基于Flex的气象信息网络发布平台设计与实现

通过分析气象数据的特点和RIA(Rich Internet Applirations)技术的优势,结合系统建设目标提出了基于Flex的网络GIS气象信息发布平台的总体框架,并详细介绍了该平台的主要功能。对系统建设的关键技术问题进行详细分析,主要包括数据组织与管理、气象数据转换、地图服务缓存以及基于Flex的地图展现技术等。系统运行结果表明:与传统气象网络GIS相比该系统具有界面元素丰富、交互响应快、大数据量的显示效率大大提高等方面的优势。该系统为气象工作人员、应急气象服务及公众提供了一个实时、快速、基于网络的气象信息共享平台。

气象落区文本自动生成研究

面向天气预报和气象服务的文本内容的计算机自动或者半自动生成方法,对文本生成质量要求较高,即要准确、高效、合理,还需要符合自然语言表达,存在较多技术问题。在深入分析中央气象台每日发布的"天气公报"文本内容的基础上,结合地理信息科学和自然语言处理科学方法提出了面向气象落区文本语言生成的基本原理与流程,重点从历史文本内容分析与特征提取、地理区域划分、气象要素空间分析、文本组织与生成等关键技术问题进行了深入讨论,并给出了相应的技术实现。计算机自动生成结果与预报员人工撰写的文本内容对比分析也较好地证明了面向特地领域的文本生成方法具有较好的应用前景。

MESIS信息检索及可视化产品制作平台实现

MESIS(气象服务信息系统)是国家气象中心及各个省级气象部门用于制作气象服务材料的新一代业务服务系统,该系统运用了GIS、数据库、可视化、多媒体和Web等综合技术实现了决策气象服务产品的共享体系、服务产品的显示与综合集成、统计分析检索、制作、分发,以及重大气象灾害辅助决策支持与气象应急服务等功能。该文重点对MESIS中气象信息检索平台的架构体系、功能设计、GIS应用等关键技术进行了探讨,介绍了MESIS中气象信息检索及可视化产品制作平台的设计和实现。

基于WebGIS的气象服务产品制作系统及关键技术

基于WebGIS技术采用服务即是软件、软件即是服务的建设思路,结合可扩展框架技术,实现基于服务集成的气象服务产品在线制作系统的建设,从一定程度上解决了系统产品制作面临的不能集中部署、规范不统一、效率低下、更新复杂等问题。系统分为服务器端和客户端两部分,服务器端负责服务接口的开发和发布,客户端负责各级调度管理和运行。该系统解决了服务的注册、标准化、流水线化、参数序列化、多级任务调度等多个关键技术,系统具备可扩展性、产品标准化、流程规范化、跨平台等特点,系统建设的完成增加了气象服务产品制作的规范性、接口化,产品制作时间由原来的1~2 min降至10 s以内。

一种简化的暴雨灾害风险及影响评估方法和应用研究——以京津冀“7·21”暴雨事件为例

文章综合考虑中国区域范围内降雨时空分布特征以及地理地貌等特征,将全国降雨区划分为4大类,在此基础上,得出不同降雨类区暴雨致灾因子的强度等级评定方法;同时,研究确定了与暴雨灾害密切相关的地形高程、高程标准差、河网密度、土壤类型等环境脆弱性影响要素,并对各类要素分别进行了分级评定;将各类环境脆弱性影响要素结合暴雨致灾因子要素,运用加权求和方法建立了暴雨灾害综合风险评估模型;并结合GIS技术,将城市、农村人口分布情况、用地等数据叠加到风险分布格局中,最终分析得出不同风险等级下影响的城市和农村人口数量、土地面积等内容。该评估模型相较于以往其他暴雨风险评估模型,其适用范围更广,可以适用于全国范围内的任意区域暴雨灾害风险评估;实时评估业务能力更强,将该模型结合降雨实况资料或预报资料可以对全国任意区域降雨灾害综合风险进行事后、跟踪评估或预评估;评估对象更有针对性,结合GIS技术,可以针对得出的风险分布结果分别给出不同风险等级范围内的承灾体受影响的定量评估结果。

基于GIS的气象服务产品后台制作系统

针对目前气象服务产品制作过程中存在的问题,根据具体的业务需求,采用可扩展框架技术、Remoting技术和ArcGIS GeoProcessing设计实现气象服务产品后台制作系统,系统采用客户端、数据层和服务层3层C/S架构。通过实例验证该系统具有较好的自动性、易用性和可扩展性。

GIS技术在台风预报服务产品制作系统中的应用

根据台风预报业务的实际需求,建立了基于GIS技术的台风预报服务产品制作系统。提出了采用地图表达技术的台风数据可视化方案,讨论了基于空间插值与动态缓冲的台风预报概率圆生成算法,利用叠加分析技术完成了台风路径影响范围分析功能,并提供了一键式材料快速制作功能。业务化运行结果表明:GIS技术能够实现功能建设,较好地满足了目前中央气象台台风预报服务产品制作需求。

基于GIS的道路气象图形与文本自动生成

基于GIS技术,阐述中央气象台道路气象服务图形与文本产品的计算机自动生成思路与流程,讨论气象与道路数据预处理、道路反演基本原理、图形和文本生成的基本原则、模板技术、地理建模方法实现等关键技术问题。业务运行结果表明,该方法能满足实时业务要求。

区域大气环境应急响应数值预报系统

介绍了针对国内有毒气体泄漏等突发性大气中污染物扩散问题建立的区域精细大气环境应急响应数值预报业务系统。该系统基于污染扩散模式HYSPLIT_4,利用中尺度模式WRF为其提供气象场,对污染扩散的路径和浓度以及地面沉降进行计算,系统后端开发了基于GIS的产品制作平台对模式产品进行叠加地理信息的处理。为实现快速应急响应的功能,模式业务系统始终处于热准备状态,并可在接到指令后迅速完成产品制作。文中给出一个大气环境应急响应演习应用实例,显示该模式系统对影响范围较大的有毒气体泄漏事件应急响应工作具备一定的指导意义和应用前景。

基于探空数据集成学习的短时强降水预报试验

使用2015—2019年6—9月08:00(北京时)我国119个探空站的大气层结和对流参数作为特征参数,基于XGBoost集成学习方法,建立短时强降水事件预报模型。同时,提出一种面向高影响天气的模型优化思路,通过使用分段权重损失函数,进行模型调优,在空报率不超过一定阈值的情况下,可提升模型预报的命中率和TS评分。设计分段权重损失函数权重敏感性试验和损失函数对比试验,选取7个区域中心探空站对比分析模型优化方法的有效性和泛化性。利用2019年6—9月全国探空数据针对短时强降水预报开展批量独立检验和个例分析,结果表明:改进后的预报模型TS评分提高0.05~0.1,命中率提高0.15以上,空报率提高0.05~0.1,表现出明显的"宁空勿漏"预报倾向,模型预报能力得到明显提升;在全国短时强降水预报试验中,预报模型命中率为0.65,空报率为0.37,漏报率为0.34,TS评分为0.47,说明该模型对短时强降水天气具有一定预报能力。

区域决策气象服务产品自动化制作关键技术——以自动站小时累加降水量产品为例

文章对气象应急服务业务中区域决策气象服务产品制作技术进行了分析。讨论了自动站小时降水量较小时的格点插值方法,实现了零值自动站插补的实况降水插值方法,经检验,该方法能够有效提高降水量插值准确性和美观度。提出了采用ArcGIS ModelBuilder模型构建技术,及基于ArcObjects开发的逐小时降水量累加组件、气象要素插值组件、图形产品制作组件,结合ArcGIS提供的空间分析组件,建立区域逐小时累加降水数据处理和图形产品制作模型,完成了决策服务图形产品高效率、自动化执行及高精度图形产品输出。

基于区域建模的能见度预报及影响因子分析

利用2008—2018年逐日能见度站点观测资料,通过旋转经验正交函数分解方法分析得到不同季节能见度天气的客观分区,在此基础上,以2017—2019年欧洲中期天气预报中心全球数值预报模式输出和相关诊断量及站点观测资料分别作为预报因子和预报量,应用多元线性回归、事件概率回归估计和判别分析等综合算法,分区域、分季节建立能见度预报模型,并将区域预报模型应用于区域内站点,得到站点能见度预报结果。以2020年资料为独立样本进行试报,检验结果表明:基于区域建模的能见度预报效果在不同季节、不同预报时效较模式直接输出有很大提升,明显订正了模式对冬季低能见度天气低估的情况,在1 km以下级别低能见度预报中显示出较高的预报技巧,尤其在低能见度出现较多的05时最为明显。因子分析表明,影响能见度的因子主要是与边界层条件密切相关的温、压、湿、风等因子,以及反映下垫面热状况因子、降水相关因子和稳定度因子。不同季节、不同等级能见度预报模型中高频因子不同,春季高频因子主要为温度相关因子,夏季与降水相关的因子选入频次较高,秋、冬季不稳定因子更重要。

全球逐时地面气温质量检测方法及应用

基于国家气象信息中心全球地面气象观测站及非气象观测站逐时气温数据,应用分月阈值、区块阈值、纬带阈值及空间一致性综合检测方法,构建了2016—2020年全球逐时地面气温数据集,并设计了可实时更新的质量检测流程,为全球预报服务和科研业务提供可靠的数据保障。近5年数据的检测结果表明,全球总的可疑错误数据率为0.85%,亚洲的可疑错误数据较多,占亚洲数据样本的1.67%,占全球可疑错误数据的72%左右,并以夏秋两季检出数据较多。79%左右的可疑数据是通过区块阈值与空间一致性方法检测出的非气象观测站点数据,站点极值与空间一致性检出的观测站可疑数据占9%以上。

中国南方地区台风降水贡献分析——以2013年台风降水为例

台风是影响中国南方降水的重要天气系统。依据中央气象台台风观测资料和国家级气象观测站地面降水资料,将泰森多边形计算方法和Arc Gis技术相结合,分析了2013年登陆或严重影响中国的台风降水特征,定量评价了其对中国南方地区降水的贡献,以及降水贡献在时空两方面的演变特点。研究结果表明:(1)2013年南方地区台风降水贡献为16.9%,占常年(1981—2010年)淡水(降雨)资源的17.2%。(2)空间分布上,自西向东,从北至南,台风降水贡献增大,东南沿海最大。(3)月度降水贡献呈双峰型,6—8月台风降水贡献逐渐增强,8月达8.3%;9月台风降水贡献陡降,10—11月继续增强,11月为3.2%。通过台风降水贡献的研究,对于更好利用台风降水和科学预防台风灾害具有重要意义。

基于空间数据库的气象数据存储及实时更新

结合中国气象局应急平台气象服务产品生成业务的需要,详细讨论基于COM的GIS二次开发技术和Arc GIS Model Builder建模技术,以类似工作流的方式构建模型,通过气象自动出图系统(Meteo Carto Builder)自动调用模型对各类气象数据进行处理加工,形成栅格数据后存储到空间数据库引擎Arc SDE中,同时实现Arc SDE中栅格数据的实时更新。达到气象产品数据自动化更新,管理方便,具有很强的实时性,以满足第三系统数据实时更新的需要,在气象服务产品制作中表现出较强的应用能力。