论文基于GIS的气象信息集成和可视化系统，该文是气象信息类有关专科开题报告范文和气象信息和可视化和可视化系统类本科论文范文.
目前,全球范围内进行了GIS 技术应用于气象研究与尝试,效果显著.不过,仍然存在诸多问题,有待进一步研究,大部分系统是基于原有商业GIS技术条件下展开延伸.不过,在今后发展中伴随着GIS 的不断成熟,GIS 强大空间分析在气象数据分析与处理中将发挥重要影响.
1 气象数据的GIS 数据格式转变
1.1 GIS 数据定义与GIS 气象数据
GIS 数据作为一种抽象的技术,应用GIS 数据能够进行地理信息搜集、显示、搜集等.GIS 数据类型总体上可以划分为矢量数据与栅格数据,其中,矢量数据仅是点线面数据；栅格数据包含游程编码、八叉树数据、栅格矩阵数据等.
通过对GIS 数据类型、特征分析,想要让多样化的气象数据灵活展示,经过气象数据标准与显示效果研究,最终通过矢量数据表达气象数据.一方面,无法通过矢量数据表达不同气象数据,例如：MICAPS 的日本专题图与u 卫星云图,而是通过图像数据形式保存与显示.矢量数据能够清晰地看出气象要素的空间地理位置,例如,自动气象站温度、压力、风力等.另一方面,经过MICAPS 业务数据的数据构成与显示,能够将MICAPS 数据分为点数据与面数据.栅格数据能够达到离散观察信息的空间表现.所以,将MICAPS 卫星数据制成影响数据,而MICAPS6 类数据为图像数据格式的传真图.所以,数据也为图片数据格式.通过GIS 气象数据应用流程不难看出,不同气象数据通过数据预处理系统将数据提取、转为GIS 气象数据.随后,将GIS 气象数据列入空间数据库内,为GIS 可视化与集成化创造条件.
1.2 GIS 数据动态形成
气象数据应用时,GIS 可视化主要用于专题制图形式叠加不同气象数据.所以,不同GIS 气象数据应提前保存在空间数据库内.不过,在展开气象要素参数搜集时应对气象要素展开统计处理,确保搜集结构提高搜集效果.想要有效展现气象数据搜集结果的空间特点,达到GIS 的可视化形式,还应将搜集结果转为GIS 空间信息.
例如,自动气象站风速参数搜集,在搜集一段时间中不同自动气象站的风速与对应风向时,经过搜集关系型数据库基础信息得到搜集结果的数据单.该过程中,结合显示要求通过地图方式展现不同自动站风速、风向以及时间名称等.因为自动气象站为分离形式,所以,地理图展现的站点信息能够通过点数据方式展开.其空间点数据流程为：第一,在GIS 空间数据库的某个数据源形成空点数据.第二,分析数据库内数据生成状态；若未形成则表示失败应继续构建.反之,新创建的点数据展开空间点数据融入.空间点数据是通过经纬度坐标方式增加入点数据内,将全部坐标点加入后将各空间点属性信息填入点数据的属性表内.第三,空间数据库内更新与储存点数据,结束GIS 数据形成.
2 GIS 的气象信息集成与可视化系统实例分析
笔者以某地区气象局的气象GIS 平台设计要求为例,展开系统技术路线、结构设计、结构体系、功能模块等设计.应用GIS 气象数据搜集、处理、可视化表达等展开了系统实现,通过MICAPS 系统、NoCAWS 系统展开对比,提出通过GIS 技术展现气象数据优势,使其研究发挥更大应用价值.
2.1 GIS 技术思路
GIS 的多源气象观测信息的综合处理设计需要借助Window 操作系统、GIS 技术与数据库技术的专业系统,综合了自动站信息、雷达基数据与MICAPS业务数据不同气象数据.通过丰富的地理信息数据展开数据的综合处理和研究,生成高质量制图和输出,实现了基础气象业务功能、天气预警功能.系统设计与研发秉承着适用性、安全性原则.将分析焦点放在怎样融合地理信息数据,通过GIS 平台处理与可视化多源气象数据,实现准确、清晰的气象产品.
2.2 系统结构规划
经过Net 技术达到SuperMap 构件式二次研发,通过SuperMap Object.Net6R 构件单元：地图单元、数据单元、数据转变等,达到对GIS 空间数据的全过程处理,让生成的专题地图发挥有效作用,达到与气象文本数据的无缝处理与对接要求.所以通过融合应用GIS 构件单元,能够结合具体应用构件不同单元模块,最终实现应用系统,生成专业的、满足要求的业务系统.
想要达到基本发展需求,通过二次开发形式不仅可以把原有GIS 基础操作功能与单元功能融合为系统主体,也可以结合后续发展需求经过添加构件控件达到新功能的添加与运用.后续增添功能无需修改系统主体,只要重新编制流程即可.所以,系统有着较强的延伸性与适用性.
2.3 系统结构体制
因为气象数据必须要进行处理进而转为GIS 空间数据,所以,想要确保系统功能的有效发挥,协调相关技术问题,本文设计了有三层逻辑结构的C/S 结构体制.该系统分为数据处理、保存、用户操作,有效达到业务逻辑互不影响,有目的的应用各类计算机减少系统运行负担,营造良好的运行条件.通过各层逻辑结构设计为C/S 总体结构创造了条件.其中,数据处理层与保存层属于服务层,协调不同气象数据和GIS 结合矛盾,有效阻止、保存和管理,排除气象数据和GIS 数据矛盾,为GIS 气象信息集成和可视化创造了数据平台.不同结构设计解决了庞大的气象数据高速处理与多用户操作环境矛盾,协调系统内的核心问题,为系统的作用发挥创造条件.
2.4 系统功能设计
立足于系统技术路线、系统结构、架构体系等结合某地区气象局业务要求制定了功能相对集中的气象GIS 平台系统.
第一,地图管理,其主要作用是地图的放大、缩小、量角面积与角度计算、地图储存、打印等.系统内地理信息地图通过分层可视化形式支撑地图各层移动效果.针对气象中的预报产品根据时间长度进行前进后退,能够看到不同时间段的地图.
第二,数据处理.基于空间数据库条件下,想要达到气象业务要求还应对多源气象数据综合分析,对数据库的GIS 展开动态跟踪,达到自动气象站状态显示.
第三,数据查找.该系统主要作用是发挥自动气象站搜集与雷达播放.雷达、卫星查找能够在既定时间中通过动态方式查找雷达或卫星产品.雷达产品有回波顶高、垂直液态水含量、基本径向速度等.雷达卫星产品分为可见光、水汽、红外线不同形式.自动气象站查找多为风、温度、降雨查找.
第四,信息可视化表现.首先,自动气象站气象信息搜集结果可视化表现与雷达信息的可视化表达多选择GIS 专题制图中的范围分段专题图的制图形式.随后,增加相关基础地理信息数据,生成色斑图的效果.其次,自动气象站不同气象要素实时显示与天气变化预警地图多选择标签专题图与自定义标签专题图形式.根据基础地理信息填入不同要素的标签专题图,从而达到可视化.最后,针对MICAPS 的填图地图多选择标签专题图制图形式：气象风标等符号建议选择自动以标签专题图,提前定义的资源符号库内设计各种类型的风标.
这样一来,结合风的方向与大小显示有关封标符号.气象要素场的制图形式多针对相关的线数据集展开风格设计；同时,不同线中的属性参数制作标签专题图.随后,添入基础地理信息数据后达到气象要素场的可视化.
3 结论
GIS 气象数据搜集、处理、可视化表达等展开了系统实现,通过MICAPS 系统、NoCAWS 系统展开对比,提出通过GIS 技术展现气象数据优势,使其研究发挥更大应用价值.尽管对自动气象站的观测数据、MICAPSA 业务数据等多源气象数据在GIS 平台中显示、搜集,满足气象业务要求.不过,也存在一定不足,有待进一步完善.本文主要对自动气象站数据格式进行了详细分析,数据格式仅是单一的转换处理与可视化表达,在未来发展中还应融合多元气象数据的应用.
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参考文献：
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