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突发性气象灾害是指突发性强,生成发展移动快,破坏性大的短时暴雨、大风、龙卷风、冰雹、强降雪等所造成的灾害。突发性气象灾害预警信息指上述灾害性天气可能发生时的气象警示信息。
二、信息管理、、播发单位及其职责
(一)信息管理部门。**市气象局负责本市突发性气象灾害天气预警信息和播发的管理工作,制订信息标准和确定信息播发媒体,市级新闻宣传、通信等相关管理部门协助做好播发管理工作。
(二)信息单位。**市气象台负责各类突发性气象灾害信息的。建立突发性天气预警系统,规范预警的内容、标准和流程,如发现突发性灾害天气即将发生或发展时,立即启动预警系统,并预警信息并迅速传递给播发单位。根据天气变化,实时更新突发性气象灾害预警信息或者解除信息。
(三)信息播发单位。市电视台、市电台、电信**分公司、移动**分公司、联通**分公司、市气象台(声讯电话96121)、市气象局网站为指定预警信息播发单位,其他媒体和信息服务单位如要播发,须报经市气象局审批。各播发单位必须使用市气象台直接提供的适时突发性气象灾害预警信息,并在收到气象台或者更新的突发性气象灾害预警信息后迅速播发,最迟不超过15分钟,不得擅自更改信息内容。各有关单位都要建立信息接收、播发制度,落实人员,确保信息及时畅通。
三、信息传输保障
各播发单位应建立快捷、可靠、方便的信息传输方案,确定责任人与通信方式,于8月底前报市气象局,确保突发性气象灾害预警信息通信传递畅通。
1.1系统设计的目标和原则
基于WorldWind的交通气象信息共享系统开发目标:利用最新的技术研发手段,融合交通气象共享数据与地理信息数据,构建具有气象行业特色、适合交通气象服务应用的专业GIS系统,以满通气象服务对三维地理信息的业务需求,从而最终提高交通气象灾害预警的科学辅助决策能力。该系统的开发必须坚持先进性、通用性、可扩展性、模块化和节约化相结合的原则,WorldWind是一个可以修改源代码的开放平台,其开发的灵活性远远高于其它任何一款商业三维GIS平台。系统开发摆脱了商业GIS平台软件的束缚,这正是笔者选择此平台开发的一个重要原因,拥有完全的主动权,有利于开发者最大限度地满足自身行业服务的需求。
1.2系统体系架构
交通气象信息共享系统体系结构由数据层、服务层、应用层和客户层4个部分组成。基于WWJ的交通气象信息共享系统体系结构如图1所示。数据层是交通气象信息共享系统的数据基础,它为系统提供最基本的数据服务,系统数据包括基础地理信息数据、交通气象共享产品数据和WW数据。其中基础地理信息数据主要有基于WMS地图、Shape文件等数据,其存储方式与传统的二维GIS系统相似;交通气象共享产品数据有高速公路沿线气象站监测信息、雷达信息、气象卫星信息、台风信息、气象灾害预警预报信息等其它相关数据,它是最关键的核心数据;WW数据主要包括有Landsat7全球范围30~120m分辨率的卫星影像,SRTM的全球重点城市精细影像数据,BingImagey微软的高清晰影像地图,OpenStreetMap开源地图,全球的行政区界、地名及标注数据。WW的数据是按照金字塔模型来对高程数据和影像数据进行切片处理的,通过服务器访问接口建立了高分辨率的三维地形[11],利用开源地图服务软件包GeoServer搭建了基于WMS的地图服务,综合运用Java技术实现了交通气象数据服务和WW数据的集成应用。服务层是建立在数据层之上,从数据层中获取需要的数据并提交给应用层进行处理,系统运用地图服务器和应用服务器,根据WWJ提供的组件开发接口以及对交通气象信息共享数据的规约,实现了交通气象信息共享数据与系统的无缝融合。应用层由地图服务、图层管理、数据展示、数据查询、气象要素道路反演分析和预报文档服务六大功能模块组成。客户层就是为用户提供了一个人机交互的功能,本文采用WW的客户浏览器作为三维GIS的客户层,实现了数据集成和三维展示等功能。
1.3系统数据库设计
数据库设计是系统设计的一个重要环节,数据库设计的好坏直接关系到整个系统的性能。GIS设计得再完美,如果数据响应表现乏力,也是一个不成功的应用。由于气象数据结构具有显著的时间特征,所以常用的空间数据模型难以胜任气象信息的处理应用。因此,在实际开发过程中,为了实现基础地理信息数据、交通气象共享数据和WW数据的无缝融合,我们研究了一种适用于建立气象信息数据库的时空数据模型。交通气象信息共享系统的数据访问机制如图2所示。交通气象信息共享产品数据种类繁多,实际应用的方式多样,为了能适应数据的变化,提高系统的可扩展性,在数据库设计上采用元数据驱动模式,产品数据均纳入元数据管理范畴,应用组件通过访问元数据来控制对具体数据库的访问,屏蔽应用组件对气象业务数据,尤其是文件型数据的直接访问。交通气象信息数据库总体设计如图3所示。
2系统实现的关键技术
2.1WorldWindJavaSDK组件开发
WorldWind是一款虚拟地球的开源三维地理信息系统,由NASA(美国)国家航空和宇宙航行局联合出品[12]。它是唯一真正开放资源的3D引擎,它的全部代码都是可获得的,允许无限制的用户化定制。海量的数据集成和超强的功能设计使得它成为一个十分理想的二次开发工具,用户可以充分、深入地使用这些数据和功能开发自己需要的功能。WorldWind有基于.NET语言和Java语言的2种开发包,基于Java语言的SDK(WWJSDK)既能支持本地运行也能支持网络运行,且具有强大的跨平台特性,目前是NASA官方仍在更新的重要版本,因此本文采用WWJSDK作为交通气象信息共享系统的二次开发组件。图4为基于WWJSDK的系统开发组件架构。WWJSDK主要由模型、视图、事件监听及数据等组成[13],模型由球体、图层等组成,视图是在模型的基础上用来控制用户视角,系统是通过视图控制器来实现与应用程序的交互,事件监听是指对用户界面操作事件进行监听和处理。WWJ的GIS组件群是实现系统GIS功能的核心,交通气象服务系统需要的是在GIS组件之上的交通气象数据集成、封装与展示。本文利用WWJSDK以类文件形式构建了一系列交通气象系统服务组件,完成交通气象数据的存取和应用模型的展示等功能,同时还为系统扩展提供了接口。
2.2数据缓存机制
WorldWind使用多分辨率分层技术为用户提供了海量的影像和DEM数据服务,当用户缩放到不同区域时逐渐加载更多的细节。根据系统分层分块的结构,通过瓦片金字塔对海量数据进行划分,并以一定的形式缓存在本地目录。当用户浏览某一区域时,系统首先会从本地缓存中提取该区域的数据,如果文件存在就直接加载渲染;若本地缓存不存在,就从服务器下载需要此区域的数据再进行渲染。自构建的WMS服务器获取数据系统也是按此数据缓存机制处理。系统在访问交通气象服务数据时也建立了相应的缓存机制。交通气象服务数据的缓存有两级,一级在服务器端,一级在客户端。当用户访问某类服务数据时,系统首先会自动搜索客户端查看要查询的数据缓存是否存在,若存在就直接解析加载,不存在则通过网络访问远程应用服务器;如果服务器本地端存在此时次数据的缓存则由Http协议传输给客户端后加载,不存在就需要通过数据库访问得到要查询的数据后再返还给用户处理,同时将数据写入缓存区。该数据缓存机制具有以下几个优点:①大大提高了访问效率和服务性能;②减轻了应用服务器端的负担;③使在无网络环境下的脱机访问成为可能。虽然这种缓存机制在较短时间片下访问能发挥优势,但针对某些需要不断更新的交通气象服务数据来说可能会存在数据更新不及时的问题,因此系统也提供了直接从服务器数据库获取数据的机制,但访问效率受到一定的影响。至于采用哪种数据访问机制由用户根据实际情况去选择。
2.3气象要素道路反演算法
相对于空间分布而言,交通气象服务的用户更关注气象信息的沿线分布状况,这就要求气象观测与预报信息均需反演到道路干线上,反演的定义请参见文献[14]。本文算法最终目的是采用不同的颜色来反演交通道路沿线气象要素的等级划分,从而表明该段道路所受的天气现象影响。拼图是绝大部分交通气象产品需要涉及的内容,传统意义上的拼图是指图与图之间的拼接,本文制作的拼图是基于站点的数据与数据拼接后将其反演到道路上的产品。本文拼图所用的算法的基本原理如下:首先获取所有高速公路沿线交通气象站观测或预报信息,同时读取出高速公路地图上的每一个信息点并搜索到该点最近的2个沿线附近测点数据,利用反距离权重法计算出该点的插入值,然后根据计算出的数值按要素等级划分重新构建出一个新的地图数据,最终根据等级用相对应的颜色在系统中展示出来,图5为气象要素拼图反演算法的流程。算法实现的具体步骤如下:步骤1根据发送来的请求参数内容,取出相对应区域的高速公路矢量地图的所有线段组经纬度数据并分别存贮到各自的数组队列中,针对每组线段的点建立气象要素等级数组,数组初始值赋为缺省。步骤2取出区域内所有站点资料并初始化到数组队列。步骤3以高速公路上的点为中心、10km为搜索半径查找离圆心最近两站点的数据,利用反距离权重法计算出该点的数据根据等级划分赋值。步骤4根据线段点不同的等级值记录拼图的线段组。(1)如果当前点是高速公路一组线段的开始点则构建一个新的队列,并将此点的经纬度信息放进队列中去;(2)取下一个点的等级数据,如果和上一个点的等级值相同且不是线段最后一个点,则将此点插入到当前队列,如果不等就将此队列记录存贮下来,然后再重新构建一个队列把当前点放进队列中循环本操作,直到当前点是线段最后一个点结束;(3)重复(1)、(2)直至高速公路所有线段组遍历完;步骤5按一定格式要求输出所有构建的拼图线段组;步骤6根据输出等级用相对应的颜色在系统中绘出这些线段组;
2.4利用SketchUp建立三维模型
在传统二维中,地理对象一般由点、线、面三类要素组成。针对更为复杂的结构体,基本都是通过这三类要素组合表达出来。在交通气象业务系统中,为了实现三维效果的场景,需要建立相应的三维模型,选择适合系统要求的三维数据模型-KMZ格式。本文采用三维建模工具SketchUP创建系统中需要的三维模型,模型创建后使用图片处理技术作一些渲染修饰后存成WWJ能处理的KMZ格式。系统三维模型的构建为用户提供了更直观、更形象、更真实的环境场景。下面给出3种SketchUP建模方法:①几何建模法,就是利用SktechUP的扩展工具构建出实物的粗糙框架,最后使用纹理图片进行渲染实现真实模拟;②纹理映射法,纹理映射技术能增强模型的逼真度,简化模型的复杂度,对程序渲染的实时性起到关键作用;③坐标系法,选择正确坐标系,导入其它一些二维矢量数据进行直接建模,能提高建模速度。图6是高速公路桥梁模型和影像图的叠加效果,其中桥梁模型由SketchUP工具制作,高分辨的卫星影像来自微软的bing地图服务。
3应用实例
本文设计的基于WorldWind数字地球模型的系统在华东区域交通气象信息共享业务示范性项目中得到了具体应用。该业务平台实现了地球三维浏览、定位飞行、图层控制、气象信息实时预警及预报产品动画显示等功能。通过交通气象自定义地图服务,将道路反演生成的XML数据以GIS图层的方式组织,在此基础上集成交通气象站信息,完成了实时监测预警、数值预报以及卫星云图的三维模拟等气象应用。通过数字地球组件和交通气象服务中间件仿真建模,为交通、气象等相关部门提供高速公路实时监测、预警、预报、服务等形象化的气象信息,给用户提供了人机交互的便利和数据基础。系统主要功能模块如图7所示。图8是华东区域高速公路交通气象信息共享系统中的沿线气象监测站信息预警展示,图中的圆圈代表分布在华东区域高速沿线的交通气象监测站,圆圈颜色为绿色表示此站点的能见度观测数据大于1000m,浅蓝色表示500~1000m,蓝色为200~500m,黄色为50~200m,红色为小于50m,并且在站站之间的道路也用以上颜色进行反演绘制,用户移动鼠标至站点点击圆圈时系统会浏览到该站的所有监测信息。系统采用线程方式实现每分钟对不同气象要素的实时预警监测,当检测到监测要素低于设定阈值时,图8右下角会出现一个预警图标,图标右上方动态显示出小于阈值的站点个数。点击图标系统弹出小于阈值站点的详细信息的对话框,选择某个站后数字地球自动飞行到当前站点的位置,并以红色光圈进行闪烁预警。实践表明该系统具有较好的响应速度和三维表现能力,能够满足用户进行交通气象实时监测预警、营运决策和交通事故灾害评估的要求。
4结束语
关键词:气象信息 微信公众服务 平台设计
中图分类号:TP311.52 文献标识码:A 文章编号:1007-9416(2016)11-0151-01
1 微信及微信公众平台
1.1 微信的发展与优势
微信是腾讯公司与2011年初推出的一款聊天软件,腾讯公司在聊天软件的设计上有着强大的技术基础。微信不仅有着市场上其他聊天软件的功能设计,其最突出的语音对讲功能,一经推出就得到了广大用户的喜爱,而且它的受众面不止是年轻人,因为中年和老年人群由于年龄限制对于打字等功能难以实现,语音对讲的功能对于此类人群十分实用。而且其适用于大部分智能手机,只需要少量的流量或者无线便可使用,免费注册使用。目前其注册用户已成为亚洲最多的及时通信软件群体。微信基本上可以说是我国最为严谨的实名制认证社交平台,一开始申请就要与手机号绑定,用户存在一般真实可信。
1.2 微信公众平台的优势
微信公众平台是腾讯公司在微信原有的基础上又增加的一项非常实用的功能模块,在这个平台之上,信息交流的范围又被扩大了一个程度。个人和企业公司都可以建立一个公众服务号,实现在个人与群体或群体与群体之间的信息交流,这种交流包含文字、图片甚至语音的互动沟通。企业公司与社会群体之间的交流可以更为日常和便捷,从而加深企业公司在社会中的存在感,微信不只给个人提供了便捷的沟通互动的机会,更重要的是公众平台的出现实现了不同以往的宣传方式。用户可以根据自身的兴趣来关注微信公众号,按照不同地区、年龄、性别等分组。微信公众平台的出现让用户实现与互联网平台的真实互动,有更多的组织或者名人也开设了微信公众账号,抢占先机。
2 气象信息微信公众服务平台的功能设计
2.1 平台框架和数据库的设计
本平台采用的框架是基于“模型-视图-控制器”的MVC模式的odeIgniter框架,以实现逻辑和表现层面的分离。控制器是模型、视图和其他资源之间的中介,其主要的作用是在平台中实现调度功能,然后建立消息处理流程。由于微信平台不需要经常向用户显示网页,其数据也基本来自其他信息化系统的接口,所以框架中的视图类型和模型都比较简单。同时,平台可以抽离出来一些核心的常用函数和功能类,分别建立相对应的辅助函数类和装载类,运行的时候按需要加载,控制器中的功能代码达到更简,可以使系统运行效率提升。此平台采用MySQL数据库。该库中的数据主要有三种,基本是用户、消息和规则。用户表中储存的是每个微信用户的用户号,用于实现用户的上下文的交互。消息表中储存的是用户向微信公共账号发送的所有消息,是平台消息的历史档案。规则表中则包含了管理员预设的消息响应规则,平台消息处理流程依据规则表进行。
2.2 数据和消息的处理
此平台获取数据的方式有四种。第一种方式是从平台数据库中直接获取数据,通过CodeIgniter框架的模型类进行实现。第二种方式是从已有的气象信息系统接口中获取数据,第三种方式是从各种社会网站接口中获取数据,可以从中国天气网站上直接获取气象信息,这两种方式都是通过辅助函数类实现。第四种方式是对网页进行HTML采集,通过正则解析,进而获得特定标签里的内容,装载类实现其功能。数据交互格式主要有两种是XML和JSON,其中JSON比XML在减少数据流量的过程中更占优势,可以进一步缩短平台的响应延时。
2.3 平台安全性的保证
因为微信公共平台都是拥有威信的官方账号,并且是面向用户进行直接交互,具有稳定的服务效果和十分高的数据安全性,优势十分明显。从CodeIgniter框架可以看出内部安全特性表现出的重要影响,比如对URI中的字符具有十分严格的限制,在系统初始化期间会进行所有全局变量的注销过程,尤其是在生产环境中禁止使用PHP错误报告等等,这些行为可以降低系统被恶意数据入侵的风险的几率。同时,在配置站点的阶段中,使CodeIgniter框架中两个重要的脚本文件system和application夹放在网站根目录以外的本地路径下,进而浏览器就没有办法直接访问这些文件,使用绝对路径来在主目录中引用这些脚本文件,可以使系统的安全性增强。
3 关于气象信息微信公众服务平台的发展
虽然现在各类微信公众平台都初具规模,但仍在探索和发展发过程中不断前进,从现在的基础上也在不断的升级和创新之中。气象信息微信公众服务平台关系到各个领域的正常运行,并且和公众的工作和日常生活息息相关,气象更是关系到城市经济社会的发展,也和农业种植紧密相连。在全球变暖和空气质量不断下降的背景下,人们对气象服务的要求也越来越高,而气象信息微信公众服务平台的发展正是在这样的需求下得到跟多的发展机会。一个好的气象信息微信公众服务平台需要良好信誉和品牌,以大众的需求为基础,有持续创新的服务精神和精湛的技术。
4 结语
气象微信是一种全新的信息服务平台,它虽然还不能直径代替其它气象服务,还只是在现在的基础上使气象服务多样化,但是它有自己特殊的优点,使气象服务可以扩大范围,全方位的服务于大众。气象信息微信工众服务平台的出现,促进的气象服务的深度和快速发展,提供了高质量和丰富有趣的气象微信内容,公共气象服务中可以充分发挥它的作用,好好利用其中的优势使气象信息服务更好的服务大众就是这个平台设计的目标。
参考文献
[1]谢远超.微信公众号信息服务平台的设计与实现[D].中山大学,2014.
关键词:农业;气象信息;服务
一、黑龙江省农业生产的气候条件
黑龙江省农业自然资源丰富,主要表现在以下几个方面。一是土地资源,黑龙江省拥有丰富的农业自然资源,全省二调数据结果显示,现有耕地总量2.39亿亩,居全国第一位,人均耕地面积0.31公顷,是全国人均耕地面积的3.1倍。全省土壤有机质含量高于全国其他地区,黑土和草甸土等占耕地的70%以上,是世界著名的三大黑土带之一。二是气候资源,黑龙江省属中温带到寒温带的大陆性季风气候,全省年均气温多为-4~5℃,冬季寒冷而漫长,夏季短促但日照充足,春秋两季短且升降温迅速,对发展农业有显著的区位优势。常年有效积温为1700~2900℃,无霜期为100~140天,光、雨、热同季,农作物生长环境良好。三是水资源,黑龙江省水资源人均拥有量处于全国中等水平,年均降水量为400~600mm,其中60%集中在6到8月份。黑龙江省境内有三江一河,即黑龙江、松花江、乌苏里江和绥芬河,还有三大湖泊,即兴凯湖、镜泊湖和五大连池。流域面积在50平方公里以上的河流有1918条,2013年水资源总量约为1419.6亿,居东北地区之首。从黑龙江省发展农业的自然条件看,一是自然资源丰富,适宜农作物生产,是发展现代化大农业最为合适的区域和省份。二是气候条件优势突出,缺点明显,黑龙江省夏季短促但日照充足,春秋两季短且升降温迅速,对发展农业有显著的区位优势。但是,也应该看到黑龙江冬季漫长,农作物只能生产一季,对于提高产量有很大的抑制作用。三是水量对气候影响较大,尤其2016年黑龙江省内降雨频繁,极端天气频繁,水量较之往年大幅提升,对于农业发展有一定影响。
二、农业气象信息服务体系
农业气象信息服务体系由农业气象、生态保护等多个方面组成,从基本业务上看有气象监测、情报预报、信息服务、灾害预警、防御预报、农业气候资源开发利用和农业气象技术推广等多个方面。从农业气象上看,农业气象信息服务包括:一是不断完善、健全农业气象观测站网,实现省、地、县立体空间布局发展;二是实现重大农业气象灾害和农林病虫害的监测、预测、预报、预警、评价、防御系统;三是建立粮食安全气象保障体系,开展粮食产量预报等服务内容。从生态保护上看,农业气象信息服务包括:生态系统的气候监测、预报、预警、评估、监督和服务等方面的内容。当前,全省农业气象信息服务应围绕发展农业资源与环境保护、粮食安全、绿色食品产业、林下加工产业、生物制药原材料和农村可持续发展进行信息服务。在发展的过程中将农业气象服务与现代化农业、设施农业、精准农业等问题结合起来进行研究,提供更为有实用价值的农业气象信息服务。为实现黑龙江省绿色农业、有机农业、生态农业等新的农业产业化发展模式提供全面、系统的农业气象参考信息。农业气象信息服务对于黑龙江省这样的气候型农业发展省份而言尤为重要,在发展目标和重点明确的同时,应该在信息服务内容和信息服务基础上下大工夫、大力气,构建完善的农业气象信息服务的业务体系,这包括历史基本气象资料的收集、整理、归档,实时气象资料的采集、整理、分析、加工形成有价值的信息服务内容,历年农业气象灾害数据库的建立,在此基础上形成气候诊断方法、农作物周年服务方案、粮食产量预报计算模型,多种农业气象灾害指标综合计算方法与模型等多种农业气象信息服务产品,及时准确地为用户提供有价值的农业气象信息服务,实现农业气象信息服务产品规范化、实用化、客观化、定型化、定量化和网络化,真正为现代化农业和生态农业服务好。
三、发展农业气象信息服务的建议
1新一代天气预报节目图形制作系统
根据天气预报节目图形的种类和气象数据的计算处理流程,结合电视图形制作播出技术,设计如图4所示的天气预报节目图形制作系统结构。
1.1以气象数据为核心
系统以气象数据的流动为核心,气象数据的应用、图形的表现为手段,通过气象数据的流动,将上游的数据处理与下游的图形制作工作有机整合为一个整体。系统能支持各种类型的气象数据接入,通过调用模板和气象数据自动或交互生成各类图形,系统虽然增加了数据处理的工作,但所有工作都实现了自动化处理,在实际中提高了工作效率。由于这一系统高度依赖数据的安全,因此系统要正常、安全运行,必须要同时建立完善的数据预处理和监控功能,防止数据空缺可能带来的系统崩溃等问题。在前期加强数据监控、处理有以下几个好处:1)增强了软件的灵活性和本地化,能针对不同产品、不同区域设定不同算法,可以得到更美观的图形;2)保证系统运行安全,为及时发现问题、排查故障提供了判断依据,增强了电视播出的安全性;3)满足未来气象产品接入的需求,系统不至于过于庞大,为图形处理留出更多的系统资源。
1.2新颖的互动功能
气象数据和电视图形制作技术的结合,带来的不仅仅是效率的提高、形式的丰富,更重要是带来了以前手工制作无法实现的功能,像主持人与图形的互动功能就是这一形式非常的有益成果。主持人与图形的互动可以突出重点信息,提高节目的吸引力,给观众带来耳目一新的感受。这一功能的具体实现有以下几个步骤:1)通过摄像机对主持人手势进行追踪[3],获取一个坐标;2)反馈检查图形上对应位置链接的气象数据;3)通过模板设定对气象数据应用特效。手势追踪和气象数据是主持人互动的核心,二者对功能的实现缺一不可。
1.3高效的渲染播出
天气信息的及时性是气象服务中最关键的问题之一,天气预报节目素材制作复杂,完全基于图形的渲染系统,不仅对计算机性能要求高,还需要花费大量的时间。气象数据接口结合图形制作模板的形式,数据处理的工作在前期完成,模板中的素材也只需要简单的渲染过程就可以达到最终播出的效果,因而最终的渲染开销非常小,可以实现实时渲染,这极大提高了气象信息的及时性,并为节目的安全播出提供了有力保障。
2天气预报图形制作系统未来的发展方向
2.1三网融合与全媒体的网络共享图形平台
在三网融合[4]、全媒体发展的时代,不仅是电视与其他媒体的融合,电视天气图形制作技术也与多种技术相融合,为电视、网络、手机等媒体提供一个更开放、全能的平台,同一气象数据经过包装可以广泛用于各类媒体,实现了资源的集约和服务效益的最大化,并且可以借助其他媒体提供的信息,作为电视气象节目有益的补充,建立立体的气象服务模式。
2.2高清技术的应用