第３期 ２０１４年９月 气象水文海洋仪器 Ｍｅｔｅｏｒｏｌｏｇｉｃａｌ，Ｈｙｄｒｏｌｏｇｉｃａｌ ａｎｄ Ｍａｒｉｎｅ Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ Ｎｏ．３ Ｓｅｐ．２０１４ ＧＩＳ技术在气象探测资料显示中的应用 庄科曼，胡利军 （宁波市气象网络与装备保障中心，宁波３１５０１２） 摘 要：应用ＡｒｃＧＩＳ Ｅｎｇｉｎｅ组件和Ｃ＃开发语言设计开发气象探测资料显示系统，实现在 ＧＩＳ基础上综合显示区域气象探测、闪电定位、卫星云图、新一代天气雷达探测等资料，对离散 的气象探测资料进行等值线分析等功能。 关键词：ＧＩＳ；ＡｒｃＧＩＳ Ｅｎｇｉｎｅ；气象资料 中图分类号：Ｐ７１６ 文献标识码：Ａ 文章编号：１００６一Ｏ０９Ｘ（２０１４）０３—００９４—０４ Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｏｆ ＧＩＳ ｔｅｃｏｎｏｌｏｇｙ ｉｎ ｍｅｔｅＯｒＯｌＯｇｉｃａｌ ｄａｔａ ｄｉｓｐｌａｙ Ｚｈｕａｎｇ Ｋｅｍｉｎ，Ｈｕ Ｌｉｊｕｎ （Ｎｉｎｇｂｏ Ｍｅｔｅｏｒｏｌｏｇｉｃａｌ Ｎｅｔｗｏｒｋ ａｎｄ Ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ Ｓｅｃｕｒｉｔｙ Ｃｅｎｔｅｒ，Ｎｉｎｇｂｏ ３１５０１２） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｂｙ ｍｅａｎｓ ｏｆ ＡｒｃＧＩＳ Ｅｎｇｉｎｅ ｃｏｍｐｏｎｅｎｔ ａｎｄ Ｃ＃ｌａｎｇｕａｇｅ，ｔｈｅ ｍｅｔｅｏｒｏｌｏｇｉｃａｌ ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ ｄｉｓｐｌａｙ ｓｙｓｔｅｍ ｉｓ ｄｅｓｉｇｎｅｄ ａｎｄ ｄｅｖｅｌｏｐｅｄ，ｗｈｉｃｈ ｃａｎ ｄｉｓｐｌａｙ ｔｈｅ ｄａｔａ ｂａｓｅｄ ｏｎ ＧＩＳ ｆｏｒ ｒｅｇｉｏｎａｌ ｍｅｔｅｏｒｏｌｏｇｉｃａｌ ｏｂｓｅｒｖａｔｉｏｎ，ｌｉｇｈｔｎｉｎｇ ｌｏｃａｔｉｏｎ，ｓａｔｅｌｌｉｔｅ ｉｍａｇｅ ａｎｄ ｎｅｗ ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ Ｄｏｐｐｌｅｒ ｒａｄａｒ ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ ｅｔｃ．Ｔｈｅ ｆｕｎｃｔｉｏｎ ｏｆ ｃｏｎｔｏｕｒ ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｆ ｄｉｓｃｒｅｔｅ ｄａｔａ ｉｓ ａｌｓｏ ａｃｈｉｅｖｅｄ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ＧＩＳ；ＡｒｃＧＩＳ Ｅｎｇｉｎｅ；ｍｅｔｅｏｒ０１ｏｇｉｃａｌ ｄａｔａ ０ 引言 随着现代信息技术的发展，空间信息技术逐 步运用到各种信息平台建设当中。气象信息具有 类型多，时间序列长，数据量大的特征，既具有时 态变化特征又具有明显的地学统计或空间分布特 大的作用。 地理信息系统（简称ＧＩＳ）具有非常强大的空 间信息集成管理功能，能为气象信息管理的网络 化、空间化、标准化提供强大的空间数据分析和管 理能力『】］。结合标准气象探测资料数据库，在快 速检索探测要素的同时，可以将不同来源的气象 征。气象自动站探测要素（如降水、气温、风等）、 卫星云图、雷达、闪电、大气电场仪、ＧＰＳＭＥＴ、二 探测信息基于地理信息系统在平台上综合显示， 及时提供相关服务。 氧化碳等资料如何更好地在平台上展示，与空间 信息技术有着密切的关系，比如，自动站探测要素 值与其所在的地理位置、拔海高度密切相关，具有 １ 系统设计 利用ＡｒｃＧＩＳ Ｅｎｇｉｎｅ提供的空间数据处理组 明显的空间分布特征，须用一个功能比较强大的 地学制图工具来进行生动、具体、直观的图形化描 述。气象探测资料数据如果能与空间分析技术结 件，使用可视化开发工具Ｖｉｓｕａｌ Ｃ＃．ＮＥＴ进行 二次开发。空间数据库采用ＳＱＬＳｅｒｖｅｒ２００５对 数据进行存储，采用空间数据引擎ＡｒｃＳＤＥ结合 桌面端软件ＡｒｃＣａｔａｌｏｇ对空间数据进行存储和 合在一起，它将在气象服务和气象研究中发挥更 收稿日期：２０１３—０９—１８． 基金项目：宁波市气象局一般项目（ＮＢＱＸ２０１２００５Ｂ）． 作者简介：庄科曼（１９７３一），男，硕士，工程师．主要从事计算机程序开发 第３期 庄科曼，等：ＧＩＳ技术在气象探测资料显示中的应用 是按照文件方式保存的 ］。 ・９５・ 管理；业务数据库用于集中存储业务全局共享的 数据和参数，包括探测要素数据、二次加工后的数 据、交换数据、气象图片、其它产品文档、站点参 数、设备参数、其它业务参数等。显示系统从数据 提取到显示应用分３个层次。 在数据库检索中，根据用户提交的需要检索 的气象要素名称（如温度、湿度等）、要素种类、日 期、时间检索数据库后，返回要素资料数据集；在 文件检索中，根据用户提交的需要检索的要素名 称（如云图、雷达）、要素种类（如云图通道、雷达产 品种类等）、日期、时间检索数据库后，返回云图或 雷达图文件存放的路径和文件名。 （２）等值线分析 １．１ 系统的整体框架 系统的整体框架由气象资料数据库、ＧＩＳ系 统（ＳＤＥ服务器、ＡｒｃＧｉｓ ＳＥＲＶＥＲ）、气象信息显 示系统组成 ］，如图１所示。 ＳＤＥ服务器 气象探测信息显示系统 等值线分析模块含等值线分析和等值线填色 图分析两大功能。 等值线分析：对资料检索模块提供的数据进行插 值和等值线分析，并在地图上显示，标出各条线的值。 等值线填色图分析：对资料检索模块提供的数 据进行等值线分析，生成填色图，并在地图上显示。 探测资料在系统中主要以表格和图形两种方 式显示。表格显示就是把检索出来的探测资料用 表格方式进行显示；图形显示就是把检索出来的 图１ 系统的框架结构 探测资料用柱状图、曲线图或地图上直接叠加等 系统主要实现在ＧＩＳ基础上综合显示区域 方式显示。同时可以根据设定的阈值实时监控资 料，超出阈值时报警。 １．２系统的总体架构 自动站气象要素探测、闪电定位、卫星云图、大气 电场探测、ＧＰＳ／ＭＡＴ观测、新一代天气雷达探 测等资料，并对离散的气象探测资料进行等值线 分析，同时提供气象探测资料实时监控等功能，为 气象预报工作者提供一个直观的气象数据可视化 分析环境。 显示系统主要包括气象探测资料检索显示、 系统类图表现方式上，分为３层，即：呈现层、 业务逻辑层、数据层，如图２所示。 （１）呈现层 呈现层主要分Ａｃｔｉｏｎ、Ｍｏｖｅａｃｔｉｏｎ、Ｇｉｓｄｉｓｐ、 Ｒａｄｄｉｓｐ、 Ｓａｔｄｉｓｐ、Ｄｒａｗｐｉｃ、 Ｍｏｎｉｔｏｒａｃｔｉｏｎ、 等值线分析模块。 （１）气象探测资料检索显示 Ｄａｔａｏｕｔｐｕｔ等８个类，其主要功能如下： Ａｃｔｉｏｎ类：把用户提交的检索条件整理成数 气象探测资料分为数据库保存和文件保存两 类：中尺度自动站资料、二氧化碳资料、闪电定位 组，传递给业务逻辑层； Ｍｏｖｅａｃｔｉｏｎ类：把用户提交的动态显示要素 资料、大气电场资料、ＧＰＳ／ＭＡＴ资料都是以数 据库方式保存的；卫星云图资料、多普勒雷达资料 场条件整理成数组，传递给业务逻辑层； ［ Ｌ＿｜Ｊ－ｄａｔａｏｕｔｐｕｔ ｕ＋ｍｎｎ ｔｎｒｑｃｔｉ￣ＴＩ Ｉ－ｑ＋ａｃｔｉｏｎ ．臣困口＋ｄａｔａ 口＋ｄａｔａｅｄｉｔ 口＋ｄｉｓｐｌａｙｉｎｇ 口＋ｇｅｎｅｒａｔｅｍｏｎｉｔｏｒｓｑｌｃｍｄ 口＋ｇｅｎｅｒａｔｅｍｏｖｅｓｑｌｃｍｄ ［ 口＋ａｄｏｃｏｎｎｅｃｔ 口＋ｒｅａｄｒａｄｆｉｌｅ 口＋ｒｅａｄｓａｆｉｌｆｅ 口＋ｓｑｌｅｘｅｃ Ｕ＋（１ｒａｗｐｉｃ Ｕ＋ｇｉｓｄｉｓｐ ｎｕ ｍｏｖｅａｃｔｉｏｎ ｕ ｓａｔｄｉｓｐ １ １＋ｒａｄｄｉｓｐ 口＋ｇｅｎｅｒａｔｅｓｑｌｃｍｄ 口＋ｇｉｓｅｘｅｃ 口＋ｍ—ｏｎｉｔｏｒ 口＋ｕｓｅｒ 口＋ｓｅｔｔｉｎｇ 图２系统类图 ・ ９６ ・ 气象水文海洋仪器 Ｓｅｐ．２０１４ Ｇｉｓｄｉｓｐ类：根据查询到的数据集中内容，在 ＧＩＳ平台显示相应图形； Ｒａｄｄｉｓｐ类：根据获得的雷达数据，在ＧＩＳ平 台显示图形； Ｓａｔｄｉｓｐ类：根据获得的云图数据，在ＧＩＳ平 台显示图形； Ｄｒａｗｐｉｃ类：根据查询到的数据集中内容画 相应的曲线图； Ｍｏｎｉｔｏｒａｃｔｉｏｎ类：把用户提交的监控要素阀 值整理成数组，传递给业务逻辑层； Ｄａｔａｏｕｔｐｕｔ类：把检索出来的数据保存成文 件或打印出来。 （１）呈现层 呈现层主要分Ａｃｔｉｏｎ、Ｍｏｖｅａｃｔｉｏｎ、Ｇｉｓｄｉｓｐ、 Ｒａｄｄｉｓｐ Ｓａｔｄｉｓｐ Ｄｒａｗｐｉｃ、 Ｍｏｎｉｔｏｒａｃｔｉｏｎ Ｄａｔａｏｕｔｐｕｔ等８个类，其主要功能如下： Ａｃｔｉｏｎ类：把用户提交的检索条件整理成数 组，传递给业务逻辑层； Ｍｏｖｅａｃｔｉｏｎ类：把用户提交的动态显示要素 场条件整理成数组，传递给业务逻辑层； Ｇｉｓｄｉｓｐ类：根据查询到的数据集中内容，在 ＧＩＳ平台显示相应图形； Ｒａｄｄｉｓｐ类：根据获得的雷达数据，在ＧＩＳ平 台显示图形； Ｓａｔｄｉｓｐ类：根据获得的云图数据，在ＧＩＳ平 台显示图形； Ｄｒａｗｐｉｃ类：根据查询到的数据集中内容画 相应的曲线图； Ｍｏｎｉｔｏｒａｃｔｉｏｎ类：把用户提交的监控要素阀 值整理成数组，传递给业务逻辑层； Ｄａｔａｏｕｔｐｕｔ类：把检索出来的数据保存成文 件或打印出来。 （２）业务逻辑层 业务逻辑层主要分Ｓｅｔｔｉｎｇ、Ｇｉｓｅｘｅｃ、Ｄａｔａ、 Ｄｉｓｐｌａｙｉｎｇ、Ｄａｔａｅｄｉｔ、Ｇｅｎｅｒａｔｅｓｑｌｃｍｄ、Ｇｅｎｅｒａｔｅ— ｍｏｖｅｓｑｌｃｍｄ、Ｇｅｎｅｒａｔｅｍｏｎｉｔｏｒｓｑｌｃｍｄ、Ｍｏｎｉｔｏｒ、 Ｕｓｅｒ等１０个类，其主要功能如下： Ｓｅｔｔｉｎｇ类：设置数据库连接参数； Ｇｉｓｅｘｅｃ类：根据数据集进行等值线处理； Ｄａｔａ类：对数据集、数据集名称进行封装； Ｄｉｓｐｌａｙｉｎｇ类：多要素显示管理； Ｄａｔａｅｄｉｔ类：生成修改错误的数据的ｓｑｌ执行 语句组； Ｇｅｎｅｒａｔｅｓｑｌｃｍｄ类：生成检索资料的ｓｑｌ执 行语句； Ｇｅｎｅｒａｔｅｍｏｖｅｓｑｌｃｍｄ类：生成动态显示检索 资料的ｓｑｌ执行语句； Ｇｅｎｅｒａｔｅｍｏｎｉｔｏｒｓｑｌｃｍｄ类：生成监控要素的 ｓｑｌ执行语句； Ｍｏｎｉｔｏｒ类：定时执行提供的监控ｓｑｌ执行语 句，超出阀值就报警。 Ｕｓｅｒ类：管理用户。 （３）数据层 数据层主要分Ａｄｏｃｏｎｎｅｃｔ、Ｓｑｌｅｘｅｃ、Ｒｅａｄ— ｓａｔｆｉｌｅ、Ｒｅａｄｒａｄｆｉｌｅ等４个类，其主要功能如下： Ａｄｏｃｏｎｎｅｃｔ类：连接数据库； Ｓｑｌｅｘｅｃ类：根据ｓＱＬ查询语句进行ＳＱＬ查 询，获得数据集； Ｒｅａｄｓａｔｆｉｌｅ类：根据提供的文件名读取云图 文件，返回数据ｄａｔａ； Ｒｅａｄｒａｄｆｉｌｅ类：根据提供的文件名读取雷达 文件，返回数据ｄａｔａ。 ２系统的实现 ２．１数据库数据预处理 把数据分为两种：一种是二维表格数据，如自 动站分钟数据，闪电定位数据等；另一种是以二进 制方式存放的文件，可以是任何格式（ＪＰＥＧ、 ＷＯＲＤ、ＢＩＮ、ＴＸＴ、ＲＡＲ等），包括雷达基数据， 雷达图，卫星云图，分区预警的图片文件等。 数据中心采用的业务数据库是ＯＲＡＣＬＥ数 据库，数据存储有两种途经：一是同步入库，业务 数据存放在数据中心以外的任何数据库中，数据 中心主动把它们同步到数据中心；二是采集入库， 把数据源文件转换为数据中心标准的ＸＭＬ文件 或文档文件，数据中心通过ＦＴＰ协议采集这些文 件并入库。 为了提高平台系统统计要素显示速度，在数 据库中增加统计量、滚动雨量等要素的预处理。 统计量包括极大风、最大风、０５：ＯＯ—Ｏ５：Ｏ０点雨 量、０８：ＯＯ—Ｏ８：Ｏ０点雨量、２Ｏ：Ｏ０—２Ｏ：Ｏ０点雨量累 积、最高温度、最低温度、日平均气温、最低湿度、 本站最高最低气压等；滚动雨量增加１～７２ ｈ逐 时滚动雨量资料。 ２．２ ＡｒｃＧＩＳ Ｅｎｇｉｎｅ应用开发过程 开发时采用了ＡｒｃＧＩＳ Ｅｎｇｉｎｅ所提供的ＡＰＩ 接口和对象库＿４］，把ＭａｐＣｏｎｔｒｏｌ、ＴＯＣＣｏｎｔｒｏｌ、 Ｌｉｃｅｎｓｅ Ｃｏｎｔｒｏｌ和ＴｏｏｌｓＣｏｎｔｒｏｌ等控件加入主
