在高分辨率地圖上對多源氣象數據進行綜合分析,全面提升氣象災害預警與防御能力,促進氣象災害防御工作更及時、更科學、更精準。

    2.1.2. 系統功能

    1) 監測實況數據顯示
    可在地圖上顯示天氣實況、臺風實況的詳細信息,以便防御中心全面把握最新氣象信息,輔助災害防御決策。
    天氣實況顯示:可在地圖上點擊天氣實況顯示當前氣溫、氣壓、雨量、濕度、能見度、風速風向、衛星云圖、氣象雷達等信息。
    臺風實況顯示:當出現臺風天氣時,點擊當前臺風在地圖上顯示臺風實況,包括臺風實時位置、移動方向、移動路徑、移動速度、中心氣壓、等級、風圈半徑、風力、最大風速等詳細信息。
    2) 預警信息顯示
    當出現臺風、暴雨、強對流等特殊天氣時,本系統可實現對臺風、暴雨、雷電等預警信息和狀態(發布、解除)的顯示,分別用紅色、黃色、橙色、藍色預警圖標來表示相應的預警級別,當出現紅色預警時,將在地圖上高亮閃爍顯示。另外可通過預警列表查詢歷史預警記錄等。
    3) 應急響應
    預警發布后,根據需要啟動對應級別的應急響應,在地圖上可展示出應急響應具體區域及對應級別與類型,并提供應急響應列表查詢服務,通過單擊在列表中顯示當前應急響應的詳細信息,當出現一級應急響應時,系統自動彈窗警報提示,并在窗口上顯示詳細信息,為決策者提供詳盡、完整的氣象災害響應信息。
    4) 氣象數據歷史查詢與統計
    實現按照時間、區域對雨量、臺風、氣溫、水位等信息進行歷史查詢,并對數據進行統計分析,按時段、按日、按月等生成報表,可支持Excel導出。

    2.1.3. 系統特點

    (1) 實現海量氣象數據上圖展示
    (2) 及時、精準發布氣象預警
    (3) 基于高分辨率地圖提供更加準確的災害定位與預警區域范圍

    2.1.4. 應用范圍

    該產品應用于氣象災害預警、氣象災害防御等

    3 .成功案例
    A. 廈門市氣象臺臺風實時監測預報預警業務系統
    B. 多普勒天氣雷達觀測數據及分析產品三維顯示
    C. 雙多普勒雷達風場反演產品三維顯示

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