探讨WebGIS技术在公共气象服务平台中的应用

张 续，董 洁

（1.黑龙江省人工影响天气办公室，黑龙江 哈尔滨 150030；2.黑龙江省气象科学研究所，黑龙江 哈尔滨 150030）

探讨WebGIS技术在公共气象服务平台中的应用

张 续1，董 洁2

（1.黑龙江省人工影响天气办公室，黑龙江 哈尔滨 150030；2.黑龙江省气象科学研究所，黑龙江 哈尔滨 150030）

1 引言

公共气象服务平台是将所有的气象数据进行收集整理、归类分析的业务平台。该平台的技术开发是多方面的，数据库的应用还有FTP文件的传输、C/S和B/S架构模式、IIS服务配置、WebGIS技术的应用。近年来,大气环流的异常导致越来越多的极端天气出现,持续高温或低温的天气也在增多,暴雪或暴雨的强度也在加强,给社会和经济的发展带来很大的影响,因而社会对气象的预警和气象信息的实时性要求在不断提高。应用于公共气象服务平台的气象信息则能实时反应一个地方实时的气温、风向、风速、气压、雨量等基本气象要素,与地理信息系统(GIS)结合将这些气象要素通过网站并与相应的地点显示出来的是一个较理想的方式。互联网（Internet）的迅速崛起和在全球的飞速发展，使万维网（World Wide Web，简称WWW或Web）成为高效的全球信息发布渠道。随着Internet技术的不断发展和人们对地理信息系统(GIS)的需求，利用Internet在Web上发布空间数据，为用户提供空间数据浏览、查询分析功能，已经成为GIS发展的必然趋势。于是，基于Internet技术的地理信息系统 (WebGIS)就应运而生。

2 系统概述

地理信息系统（Geographic Information System,简称 GIS），是以测绘测量为基础，以数据库作为数据储存和使用的数据源，以计算机编程为平台的全球空间分析技术。经过了40 a的发展，到今天已经逐渐成为一门相当成熟的技术，并且得到了极广泛的应用。尤其是近些年，GIS更以其强大的地理信息空间分析功能，在GPS及路径优化中发挥着越来越重要的作用。GIS地理信息系统是以地理空间数据库为基础，在计算机软硬件的支持下，运用系统工程和信息科学的理论，科学管理和综合分析具有空间内涵的地理数据，以提供管理、决策等所需信息的技术系统。简单的说，地理信息系统就是综合处理和分析地理空间数据的一种技术系统。物质世界中的任何事物都被牢牢地打上了时空的烙印。人们的生产和生活中百分之八十以上的信息和地理空间位置有关。

WebGIS是利用Internet技术来扩展和完善GIS的一项新技术，其核心是在GIS中嵌入HTTP标准的应用体系，实现Internet环境下的空间信息管理和发布。WebGIS可采用多主机、多数据进行分布式部署，通过Internet/Internet实现互联，是一种服务器/浏览器(B/S)结构，服务器端向客户端提供信息和服务，浏览器（客户端）具有获得各种空间信息和应用的功能。WebGIS可以使用通用浏览器进行浏览、查询，很大程度上扩大了GIS潜在用户范围，用户可在本机或某个服务器上进行分布式部件的动态组合和空间数据的协同处理分析，实现远程异构数据的共享；WebGIS比较容易与Web中的其他信息服务进行无缝集成，建立灵活多变的GIS应用。地理信息系统(GIS),作为一门重要的空间信息技术,在越来越多的组合地理位置的信息系统建设中发挥了很重要的作用。WebGIS是一种基于Web技术标准和通信协议的网络化GIS,是Web技术和GIS技术结合的产物,是利用Web技术来扩展和完善GIS的一项新技术。公共气象服务业务平台的气象信息实时性强,要素多,因而信息量相当大,这些信息既包括空间地理信息,如经纬度、海拔等,又包括大量与空间密不可分的气象要素信息,如气温、风向、风速、气压、雨量等。应用WebGIS技术优势就在于通过站点结合地理位置的空间信息，可以快速管理和查询实时及历史气象要素，方便网站用户的浏览、查询和分析数据。

3 系统网络结构和总体框架

网络平台访问模式可采用B/S(Browser/Server)结构，客户端访问可通过Web浏览器。系统可采用层次化结构，总框架包括数据层、GIS应用层、Web业务层。数据层是现有的数据库及数据共享环境，即气象数据、地理信息数据、遥感影像数据。气象数据有数据库数据和文件数据，地理信息数据采用空间数据引擎（ArcSDE）存储于Oracle数据库，GIS应用层提供基本地图操作、地图服务的创建与管理、气象要素显示、查询和统计功能，为系统提供GIS低层支持，Web应用层提供用户与系统交互界面。

4 系统开发和运行环境

ArcGIS Server9.3，ASP.NET，Microsoft IIS6，AreSDE，Oracle 10G。 服务器端为 Microsoft Server 2003，ArcGIS Server9.3，Microsoft IIS6，ArcSDE，Oracle 10G。 客户端为 Microsoft XP/2000/Vista等。

5 系统的功能用途

以Web方式，通过网络为用户提供实时的气象要素信息，可进行气温、风向、风速、气压、雨量及历史资料查询。包括地图基本操作:放大、缩小、漫游、全图显示、前后视图、量距。图层控制:对地图信息分类，通过图层树控制显示不同图层。气象要素显示:在地图上可叠加显示站点位置和气象要素观测值，如气温、风向、风速、气压、雨量等。气象信息查询:查询观测站点气象要素值，极值和历史资料，站点相关的经纬度、海拔高度、建站环境等基本属性值。气象信息统计:平均温度、最高最低温度、日照、雨量等的统计，再将统计结果显示在地图上。

6 系统数据转换

公共气象服务业务平台所处理的气象信息，来自数据库所存储的各类历史与实时资料和预报业务系统数据文件。很多气象领域应用广泛的数据格式如MICAPS等，是通用GIS软件不能直接调用的。因此WebGIS应用于气象领域，首先要解决的是气象资料的数据转换问题。GIS中空间数据是按矢量模型和栅格模型进行组织和管理的，而矢量数据又细分为点、线、面三种类型，同类型的矢量数据可以形成矢量图层。各图层的矢量数据包括图形数据和属性数据，气象的自动站点数据是根据经纬度值生成自动站点的图形数据。先建立Ceodatabase的Table表，通过ArcSDE存储于Oracle中，用SQL语句将自动站点的经纬度坐标录于该Table中，在ArcMap中通过经纬度值生成自动站点。再输出得到自动站点图层。自动站的站名、区站号、海拔高度、建站环境等信息存于其属性表中。气温、风向、风速、气压、雨量等气象要素值则通过读取Oracle数据库中数据，动态标注在相应的自动站旁。MICAPS数据文件也可以按照GIS的数据组织方式进行转换和管理。如MICAPS中的四类格式（云图、雷达及模式输出产品等）则可以通过网格化处理后转换成栅格数据，再显示在WebGIS的平台上。

7 系统空间数据库建设

空间数据库的设计采用面向对象的数据库设计方法，空间对象采用CeoDatabase的空间特征类来构造，并建立元数据和数据字典。目前空间数据库中主要管理的是基础地理数据，遥感影像数据和气象数据。基础地理数据是1：5万基础地形图，将shape格式的数据进行格式转换成CeoDatabase，形成格式统一的空间数据库，以避免信息重复存储，方便数据管理与维护。遥感影像数据通过拼接等处理，将其与地形图进行配准，并将其以Raster Dataaets的格式入库。根据空间数据的存储特性与管理需求、数据库开发应用等综合考虑，用空间数据库引擎ArcSDE与Oracle一起实现空间数据管理。由于数据库的强大的数据处理能力，加上ArcSDE独特的空间索引机制，可以无缝地处理海量数据。ArcSDE采用了数据库技术，利用数据库的安全手段使得地理数据更安全、更有保障。

8 系统地图服务管理

地图服务管理是基于ArcGIS Server来实现的，ArcGIS Server是由ESRI公司推出的构建企业级地理信息系统应用程序和服务的平台，包含两个主要部分:GIS服务器和应用程序开发框架(ADF)。地图服务器系统是基于ArcGIS Server部署的分布式系统，其中包括服务器对象管理器（SOM）以及服务器对象容器（SOC）。服务器对象管理器主要在地图服务的管理、启动和关闭以及地图服务的运行服务器（SOC）的添加、删除及负载均衡方面起着专门的作用。服务器对象容器是主要负责运行地图服务并处理应用层提交的请求，因此实现SOC的动态增减是实现分布式地图服务器系统的基础。要实现对地图服务的运行服务器（SOC）的添加、删除等功能，首先以Server管理员身份连接到服务器，连接成功后，获得服务器上运行的管理服务器对象（SOM），通过管理服务器添加/删除服务对象容器（SOC）。对地图服务要能根据需要实时地生成新的地图服务，就要对地图服务进行创建、删除以及状态管理。地图服务的创建是将来自数据层的地图数据以Web Service的形式发布为MapServer，给用户访问定制地图提供接口。先连接到指定的SDE数据库，建立数据库连接后，选择需要发布的地图数据并添加到.mxd文件中，连接服务器并获得管理服务器对象(SOM)，将制作好的.mxd文件发布为地图服务。对地图服务的状态管理就要获取地图服务，对其状态进行配置，实现服务的删除、暂停、停止、开启等操作。

9 小结

随着经济社会的快速发展和人民生活水平的提高，各行各业对气象信息的需求越来越多，迫切需要优化公共气象服务平台的建设，使气象产品发布方式适应新时期的要求。过去20 a中，电话、Call台、手机发展普及，技术的发展引起了气象公共服务方式和手段的转变与发展。继GSM网络、CDMA网络、互联网大规模发展后，随着3G技术应用以及更快的网络传输速度，推动了WebGIS技术的发展，使气象和地理信息紧密结合，气象服务已经不仅在于提供天气预报，WebGIS技术的应用，可以提高公共气象服务业务平台气象资料实时信息可视化效果、公共气象服务实时性及直观性和气象信息综合查询与检索。公共气象服务应充分考虑社会需求，提高个性化精细化服务能力，使气象事业的公益性发展方向不断完善和优化，以科技创新支撑气象科技服务的快速健康发展，进一步延伸拓展公共气象服务工作的新局面。

1002-252X(2012)02-0027-02

2012-2-1

张 续（1980-），男，天津市人，成都信息工程学院，本科生，工程师.