基于GIS的決策氣象服務圖形產品設計與實現

閔凡花等

摘要 利用GIS軟件和MSPGS組件生成重慶市決策氣象服務圖形產品地圖模板，利用數據融合技術對氣象數據進行轉換，使其既能被GIS軟件識別，又可以在Micaps軟件中使用，并通過建立模型，登陸MSPGS的客戶端進行任務的定制和自動執行，實現了決策氣象服務圖形產品的自動生成，有效節約了時間，增強了決策氣象服務產品的時效性和針對性。

關鍵詞 GIS；MSPGS；決策氣象服務圖形產品；建模

中圖分類號 S127 文獻標識碼 A 文章編號 0517-6611（2014）03-00875-03

Abstract The map models for decision-making meteorological service products are made by GIS and MSPGS. The meteorological data is transformed to be discriminated by GIS and used by Micaps. The meteorological service products can be produced automatically by establishing models and loading MSPGS to customize task and run it. All those can save our time and enhance the effectiveness and pertinence of decision-making meteorological service.

Key words GIS； MSPGS； Decision-making meteorological service picture product； Modeling

氣象服務是氣象工作的出發點和歸宿，是立業之本，決策氣象服務是氣象服務最重要的組成部分，是氣象服務的首位，是整個氣象服務的關鍵和核心[1]。為了增強氣象服務的敏感性、主動性，提升決策氣象服務水平，必須善于綜合運用觀測、預報、預測、歷史資料等各種氣象信息，把科學研究成果和大量的業務產品變成服務，才能體現氣象事業價值。氣象信息是一種具有空間和地理信息的數據，它需要與地理空間位置信息相互對應。氣象信息中的各類觀測要素包括了要素所在的地理空間位置，如經度、緯度、海拔高度，而 GIS就是一種地理空間信息，因此，可以將氣象信息數據與GIS技術相互結合?；贕IS組件技術[2]、面向對象的地理信息系統開發在氣象服務行業中得到越來越廣泛的應用[3-5]。GIS技術在決策氣象服務系統建設中的應用，目前主要依托MESIS在各省級部門進行推廣應用。筆者利用ARCMAP工具對氣象站點信息、河流、行政區劃等建立個性化地圖定制，生成重慶市決策氣象服務圖形產品地圖模板；在MESIS基礎上，通過數據融合技術解決了Mciaps格式的數據在ArcGIS的工作環境下的處理問題，使其既可以被GIS軟件識別，又可以在Micaps軟件中使用；再利用ArcGIS的Arctobox和MSPGS工具組件建模，登陸MSPGS的客戶端進行任務的定制和自動執行，實現了決策氣象服務圖形產品的自動生成，提高了重慶決策氣象服務產品制作效率，提升了重慶決策氣象服務水平。

1 決策氣象服務圖形產品的制作流程

利用GIS制作決策氣象服務圖形產品需要先形成地圖背景，再將所需要的各類數據展示在地圖上，并根據需要添加數據到文件中，最后形成決策氣象服務圖形產品。

1.1 地圖背景的形成 用ARCMAP工具對決策氣象服務產品所需的當地氣象站點信息、河流、行政區劃建立個性化地圖定制，然后進行圖例和標題信息設置，將生成的地圖（圖1）作為建模的模板地圖進行保存，在制作決策服務圖形產品時直接應用。

1.2 數據在地圖上的展示 所需的數據為現有的各類氣象數據，主要包括MICAPS1類（觀測點信息）、MICAPS2類（風場數據）、MICAPS3類（離散點數據）、MICAPS4類（格點數據）、MICAPS7類（臺風數據）、MICAPS8類（城市預報數據）、MICAPS13類（云圖與雷達拼圖數據）和MICAPS14類（預報員交互數據）。利用MSPGS組件的Micaps2shp工具，這些氣象數據可以轉換為GIS支持的Shape文件。在此具體做法是將重慶自動站實時氣象數據和歷史資料庫氣象數據建立數據庫，同時在數據庫中建立一個表存儲重慶自動站站點信息，包括站號、站名、所屬地區、經度、緯度和海拔高度。在查詢自動站數據時將氣象數據信息和站點信息數據信息一一映射，再通過數據融合技術將不同數據格式的數據按照一定的編碼組合成Micaps3類數據，這樣所得到的數據既可以被GIS軟件識別，又可以在Micaps軟件中使用。

1.3 數據的添加

將MSPGS工具集合添加到ARCMAP的Toolbox工具集合中，在MSPGS中建立模型，將所需工具拖入模型中并進行參數設置，全部設置完成后，對整個過程進行調試，成功后進行保存，模型建立完成。然后將模型運行的結果，如矢量格點圖層、對矢量數據插值形成的柵格等數據圖層，分別以添加地圖圖層方式添加到模板地圖上。

1.4 產品的形成 將建好的模型添加到MSPGS后臺作業任務計劃上，設置好運行時間周期，實現自動出圖。

2 決策氣象服務圖形產品自動成圖流程舉例

以重慶24 h降水量實況分布圖自動出圖為例，簡述決策氣象服務圖形產品自動成圖流程。流程可以分為兩步完成，即模型的建立和調試運行、自動化出圖任務部署。

2.1 模型的建立和調試運行

在ArcGIS Desttop的ArcMap中添加MSPGS組件，右鍵點擊“MSPGS”，創建新的模型（圖2a1），即可顯示一個ModelBuilder窗口，ModelBuilder窗口由一個構建模型圖表的顯示窗口、Main菜單和一個用來與模型圖表中的元素進行交互的工具條組成；將所需工具拖入模型中（圖2a2），根據重慶市業務需求情況，所需工具有數據讀取及轉換工具、數據插值工具及圖形轉換生成工具；雙擊以上各工具，進行工具參數設置（圖2a3），每完成一個參數設置，均要對其進行調試運行（圖2a4），成功后進行下一項的設置，全部設置完成后，對整個過程進行調試，成功后進行保存，模型建立完成。將重慶市24 h降水實況數據（如2013年11月11日08：00～12日08：00）代入新建立的模型中，生成重慶市降水實況分布圖（圖2b）。

2.2 自動化出圖任務部署

將建立的模型添加到MESIS的后臺作業系統（MSPGS）中，以實現自動化出圖。登陸MSPGS后臺客戶端，進入產品自動化配置界面，點擊“新建”按鈕，即可創建一個新的計劃任務（圖3a）。對新建任務各項進行設置（圖3b），包括調用的模型名稱、模型參數、自動運行時間參數、產品生成后的存放路徑和保存格式、產品標題等，任務部署完成。

除了降水實況分布圖產品外，利用以上流程還可以生成氣溫實況分布圖產品，根據業務發展實際需要，分布圖產品顯示范圍也可以拓寬和精細化，如拓寬到重慶-四川，細化到某個流域、某個區縣等（圖4）。另外還可以生成天氣預報分布圖產品等。

3 小結

（1）利用ARCMAP工具對重慶氣象站點信息、河流、行政區劃建立個性化定制，生成重慶市決策氣象服務圖形產品地圖模板。

（2）利用數據融合技術，對所需氣象數據進行轉換，使其既能被GIS軟件識別，又可以在Micaps軟件中使用。

（3）利用GIS軟件和MSPGS組件建立模型，登陸MSPGS的客戶端進行任務的定制和自動執行，實現了決策氣象服務圖形產品的自動生成。

參考文獻

[1] 中國氣象報社.中國氣象局專題研究決策氣象服務工作要求全面提高決策服務能力和水平[EB/OL].（2008-05-30）http：/www.cmabbs.com/thread-10465-1-1.html.

[2] 李永紅，鄧紅艷，趙敬東，等.組件式GIS開發的實踐[J].計算機工程與設計，2005，26（4）：1090-1092.

[3] 郭善云，潘建華，王勤，等.基于ARCGIS9.2的氣象服務產品及其應用技術[J].氣象科技，2011，39（5）：641-645.

[4] 呂終亮，羅兵，吳煥萍，等.MESIS信息檢索及可視化產品制作平臺實現[J].應用氣象學報，2012，23（5）：631-637.

[5] 郭善云，潘建華，陸曉靜，等.MESIS省級應用中關鍵技術集成分析[J].高原山地氣象研究，2011，31（4）：69-72.