基于SuperMapGIS的廈門海洋環(huán)境預(yù)警綜合信息服務(wù)平臺開發(fā)與應(yīng)用

盧君峰，鄧兆青，陳德文，張世民，袁方超，楊金湘，葉雨穎

(國家海洋局廈門海洋預(yù)報臺 廈門 361008)

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基于SuperMapGIS的廈門海洋環(huán)境預(yù)警綜合信息服務(wù)平臺開發(fā)與應(yīng)用

盧君峰，鄧兆青，陳德文，張世民，袁方超，楊金湘，葉雨穎

(國家海洋局廈門海洋預(yù)報臺 廈門 361008)

文章利用SuperMapGIS地理信息技術(shù),結(jié)合Oracle數(shù)據(jù)庫技術(shù)和SOA 架構(gòu)技術(shù)，設(shè)計開發(fā)融合海洋環(huán)境數(shù)據(jù)信息管理、數(shù)值預(yù)報成果集中展示、海洋預(yù)警報和航線預(yù)報產(chǎn)品制作發(fā)布等功能于一體的綜合信息服務(wù)平臺,包括“一庫一圖一網(wǎng)十系統(tǒng)”，為廈門市海洋防災(zāi)減災(zāi)、海上交通安全、海洋旅游安全等提供及時準(zhǔn)確、內(nèi)容豐富直觀、形式靈活多樣的海洋預(yù)警報產(chǎn)品,為應(yīng)對海上交通事故、海洋生態(tài)環(huán)境風(fēng)險提供科學(xué)決策支持,從而有效提高政府決策水平,提升廈門沿海地區(qū)綜合防災(zāi)減災(zāi)能力。

海洋環(huán)境;海洋預(yù)報;數(shù)據(jù)庫;信息服務(wù)平臺

1 引言

國家海洋局廈門海洋預(yù)報臺一直致力于做好廈門市海洋環(huán)境預(yù)報和海洋防災(zāi)減災(zāi)預(yù)警服務(wù)工作，開展眾多針對海洋公益賽事、溢油搶險、海上搜救等特殊預(yù)報要求的專項預(yù)報服務(wù)。近年來，在國家海洋局東海分局和廈門市政府的大力支持下，預(yù)報臺在廈門灣內(nèi)初步建立多要素、全天候的海洋氣象觀測網(wǎng)，能夠?qū)崟r掌握廈門市周邊海域的海洋環(huán)境狀況；配置2臺高性能計算機，其具有雙精度浮點理論峰值在1.5 T flops以上的計算能力，并引進多種最新海洋氣象數(shù)值預(yù)報模式；開發(fā)各類針對性強的觀測預(yù)報業(yè)務(wù)化系統(tǒng)，建立適合各類系統(tǒng)的多重海洋信息數(shù)據(jù)庫，形成預(yù)報外網(wǎng)、辦公內(nèi)網(wǎng)、數(shù)據(jù)專網(wǎng)分隔獨立但協(xié)同工作的廈門海洋環(huán)境信息服務(wù)格局。通過以上工作極大地提升預(yù)報臺的海洋預(yù)警報技術(shù)能力，拓展預(yù)報服務(wù)領(lǐng)域。

海洋觀測預(yù)報信息是廈門海洋經(jīng)濟建設(shè)和社會發(fā)展的重要基礎(chǔ)數(shù)據(jù)之一，也是海洋觀測預(yù)報業(yè)務(wù)機構(gòu)服務(wù)政府和社會公眾的重要內(nèi)容之一。進一步細化服務(wù)需求、優(yōu)化服務(wù)流程，研發(fā)更實用、更優(yōu)質(zhì)的預(yù)報服務(wù)產(chǎn)品，提供多角度、全方位的服務(wù)，是預(yù)報臺持續(xù)發(fā)展的關(guān)鍵。

然而目前自動觀測網(wǎng)和各預(yù)報業(yè)務(wù)系統(tǒng)的建設(shè)基本是獨立和分散的，各系統(tǒng)建設(shè)完成后缺乏統(tǒng)一的信息化服務(wù)平臺和數(shù)據(jù)庫對其進行綜合管理，各種成果未能有效融合和應(yīng)用；有些系統(tǒng)由于開發(fā)時間較早，其功能已不能完全滿足目前海洋環(huán)境預(yù)警報工作的需求。因此，目前提供的海洋預(yù)報產(chǎn)品專業(yè)性強，但存在形式單一、內(nèi)容生硬、不直觀生動、受眾面窄等不足，從而限制其有效發(fā)揮為政府防災(zāi)減災(zāi)和應(yīng)對海洋事故等工作的決策依據(jù)功能。

目前GIS技術(shù)在海洋氣象領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用[1-5]。為提升預(yù)報臺的海洋預(yù)報服務(wù)能力、滿足社會公眾日益增長的海洋預(yù)報服務(wù)需求，本研究建立基于SuperMapGIS的廈門海洋環(huán)境預(yù)警綜合信息服務(wù)平臺，實現(xiàn)對海洋預(yù)報服務(wù)產(chǎn)品、業(yè)務(wù)和系統(tǒng)的集約、整合，規(guī)范海洋預(yù)報服務(wù)流程，提升服務(wù)效率，增強公共服務(wù)能力，提高公共服務(wù)效益。

2 平臺開發(fā)

平臺以Visual Studio 2010作為開發(fā)工具，以Flex、 Java、C#作為開發(fā)語言，使用以SuperMapGIS為基礎(chǔ)研制的MeteoGIS應(yīng)用平臺，以高效的Oracle構(gòu)建數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)[6]，采用基于SOA架構(gòu)的信息服務(wù)中間件技術(shù)模式，并結(jié)合基于GDB-CLI接口實現(xiàn)的海洋數(shù)據(jù)引擎MG DBE技術(shù)、基于GIS網(wǎng)絡(luò)客戶端MG RIAClient實現(xiàn)的海洋數(shù)據(jù)快速顯示和分析技術(shù)以及GIS時空數(shù)據(jù)同步顯示技術(shù)[7-8]，實現(xiàn)廈門海洋觀測預(yù)報公共服務(wù)業(yè)務(wù)從數(shù)據(jù)獲取、加工制作到發(fā)布流程的集約化、規(guī)范化和高效化管理(圖1)。該平臺的服務(wù)端運行于Windows Server 2008 R2 x64操作系統(tǒng)，客戶端運行于Windows7以上操作系統(tǒng)。

圖1 系統(tǒng)技術(shù)架構(gòu)

3 平臺功能設(shè)計

本平臺針對廈門海洋環(huán)境專業(yè)預(yù)報服務(wù)的業(yè)務(wù)特點，以海洋信息觀測預(yù)報產(chǎn)品數(shù)據(jù)庫為支撐，以海洋預(yù)報業(yè)務(wù)管理策略設(shè)置為準(zhǔn)則，在專業(yè)海洋預(yù)報方法的基礎(chǔ)上，通過海洋GIS地理信息系統(tǒng)，大幅提升人-機交互式程度，建立以海洋觀測資料、海洋預(yù)警報產(chǎn)品和海洋防災(zāi)減災(zāi)服務(wù)為主體的高度自動化、集約化、規(guī)范化的專業(yè)海洋預(yù)警信息服務(wù)平臺(圖2)。

圖2 廈門海洋環(huán)境預(yù)警綜合信息服務(wù)平臺

本平臺的功能結(jié)構(gòu)包括“一庫一圖一網(wǎng)十系統(tǒng)”。①一庫，即1個海洋環(huán)境綜合信息系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫，是集基礎(chǔ)地理信息、海洋實況觀測信息和歷史信息、海洋預(yù)警報產(chǎn)品信息等各類信息于一體的綜合數(shù)據(jù)庫；②一圖，即1個基礎(chǔ)支撐GIS平臺，將各類基礎(chǔ)地理信息、海洋專題信息、預(yù)報參考信息等有機整合，制作1張以臺灣海峽、福建沿海為預(yù)報區(qū)域的海洋地理信息專題圖；③一網(wǎng)，即1個海洋環(huán)境預(yù)警綜合信息服務(wù)網(wǎng)站；④十系統(tǒng)，即由10個業(yè)務(wù)子系統(tǒng)組成的“海洋環(huán)境預(yù)警業(yè)務(wù)工作平臺”，包含46個功能模塊、300余個功能鍵。

4 平臺子系統(tǒng)應(yīng)用

4.1 海洋綜合觀測數(shù)據(jù)顯示分析系統(tǒng)

該系統(tǒng)按站點類型在地圖上分類別展示各類海洋氣象水文觀測要素的數(shù)據(jù)信息。將福建中南部沿海岸基測點站、廈門防汛站、臺灣觀測站、東海浮標(biāo)站、ADCP海流計、X波段雷達6大類站點和觀測信息實時入庫，提供氣溫、氣壓、水溫、波浪、風(fēng)、潮位、濕度、海流、降雨量、鹽度等要素數(shù)據(jù)，以列表、曲線、氣泡形式進行展示。提供對所選要素和站點數(shù)據(jù)的查詢統(tǒng)計功能，實現(xiàn)對查詢結(jié)果的圖形、表格的展示和導(dǎo)出。提供相關(guān)操作設(shè)置功能，包括站點設(shè)置、要素訂正、專題圖冊的顯示控制、地圖要素的顯隱控制等。

4.2 預(yù)報參考資料顯示系統(tǒng)

該系統(tǒng)提供對預(yù)報所需的定時自動下載的多種海洋氣象參考資料圖片的查詢展示，包括韓國、中國臺灣、日本、歐洲中心、CIMSS的實況天氣圖、海浪圖、數(shù)值預(yù)報圖以及衛(wèi)星云圖、雷達圖、海溫圖等，實現(xiàn)歷史查詢、圖片縮放、單屏(多屏)瀏覽、單屏自動播放。

4.3 臺風(fēng)實時監(jiān)測預(yù)警決策分析系統(tǒng)

該系統(tǒng)以多年歷史臺風(fēng)和實時臺風(fēng)數(shù)據(jù)庫為基礎(chǔ)，實時監(jiān)控最新臺風(fēng)狀況，自動刷新顯示最新臺風(fēng)路徑，從時間和空間多維角度，即按年份的基本查詢和按點、線、區(qū)域的高級查詢進行任意臺風(fēng)快速查詢，以氣泡形式瀏覽臺風(fēng)中心詳細要素信息，以GIS地圖展示臺風(fēng)的實時路徑以及中國、美國、日本、中國臺灣等多家機構(gòu)的預(yù)報路徑。實現(xiàn)查看臺風(fēng)移向移速監(jiān)測、距離監(jiān)測以及圖例信息，并可對遺漏的臺風(fēng)信息進行手工補錄。同時建立歷史風(fēng)暴潮增水?dāng)?shù)據(jù)庫，實現(xiàn)臺風(fēng)路徑和風(fēng)暴潮增水的同步展示，為風(fēng)暴潮預(yù)報提供有效的參考依據(jù)。

4.4 精細化多模式數(shù)值預(yù)報顯示系統(tǒng)

該系統(tǒng)使用預(yù)報臺自主計算的POM、ROMS等多種數(shù)值預(yù)報模式產(chǎn)品，對數(shù)值數(shù)據(jù)進行加權(quán)抽稀處理，實現(xiàn)不同區(qū)域海區(qū)的相關(guān)精細化格點預(yù)報數(shù)據(jù)在GIS平臺的疊加展示，可展示氣壓、海流、海浪、海溫、潮汐、鹽度、風(fēng)場等要素，通過色斑圖、等值線圖的形式直觀展示，為預(yù)報員提供有效的預(yù)報參考。

4.5 日常海洋預(yù)報產(chǎn)品制作系統(tǒng)

該系統(tǒng)針對預(yù)報臺的海洋預(yù)報業(yè)務(wù)實現(xiàn)4個項目的預(yù)報制作功能，包括海浪水溫預(yù)報、大潮預(yù)報、海濱度假區(qū)預(yù)報和浴場預(yù)報。根據(jù)不同預(yù)報時段的預(yù)報區(qū)域、預(yù)報項目靈活定制預(yù)報參數(shù)、預(yù)報時效和預(yù)報內(nèi)容，經(jīng)過預(yù)報員人工修改訂正，通過配置預(yù)報產(chǎn)品模板自動生成海洋預(yù)報信息產(chǎn)品。

4.6 預(yù)警報繪圖系統(tǒng)

該系統(tǒng)實現(xiàn)海浪、風(fēng)暴潮預(yù)警報圖形的繪制，能夠疊加實時臺風(fēng)路徑，繪制落區(qū)靈活調(diào)整，提供繪制標(biāo)注工具包，可在GIS地圖上進行線、面、標(biāo)注的繪制，并可將繪制的圖形產(chǎn)品以不同格式形成圖片導(dǎo)出保存，提供落區(qū)復(fù)位、自由截圖功能。根據(jù)時間段查詢已制作保存的預(yù)警報圖形產(chǎn)品，提供圖形產(chǎn)品查看功能。

4.7 預(yù)警報制作與決策服務(wù)系統(tǒng)

該系統(tǒng)建立不同區(qū)域和不同預(yù)警級別的預(yù)警服務(wù)產(chǎn)品的統(tǒng)一模板，結(jié)合臺風(fēng)信息、天文潮信息和預(yù)警報圖片，智能制作生成臺風(fēng)影響期間的海浪預(yù)警報單和風(fēng)暴潮預(yù)警報單，提供海浪警報、風(fēng)暴潮警報的入庫、查詢、統(tǒng)計功能，提高預(yù)警決策服務(wù)的效率。

4.8 航線預(yù)報制作系統(tǒng)

該系統(tǒng)從SWAN與WRF數(shù)值預(yù)報模式產(chǎn)品數(shù)據(jù)中提取覆蓋臺灣海峽及其周邊的氣象、海洋要素的風(fēng)速、風(fēng)向、浪高、浪向、周期5個要素的值并進行加工處理，建立預(yù)報數(shù)據(jù)庫，實現(xiàn)圖形化的交互式預(yù)報制作，對海峽兩岸的26條航線的風(fēng)、海浪、周期的數(shù)據(jù)進行批量修改與還原，通過配置好的各類文件系統(tǒng)模板自動生成預(yù)報產(chǎn)品，同時實現(xiàn)航線的自定義添加、修改、刪除。

4.9 預(yù)報會商材料制作系統(tǒng)

該系統(tǒng)實現(xiàn)周會商、臺風(fēng)會商的PPT材料制作功能。通過調(diào)用配置好的相關(guān)模板，在設(shè)置中配置要顯示的日期、臺風(fēng)資料、實測資料、天文潮資料、天氣預(yù)報圖片等信息，可使用語句定制功能制作說明文字，實現(xiàn)會商材料的一鍵式生成。在自定義操作中，圖片的布局可單屏或多屏顯示，提供屏幕截圖、錄屏和圖片插入功能。

4.10 預(yù)報產(chǎn)品發(fā)布管理系統(tǒng)

該系統(tǒng)基于預(yù)報信息服務(wù)產(chǎn)品數(shù)據(jù)庫建立統(tǒng)一的發(fā)布管理平臺，針對不同服務(wù)對象的需求，進行產(chǎn)品發(fā)布的定制化和自動化，實現(xiàn)短信、傳真、電子郵件、網(wǎng)站、電子顯示屏、微信公眾號等多種發(fā)布手段的整合，提供一鍵發(fā)布功能。同時可顯示產(chǎn)品的發(fā)布狀態(tài)、接收情況和統(tǒng)計匯總信息。

5 結(jié)語

廈門海洋環(huán)境預(yù)警綜合信息服務(wù)平臺提供海洋觀測預(yù)報綜合數(shù)據(jù)顯示分析、海洋災(zāi)害預(yù)警監(jiān)控、海洋環(huán)境短時臨近預(yù)報、精細化多模式數(shù)值預(yù)報等功能，進一步提高監(jiān)測預(yù)報的準(zhǔn)確性、災(zāi)害預(yù)警的時效性和防范應(yīng)對的科學(xué)性。設(shè)計理念先進，多模式集成和應(yīng)用將有助于預(yù)報質(zhì)量的提高，可及時有效地通過各種方式對服務(wù)產(chǎn)品按服務(wù)對象、需求、范圍自動定制發(fā)布，為社會生產(chǎn)、生活提供更加準(zhǔn)確的海洋環(huán)境、海洋災(zāi)害預(yù)報和服務(wù)，提升海洋預(yù)警報服務(wù)水平，提高海洋防災(zāi)減災(zāi)決策能力，為政府各級部門海洋防災(zāi)減災(zāi)提供更加科學(xué)的參考依據(jù)。由于公眾對海洋信息的需求日益提高，預(yù)報臺也將繼續(xù)努力，不斷改進和完善業(yè)務(wù)，以適應(yīng)社會經(jīng)濟的快速發(fā)展。

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Development and Application of Xiamen Marine Environmental Warning Comprehensive Information Service Platform Based on SuperMapGIS

LU Junfeng，DENG Zhaoqing，CHEN Dewen，ZHANG Shimin，YUAN Fangchao，YANG Jinxiang，YE Yuying

(Xiamen Marine Forecast Station，SOA，Xiamen 361008，China)

By using SuperMapGIS technology and Oracle database technology and SOA technology,a comprehensive information service platform was designed and developed,which had integrated the information management of marine environment data,the centralized display of numerical forecast results,the production of marine warning and forecasting products,including one library,one chart,one net and ten systems,as the information service platform for Xiamen marine disaster prevention and mitigation,maritime traffic safety,marine tourism safety,etc.,to provide timely and accurate,content rich and intuitive,flexible forms of marine warning products in response to maritime traffic accidents,marine ecological environmental risk decision-making support ,which could effectively improve the government’s decision-making level and reliability,and promote the comprehensive disaster prevention and mitigation capacity of Xiamen coastal area.

Marine environment，Marine prediction，Database，Information service platform

2016-12-26；

2017-05-22

2014年廈門市財政業(yè)務(wù)專項(廈財農(nóng)[2014]3號).

盧君峰，工程師，碩士，研究方向為海洋預(yù)報，電子信箱:junfengluke@126.com

P7

A

1005-9857(2017)06-0081-04