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GIS技术在山西气象业务中的应用

范文

段涛郭俊龙

摘要：地理信息系统（GIS）是一门综合性学科，可以对空间信息进行分析和处理，已经广泛地应用在不同的领域。本文以山西气象预报和决策气象服务领域中GIS的应用为例，对业务中基于GIS技术的应用进行深入讨论和分析。介绍了以ArcGIS软件为基础，开发自定义工具实现了气象领域各类格式资料在ArcGIS软件中的转换和应用，再运用ArcGIS软件的空间建模能力，实现气象要素产品图自动绘制的思路，说明GIS技术的应用对推动山西气象业务工作向科技化、专业化发展具有积极意义，也为进一步的开发应用提供参考和借鉴。

关键词：GIS ;气象;空间建模

中图分类号：TP393? ? ? ? 文献标识码：A

文章编号：1009-3044（2019）23-0241-02

开放科学（资源服务）标识码（OSID）：

地理信息系统（GIS，Geographic Information System）是一门综合性学科，是在计算机硬、软件系统支持下，对空间中的有关地理分布数据进行采集、储存、管理、运算、分析、显示和描述的技术系统，可以对空间信息进行分析和处理，已经广泛地应用在不同的领域。气象数据本质上也是地理信息，因为气象中的风速、温度、气压等都是相对于具体的空间域和时间域而言的，没有地理位置的气象要素是没有任何意义的[1]。本文通过GIS技术在山西省气象预报和决策服务领域中的应用，探讨了GIS技术的应用对推动山西气象业务工作向科技化、专业化发展方面的积极意义，同时相关思路也可为今后的进一步开发和应用提供参考和借鉴。

1 基于GIS技术的模块开发

目前气象预报员大多以MICAPS系统为天气预报业务技术支撑平台，系统生成的Micaps各类资料不能在ArcGIS软件中直接调用。ArcGIS Desktop作为一个专业GIS应用软件，可以为个人用户也为群体用户提供GIS的功能。各类Micaps资料如何在ArcGIS Desktop软件中灵活应用，将直接影响其在气象业务中广泛使用，也是急需解决的技术难题。

ArcToolbox 内嵌在 ArcCatalog 和 ArcMap软件中，具有許多复杂的空间处理功能，在ArcToolbox中开发数据转换的自定义工具（见图1），可解决不同资料格式转换的难题。开发能够将Micaps各类数据转换为shp格式的Micaps2shp工具、能够将txt格式数据转化为shp格式的GPTxtPoint工具以及能够直接读取SQL数据库数据的ConnectSQLServerDB等工具，解决了ArcGIS软件在气象业务中应用受数据格式限制的问题。

2 GIS技术在气象领域的应用

GIS 有强大的图形管理、地理模拟和空间分析等功能，基于 GIS 组件技术、面向对象的地理信息系统开发在气象服务行业中，得到越来越广泛的应用充分利用[2]。山西气象业务中，在不同行政区域的电子地图上，叠加不同气象站点的气象要素数据，运用GIS软件的建模和插值等方法，实现了不同气象要素的预报和实况产品图的制作。

2.1 在气象预报领域的应用

利用ArcMap软件和开发的工具组件，通过在ArcToolbox中建立模型，可轻松实现预报产品的图形化直观显示。

以山西省气象台24小时降水预报和实况对比图产品为例，在ArcMap软件的ArcToolbox工具箱中搭建模型（见图2），采用开发的Micaps2shp工具直接调用预报员做的预报文件和实时实况资料，用反距离权重的插值方法，在山西省地图上实现了一次降水过程的预报和实况叠加的对比分析图（见图3）。

不同时段降水预报、高温落区预报、灾害性天气落区预报等其他的天气预报产品图，均可运用上述方法，利用自主开发的工具读取所需的各类资料，在ArcToolbox中搭建不同模型，从而实现不同气象要素天气预报产品图的绘制。

2.2 在决策气象服务领域的应用

决策气象服务是为各级党政部门领导和决策部门指挥生产、组织防灾减灾等进行的气象保障服务。目前，各级政府越来越关注极端气候变化所带来的各种气象灾害，也越来越重视气象决策服务工作。决策服务材料能够为政府决策部门提供建议，从而避免工农业生产和人民生命财产的重大损失。

高质量的决策服务材料要言简意赅，既要有文字描述，还应有一目了然直观形象的图形产品说明。目前气象业务中涉及的资料大体分三类：MICAPS系统生成的各类数据文件、SQL和Oracle数据库存储的气象资料和常规的文本格式txt资料。这些资料均可通过ArcToolbox工具箱中开发的工具直接调用到ArcGIS软件中，然后利用ArcGIS软件强大的图形管理能力生成相应的不同气象要素产品图，如等值线图、不同插值方法的色斑图等。

以读取SQL Server 2005数据库中降水数据为例，在ArcMap软件的ArcToolbox工具箱中搭建从数据读取、坐标投影、IDW插值到图形输出的完整模型见下图4：

在ArcToolbox中搭建的模型可生成决策服务产品图，但必须在ArcMap软件中编辑，需要业务人员人工操作。实际气象业务中，通过开发可视化操作界面，实现了与ArcToolbox中模型变量参数相匹配。这样不需要业务人员在ArcMap软件中手动操作，极大地提高了工作效率。与ArcToolbox中模型匹配的可视化界面如下图5：

根据决策气象服务业务需求，在可视化界面中设置每条工作任务的执行时间、文件存储路径、输出图形格式等变量参数，不同气象要素产品图即可按设置的时间自动完成并输出到指定目录。自动生成的JPG格式降水气象要素产品图如下图6：

3 小结

1）本文对ARCGIS软件在气象预报和决策服务的应用进行探讨，探讨了其对提升工作技术和效率的积极意义。

2）GIS技术对空间中的不同气象站点数据的统计分析和图形显示输出，增强了决策服务的时效性，提升了山西决策气象服务能力。

3）通过开发数据转换工具和可视化操作界面，增强了GIS软件的灵活性，在今后的气象业务领域将会得到越来越广泛的应用。

参考文献：

[1] 李江南. GIS在气象数据处理中的应用[J].广东气象，2002（4）：14-15.

[2] 陆晓静，郭善云，王建英，等. GIS在宁夏决策气象服务产品中的应用研究[J].干旱气象，2012，30（2）：283-286.

【通联编辑：唐一东】

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