論我國農業氣象服務系統發展與設計策略

賀　宇

【摘要】氣象與農業有著極其密切的關系。在農業科技信息化飛速發展的今天，系統化農業氣象信息對農業生產、農業經濟體系運行的指導作用顯得尤為重要。本文探討了基于GIS和MICAPS的農業氣象服務系統的設計策略，并以農業害蟲的動態顯示系統為例探討了農業氣象服務系統的應用。

【關鍵詞】農業，氣象服務，信息系統，設計

1.系統開發方案

目前，專門針對農業氣象應用的信息系統都是在現有商業GIS系統的基礎上加以擴展或進行二次開發而成，主要有三種開發方式:獨立二次開發、單純二次開發和集成二次開發。

1.1獨立二次開發

指不依賴于任何GIS工具軟件，從空間數據的采集、編輯到數據的處理分析及結果輸出，所有的算法都由開發者獨立完成，然后采用某種程序設計語言，如visua1 C+十、Delphi等，在一定的操作系統平臺上編程實現。獨立開發在功能實現上相對靈活，更具有針對性，且可以節約購買商業GIS軟件所需的成本，但這種開發方式需要將大量的時間與精力用于與應用無關的底層實現而使開發周期延長，花費也多。對于中小型開發項目組來說，受到能力、時間、財力方面的限制，采用此種開發模式是不現實的。

1.2單純二次開發

指在通用GIS軟件功能的基礎上，借助于GIS工具軟件提供的二次開發語言進行氣象應用系統的開發。目前，國內外流行的GIS工具軟件大多提供了可供用戶進行二次開發的宏語言，如:美國環境系統研究所(ESRI)開發的ArcView提供了Avenue語言，美國MapInfo公司研制的MapInfo Professional提供了Map Basic語言等。用戶可以利用這些宏語言，以原GIS工具軟件為開發平臺，開發出自己的針對不同應用對象的應用程序。這種方式省時省心，周期短，目標相對明確，只需把需要實現的部分模型集成到GIS軟件平臺中，簡單易行，經費所需較少。但在開發專業應用模型時，與其他主流可視化編程語言相比，這些宏語言所提供的功能有限，效率低下，編寫的程序沒有很好的移植性。用他們來開發應用程序不盡人意。

1.3集成二次開發

利用專業的GSI工具軟件，如ArcView、MapInfo等，實現GIS的基本功能，以通過軟件開發工具尤其是可視化開發工具，如COM .NTE，Java和C++等為開發平臺，進行兩者的集成開發。集成二次開發既可以充分利用可視化軟件開發出高效方便的編程功能，又可以充分利用地理信息系統工具軟件完備的空間數據可視化分析處理功能，集成二次開發又可細分為兩種方式:

(1)OLE/DDE

采用OLE Automation(object Linking and Embedding，對象鏈接與嵌入)技術或DDE(Dynamic Data Exchange，動態數據交換，是OLE技術的前身，是在微軟的Win32應用程序接口(API)上所開發的應用程序之間動態交換數據的一種方法。

(2)組件式GIS

組件式GIS(Components GIS，簡稱Com GIS)開發方式基于標準的組件式GIS軟件平臺，可以實現高效無縫的系統集成，允許將專業模型、Com GIS控件、其他控件緊密地結合在統一的界面下，開發出來的應用系統可以完全脫離GIS工具軟件的運行環境，但功能完全可以不遜于通用型GIS軟件。

2.開發方案的選擇

采用集成二次開發，開發出基于GIS和MICAPS的農業氣象基礎信息系統，充分發揮地理信息技術和現代氣象信息綜合處理技術在氣象數據處理上的優勢。這種方法惟一的缺點是前期投入比較大，需要同時購買GIS工具軟件和可視化編程軟件，但“工欲善其事，必先利其器”，這種投資值得。目前本單位己有PCVSAT衛星氣象數據接收系統、MICAPS.20氣象信息綜合分析處理系統、ArcGIS9地理信息系統和可視化編程軟件，正在籌建全自動氣象站，基本的研究條件己具備。所以我們可以更充分地利用現有的計算機軟硬件和氣象資源，為單位利用農業新技術更好地服務于“三農”提供一條途徑。

3.我國農業氣象服務系統實施案例——農業害蟲的動態顯示系統

本系統能夠將氣象要素、GIS與計算機技術有機結合起來，對農作物生長過程中的白背飛虱數據進行輸入，輸出，編輯和查詢，更重要的是可以通過該系統對危害程度進行時空分析，把抽象的數據轉化成清晰簡明的電子地圖，直觀顯示白背飛虱發生程度及地域分布規律，剖析其發生的氣象背景，提出防治建議，進而達到綜合治理的目的。

3. 1數據來源

主要由農業部全國農業技術推廣和服務中心提供的69個病蟲測報站候報白背飛虱燈誘資料和國家基礎氣象信息中心提供的中國731個地面氣象站和196個探空站的逐日氣象數據。

3. 2數據處理

基于GIS和MICAPS的農業氣象基礎信息系統根據蟲情數據特點設計了專門的查錯、過濾程序，完成數據的有效性及可靠性檢驗，通過數據管理系統對這些數據按候累加(3~11月)處理成相應的接口文檔后自動轉入本系統，再利用其強大的的統計分析、空間分析(如空間插值、生成等值線等)、盛加分析和顯示功能，將該蟲情數據在發生區域內進行時空發生動態顯示，從而完成此動態顯示系統的制作。中央及各省測報站可按全國、各省各代的蟲情數據，利用此系統制作出各自的動態顯示圖，并結合氣候等其他因子資料作出預報。

3. 3結果顯示

這種蟲情動態顯示系統特別為遷飛性害蟲白背飛虱的預報提供了快速、全面和準確的時空動態信息。在系統的應用過程中，可以根據蟲情資料和實際需要，創建相應的圖層，在此基礎上，結合系統的GIS功能模塊，將害蟲發生危害、分布擴散等信息圖層與地理背景圖層(如:地形、海拔、土地利用等)和氣象要素圖層(降水、高空風場、溫場等)進行盛加，經過進一步的綜合分析和處理，則可以得出遷飛害蟲大范圍遷飛、降落和引起災變的原因，從而為農業害蟲的管理、預測、預報提供一種切實可行的方法。通過輸出設備將所要求的結果以圖形、表格、等值線等形式打印出來，提供給用戶。

參考文獻

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