紹興臺風(fēng)綜合數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)建設(shè)與應(yīng)用

吳陽鋒,應(yīng)澤林

(1.紹興市人民政府防汛抗旱指揮部辦公室,浙江 紹興 312000;2.紹興市海塘河湖管理站,浙江 紹興 312000)

紹興地處浙東沿海,南依天臺山,北瀕杭州灣,是臺風(fēng)暴雨多發(fā)地區(qū).夏秋季節(jié)7～9月,臺風(fēng)氣旋活動頻繁,易受臺風(fēng)暴雨襲擊.臺風(fēng)災(zāi)害以東部曹娥江流域較嚴(yán)重;加之紹興、上虞兩縣(市)海涂又常受臺風(fēng)風(fēng)暴潮威脅.

1 系統(tǒng)建設(shè)的必要性

紹興是一個受臺風(fēng)影響比較嚴(yán)重的地區(qū),次數(shù)多、強(qiáng)度大,給紹興經(jīng)濟(jì)發(fā)展造成了巨大的損失.根據(jù)紹興市防汛防臺信息化建設(shè)現(xiàn)狀,防汛防臺指揮需要建設(shè)一套較全面的防抗臺風(fēng)體系,實(shí)現(xiàn)臺風(fēng)相關(guān)綜合數(shù)據(jù)的管理和防臺工作的統(tǒng)一調(diào)度、指揮決策工作,確保人民生命財產(chǎn)安全,把臺風(fēng)造成的損失降到最低限度.

紹興市臺風(fēng)綜合數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)的建設(shè)將結(jié)合現(xiàn)有的防汛信息化建設(shè),實(shí)現(xiàn)臺風(fēng)數(shù)據(jù)的實(shí)時、快速獲取、準(zhǔn)確定位、歷史路徑繪制和相似分析等.同時,對臺風(fēng)期間的雨情、水情、潮情、災(zāi)情等實(shí)時獲取、統(tǒng)一管理,形成一個以臺風(fēng)信息綜合數(shù)據(jù)庫管理為核心的整體防臺體系,實(shí)現(xiàn)了防臺的信息化和科學(xué)化,提升了防臺工作的快速反應(yīng)能力,并為災(zāi)后各項工作開展提供全面數(shù)據(jù)信息依據(jù).

2 系統(tǒng)建設(shè)的總體目標(biāo)

紹興市臺風(fēng)綜合數(shù)據(jù)庫管理平臺建設(shè)的總體目標(biāo)是根據(jù)紹興防臺風(fēng)工作的需求,建成一個以水、雨、風(fēng)、災(zāi)情信息采集系統(tǒng)為基礎(chǔ),通信系統(tǒng)為保障,計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)為依托,臺風(fēng)數(shù)據(jù)管理、查詢分析系統(tǒng)為核心的臺風(fēng)綜合數(shù)據(jù)庫管理平臺.系統(tǒng)使用方便、先進(jìn)實(shí)用、高效可靠,能為各級防汛部門及時地提供各類臺風(fēng)的實(shí)時信息、相似分析等,為防臺決策、指揮搶險救災(zāi)、災(zāi)情統(tǒng)計提供有力的技術(shù)支持和科學(xué)依據(jù).平臺開發(fā)目標(biāo)主要分四個方面.

(1)臺風(fēng)數(shù)據(jù)整編方面:對所有的歷史臺風(fēng)和對紹興有影響的歷史臺風(fēng)進(jìn)行分類整理,建成一個全面、準(zhǔn)確、翔實(shí)的臺風(fēng)信息庫.

(2)臺風(fēng)信息采集方面:實(shí)現(xiàn)臺風(fēng)數(shù)據(jù)和水雨情數(shù)據(jù)自動、實(shí)時采集入庫,并對數(shù)據(jù)進(jìn)行容錯處理,保障數(shù)據(jù)的正確性;提供臺風(fēng)災(zāi)情等各類信息的錄入功能,保證平臺中臺風(fēng)數(shù)據(jù)信息的全面性.

(4)臺風(fēng)查詢分析方面:能同時對多條臺風(fēng)進(jìn)行各項數(shù)據(jù)相似分析和比較;能根據(jù)某次臺風(fēng)生成月份、登陸地、降水等條件綜合分析出和此次臺風(fēng)相似的所有臺風(fēng).

3 系統(tǒng)建設(shè)的功能

紹興市臺風(fēng)綜合數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)主要分為兩大部分內(nèi)容:臺風(fēng)相關(guān)資料整編(臺風(fēng)資料整編,影響紹興的臺風(fēng)資料整編)和紹興臺風(fēng)綜合數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)軟件開發(fā).

3.1 臺風(fēng)資料整編

歷史臺風(fēng)資料整編是從建國以來至今所有的臺風(fēng)資料,按國內(nèi)編號進(jìn)行整理、總結(jié).整編的內(nèi)容主要包括四個方面.

(1)水文資料 全市過程面雨量、各縣面雨量、雨量等值線、大中型水庫水位、、平原河網(wǎng)代表站水位、超警戒值、超警戒時間、最大流量及時間等.

(2)氣象資料 臺風(fēng)編號、臺風(fēng)路徑中各點(diǎn)的位置經(jīng)緯度、中心氣壓、移動速度、7級風(fēng)圈半徑、10級風(fēng)圈半徑、不同預(yù)報臺的預(yù)報信息、臺風(fēng)的登陸地等.

(3)工程情況 水閘、水庫、堤防、海塘、河道、民房、建筑工地、安置場所、重要基礎(chǔ)設(shè)施等的安全運(yùn)行情況.

(4)災(zāi)害損失 受災(zāi)范圍、受災(zāi)人口、死亡人數(shù)、經(jīng)濟(jì)總損失、倒塌房屋、中斷公路、農(nóng)作物受災(zāi)面積、重災(zāi)區(qū)、災(zāi)情描述等.

系統(tǒng)在全面、豐富的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)上,系統(tǒng)將會對這些數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計分析,形成報表打印輸出.

希臘羅馬神話對英語文學(xué)的影響主要體現(xiàn)在題目、創(chuàng)作思路、人物及故事情節(jié)方面。作家可以借鑒這些重要元素創(chuàng)造出豐滿的人物與情節(jié)。

3.2 臺風(fēng)綜合數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)軟件開發(fā)

通過臺風(fēng)相關(guān)資料的整編,在這個基礎(chǔ)上,進(jìn)行臺風(fēng)軟件的開發(fā),主要實(shí)現(xiàn)如下功能.

(1)臺風(fēng)實(shí)時自動采集

在西太平洋地區(qū)有臺風(fēng)生成,臺風(fēng)系統(tǒng)軟件就會在第一時間,自動從中國、美國、日本、臺灣、香港等專業(yè)臺風(fēng)網(wǎng)上采集臺風(fēng)信息、寫入數(shù)據(jù)庫,并在地圖上生成臺風(fēng)歷史路徑和預(yù)報路徑.

(2)臺風(fēng)查詢

通過查詢功能能獲取到最新臺風(fēng)和歷史臺風(fēng)的基本信息及不同氣象機(jī)構(gòu)的預(yù)報信息,并以直觀的方式展示出臺風(fēng)的詳細(xì)信息.選擇臺風(fēng)之后,系統(tǒng)將顯示此臺風(fēng)的資料信息,并在地圖上繪制出臺風(fēng)的歷史路徑.

(3)相似臺風(fēng)分析

選擇相似點(diǎn),可以查詢分析到歷史上所有具有同樣相似點(diǎn)的臺風(fēng).相似點(diǎn)主要有生成月份相似、登陸地相似、生成地相似、路徑相似、沿海風(fēng)力影響相似、降水影響相似、河道水位影響相似、水庫水位影響相似、災(zāi)情影響相似.當(dāng)找到相似的臺風(fēng)后,能查看該臺風(fēng)的詳細(xì)信息,在地圖上繪制出相似臺風(fēng)的路徑,能直觀的進(jìn)行比較分析.

3.3 臺風(fēng)綜合數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)軟件模塊構(gòu)成

紹興臺風(fēng)綜合管理系統(tǒng)軟件開發(fā)采用多模塊結(jié)合的方式.系統(tǒng)總體模塊流程見圖1.

圖1 系統(tǒng)模塊流程

紹興臺風(fēng)綜合管理系統(tǒng)主要模塊有臺風(fēng)數(shù)據(jù)的臺風(fēng)查詢、臺風(fēng)分析、臺風(fēng)資料報表、臺風(fēng)雨量等值線面、臺風(fēng)云圖等模塊.

(1)臺風(fēng)查詢模塊提供了針對實(shí)時采集的路徑數(shù)據(jù)和歷史臺風(fēng)數(shù)據(jù)進(jìn)行地圖展現(xiàn),并通過與報表模塊、等值線面、專題圖等模塊進(jìn)行疊加展現(xiàn).

(2)臺風(fēng)分析模塊包含了臺風(fēng)條件模塊、臺風(fēng)條件狀態(tài)模塊、臺風(fēng)結(jié)果處理模塊及地圖調(diào)度處理模塊四個模塊.各條件子模塊可以獨(dú)立分開的處理,也可通過復(fù)合分析進(jìn)行條件的疊加處理.

(3)臺風(fēng)資料報表模塊包括臺風(fēng)資料綜合性報表、雨情綜合報表、風(fēng)情綜合報表、水庫水情綜合報表、河道水情綜合報表、潮位水情綜合報表、災(zāi)情綜合報表及登陸資料綜合報表.

(4)臺風(fēng)雨量等值線面模塊是根據(jù)臺風(fēng)影響期間紹興本地各雨量站點(diǎn)的統(tǒng)計雨量,進(jìn)行等值線面雨量圖的繪制.

(5)臺風(fēng)云圖模塊將衛(wèi)星云圖、水雨情數(shù)據(jù)、歷史臺風(fēng)路徑和實(shí)時臺風(fēng)預(yù)報路徑,在同一平面上疊加顯示,將所有信息集中顯示,使用戶能直觀全面的掌握當(dāng)前臺風(fēng)的特征和未來動向[1].客戶端可對地圖進(jìn)行放大、縮小、平移、分層顯示等瀏覽地圖的操作,并可測量地圖上任意兩地的距離[2].

4 系統(tǒng)建設(shè)創(chuàng)新點(diǎn)與應(yīng)用效益

紹興臺風(fēng)綜合管理系統(tǒng)于2007年正式開始建設(shè),同年投入試運(yùn)行,在試運(yùn)行過程中,及時完善系統(tǒng)不足之處,2008年汛期開始,系統(tǒng)正式結(jié)合到紹興市防汛指揮決策GIS平臺上,在2008年和2009年抗擊“海鷗”、“鳳凰”、“莫拉克”等多號強(qiáng)臺風(fēng)影響時,系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定,發(fā)揮了巨大的作用,達(dá)到了預(yù)期的建設(shè)目標(biāo).臺風(fēng)綜合管理系統(tǒng)建設(shè)在采用C/S與B/S相結(jié)合的體系框架的基礎(chǔ)上,進(jìn)行技術(shù)創(chuàng)新.系統(tǒng)具有如下創(chuàng)新點(diǎn):

(1)基于多特征的實(shí)時臺風(fēng)數(shù)據(jù)匹配算法.目前臺風(fēng)信息獲取難度較大,只有各大氣象信息網(wǎng)才有發(fā)布,各個網(wǎng)站所發(fā)布的臺風(fēng)信息都不太完整,而且發(fā)布的臺風(fēng)數(shù)據(jù)均以不同格式的文字、表格形式來表現(xiàn),難以自動獲取.臺風(fēng)信息復(fù)雜,但經(jīng)過總結(jié)又具有一定的特征(如臺風(fēng)編號、臺風(fēng)名稱、臺風(fēng)強(qiáng)度以及未來走勢等),每個特征都具有一定的取值范圍.系統(tǒng)通過對不通氣象網(wǎng)發(fā)布的臺風(fēng)數(shù)據(jù)進(jìn)行特征提取,再經(jīng)過特征模式匹配,并根據(jù)特征的范圍對匹配出來的數(shù)據(jù)進(jìn)行校驗(yàn),最終解析出真實(shí)的熱帶臺風(fēng)數(shù)據(jù),為系統(tǒng)所使用.

(2)采用空間統(tǒng)計方法進(jìn)行相似臺風(fēng)的分析.通常人們對臺風(fēng)相似理解是路徑相似,這僅僅是以空間位置加時間序列來表達(dá)的.但是事實(shí)上臺風(fēng)對人類生產(chǎn)活動造成影響的最關(guān)鍵要素,往往不是臺風(fēng)走向和路徑,而是臺風(fēng)的強(qiáng)度、影響范圍、以及空間上相關(guān)的氣象環(huán)境.所以該系統(tǒng)對臺風(fēng)相似的定義為:臺風(fēng)空間上鄰近、強(qiáng)度、影響范圍及周邊氣象環(huán)境相似的臺風(fēng)為相似臺風(fēng).系統(tǒng)引進(jìn)空間統(tǒng)計方法來對相似臺風(fēng)進(jìn)行分析,首先從地理上對歷史臺風(fēng)進(jìn)行統(tǒng)計,并與當(dāng)前臺風(fēng)進(jìn)行比較生成地理因子,同時對臺風(fēng)的強(qiáng)度、影響范圍及氣象環(huán)境進(jìn)行分析生成環(huán)境因子,最終結(jié)合時間因子,找出綜合因子最接近的相似臺風(fēng).

目前臺風(fēng)信息的發(fā)布的臺風(fēng)數(shù)據(jù)缺乏動態(tài)地理信息,在C/S與B/S相結(jié)合的框架下,臺風(fēng)綜合管理系統(tǒng)對于多種臺風(fēng)數(shù)據(jù)集進(jìn)行統(tǒng)一,利用強(qiáng)大的空間信息管理和表達(dá)功能,通過臺風(fēng)管理平臺,實(shí)現(xiàn)臺風(fēng)路徑及強(qiáng)度信息的發(fā)布,為預(yù)報人員及公眾快捷的獲取準(zhǔn)確的臺風(fēng)信息提供服務(wù)[3].臺風(fēng)綜合信息系統(tǒng)的建設(shè)是防御臺風(fēng)的非工程措施之一,根據(jù)防臺需求,開發(fā)出的系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了在信息獲取上自動化,信息分析上客觀化,用戶使用上簡單化,系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定化.建立一套高效實(shí)用的臺風(fēng)監(jiān)測系統(tǒng),通過衛(wèi)星和計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng),高效和有序地傳輸數(shù)據(jù)和進(jìn)行數(shù)據(jù)庫管理,用戶只需通過客戶計算機(jī)上的瀏覽器調(diào)用該程序,就可以查詢、顯示歷史臺風(fēng)和實(shí)時臺風(fēng)信息等,簡單高效[4].在防御臺風(fēng)中,借助該數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng),快速找到歷史上的相似臺風(fēng),判斷臺風(fēng)登陸后會不會對紹興地區(qū)造成大范圍強(qiáng)降水,盡早制定正確的防臺措施,為防洪調(diào)度提供重要的決策依據(jù),最大限度減少臺風(fēng)災(zāi)害造成的損失,每年防臺減災(zāi)效益在達(dá)幾千萬元以上.

[1]王 琳,楊 揚(yáng),戚建國.“天眼”熱帶氣旋信息系統(tǒng)建設(shè)與應(yīng)用[J].中國水利,2003(11):67-69.

[2]羅向欣,王遠(yuǎn)飛,邵德明.基于ArcI MS的臺風(fēng)信息發(fā)布系統(tǒng)的設(shè)計與實(shí)現(xiàn)[J].中國科技論文,2007,2(6):420-423.

[3]施國萍,邱新法,何永健.基于ArcGIS Server的臺風(fēng)信息發(fā)布系統(tǒng)[J].科技信息,2009(16):4.

[4]陰 悅.臺風(fēng)信息系統(tǒng)在防汛抗旱中的應(yīng)用[J].北京水利.2006(S1):1.