《气象信息系统工程》教学大纲

1、气象信息系统工程（Meteorological Information System Engineering）课程代码：5251064学分：2学时：32（其中：课程教学学时：24，实验学时：8）先修课程：大气科学概论适用专业：计算机科学与技术教材：自编气象信息处理与系统设计基础开课学院：计算机与软件学院一、课程性质与课程目标（一）课程性质“气象信息系统工程”是一门专业方向的选修课，。本课程主要研究气象信息表示方法、资料加工处理技术、处理方法、业务与规范、管理与服务、GrADS软件的应用等内容，是计算机与气象相结合的理论和实践基础课程。（二）课程目标课程目标包括知识目标和能力目标，具体如下：课程

2、目标1：使学生了解气象资料种类，掌握常用气象资料的加工、处理方法，培养学生使用GrADS对气象数据进行处理的能力，让学生能在一个较高的层次上利用计算机处理气象应用中可能出现的问题。课程目标2：使学生了解气象信息系统现状及发展目标，掌握气象要素及对应的预报方法及相应的业务与规范、管理与服务为今后可能的技术应用做好必要的知识准备。（三）课程目标与专业毕业要求指标点的对应关系本课程支撑专业培养计划中的毕业要求指标点1.3和7.2。毕业要求指标点1.3：了解气象及国防相关知识，了解计算机专业知识、方法和技术在该领域的应用背景、发展现状和趋势。毕业要求指标点7.2：了解信息化与环境保护的关系，能够理解和

3、评价计算机专业工程实践对环境和社会可持续发展的影响。课程目标毕业要求指标点课程目标1课程目标2毕业要求1.3毕业要求7.2二、课程内容及教学要求本课程教学内容包括：气象信息系统现状概述、气象要素预报、常用气象资料、气象图形图像分析处理软件GrADS的使用。本课程基本要求是：了解气象信息系统现状，理解气象信息系统的组成，了解气象信息系统发展历程。理解资料库、程序库、图形图像库、预报员的基本定义并掌握相关应用。掌握大气的基本要素，掌握降水、云雾、温度、风的预报方法，了解其他天气预报方法。了解气象资料的定义并掌握其种类；掌握常用的气象资料处理技术；了解气象产品研发的相关知识；了解气象数据库的相关内容

4、，掌握数据库的业务流程。掌握使用GrADS对相关数据进行处理的方法及绘图。第1章气象信息系统现状概述（一）教学内容1. 气象信息系统的基本概念。2. 气象信息系统现状。3. 气象信息系统发展历程。（二）教学要求1. 理解资料库、程序库、图形图像库、预报员的基本定义。2. 掌握资料库、程序库、图形图像库、预报员的作用。3. 了解各级气象信息部门的业务部局。4. 了解目前气象信息系统的核心构成。5. 理解气象信息系统的组成。6. 了解通信网络的发展。7. 了解国内外预报工作平台系统介绍。8. 了解高性能计算机的性能。（三）重点与难点1. 重点气象信息系统的基本概念，气象信息系统的组成。2. 难点全

5、国综合气象信息共享平台总体结构示意图第2章气象要素预报（一）教学内容1.气象的基本要素。2.气象要素的预报方法。（二）教学要求1. 掌握大气的基本要素。2. 掌握降水、云雾、温度、风的预报方法。3. 了解其他天气预报方法。（三）重点与难点1.重点气象的基本要素、气象要素的预报。2.难点气象要素的预报。第3章常用气象资料（一）教学内容1. 气象资料概述。2. 气象资料的处理技术。3. 气象资料产品研发。4. 气象资料存储管理和共享服务。5. 中国气象数据网（二）教学要求1. 了解气象资料的定义。2. 掌握气象资料的种类。3. 掌握气象资料的处理技术。4. 掌握常用气象资料处理。5. 了解国内气象

6、数据产品研发现状。6.了解气象数据产品研发主要问题。7.了解综合数据产品研发方向。8.了解数据库系统结构。9.了解数据库系统布局。10.了解数据库系统应用实例。11.掌握数据库业务流程。（三）重点与难点1.重点气象资料的种类、处理技术、数据库系统结构、布局与业务流程。2.难点气象资料处理技术。第4章数据处理和显示的绘图软件GrADS（一）教学内容1. GrADS及其软件包。2. GrADS的数据处理。3. GrADS的使用。（二）教学要求1. 理解各类数据格式的特点。2. 掌握GrADS 处理 FNL 1.0X1.0（grib1）数据。3. 掌握.gs文件的基本内容。4. 掌握系统运行环境的参

7、数设置和功能定义。（三）重点与难点1.重点编写.gs文件。2.难点编写.gs文件。三、本课程开设的实验项目编号实验项目名称学时类型要求支撑的课程目标1基础绘图命令的使用练习2验证性必做课程目标12一维图形各类参数设置综合练习2验证性必做课程目标13使用GrADS 处理 FNL 1.0X1.0（grib1）数据2综合性必做课程目标1，24GrADS综合应用4综合性必做课程目标1实验1：基础绘图命令的使用练习1. 实验目的及要求安装grads1.9；熟练掌握GrADS基本命令。2. 实验主要内容修改C：GrADS19datamodel.ctl文件维数环境设置画温度图，加标题画grid网格图流线形式

8、绘制二维风场矢量箭头形式绘制二维风场风向杆形式绘制二维风场画高度场二维等值线图= 1 * GB3单色= 2 * GB3彩虹色(反)= 3 * GB3画虚线= 4 * GB3设定等值线线宽6= 5 * GB3设置样条插值光滑开关= 6 * GB3控制等值线的标记方式（off）= 7 * GB3设置等值线间隔200画高度场二维填色等值线图3. 重难点GrADS基本命令。实验2：一维图形各类参数设置综合实验1. 实验目的及要求熟练掌握一维单线图基本绘图设置指令熟练掌握直方图基本绘图设置指令熟练掌握间距、起点等基本绘图指令的使用熟练掌握坐标轴基本设置命令的使用2. 实验主要内容利用所提供的数据资料，绘

9、制变量名为“r1”的单线图，要求标记符号为实心方框，颜色中蓝色，线条为短虚线并加粗。显示线并加粗设为红色。设置轴和轴颜色、线宽和字符大小；坐标轴的坐标从年间隔给年；只画垂直网格线，为一点线，颜色为绿色；轴坐标轴标尺的取值范围是：；不打印的标注画grid网格图。在图的顶部协商“”；在轴侧边写下“”作为坐标轴标注，在轴侧面写下“”作为轴标注；设置图注的颜色为兰色（）；绘制时线条为实线，不加粗，线条标记符号为实心圆，线条为紫色，其他设置同；绘制一张“”、“”绘制在同一个图上；分别将上述两个变量分别绘制直方图，设置间距、起始位置分别为从顶绘制、从底绘制、从的位置绘制，设置为黄色，为蓝色；其他图形设置同

10、单线图设置；并最后将两个变量绘制在同一个直方图形上；3. 重难点坐标轴的设置、图注设置、的位置绘制。实验3：使用GrADS 处理 FNL 1.0X1.0（grib1）数据1. 实验目的及要求1) 利用GrADS处理 FNL 1.0X1.0（grib1）数据。2. 实验主要内容1）使用GrADS处理 FNL 1.0X1.0（grib1）数据，并画出各种距平图形。3. 重难点生成.ctl和.idx文件。实验4：GrADS综合应用1. 实验目的及要求1) GrADS对系统运行环境参数的设置，编写.gs文件。2. 实验主要内容1）使用GrADS对系统运行环境参数的设置，了解功能的部分定义，按照教科书P

11、58-P74自行设计编写.gs文件。3. 重难点对.gs文件的编写。四、学时分配及教学方法章教学形式及学时分配主要教学方法支撑的课程目标课堂教学实验上机课程实践小计第1章气象信息系统现状概述44讲授、案例、演示课程目标2第2章气象要素预报44讲授、案例、自学课程目标2第3章常用气象资料88讲授、对比、自学、讨论课程目标1，2第4章气象图形图像软件的使用GrADS8816讲授、演示、自学、讨论、实验课程目标1，2合计24832注：1.课程实践学时按相关专业培养计划列入表格； 2.主要教学方法包括讲授法、讨论法、演示法、研究型教学方法（基于问题、项目、案例等教学方法）等。五、课程考核1. 课程考核

12、方式包括期末考试、平时作业和实验情况考核。考核形式考核要求考核权重备注平时作业及到课情况课后共完成3个习题，主要考核学生对每节课知识点的复习、理解和掌握度，计算全部作业的平均成绩再按15%计入总成绩；可让学生查阅资料，了解本课程相关技术发展情况，自主学习并完成。点名若学生有未到课情况，每次扣5分，直接计入平时成绩。15%根据平时作业得分取平均值或结合平时测试情况实验完成4个实验，主要训练学生应用所学知识构建实验系统，并进行实验的能力，最后按15%计入课程总成绩。15%评分细则见附录1期末考试试卷题型包括中英文对照题、填空题、简述原理题、分析题、编程应用题5大类，以卷面成绩的70%计入课程总成绩

13、。其中考核基础知识及应用能力的题占90%；考核能针对个人或职业发展的需求，采用合适的方法，自主学习，适应发展占比10%。70%期末考试采用开卷笔试。六、参考书目及学习资料1.朱乾根，天气学原理与方法（第四版），气象出版社，2007.7；2.赵立成、郑国光，气象信息系统（第二版），气象出版社，2011.3；七、大纲说明1. 主要采用多媒体教学手段，主要知识点板书与多媒体相结合，多种教学手段综合运用。2. 课后共需完成近3道习题作业，以评价学生对所学内容的理解和应用情况。附录1：实验考核方式及评分细则本实验以考查为主，考核的内容包括实验过程的表现（其中包含分析与解决问题的能力）、实验报告的质量等。分析与解决问题的能力采用提问和现场操作的方式进行。实验成绩中出勤、预习占10%，实验过程表现占60、实验报告及思考题占30。成绩组成考核/评价环节分值考核/评价细则对应的毕业要求指标点出勤、预习10%出勤状况，预习评价10能按时到勤，遵守实验规定，不损坏实验设备（占5%）；能够预习，并理解实验