基于SuperMapGIS的厦门海洋环境预警综合信息服务平台开发与应用

卢君峰，邓兆青，陈德文，张世民，袁方超，杨金湘，叶雨颖

(国家海洋局厦门海洋预报台 厦门 361008)



基于SuperMapGIS的厦门海洋环境预警综合信息服务平台开发与应用

卢君峰，邓兆青，陈德文，张世民，袁方超，杨金湘，叶雨颖

(国家海洋局厦门海洋预报台 厦门 361008)

文章利用SuperMapGIS地理信息技术,结合Oracle数据库技术和SOA 架构技术，设计开发融合海洋环境数据信息管理、数值预报成果集中展示、海洋预警报和航线预报产品制作发布等功能于一体的综合信息服务平台,包括“一库一图一网十系统”，为厦门市海洋防灾减灾、海上交通安全、海洋旅游安全等提供及时准确、内容丰富直观、形式灵活多样的海洋预警报产品,为应对海上交通事故、海洋生态环境风险提供科学决策支持,从而有效提高政府决策水平,提升厦门沿海地区综合防灾减灾能力。

海洋环境;海洋预报;数据库;信息服务平台

1 引言

国家海洋局厦门海洋预报台一直致力于做好厦门市海洋环境预报和海洋防灾减灾预警服务工作，开展众多针对海洋公益赛事、溢油抢险、海上搜救等特殊预报要求的专项预报服务。近年来，在国家海洋局东海分局和厦门市政府的大力支持下，预报台在厦门湾内初步建立多要素、全天候的海洋气象观测网，能够实时掌握厦门市周边海域的海洋环境状况；配置2台高性能计算机，其具有双精度浮点理论峰值在1.5 T flops以上的计算能力，并引进多种最新海洋气象数值预报模式；开发各类针对性强的观测预报业务化系统，建立适合各类系统的多重海洋信息数据库，形成预报外网、办公内网、数据专网分隔独立但协同工作的厦门海洋环境信息服务格局。通过以上工作极大地提升预报台的海洋预警报技术能力，拓展预报服务领域。

海洋观测预报信息是厦门海洋经济建设和社会发展的重要基础数据之一，也是海洋观测预报业务机构服务政府和社会公众的重要内容之一。进一步细化服务需求、优化服务流程，研发更实用、更优质的预报服务产品，提供多角度、全方位的服务，是预报台持续发展的关键。

然而目前自动观测网和各预报业务系统的建设基本是独立和分散的，各系统建设完成后缺乏统一的信息化服务平台和数据库对其进行综合管理，各种成果未能有效融合和应用；有些系统由于开发时间较早，其功能已不能完全满足目前海洋环境预警报工作的需求。因此，目前提供的海洋预报产品专业性强，但存在形式单一、内容生硬、不直观生动、受众面窄等不足，从而限制其有效发挥为政府防灾减灾和应对海洋事故等工作的决策依据功能。

目前GIS技术在海洋气象领域得到广泛应用[1-5]。为提升预报台的海洋预报服务能力、满足社会公众日益增长的海洋预报服务需求，本研究建立基于SuperMapGIS的厦门海洋环境预警综合信息服务平台，实现对海洋预报服务产品、业务和系统的集约、整合，规范海洋预报服务流程，提升服务效率，增强公共服务能力，提高公共服务效益。

2 平台开发

平台以Visual Studio 2010作为开发工具，以Flex、 Java、C#作为开发语言，使用以SuperMapGIS为基础研制的MeteoGIS应用平台，以高效的Oracle构建数据库系统[6]，采用基于SOA架构的信息服务中间件技术模式，并结合基于GDB-CLI接口实现的海洋数据引擎MG DBE技术、基于GIS网络客户端MG RIAClient实现的海洋数据快速显示和分析技术以及GIS时空数据同步显示技术[7-8]，实现厦门海洋观测预报公共服务业务从数据获取、加工制作到发布流程的集约化、规范化和高效化管理(图1)。该平台的服务端运行于Windows Server 2008 R2 x64操作系统，客户端运行于Windows7以上操作系统。

图1 系统技术架构

3 平台功能设计

本平台针对厦门海洋环境专业预报服务的业务特点，以海洋信息观测预报产品数据库为支撑，以海洋预报业务管理策略设置为准则，在专业海洋预报方法的基础上，通过海洋GIS地理信息系统，大幅提升人-机交互式程度，建立以海洋观测资料、海洋预警报产品和海洋防灾减灾服务为主体的高度自动化、集约化、规范化的专业海洋预警信息服务平台(图2)。

图2 厦门海洋环境预警综合信息服务平台

本平台的功能结构包括“一库一图一网十系统”。①一库，即1个海洋环境综合信息系统数据库，是集基础地理信息、海洋实况观测信息和历史信息、海洋预警报产品信息等各类信息于一体的综合数据库；②一图，即1个基础支撑GIS平台，将各类基础地理信息、海洋专题信息、预报参考信息等有机整合，制作1张以台湾海峡、福建沿海为预报区域的海洋地理信息专题图；③一网，即1个海洋环境预警综合信息服务网站；④十系统，即由10个业务子系统组成的“海洋环境预警业务工作平台”，包含46个功能模块、300余个功能键。

4 平台子系统应用

4.1 海洋综合观测数据显示分析系统

该系统按站点类型在地图上分类别展示各类海洋气象水文观测要素的数据信息。将福建中南部沿海岸基测点站、厦门防汛站、台湾观测站、东海浮标站、ADCP海流计、X波段雷达6大类站点和观测信息实时入库，提供气温、气压、水温、波浪、风、潮位、湿度、海流、降雨量、盐度等要素数据，以列表、曲线、气泡形式进行展示。提供对所选要素和站点数据的查询统计功能，实现对查询结果的图形、表格的展示和导出。提供相关操作设置功能，包括站点设置、要素订正、专题图册的显示控制、地图要素的显隐控制等。

4.2 预报参考资料显示系统

该系统提供对预报所需的定时自动下载的多种海洋气象参考资料图片的查询展示，包括韩国、中国台湾、日本、欧洲中心、CIMSS的实况天气图、海浪图、数值预报图以及卫星云图、雷达图、海温图等，实现历史查询、图片缩放、单屏(多屏)浏览、单屏自动播放。

4.3 台风实时监测预警决策分析系统

该系统以多年历史台风和实时台风数据库为基础，实时监控最新台风状况，自动刷新显示最新台风路径，从时间和空间多维角度，即按年份的基本查询和按点、线、区域的高级查询进行任意台风快速查询，以气泡形式浏览台风中心详细要素信息，以GIS地图展示台风的实时路径以及中国、美国、日本、中国台湾等多家机构的预报路径。实现查看台风移向移速监测、距离监测以及图例信息，并可对遗漏的台风信息进行手工补录。同时建立历史风暴潮增水数据库，实现台风路径和风暴潮增水的同步展示，为风暴潮预报提供有效的参考依据。

4.4 精细化多模式数值预报显示系统

该系统使用预报台自主计算的POM、ROMS等多种数值预报模式产品，对数值数据进行加权抽稀处理，实现不同区域海区的相关精细化格点预报数据在GIS平台的叠加展示，可展示气压、海流、海浪、海温、潮汐、盐度、风场等要素，通过色斑图、等值线图的形式直观展示，为预报员提供有效的预报参考。

4.5 日常海洋预报产品制作系统

该系统针对预报台的海洋预报业务实现4个项目的预报制作功能，包括海浪水温预报、大潮预报、海滨度假区预报和浴场预报。根据不同预报时段的预报区域、预报项目灵活定制预报参数、预报时效和预报内容，经过预报员人工修改订正，通过配置预报产品模板自动生成海洋预报信息产品。

4.6 预警报绘图系统

该系统实现海浪、风暴潮预警报图形的绘制，能够叠加实时台风路径，绘制落区灵活调整，提供绘制标注工具包，可在GIS地图上进行线、面、标注的绘制，并可将绘制的图形产品以不同格式形成图片导出保存，提供落区复位、自由截图功能。根据时间段查询已制作保存的预警报图形产品，提供图形产品查看功能。

4.7 预警报制作与决策服务系统

该系统建立不同区域和不同预警级别的预警服务产品的统一模板，结合台风信息、天文潮信息和预警报图片，智能制作生成台风影响期间的海浪预警报单和风暴潮预警报单，提供海浪警报、风暴潮警报的入库、查询、统计功能，提高预警决策服务的效率。

4.8 航线预报制作系统

该系统从SWAN与WRF数值预报模式产品数据中提取覆盖台湾海峡及其周边的气象、海洋要素的风速、风向、浪高、浪向、周期5个要素的值并进行加工处理，建立预报数据库，实现图形化的交互式预报制作，对海峡两岸的26条航线的风、海浪、周期的数据进行批量修改与还原，通过配置好的各类文件系统模板自动生成预报产品，同时实现航线的自定义添加、修改、删除。

4.9 预报会商材料制作系统

该系统实现周会商、台风会商的PPT材料制作功能。通过调用配置好的相关模板，在设置中配置要显示的日期、台风资料、实测资料、天文潮资料、天气预报图片等信息，可使用语句定制功能制作说明文字，实现会商材料的一键式生成。在自定义操作中，图片的布局可单屏或多屏显示，提供屏幕截图、录屏和图片插入功能。

4.10 预报产品发布管理系统

该系统基于预报信息服务产品数据库建立统一的发布管理平台，针对不同服务对象的需求，进行产品发布的定制化和自动化，实现短信、传真、电子邮件、网站、电子显示屏、微信公众号等多种发布手段的整合，提供一键发布功能。同时可显示产品的发布状态、接收情况和统计汇总信息。

5 结语

厦门海洋环境预警综合信息服务平台提供海洋观测预报综合数据显示分析、海洋灾害预警监控、海洋环境短时临近预报、精细化多模式数值预报等功能，进一步提高监测预报的准确性、灾害预警的时效性和防范应对的科学性。设计理念先进，多模式集成和应用将有助于预报质量的提高，可及时有效地通过各种方式对服务产品按服务对象、需求、范围自动定制发布，为社会生产、生活提供更加准确的海洋环境、海洋灾害预报和服务，提升海洋预警报服务水平，提高海洋防灾减灾决策能力，为政府各级部门海洋防灾减灾提供更加科学的参考依据。由于公众对海洋信息的需求日益提高，预报台也将继续努力，不断改进和完善业务，以适应社会经济的快速发展。

[1] 温建伟.浅析GIS技术的气象信息服务系统中的应用[J].数字技术与应用，2016(7)：255-256.

[2] 黄晓明.江西省数字气象GIS综合服务平台设计与实现[D].上海：华东师范大学，2008.

[3] 刘品高，江南，谭萍,等.气象地理信息系统的设计与实现[J].应用气象学报，2005，16(4):547-553.

[4] 郭斌，王珊.基于GIS气象预报产品综合显示系统设计与实现[J].电脑编程技巧与维护，2014(6):13-16.

[5] 王增武.基于GIS技术的气象数据处理系统设计与实现[D].成都：电子科技大学，2008.

[6] 骆峰.海洋观测台站基础数据库设计与实现[D].青岛：中国海洋大学，2013.

[7] 李博，王斌，叶颖,等.海洋水文气象数据管理系统的模块化设计与实现[J].海洋开发与管理，2015，32(4):49-52.

[8] 杨桂菊，石伟伟，邹伟.气象GIS中的气象时态数据模型的设计[J].测绘与空间地理信息，2014(5):110-113.

Development and Application of Xiamen Marine Environmental Warning Comprehensive Information Service Platform Based on SuperMapGIS

LU Junfeng，DENG Zhaoqing，CHEN Dewen，ZHANG Shimin，YUAN Fangchao，YANG Jinxiang，YE Yuying

(Xiamen Marine Forecast Station，SOA，Xiamen 361008，China)

By using SuperMapGIS technology and Oracle database technology and SOA technology,a comprehensive information service platform was designed and developed,which had integrated the information management of marine environment data,the centralized display of numerical forecast results,the production of marine warning and forecasting products,including one library,one chart,one net and ten systems,as the information service platform for Xiamen marine disaster prevention and mitigation,maritime traffic safety,marine tourism safety,etc.,to provide timely and accurate,content rich and intuitive,flexible forms of marine warning products in response to maritime traffic accidents,marine ecological environmental risk decision-making support ,which could effectively improve the government’s decision-making level and reliability,and promote the comprehensive disaster prevention and mitigation capacity of Xiamen coastal area.

Marine environment，Marine prediction，Database，Information service platform

2016-12-26；

2017-05-22

2014年厦门市财政业务专项(厦财农[2014]3号).

卢君峰，工程师，硕士，研究方向为海洋预报，电子信箱:junfengluke@126.com

P7

A

1005-9857(2017)06-0081-04