基于GIS的湖州特色农业气象灾害监测预警平台研制及应用

吴 彬，李艳芳*，刘双喜，陈中赟，骆丽楠，吴亚岚

（1.湖州市气象局，浙江 湖州 313000；2.安吉县气象局，浙江安吉 313300）

基于GIS的湖州特色农业气象灾害监测预警平台研制及应用

吴 彬1，李艳芳1*，刘双喜1，陈中赟1，骆丽楠1，吴亚岚2

（1.湖州市气象局，浙江 湖州 313000；2.安吉县气象局，浙江安吉 313300）

结合湖州特色农业生产对气象服务的需要，利用C#编程语言开发了湖州特色农业气象灾害监测预警平台，该平台集气象与农情信息监测、灾害识别和预警、精细化气象预报产品显示、数据查询和管理等功能于一体，有效地提升了湖州特色农业气象灾害监测预警业务能力，同时也可为农业气象服务提供技术支撑。

特色农业生产；气象与农情信息监测；精细化气象预报产品；气象灾害监测预警

近几年来，气候异常多变已经成为全球关注的重大问题，频繁发生的气象灾害对农业生产造成的损失往往十分巨大，严重制约着农业生产的快速、稳健发展。高温干旱、低温冰冻、连阴雨、暴雪、大风等气象灾害多发，尤其对特色农业的生产影响很大。湖州集山川、丘陵、平原、水乡为一体，农业资源丰富，以粮油、蚕桑、水产、畜牧、林业、茶果等特色经济作物为主导产业。为避免或减轻气象灾害对特色农业生产的影响，建立相应的气象灾害监测与预警平台显得尤为重要。

目前国内不少专家在农业气象灾害监测与预警技术方面做过不少研究，并且也取得了一定的成果［1-8］。但是这些农业气象灾害监测与预警技术的研究从业务化和关键技术等方面来看，还存在不少值得改进的地方，主要表现在：一是大量农业气象灾害预警技术还仅处在研究阶段，还很难直接业务化；二是现有的系统大多应用传统的统计模型或经验模型；三是灾害指标相对较粗，不能完全适用于地方特色作物；四是基于精细化天气预报的特色农业气象灾害预警技术还不多见。鉴于上述情况，有必要研制一套针对地方特色农业的气象灾害监测与预警平台，以便为特色农业气象服务提供有针对性、实用性和科学性的技术支撑；同时，这对合理利用气候资源，发展特色农业产业，加快提升特色农业的抗灾害能力等均有重要意义。

1 平台设计

该平台基于.Net框架，在微软集成开发环境VisualStudio2010下，按照C#编程语言标准编写，为了让处理算法和程序具有更好的可靠性、可维护性、可扩展性及可移植性，编程实现了模块化结构设计［9］。

该平台主要包括以下4个功能模块：气象与农情信息监测模块、精细化气象预报产品模块、气象灾害预警模块、数据查询和管理模块。图1为特色农业气象灾害监测预警平台的整体界面。

2 系统主要功能

2.1 气象与农情信息监测模块

模块包括特色农业 （种植或养殖）区域内气象与农情信息采集与传输装置、服务器端数据接收与综合显示软件 （图2）2部分。其中，气象与农情信息采集与传输装置负责实时采集并传输区域内的数字图像信息及温湿度、降水等气象要素数据；数据接收和综合显示软件负责数据的接收、入库更新和显示。

图1 湖州特色农业气象灾害监测与预警平台界面

图2 火龙果大棚内实景及气象要素监测

2.2 精细化气象预报产品模块

选用ECMWF（欧洲）、JMA（日本）和NECP（美国）这3种数值模式预报结果为集成成员，采用最优化集成方法对各集成成员的预报结果进行客观释用，形成多模式，空间分辨率5km×5km的精细化网格化降水、温度、风、相对湿度等的客观预报产品。集成方法具体参考Woodcock等［10］的研究工作。

图3中a为安吉茶园小气候短期精细化天气预报客观图形化产品，b为站点的精细化预报产品。用户可以通过 “站点选择”“初始场选择”等进行参数设置。降水量、气温和雨量等气象要素的显示实现了图形可视化，直观明了。

2.3 气象灾害预警模块

2.3.1 气象灾害预警模型

模型首先利用自动气象站实时监测数据、精细化气象预报产品，结合特色农业气象灾害指标计算气象灾害等级；其次，通过气象与农情信息采集与传输装置采集的数字图像和气象要素，利用支持向量机方法反演天气现象和气象灾害；最后，利用反演的天气现象和气象灾害对气象灾害等级进行验证和修正，并输出预警结果［11］，图4为模型示意图。

2.3.2 模块功能和界面

气象灾害预警模块界面如图5所示，该模块利用MeteoInfo，wContour动态链接库进行二次开发［12］，实现了特色农业气象灾害预警功能，用户可以自行选择初始场时间、气象要素等参数。预警产品最终以图形化和文字列表等形式输出，供农业气象服务人员或农业相关部门参考。

图3 安吉茶园 （a）及农田 （b）小气候短期精细化天气预报客观产品

图4 气象灾害预警模型

3 数据查询和管理模块

平台的后台数据存放在服务器的SQLServer 2008数据库中，通过SqlClient连接方法，实现数据库的访问功能［11］。

数据库主要包括历史农业气象灾害统计数据、历年气象数据、特色农业小气候实时监测数据、数字图像信息、特色农业气象灾害指标体系及短期精细化天气预报客观产品数据。该模块实现了上述所有数据的查询和检索、导入与导出以及删除和添加等功能 （图6）。

图5 安吉白茶霜冻等级预警 （a）、淡水养殖 （b）及林果 （c）气象灾害预警及适宜度等级界面

图6 指标查询界面

4 小结

利用C#编程语言，结合MeteoInfo，wContour动态链接库，开发了一套湖州特色农业气象灾害监测预警平台，通过在本地开展的实践及业务应用表明：该平台实现了气象与农情信息监测、灾害识别和预警、精细化气象预报产品显示、数据查询和管理等功能，方便快捷，产品直观明了，提高了业务人员的效率；该平台在业务中得到了较好的应用，有效地提升了湖州特色农业气象灾害监测预警业务能力，同时也为气象和农业相关部门在农业气象服务中提供了强有力的技术支撑。

［1］ 张爱民，盛绍学，马晓群，等.基于GIS技术的安徽省重大农业气象灾害测评系统总体设计 ［J］.大气与环境光学学报，1998，11（5）：48-52.

［2］ 盛绍学，马晓群，荀尚培，等.基于GIS的安徽省干旱遥感监测与评估研究 ［J］.自然灾害学报，2003，12（1）：151-157.

［3］ 盛绍学，马晓群，杨太明，等.基于GIS的安徽省重大农业气象灾害测评系统 ［J］.南京气象学院学报，1998，21（4）：703-708.

［4］ 张爱民，马晓群，盛绍学，等.安徽省农业气象灾害定量监测评估研究 ［J］.安徽农业科学，2004，32（4）：746-748.

［5］ 王春林，刘金銮，周国逸，等.基于GIS的广东荔枝寒害监测预警研究 ［J］.应用气象学报，2003，14（4）：487-495.

［6］ 田红，陆维松，吴必文.基于GIS的气象灾害监测与评估集成系统 ［J］.气象科学，2002，22（4）：482-489.

［7］ 杨林.基于GIS的福建省气候监测与灾害预警系统 ［J］.气象科技，2005，33（5）：474-477.

［8］ 陈峰云，顾泽，王珏，等.湖州市农业气象服务及灾害预警系统开发 ［J］.安徽农学通报，2012，18（1）：146-147，157.

［9］ 吴彬，李艳芳，张喜亮，等.湖州气象图形可视化软件的设计与实现 ［J］.气象水文海洋仪器，2013（1）：69-76.

［10］ WOODCOCKF，ENGELC.Operationalconsensusforecasts［J］.Weather&Forecasting，2005，20（1）：101-111.

［11］ 吴彬，李艳芳，金志凤，等.茶叶生产气象服务系统的设计与实现 ［J］.浙江农业科学，2015，56（7）：980-982，985.

［12］ WANGYQ.MeteoInfo：GISsoftwareformeteorologicaldata visualizationandanalysis［J］.MeteorologicalApplications，2014，21（2）：360-368.

（责任编辑：高 峻）

S166

B

0528-9017（2016）05-0760-05

2016-01-26

湖州市科技计划项目 （2013GY06）；湖州市气象局科研项目 （hzqx201602）

吴 彬 （1986—），男，江苏海安人，工程师，硕士，主要从事应用气象、农业气象信息的微电子测量等方面的研究工作，E-mail：wubin19860@163.com。

李艳芳 （1984—），女，河南郑州人，工程师，硕士，主要从事气象预报服务等方面的研究工作，E-mail：liyanfang840727 @126.com。

文献著录格式：吴彬，李艳芳，刘双喜，等.基于GIS的湖州特色农业气象灾害监测预警平台研制及应用 ［J］.浙江农业科学，2016，57（5）：760-764.

10.16178/j.issn.0528-9017.20160546