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2024年6月22日发(作者:)
l1卷第5期
2O12年5月
软件导刊
Software Guide
V0l 1lNO.5
Mav.2012
基于M I CAPS的台风预报系统的构建方案研究
齐保签
(北京工业大学软件学院,北京300124)
摘 要:在.NET平台下,以C#为编程语言,采用MICAPS框架、COMGIS技术,构建台风预报系统。
关键词:COMGIS;MICAPS;台风预报系统;空间数据库;系统集成
中图分类号:TP3i9 文献标识码:A 文章编号:1672—7800(2012)005—0045—02
一
样来调用GIS组件,把GIS组件和非GIS组件结合起
0 引言
近十几年来,我国台风预报水平取得了明显进步,在
来,联合开发出具有GIS功能的应用程序或者项目。组件
式GIS的产生解决了以前GIS体积庞大、系统闭塞、可重
用性差、价格贵、开发困难等弊病,使GIS得以快速的推
广。
国家防台减灾_I二作中发挥了重要作用,但与美国等少数发
达国家相比仍然存在一定的差距。如对于台风异常变化,
包括路径异常、登陆台风的突然增强等预报误差还较大;
台风的强度预报水平不高;缺乏台风暴雨预报的有效方法
和手段;卫星和雷达资料在台风监测中的定量应用水平有
待进一步提高;我国台风全球模式和区域模式在近几年虽
取得了较大进步,但和国际先进水平相比还有不小差距。
因此,从整体上提高我国台风监测水平、预报准确率和精
细化水平,延长预报时效等,以便更好地满足日益增长的
台风服务需求,最大限度地减轻台风灾害,为我国经济建
设和国防建设服务,仍然是一项迫在眉睫的任务。
气象信息综合分析与处理系统(MICAPS)是由中国
气象科学研究院和国家气象中心等单位联合开发的与气
象卫星综合应用工程(9210工程)通讯和数据库系统相配
套的人机交互系统。该系统为我国各级气象中心站提供
了一个气象业务预报的平台,也为各级(包括国家级、省部
级、地市级、县级等)各类政府部门(如农业、环保、交通、水
利、海洋、土地资源管理等部门)提供了一个气象信息检索
与查询的工具。MICAPS系统采用的是一种系统核心加
功能模块扩展的方式开发,系统的核心部分提供地图投
影、地图管理、绘图区管理、图层绘制、系统基本函数、全局
基于MICAPS的台风预报系统的实施将有利于提高
我国台风预报准确率,延长预报时效,提高台风客观分析
技术及应用水平,提高台风业务平台工作效率,改进我国
台风数值预报能力,为实时业务提供有效科技支撑,为各
级政府制定防台减灾措施提供科学决策依据,为国民经济
和社会持续发展以及国家安全和社会稳定提供保障。
1 系统设计决策
(1)台风业务需求。以MICAPS3为技术框架,形成
具有监测、分析、预报和产品制作功能的人机服务系统。
在MICAPS框架下开发台风实时监测数据显示、各预报
方法对比分析、台风实时定位定强、台风产品制作和发送、
台风主/客观预报实时检验和其它主客观台风产品显示功
能。最大化利用框架已有功能和特性,基于地理信息显示
收集到台风数据,业务流程自动化以简化预报员操作步
骤,保持用户操作习惯,构建台风预报人员专业化的业务
支撑平台,提高业务人员的工作效率。
(2)台风信息数据库及数据存储管理。建设台风信息
数据库,为台风主客观预报提供数据支撑。收集台风数据
入库,进行存储管理和检索展示。提供高效的台风时间检
索、强度检索、统计分析和空间检索。结合GIS应用的技
术,实现台风路径强度展示,与地理信息图层叠加,空间统
变量定义和鼠标事件分发等要素,而对应于特有业务的资
料显示和功能模块的扩展则通过扩展功能模块的方式实
现。本文主要介绍针对台风所特有的预报业务所需模块
的开发设计。
计、空间检索等。台风预报系统数据库包括:西北太平洋
台风历史资料数据库、全球台风资料数据库、台风短期气
候因子库、台风灾害数据和临时产品文件库。
(3)集成优化多种主客观预报方法。台风预报系统的
台风路径强度客观预报、台风风雨分布预报、台风数值预
建立在面向对象和组件式技术基础上的GIS系统叫
做组件式GIS(ComGIS)。组件式GIS的基本原理是按照
COM规范把GIS系统分割成几个有独立功能的组件。开
发者可以在自己的开发环境中像调用标准的COM组件
作者简介:齐保签(1986一),男,天津人,北京工业大学软件学院硕士研究生,研究方向为软件工程与网络。
软件导刊 2012钲
报、台风短期气候预测中,存在着对多类台风预报和定位
定强方法的应用。通过统一调度集成和算法工程化技术,
将分离的主客观预报方法连接成为一个完整可靠经济和
有效的整体,并使之能彼此协调工作,发挥整体效益,实现
整体性能最优。
2 系统构建方案
2.1系统技术路线
基于台风预报系统功能设计决策、非功能设计决策和
技术架构设计,台风预报系统采用技术路线如下:业务平
台采用c/s架构,客户端基于MICAPS框架下二次开发,
实现台风数据显示、台风数据检索和台风预报业务。基于
数据集成环境约束,数据库采用ORACI E11G,考虑到环
境的统一监测、调度和通用性,采用JAVA语言实现数据
入库。基础平台项目组提供开发框架和接口。台风预报
系统属于气象中心预警工程的一部分,使用预警工程的气
象地理信息系统(MeteoGIS)提供组件进行开发,实现空
间数据库引擎功能和气象数据显示。由于NCI 算法函数
丰富,脚本调用高效,图像图形表现形式灵活,台风短期气
候预测数据动态绘制采用NCI 实现。基于台风短期气候
预测算法可维护性和扩展性需求,算法采用Fortran进行
开发。
2.2系统构建框架
通过对台风系统的功能设计决策分析,得出该系统的
构建方案,如图1所示。
、 务应用层:人机交换界面\浏览器
彳
应用组件层:算法、应用
彳
基础框架层:C 、FORTRAN
彳
数据存储层: 问数据库、
台风历史库、临时文件
图1 台风预报系统框架
(1)业务应用层。业务应用层是台风预报业务操作和
数据系统的管理入口。主要为用户提供人机交互界面,统
一
集成其他各个业务处理功能,以满足所有用户对系统的
使用要求,实现前端系统的易操作、易维护、安全性,以及
与后台系统的适度分离。
(2)应用组件层。应用组件层是台风预报系统的集成
架构,实现业务应用调度和集成。业务应用调度的集成是
基于不同的调度触发策略(时间、事件、人工),内容包括数
据获取、算法运行调度、脚本动态生成和后台自动数据处
理任务,实现后台自动计算处理与人机交互的集成设计。
台风路径/强度预报:通过集成台风路径和强度客观
预报方法,实时给出台风强度和路径客观预报结果;通过
概念模型和物理因子诊断分析完成台风登陆后路径预报
算法的实现。
全球台风监测分析:以世界气象组织(WMO)全球气
象数据交换系统(GTS)、台风路径整编资料以及Internet
网络为基础收集处理全球台风数据,组建全球台风历史数
据库和包括实时气象资料、全球数值预报、气象卫星资料
的基础气象信息数据集。在此基础上,实现多种台风信息
的可视化显示。
台风灾害风险分析:在对台风历史资料和灾害信息综
合分析的基础上,利用台风灾害影响评估方法,结合基础
地理信息,提供台风灾害影响评估产品,提供决策支持。
短期气候预测:建立台风短期气候预测因子库和概念
模型,开发具有较强物理基础的台风短期气候预测模型。
管理和发送台风短期气候预测产品。
(3)技术框架层。技术框架层是技术总体架构的核
心,包括:事务管理技术、应用框架技术、数据访问技术、
MICAPS框架技术、算法工程化技术、GIS平台应用技术
等。
事务管理技术:事务管理技术主要是解决系统数据处
理、产品制作、产品发送整个过程中保持一致性的问题。
应用框架:基于需求中台风短期气候预测子系统内
容,这部分功能采用B/S应用架构,实现用户用浏览器对
因子库的查询、浏览及预测业务处理。
气象绘图软件:实现数据处理和图像绘制,为数据入
库、数据解码和数据显示提供后台计算支撑。
数据访问技术:数据访问技术主要是解决系统中数据
安全性访问的问题,为应用程序提供方便的数据访问和管
理接口,满足应用程序与数据库系统之间交互的安全性和
有效性需求。
MICAPS框架技术:MICAPS是一个开放的系统,系
统启动时搜索需要加载的模块。因此,可以动态配置系统
模块,每个功能模块及其配置保存在一个目录或其子目录
中,一个完整的功能模块包括类型测试动态、数据处理、配
置文件和其它相关文件,也可以开发用于其它用途的功能
模块,如仅需要弹出窗口、主程序交换数据等,这样的功能
模块可以减少模块目录下的内容。
算法工程化技术:算法工程化技术主要是将科学算法
通过IT进行工程实现的技术。
GIS平台:在系统中利用GIS的诸多功能,为台风预
报业务提供地理信息底图、空间检索功能支撑和图层管理
等功能。
(4)数据存储层。数据存储层为台风预报系统中各种
数据提供存储服务。它主要包含数据准备区、临时工作
区、历史资料区、台风产品区、运行管理区等五个部分。数
据存储层为各个存储区域提供数据库及文件库这两种数
据存储方式。其中,数据准备区为系统从外部进行数据采
集的区域,包括MICAPS数据和MICAPS未包含的数据。
临时工作区存储系统在运行过程中需要暂存的临时工作
数据;历史资料区包括台风历史资料库、灾害资料库、气候
资料库;台风产品区存储系统产生各种台风产品,包括台
风预报产品全球监测产品、灾害分析产品、短期气候预测
第11卷第5期
2012年5月
v0l 1l NO 5
Mav 2Ol2
遥感技术在农田水利资源中的应用
迟 燕
(北京市水利自动化研究所,北京100036)
摘 要:遥感技术在农田水利中有着广泛的应用。遥感技术的应用将有利于农田防洪抗旱工作,有利于对农田利用
情况进行科学分析,有利于对农业灌溉系统进行精算,有利于对农田水土流失进行监测、评价和治理,有利于对河道
动态变化监测和评价。因此,从遥感技术的概念和原理出发,分析遥感技术在农田水利资源中的应用情况,从而提出
其未来的发展趋势。
关键词:遥感技术;农田水利;资源利用
中图分类号:TP317.4 文献标识码:A 文章编号:1672—7800(2012)005—0047-02
小、形状及其跟环境的相关性的科学技术。遥感技术现广
0 引言
随着农田水利技术的发展,遥感技术在水利资源中的
应用显得越来越广泛,尤其在农田水利建设中,遥感技术
起着重要的监测和评估作用,能对农田洪涝干旱灾害进行
泛应用于地球资源勘探、环境监测、气象、水文、海洋、地
理、地质、林业、农业等各个领域。
1.2遥感技术原理
世界上不管是什么物体,都存在着光谱性,也就是说
每个物体都有着一定程度的吸收、辐射、反射光谱的性质。
由于各物体在同一光谱区内所出现的光谱特性有所不同,
相同物体在不同发光谱区域内所出现的光谱特性也有区
别。也即由于时间和地点的不同,太阳对地面的光照射角
度存在着差异,各物体或者同一物体吸收和反射光谱也各
科学有效的监测和评价,能对农田水土流失和水土腐蚀情
况进行监控和分析,能对农田中灌溉情况进行分析和判
断,将有利于我国现代化农业的发展。
1遥感技术概述
1.1遥感技术概念
不相同。遥感技术就是依据此光学原理,对不同光谱特性
下的物体进行判断和分析。其常使用的有红外光、红光、
绿光三种光谱波段,其红外光波段主要将探测矿产、土地
以及资源;红光主要用来探测水污染、植物的生长和变化
情况;绿光主要用来探测土壤、岩石、地下水情况。同时,
遥感技术主要是指从外层空间或者远距离高空的平
台(即波探测仪器或者遥感器)上通过电子光学或者光学
接收地球表面的反射或者电磁波信号,并利用数据磁带或
还存在微波段,主要是对海底鱼群的游弋及气象云层进行
探测。
者图象胶片的形式进行记录再传输至地面,通过信息处
理、野外验证、判读分析,从而为环境动态监测、资源勘测
等部门规划决策提供服务。遥感技术是摄影、扫描、信息
传输、响应的过程,主要研究的是地面某物状的位置、大
产品、发送产品等。
遥感技术主要涉及到的系统有:遥感平台(用来搭载
遥感仪器的)、传感器(主要是用来收集、传输和记录遥感
数据的装置,传感器是遥感技术中的核心部件)、遥感信息
参考文献:
[1] 中国气象局.MICAPS系统二次开发参考手册,2007(12).
[2] 张斌,陈海燕.基于GIS的台风灾害评估系统设计开发[J].灾害
学,2008(6).
3 结束语
本文首先对台风预报的发展进行了简要介绍,而后分
析了该系统所应用的MICAPS框架和COMGIS技术。通
过对系统的功能需求决策设计,得出了台风预报系统的构
建方案。
[3]计算机软件工程规范国家标准汇编2000[M].北京:中国标准出版
社,2008.
[4]盛夏,李玮.利用组件式GIS开发气象卫星云图处理系统[J].气象
水文装备,2007(1). (责任编辑:孙娟)
作者简介:迟燕(1952一),男,北京人,北京市水利自动化研究所高级工程师,研究方向为自动化控制。
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