沈阳市防灾减灾决策气象服务系统.doc

N o. 3 1999 JOU RN A L O F CH EN GDU IN ST ITU T E O F M E T EO ROL O GY Sep. 1999 文章编号: 100125418 ( 1999) 0320246206沈阳市防灾减灾决策气象服务系统王建华, 李福军, 关世珠(沈阳市气象局, 辽宁 沈阳 110001)摘要: 系统以先进的计算机通信网络为依托, 采用多种信息处理技术, 开发了防汛、防火、灾害性监测等针对性较强的软件, 并将气象信息以图形、图象和文本等多种形式, 提供给 各级领导和市政府有关部门, 在沈阳市的防灾减灾工作中发挥了重要作用。 本文就系统的设 计思路, 实现的技术方法及实际应用情况作了简要介绍。关键词: 决策服务; 网络; 系统中图分类号: P 409文献标识码: B引言1众所周知, 我国是世界上自然灾害出现最频繁的国家之一, 随着社会经济的发展, 自然灾害造成的损失也越来越大, 而气象灾害作为洪涝、干旱等自然灾害的原发性灾害, 每年造成的 损失占自然灾害造成的经济损失总数的 27% 以上。据 1990 1996 年的统计资料表明, 7 年间, 我国死于气象灾害的人数约 16851 人, 直接经济损失近 9000 亿元。 1998 年全国共有 29 个省 (区、市) 遭受了不同程度的洪涝灾害, 死亡 3000 多人, 直接经济损失 2400 多亿元。沈阳市地处欧亚大陆东岸的中纬度地带, 受季风气候影响, 各季气候差异明显, 温度、降水 年际间变化较大, 灾害性天气频繁。近几年不断出现洪涝、干旱、风雹、低温及霜冻等灾害, 并出现许多历史极值。 1994 年由于高温、洪涝等灾害造成全市粮食减产 100 万吨, 受灾人口 93. 8万人, 水毁水利工程项目 1792 个, 经济损失达数十亿元。 1997 年沈阳地区出现历史罕见的春 夏连旱, 造成全市 80 万亩大田作物出不了苗, 玉米减产 39% , 全市粮豆总产量为 252. 5 万吨, 比 1996 年减少 23. 4% , 直接经济损失 20 多亿元。由此可见, 暴雨、洪涝、干旱等气象灾害在不 同程度上严重影响了我市社会经济的发展。 如何提高对气象灾害的监测、预测能力, 以现代气2系统的网络结构及特点市级气象决策服务的直接对象是市委、市政府领导及其重要职能部门。 本系统从1994 年着手建设, 到 1998 年取得阶段性成果, 这期间大体分两个阶段进行。第一阶段 (19941995 年) 主要完成了省- 市- 县三级气象业务网络的建设, 形成了以沈阳市气象台为中心, 上 至沈阳区域气象中心, 下至县级气象站的三级气象信息双向高速通信网。由此奠定了用现代气 象科技手段服务于社会的基础。 第二阶段 ( 1996 1998 年) 着重于决策服务系统的开发和建 设。 主要完成了与市委、市政府、市防汛抗旱指挥部、市护林防火指挥部、市计委等部门的网络 连接及有关程序的研制开发。系统的计算机网络是一个跨越多种硬件、软件和协议平台的计算机网络, 主要由 4 个网组成: D EC n e t 网、N o ve11 网、分组交换网和公用电话网 (见图 1)。图 1 系统的网络结构由图 1 可知, 气象信息的传输大体经过这样几个环节: 从沈阳区域气象中心的 D EC n e t 网上获得的图形图象产品和市气象台的天气预报信息, 经过市气象台的 N o ve11 网、市电信局的 公用分组交换网和公用电话网传送到各级领导机关和部门。市局的 N o ve11 网服务器由一台奔腾 586 微机承担, 该机主频 200M H z、内存 16M B、硬盘 为 2. 1GB , 本网共有 11 个工作站。分组交换网现有 10 个终端, 每个终端通过调制解调器连到成 都气象学院学报第 14 卷248线路上。根据气象信息的传输特点, 我们采取了同步传输方式, 因为同步数据通信中, 可由主机通过链路层协议对数据进行检验和纠正, 以保证数据的完整性。系统的软件设计3系统软件主要由数据通信子系统和信息处理子系统两部分组成。 每部分又分别由各功能模块构成 (见图 2) , 在程序运行中以多层下拉菜单形式出现, 也可由专用热键启动某个功能模 块。该系统软件采用多种程序设计语言编写, 有 C 语言、汇编语言、编译 BA S IC 语言等, 并使用W in dow s 系统和 P ho tosty le r 等较为先进的绘图软件。图 2 系统的软件设计框图3. 1数据通信子系统3. 1. 1信息传输在远程信息传输方面, 我们采用 X. 25 分组交换数据网。该网采用统计时分复用 (STDM ) 技术, 首先将来自终端的报文进行分组, 并视电路的空闲情况以分组为单位在网内调整传输, 最终传递到对方终端。 它具有有效利用通信资源, 通信传输效率高、延时小、误码率低等优点。目前, 在世界范围内, X. 25 分组交换网已成为数据通信领域的主导, 是开展过境数据业务的主一批文件, 进行传输。为避免调用过时文件, 我们在程序设计时, 拷贝文件前增设了远端文件自动查询功能。系统的“发送”模块, 可发送各种文件信息, 如各类定点观测的气象资料及其它中文信息。 可编发的气象电报有: SM 基本绘图报; S I 辅助绘图报; SX 小图报; SN 台风指令报; A L 土壤 温湿报; SL 雨量报; A B 旬月报; W S 重要天气报; CU 高空月报; C S 地面月报等。3. 1. 2辅助通信作为一个综合通信软件, 应具备多种信息传输的方式。 为使用方便, 本系统设置了一些辅 助通信功能。(1)(2) (3)实时会话当呼叫成功后, 通信双方可通过本机键盘进行会话, 即敲即发。文件查询此功能可查看本地或异地磁盘中的文件名、文件长度及文本文件内容。 定时任务设置这是对相对固定的通信业务而言, 可事先设定某一时刻将对方的某个或一批文件取过来, 此功能可实现无人干预的全自动通信。3. 1. 3通信管理为便于了解系统的工作状态, 系统设置了 3 个管理功能。(1) 日志管理 可将当日的收发文件情况作以自动记录, 需要时可显示或打印。该日志文 件随系统日期自动更新, 逐月清除。日志文件提供的信息有传输的文件名、长度、文件起始接收 (发送) 时间、文件结束接收 (发送) 时间、接收发送属性、实际接收 (发送) 长度和对方端口号等。(2) 呼叫管理 此功能可将固定通信用户的终端号码输入到机器中, 每次呼叫时, 只需选 择确认, 不必手工敲入, 此号码可进行删改。(3) 通道信息管理 此功能相当于通道状态及运行情况监察。能在动态或静态情况下, 查 看任一信道的工作情况, 显示的信息有: 通道号、对方端口号、文件名、文件长度、传输长度和通 信状态 (传输或结束) 等。3. 2信息处理子系统信息处理子系统负责提供本网络所能传输的全部信息源, 并针对不同用户的要求, 对信息进行相应加工处理, 满足不同层次用户的需求。 现分 5 个部分叙述如下:3. 2. 1降水实况资料处理模块主要用于防汛决策服务。沈阳地处北温带, 在亚洲季风气候区的边缘, 受辽河、浑河等 大型河流的影响, 每当夏季来临, 防汛便转入各项工作的重点。 特别是 1994、1995 年连续发生 严重汛情, 给沈阳市造成了重大经济损失。为做好辽、浑河上游地区天气预报, 给市领导和有关部门当好参谋, 我们重点搜集处理了包括辽、浑河流域的沈阳周边地区及省内、外相关站点的 气象资料, 开发相应程序。模块可提供每日 4 次的降水实况资料, 每次处理结果有两种形式输出: 表格形式简捷明 了, 从左到右依次给出站号、站名、日降水量、到目前为止的累加值等; 图象方式输出则是在W in dow s95 支持下, 利用 PH o to sty le r 软件包开发的。在为此而设计的底图上, 含有辽宁省及 邻省的部分地区 70 个站点的名称、地理位置、河流分布等。 当定时气象观测资料处理完毕, 系统将数据自动填充到该图相应站点上, 看上去直观、形象, 给人以身临其境的感觉。该程序为及成 都气象学院学报第 14 卷2503. 2. 2气象卫星云图处理系统接收日本 GM S25 同步气象卫星发送的展宽数字云图 (S2V ISSR )。 大家知道, 气象卫 星是将空间技术及遥感技术相结合而用来监测天气现象的。气象卫星上载有红外、可见光波段的扫描辐射仪, 它在高空对地球及地球上空的大气进行扫描, 将扫描获得的数据资料传送到地 面, 然后由地面接收机接收下来, 再通过各种专用接口, 将其送到各种计算机设备进行处理。系统采用的地面接收设备是南京大桥厂生产的W T 25 型卫星云图接收机。将该设备的数 据分机输出的 660kH z 展宽数字云图 ( 高分辨率) 信号直接经过进机接口板, 输入到 A ST 586 微机中。 气象卫星的图象按每个象素 8 个 B it, 即 28 取值, 图象在屏幕上显示的象素灰度范围为 0 255 灰阶。 采用增强处理技术, 使图象具有对各种云型的增强显示效果。 由于气象卫星具有时效快、监视范围广、分辨率高的特点, 对台风、暴雨等灾害性天气系统分析有很大帮助。 在屏幕上显示台风眼的经纬度, 再结合相应气象的资料和分析方法, 就能够准确预报台风未来的发展方向及登陆地点, 以减少台风带来的工农业生产的损失。在图象处理方面提供不同着色的海陆分布图 海洋、湖泊配蓝色, 陆地配绿色, 云系配 白色; 提供 IR 和 V IS 增强曲线各 10 余条; 图象放大和漫游; 分裂屏显示功能, 一屏可显示 4 幅不同时次的图象; 在 IR 在 V IS 图象上绘出云顶温度等值线; 动画显示功能可由使用者编辑 任意张图象文件进行云图动画; 可测定图象上任一点的地理坐标位置; 根据所接收的原始图象 可处理成全分辨率云图、可见光云图、红外云图并可进行兰勃特和麦卡托投影变换等。 该云图 接收系统可定时自动接收、实时监视进机数据及原始图象, 资料处理过程无需人工干预。3. 2. 3气象传真图解码显示 气象传真图有国家气象中心和日本气象厅发的各时次数值预报图、实况分析图等。沈阳市气象局每日接收几十张传真图供各终端用户调用。工作时, 各终端可直接提取 N o ve11 服务器 中的 T 6 编码传真资料文件, 在终端上经过解码处理将其还原成二进制文件, 可显示或打印输出。3. 2. 4天气预报编辑显示天气预报是关系国计民生的重要科技信息, 随着时代的发展, 其内在的科技含量也愈加丰 富, 可以说没有气象现代化的发展, 就没有今天的天气预报准确率的提高, 许多重大社会活动的天气保障工作也就无从谈起。天气预报分为短期天气预报、中期天气预报和短期气候预测。 短期天气预报是 24 48 小 时的预报, 每日发布 3 次; 中期天气预报为 3 10 天的天气趋势预报, 为汛期或为重大活动作 天气保障时, 发滚动 5 天天气趋势预报; 短期气候预测为月、季、年的预测。 如遇暴雨、大风、暴风雪时, 系统发出重要天气警报。1B 处理、投影变换、图象处理、应用处理 6 大块。 将经过精定位投影后的 5 个通道彩色合成图象进行截取, 保留沈阳地区 8 个县区及界标在内的 41. 19 43.05N , 122.41 123.81E 范围的图象。 在W in dow s 界面下用 P ho to sty le r 软件对截取后的图象进行三维立体造字, 标注火点和范围。 最后将处理后的图象用 a r j 软件进行压缩并拷到 N o ve11 网服务器中。4结语气象决策服务是一个永恒的主题, 随着社会的发展, 人们对气象信息的需求与日俱增, 气象信息的应用领域不断扩大, 信息传输的方式和手段也将向更高层次发展。气象服务的准确性 和及时性越高, 对防灾减灾的意义也就越大。参考文献:沈阳年鉴R . 北京: 中国统计出版社, 1995, 163.沈阳区域气象中心业务系统技术手册R . 北京: 气象出版社, 1993.12M e teoro log ica l con sulta t ion sy stem ofan t i- d isa ster po l icy dec is ion in shen yan gW A N G J ian 2h u a,L I F u 2ju n ,GU A N Sh i2zh u(Sh enyang B u reau o f M e teo ro lo gy, Sh enyang 110001, C h ina)A bstra c t: B a sed o n th e advan ced comm u n ica t io n n e tw o rk , th e so f tw a re fo r an t i2d isa ste rsu rve illan ce in deve lop ed u sin g va r io u s in fo rm a t io n s t rea tm en t tech n iqu e s. T h e go ve rnm en t dep a r tm en t s a re p ro v ided w ith th e m e teo ro lo g ica l in fo rm a t io n in th e sh ap e o f f igu re s,