GIS技術(shù)在氣象領(lǐng)域應(yīng)用綜述

李丹

摘 要：地理信息系統(tǒng)即GIS具有數(shù)據(jù)分析、圖形制作、預(yù)測等多方面的功能，在氣象領(lǐng)域當中能夠?qū)庀髷?shù)據(jù)進行實時采集-處理，從而為氣象數(shù)據(jù)庫提供強有力的技術(shù)支持。接下來，本文圍繞GIS技術(shù)在氣象領(lǐng)域應(yīng)用進行論述，望具有一定的可參考價值。

關(guān)鍵詞：GIS技術(shù) 氣象 應(yīng)用

中圖分類號：P41 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2017）08（c）-0026-02

伴隨著計算機科學(xué)技術(shù)的迅速發(fā)展人們對地理信息系統(tǒng)的進一步認識，運用互聯(lián)網(wǎng)在網(wǎng)頁上進行氣象的發(fā)布逐漸演變?yōu)樯鐣l(fā)展的主流，人們可運用空間數(shù)據(jù)進行天氣情況的查詢和系統(tǒng)性的淺析，運用模型為氣象服務(wù)供應(yīng)行之有效地氣象依據(jù)。

1 GIS介紹

GIS系統(tǒng)是將計算機系統(tǒng)作為基礎(chǔ)，針對大量的地理信息做出具體淺析及相關(guān)處理。通常情況下，GIS系統(tǒng)包含硬件、軟件、地理數(shù)據(jù)及管理工作人員，GIS技術(shù)可在氣象資料管理、氣象情況跟蹤、氣象災(zāi)害評估、農(nóng)業(yè)氣候規(guī)劃等方面得到有效地運用。從氣象決策的層面來看，GIS在中北亞中起到了更為顯著的作用，氣象工作人員逐漸地意識到GIS技術(shù)所具有的顯著利用價值。從GIS技術(shù)的使用性能方面來看，通常將其劃分為工具型和應(yīng)用型兩大方面。其中，工具型GIS屬于開發(fā)平臺，并無任何真實的地理空間實體；應(yīng)用型GIS能夠為廣大用戶供應(yīng)二次開發(fā)空間，用戶可以按照自身的實際需求進行二次開發(fā)，從而解決好現(xiàn)實中潛存的一系列問題。在整個氣象資料空間數(shù)據(jù)庫當中包含著大量的數(shù)據(jù)信息，其具備強大的存儲性能，并且整個空間數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)呈現(xiàn)出拓撲的明顯特征。

2 GIS現(xiàn)狀分析及發(fā)展

GIS作為一門集采集-存儲-管理-分析-應(yīng)用為一體的地理信息技術(shù)，其基本概念和基礎(chǔ)來源都是從地理學(xué)和測繪學(xué)中得以形成的，其中，計算機技術(shù)作為主要的技術(shù)要素，在歷經(jīng)這些年的發(fā)展與進步之后，GIS技術(shù)逐漸形成由地籍數(shù)據(jù)庫和土地信息系統(tǒng)互相融合的空間信息體系，開始形成具有一定發(fā)展規(guī)模的現(xiàn)代化信息系統(tǒng)，由最初的在地理環(huán)境、國土資源等領(lǐng)域的運用逐漸拓展到其他的土地資源規(guī)劃、電力電信、森林防火等其他領(lǐng)域當中，實際運用范圍不斷地擴大，由此可見，GIS技術(shù)的作用開始凸顯出來。站在綜合學(xué)科交叉發(fā)展的層面進行分析，目前GIS技術(shù)開始實現(xiàn)了與其他科學(xué)技術(shù)的有效結(jié)合，并且開始向特定學(xué)科的方向不斷發(fā)展。作為“數(shù)字地球”（DE）的基礎(chǔ)核心技術(shù)，3D GIS以及時態(tài)GIS（或稱為4D GIS系統(tǒng)）現(xiàn)已演變成GIS理論和應(yīng)用探究的熱點話題。虛擬現(xiàn)實（Virtual Reality）技術(shù)的不斷發(fā)展促使虛擬GIS技術(shù)的探究得到了顯著的進步，具體方法為把GIS技術(shù)和虛擬現(xiàn)實技術(shù)有效的融合在一起，把虛擬環(huán)境帶入到GIS當中，促使GIS廣大用戶能夠在電腦當中對客觀世界的情況實施系統(tǒng)化的管理，對空間存在的實體數(shù)據(jù)進行具體淺析，體現(xiàn)多媒體化帶來的巨大成效。

總的來講，目前GIS技術(shù)開始向網(wǎng)絡(luò)化、多維化、集成化、大眾化等多方向不斷演變。

3 GIS技術(shù)在氣象領(lǐng)域的應(yīng)用

3.1 氣象領(lǐng)域的特點

氣象領(lǐng)域作為一大特殊領(lǐng)域，要求氣象信息具有一定的實時性特征，氣象觀測站在我國各個地區(qū)都能夠看到，其在相同時間段對天氣數(shù)據(jù)進行采集，平均每個半個小時氣象站就會接收到來自世界各個地區(qū)的氣象數(shù)據(jù)信息，我國各級氣象臺每日都會對氣象狀況發(fā)布天氣預(yù)報，為此則需氣象臺對衛(wèi)星云圖、遙感圖像等觀測資料在第一時間做好相應(yīng)的處理。

3.2 GIS技術(shù)在氣象領(lǐng)域的應(yīng)用

氣象臺中GIS技術(shù)的運用方式是存在一定差異的，一般情況下會運用數(shù)學(xué)方式對氣象觀測站進行數(shù)據(jù)資源的系統(tǒng)化整合，從而獲得有助于日常運用的氣象數(shù)據(jù)信息。創(chuàng)建數(shù)學(xué)方程組，計算地理數(shù)據(jù)、預(yù)報數(shù)據(jù)等，進行氣象資料的搜集與計算，從而得出氣象GIS數(shù)據(jù)，最后進行氣象GIS信息圖像的制作，此時刻借助GIS技術(shù)的數(shù)據(jù)分析-查詢及地圖制作功能可順利實現(xiàn)。

譬如，從氣象數(shù)據(jù)方面來看，氣象部門需要永久保存的數(shù)據(jù)目前約有4PB～5PB，年增量約1PB。在體積上，氣象數(shù)據(jù)剛剛達到大數(shù)據(jù)的準入門檻。目前，在所有氣象資料中，地面觀測、氣象衛(wèi)星遙感、天氣雷達和數(shù)值預(yù)報產(chǎn)品四類數(shù)據(jù)占數(shù)據(jù)總量的90%以上，堪稱“四大金剛”。相對而言，氣象數(shù)據(jù)較上述數(shù)據(jù)大戶至少低3個數(shù)量級。

3.3 GIS技術(shù)應(yīng)用于氣候預(yù)測

目前，GIS技術(shù)在農(nóng)業(yè)氣候劃分、天氣預(yù)報等氣象服務(wù)領(lǐng)域當中的廣泛運用獲得了非常樂觀的成績。可是，氣象領(lǐng)域當中短期氣象預(yù)報是非常關(guān)鍵的內(nèi)容，但是GIS技術(shù)的運用概率是比較低的。在每日的固定時間天氣預(yù)報會向社會大眾發(fā)送具體天氣變化，預(yù)報中的數(shù)據(jù)包含了一些實時觀測的離散數(shù)據(jù)、一些是網(wǎng)絡(luò)化的數(shù)值數(shù)據(jù)。這里的GIS技術(shù)是指把單點的實時數(shù)據(jù)系統(tǒng)化，按照實際需求對相關(guān)數(shù)據(jù)做出相應(yīng)的處理，最后通過GIS加工處理，制作數(shù)字化的多媒體天氣預(yù)報圖像。氣象業(yè)務(wù)和GIS技術(shù)的有效融合可促使天氣預(yù)報向可視化的方向不斷發(fā)展。不僅能夠使得社會大眾能夠非常直觀的了解具體天氣狀況，同時促使天氣預(yù)報講解員能夠更好地進行天氣狀況的解說。GIS技術(shù)能夠?qū)嵤┨鞖忸A(yù)測，從各地區(qū)的實際狀況入手創(chuàng)建方程組，通過數(shù)學(xué)方式開展相關(guān)計算，從而得出預(yù)設(shè)范圍內(nèi)具體的天氣情況，從而促使天氣預(yù)測效率大大提升。在農(nóng)業(yè)氣候劃分范圍內(nèi)GIS技術(shù)可通過氣候資料、行政邊界等信息創(chuàng)建起氣候地理模型，從而獲得農(nóng)業(yè)氣象數(shù)據(jù)，同時制作成相關(guān)數(shù)據(jù)資料庫。

3.4 氣候區(qū)劃應(yīng)用

將第三次全國農(nóng)業(yè)氣候區(qū)域劃分作為發(fā)展機遇，GIS技術(shù)在農(nóng)業(yè)氣候區(qū)域內(nèi)獲得了廣泛化得應(yīng)用。農(nóng)業(yè)氣候劃分區(qū)域的大體程序為確定區(qū)域目標-明確標準-創(chuàng)建區(qū)域模型進行氣候資源推算，從而制作氣象圖。在整個過程當中，GIS能夠管理空間中存在的離散點等氣候資料，其中涵蓋了水分條件、熱量條件、光照條件等等，可對基礎(chǔ)地理數(shù)據(jù)進行管理，此外，GIS技術(shù)能夠通過各種不同方式由離散點到格點的插值方法，GIS技術(shù)供應(yīng)了多種不同的方式進行制圖，促使氣候產(chǎn)品日益豐富化。

3.5 人工影響天氣應(yīng)用

人工影響天氣屬于綜合性的一門學(xué)科，其中涵蓋了氣象、遙感、社會經(jīng)濟等各種不同的學(xué)科信息，這是以往傳統(tǒng)的信息管理系統(tǒng)無法實現(xiàn)的。在GIS信息集成技術(shù)的基本前提下可順利地實現(xiàn)對大量地理信息數(shù)據(jù)的系統(tǒng)化管理，從而促使多源數(shù)據(jù)的疊加-呈現(xiàn)-查詢-計算機分析等性能的順利實現(xiàn)，從而創(chuàng)建起適用于飛機、火箭人工降雨的科學(xué)決策、實時監(jiān)控、信息查詢等人工影響天氣平臺。

4 結(jié)語

伴隨著氣象科學(xué)技術(shù)、GIS技術(shù)的迅速發(fā)展，氣象領(lǐng)域和地理數(shù)據(jù)的有效性融合，促使氣象臺GIS技術(shù)獲得了突飛猛進地發(fā)展，從而為氣象臺進行數(shù)據(jù)分析、氣候預(yù)測、農(nóng)業(yè)氣候區(qū)域的劃分等技術(shù)工作的開展發(fā)生了翻天覆地的變化，不斷強化GIS技術(shù)在氣象領(lǐng)域的廣泛化應(yīng)用，及時地供應(yīng)精準的氣象產(chǎn)品，從而為我國社會經(jīng)濟的未來發(fā)展做好充分的氣象服務(wù)。

參考文獻

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