利用ArcGIS緩沖區(qū)確定飛機(jī)人工增雨影響區(qū)探討

馬超　劉平　余芳

摘要 飛機(jī)人工增雨可以充分利用空中的云水資源，作為一種增加水資源的手段已被越來越廣泛地應(yīng)用。本文利用AreGIS緩沖區(qū)自動(dòng)生成增雨影響區(qū)，比原有確定增雨影響區(qū)方法更加精確，可有效提升飛機(jī)增雨作業(yè)區(qū)域評(píng)估精度，提高人影作業(yè)為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)等服務(wù)效率。

關(guān)鍵詞 飛機(jī)人工增雨;AreGIS;緩沖區(qū)分析;影響面積

中圖分類號(hào) P481

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A

文章編號(hào) 1007-5739（2019）08-0206-01

農(nóng)業(yè)是對(duì)天氣氣候影響反應(yīng)最敏感和脆弱的行業(yè)，實(shí)施人工增雨（雪）作業(yè)能夠緩解干旱造成的危害，提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效益，人工增雨作業(yè)影響范圍除受催化云移動(dòng)外，還受云內(nèi)湍流擴(kuò)散及云中諸多微物理過程（凝結(jié)、冰晶破碎、碰并.繁生等）影響，作業(yè)時(shí)又受到催化劑用量和航線等因素影響，這些因子影響復(fù)雜，因而必須精準(zhǔn)地確定催化后的影響區(qū)。針對(duì)四川省人工影響天氣實(shí)際情況，參考國內(nèi)各省市人影經(jīng)驗(yàn)，提出利用AreGIS緩沖區(qū)方法實(shí)現(xiàn)對(duì)飛機(jī)人工增雨作業(yè)影響區(qū)的精確分析，可有效提升飛機(jī)增雨作業(yè)區(qū)域評(píng)估精度，為人影作業(yè)服務(wù)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)等效果評(píng)估提供重要參考。

1確定飛機(jī)人工增雨影響區(qū)方法的現(xiàn)狀

1.1資料選取

以2018年10月20日四川省人工影響天氣辦公室飛機(jī)增雨作業(yè)為例，此次人工增雨所用飛機(jī)型號(hào)為國王B-9394，飛行高度3000～6000m，飛行航程共計(jì)827km，飛行時(shí)間共計(jì)2.95h。此次增雨作業(yè)催化劑為碘化銀焰條，共用焰條48根。

1.2現(xiàn)有確定影響區(qū)的方法

干旱是四川省主要?dú)庀鬄?zāi)害之一，為了緩解旱情影響，確保農(nóng)業(yè)生產(chǎn)及生活用水，四川省在千旱時(shí)期密切監(jiān)視天氣情況，積極尋找有利時(shí)機(jī)實(shí)施人工增雨作業(yè)。以本次增雨為例，由于作業(yè)軌跡較密集，結(jié)合高空風(fēng)速和風(fēng)向及催化劑擴(kuò)散影響因子，作業(yè)后碘化銀催化劑基本上擴(kuò)散成為一個(gè)片區(qū)，因而影響區(qū)基本可看作一個(gè)矩形區(qū)域，在地圖中計(jì)算出區(qū)域面積為0.98萬km2，即可作為“飛機(jī)人工增雨影響區(qū)域面積。

當(dāng)飛行作業(yè)航線較密集時(shí)，用此種評(píng)估方法較合理。但當(dāng)飛行距離較遠(yuǎn)，作業(yè)軌跡跨越區(qū)域較大，不適宜使用此方法。這是由于催化劑用量等因素的影響，飛行作業(yè)影響區(qū)域未必是一個(gè)連續(xù)多邊形區(qū)域。

選取2018年11月7日四川省人工影響天氣辦公室1次飛機(jī)增雨作業(yè)分析，此次人工增雨所用飛機(jī)型號(hào)為國王B-9394，飛行高度為3000～6000m，飛行航程998km，飛行時(shí)間共計(jì)3.62h，增雨作業(yè)催化劑共用碘化銀焰條48根。由于增雨作業(yè)機(jī)場(chǎng)距離作業(yè)區(qū)較遠(yuǎn)，受國王飛機(jī)最大航程1000km限制，作業(yè)航線不能太過密集，催化劑播撒較稀疏，增雨作業(yè)影響區(qū)域面積2.36萬km2，受催化劑用量限制，影響面積不可能那么大。如果采取原有方法，選擇一個(gè)規(guī)則矩形區(qū)域作為影響區(qū)域，以此效果評(píng)估，其影響面積會(huì)大，而實(shí)際達(dá)不到這么多影響面積，所以該方法需改進(jìn)，而利用ArcGIS緩沖區(qū)方法則可更加精準(zhǔn)確定影響區(qū)，從而做出準(zhǔn)確的效果評(píng)估。

2利用ArcGIS緩沖區(qū)確定影響區(qū)的方法

2.1ArcGIS緩沖區(qū)功能介紹

AreGIS是ESRI公司開發(fā)的新一代GIS軟件，被世界各國廣泛用于地理信息獲取、編輯、查詢和分析等，其中緩沖區(qū)分析就是GIS基本空間操縱功能之一，在ArcGIS中可為點(diǎn)線和面進(jìn)行緩沖區(qū)分析。

利用AreGIS緩沖區(qū)進(jìn)行飛機(jī)增雨影響區(qū)分析時(shí)，根據(jù)增雨作業(yè)航線在其區(qū)域周圍一定距離內(nèi)確定一個(gè)帶狀區(qū)域視作影響區(qū)，其大小根據(jù)高空風(fēng)向和風(fēng)速及經(jīng)驗(yàn)值因子確定，利用AreGIS緩沖區(qū)工具統(tǒng)計(jì)其區(qū)域面積等要素2。

2.2利用ArcGIS緩沖區(qū)確定影響區(qū)

飛機(jī)人工增雨作業(yè)航線中包含作業(yè)地點(diǎn)、經(jīng)緯度信息和航程等，而利用ArcMAP工具可將這些信息制成圖層文件，清楚地反映在地圖上，然后使用ArcToolBox中“緩沖區(qū)”命令，彈出“緩沖區(qū)”對(duì)話框。

在對(duì)話框中將催化劑播撒軌跡的圖層文件作為輸人要素，結(jié)合當(dāng)天作業(yè)時(shí)氣象因子和經(jīng)驗(yàn)值，將距離軌跡15km內(nèi)作為催化劑有效區(qū)，點(diǎn)擊確定按鈕，就會(huì)生成以催化劑播撒軌跡為中心的緩沖區(qū)。此緩沖區(qū)可看作是增雨作業(yè)影響區(qū)，它也是一個(gè)單獨(dú)圖層文件，方便各種處理和計(jì)算。

利用AreGIS緩沖區(qū)方法可直接根據(jù)催化劑播撒軌跡生成更加精確的影響區(qū)，影響區(qū)大小也可根據(jù)氣象因子修改。

打開緩沖區(qū)圖層文件屬性表，在文件中增加“面積"字段，然后利用“計(jì)算幾何”功能快速計(jì)算出此緩沖區(qū)面積，對(duì)于此次飛機(jī)作業(yè)其影響面積為1.28萬km2日。接著統(tǒng)計(jì)影響區(qū)和對(duì)比區(qū)雨量，再與影響區(qū)面積相乘，就得到最終增加降水量。飛機(jī)增雨作業(yè)后，應(yīng)在6h后的24h內(nèi)將具體增加降水量向中國氣象局上報(bào)，同時(shí)要做簡報(bào)發(fā)給四川省政府。將新方法與原有方法對(duì)比，用AreGIS緩沖區(qū)確定飛機(jī)人工增雨影響區(qū)比舊方法更準(zhǔn)確，更有說服力4。

3結(jié)語

飛機(jī)人工增雨作業(yè)影響區(qū)準(zhǔn)確度對(duì)效果評(píng)估十分重要，其結(jié)果直接影響氣象為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效果評(píng)估準(zhǔn)確性。對(duì)比2種方法可以清晰看到，利用ArcGIS緩沖方法確定飛機(jī)人工增雨影響區(qū)比舊方法更精確，可根據(jù)催化劑軌跡變化而變化，既可方便實(shí)現(xiàn)，也更加合理。

4參考文獻(xiàn)

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[2]郝克俊，劉東升，王維佳，等.2009年四川省飛機(jī)人工增雨效果評(píng)估[J].現(xiàn)代農(nóng)業(yè)科技，2010（21）：314-317.

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