气象解决方案

1、 ArcGIS/ENVI 软件应用于气象行业解决方案 目 录第一章 气象与地理信息系统、遥感软件11 GIS 的概念 12 气象为什么要使用 GIS 技术 33 遥感与气象 4第二章 ArcGIS 气象领域应用案例81 ArcGIS 在国内气象行业用户 82 ArcGIS 在国内气象行业项目举例 93 ArcGIS 在国内其他行业项目用户16第三章 ArcGIS 应用于气象行业技术路线191多源、时空一体化数据存储方案，实现海量数据的统一管理192现有气象业务系统数据接入的技术路线233现有气象业务系统产品制作的技术路线274与其他业务系统的数据交换的技术路线385面向服务的架构 (SOA）实

2、现气象信息共享发布406针对项目重点需求的解决方案54第四章 遥感在气象中的应用601国内外主要气象介绍602利用 ENVI/IDL 支持 EUMETSAT 气象项目633气象观测新视角澳大利亚公司为亚洲提供天气预报软件644暴风眼IDL 用于影像分析追踪暴风轨迹685基于 IDL 的气象科学数据可视化686遥感与 GIS 一体化技术70第五章 应用文章集锦74 GIS 在中央气象台的应用历程74Esri 中国（北京）有限公司1 ArcGIS/ENVI 软件应用于气象行业解决方案 GIS 技术在决策气象服务系统建设中的应用79Mesis 全力服务于奥运气象服务87ArcGIS 在中央气象台台风

3、服务网站的应用89GIS 及地理处理过程技术在气象服务产品生成系统中应用95GIS 技术在气象领域中的应用 103基于 WEBGIS 的农业气象信息共享与发布技术应用 113第六章 ArcGIS 产品框架1191 ArcGIS 的主要组成部分 1192 ArcGIS 软件优势 1212Esri 中国（北京）有限公司 ArcGIS/ENVI 软件应用于气象行业解决方案 前言我国是一个灾害多发的国家。在频繁发生的自然灾害中，气象灾害约占 70%，每年都给国民经济带来巨大损失。随着社会、经济的发展，如何提高防灾减灾能力是摆在我们面前的一个迫切问题。应用信息系统和计算机等高新技术，对气象灾害进行实时的

4、监测评估， 为政府和有关专业部门提供及时、准确、可靠的信息，使防灾减灾有充分的科学依据，是 国民经济建设和社会保障的需要。 地球大气中的各种天气现象和天气变化都与大气运动有关，而大气运动在空间和时间 上具有很宽的尺度谱。在研究与天气和气候有关的大气运动中，都涉及到如何处理大量的 表征大气状态的气象数据。气象数据具有时空特征和性质特征，分别反映为时间信息、空 间信息、属性信息、共享信息，其中空间信息包括空间和范围，属性包括气象信息的标称、性态、度量。从面向对象的角度看，气象数据属于地理信息的范畴，都具有明显的空间特性；另一方面，气象信息可以视为空间中的点集。而地理信息系统（GIS）不仅有对空间和

5、属性的数据采集、输入、编辑、存储、管理、空间分析、查询输出和显示功能，而且对 系统用户进行预测、监测、规划管理和决策管理提供科学依据。可见，将 GIS 应用于气象中，可以加强对气象数据的管理，提高对天气的监测、预测水平。遥感作为一门对地观测综合性技术，它的发展使得人类认识地球的范围更加宽广。作为遥感三个领域之一的气象遥感，可以帮助人类监测气象灾害、监测全球气候变化、大气成份的量测等。气象遥感中的重要组成部分气象，具有覆盖范围大、重返周期短等特点，广泛应用于气象 灾害监测、气候变化监测、海洋、环境监测、农作物长势监测和估产等领域。 美国环境系统研究所公司（Esri）成立于 1969 年，是全球最

6、大的 GIS 技术提供商，公司自创建之初就一直引领着世界 GIS 的发展潮流，扮演着技术领先者的角色。其研发的ArcGIS 系列软件产品思维独特、功能强大、体系完善、可灵活扩展，已经遍布两百多个国家，在全球市场占有率稳居第一。现在，全球每天都有来自政府部门、城市规划管理、应急指挥、教育、水利、气象、地质、测绘、石油、公共卫生、环保、林业、农业、电力、军事、航空、航天、商业、物流、电信、土地、房产、金融等行业用户在享用 ArcGIS 技术带来的便利。2008 年开始与全球遥感领域的领导者ITT VIS 公司开始战略合作，共同提供遥感与 GIS 一体化解决方案。 Esri 中国（北京）有限公司1

7、ArcGIS/ENVI 软件应用于气象行业解决方案 第一章 气象与地理信息系统、遥感软件1 GIS 的概念1.1 什么是 GIS？地理信息系统 (GIS.Geographic Information System) 是一种基于计算机的工具，它可以 对在地球上存在的东西和发生的进行成图和分析。GIS 技术把地图这种独特的视觉化效果和地理分析功能与一般的数据库操作（例如查询和统计分析等）集成在一起。这种能力使GIS 与其他信息系统相区别，从而使其在广泛的公众和个人企事业单位中解释果、规划战略等中具有实用价值。 、预测结1.2 一个 GIS 的组成GIS 由五个主要的元素所构成：硬件、软件、数据、人

8、员和方法。 硬件：硬件是 GIS 所操作的计算机。今天，GIS 软件可以在很多类型的硬件上运行。从 中央计算机服务器到桌面计算机，从单机到网络环境。 软件：GIS 软件提供所需的存储、分析和显示地理信息的功能和工具。主要的软件部件有： 输入和处理地理信息的工具数据库管理系统(DBMS) 支持地理查询、分析和视觉化的工具容易使用这些工具的图形化界面(GUI) 数据：一个 GIS 系统中最重要的部件就是数据了。地理数据和相关的表格数据可以自己 采集或者从商业数据提供者处购买。GIS 将把空间数据和其他数据源的数据集成在一起，而且可以使用那些被大多数公司用来组织和保存数据的数据库管理系统，来管理空间

9、数据。 人员：GIS 技术如果没有人来管理系统和制定计划应用于实际问题，将没有什么价值。GIS 的用户范围包括从设计和维护系统的技术专家，到那些使用该系统并完成他们每天工作的人员。 方法：成功的 GIS 系统，具有好的设计计划和自己的事务规律，这些是规范而且对每一 个公司来说具体的操作实践又是独特的。 1.3 GIS 如何工作GIS 就是用来存储有关世界的信息，这些信息是可以通过地理关系连接在一起的所有主题层集合。这个简单却非常有力和通用的概念，对于解决许多真实世界的问题具有无价的作用，这些问题包括：跟踪传输工具、记录计划的详细资料，模拟全球的大气循环等。 Esri 中国（北京）有限公司1 A

10、rcGIS/ENVI 软件应用于气象行业解决方案 地理参考系统地理信息包含有明确的地理参照系统，例如经度和纬度坐标，或者是国家网格坐标。也 可以包含间接的地理参照系统，例如地址、邮政编码、人口普查区名、森林位置识别、路名 等。一种叫做地理编码的自动处理系统用来从间接的参照系统，如地址描述，转变成明确的地 理参照系统，如多重定位。这些地理参考系统可以使你定位一些特征，例如商业活动、森林位置，也可以定位一些 ，例如地震，用于做地表分析。 矢量和栅格模式地理信息系统工作于两种不同的基本地理模式-矢量模式和栅格模式。 在矢量模式中，关于点、线和多边形的信息被编码并以 x、y 坐标形式储存。一个点特征的

11、定位，例如一个钻孔，可以被一个单一的 x、y 坐标所描述。线特征，例如公路和河流， 可以被存储于一系列的点坐标。多边形特征，例如销售地域或河流聚集区域，可以被存储于一个闭合循环的坐标系。 栅格模式发展为连续特征的模式。栅格图像包含有网格单元，有点像扫描的地图或照片。不管是矢量模式还是栅格模式，用来存储地理数据，都有优点和缺陷。现代的 GIS 都可以处理这两种模式。 1.4 GIS 可以做什么 进行地理信息查询和分析GIS 搜索数据库并进行地理信息查询的能力，节约了许多决策部门数以百万计的美元。GIS 可以： 缩短回答决策机构请求的时间找到灾害性天气情况可能影响的地域在农作物、降水和温度之间找寻

12、相关关系人工影响天气辅助决策方案制定预报员可以用 GIS 在一定的区域内实时察看所有观测站的运行状况和监测数据，并插值 分析出等温图、等降水量图等等。 查询可以通过增加准则来进一步细化：显示出风速在 10 级以上的观测站。还可以列出这些观测站周边 20 公里内的危险建筑。 改进机构集成许多采用了地理信息系统的机构发现其主要效益之一是改进了它们自己的机构和资源 的管理。由于 GIS 具有将数据集合和地理信息链接起来的能力，促使它们之间共享和交流局部信息。通过产生可共享的数据库，一个部门可从另一个部门的工作中得到好处，这是由于数据只需采集一次，但应用多次。 由于个人和部门之间的通讯在增加，冗余被减

13、少，生产力提高，整体组织效率改进。因此，在一个有效的公司里，用户和基本建设数据库可以集成在一起，这样，当需要进行维护 时，受影响的用户会得到计算机发出的信件。 2Esri 中国（北京）有限公司 ArcGIS/ENVI 软件应用于气象行业解决方案 做出好的决定一个古老的格言好的信息导致好的决定，对于 GIS 和其他信息系统来说都是正确的。然而，一个地理信息系统（GIS），并不是一个自动决策系统，而是一个查询、分析和支持作出决策处理的图件数据工具。GIS 技术已经被用于帮助完成一些任务，例如：为计划调查提供信息，帮助解决争端，以最小化视觉干扰为原则设置路标。 GIS 可以用于帮助一个新房址的选定，

14、以使其受最小，在低风险区域，离人口聚集地近。可以以地图和附加报告的方式简洁而清晰的提供这个信息，使决策者集中精力于实 际的问题，而不是花时间去理解数据。由于 GIS 结果能够很快地获得，多个假想的结果可以被高效地评价。 制图图件在 GIS 中占有重要的一席之地。GIS 的制图方法比传统的人工或自动绘图方法要灵活得多。她开始于数据库的创建。已经存在的纸张图件可以进行数字化，并可以把计算机兼容 的信息转换到地理信息系统中。以 GIS 为基础的图形数据库是可以延续的，比例尺也不受限制。图件可以以任何地点为中心，比例尺任意，使用突出效果的特殊字符有效地显示所选 择的信息。 2 气象为什2.1 提高气象

15、数据的利用率GIS技么要使用术气象科学数据的共享是气象工作现代化下必然的工作，越来越多的用户在实际的业务当 中都需要气象科学数据的支持。国家气象局在气象数据整合、共享服务、标准规范和共享平 台研制等方面已经拥有了一系列的科研成果，使气象资料加工处理和服务能力获得了实质性的 提高，使得气象科学数据共享成为国家科学数据共享工程的先导性节点。对于气象科学数据引 入了 GIS 的概念以后，不仅可以大力推进数据的共享工作，保障其持续、健康和稳定地发展， 而且还能提高气象科学数据的利用效率，使得共享的数据能够满足多种行业用户的实际使用需 求，更好的为社会发展和经济建设服务。因此，气象部门在未来的工作中需要

16、加快 建立与 GIS 体系相适应的共享平台。 2.2 提供更加可靠的决策分析依据众所周知，气象信息已经成为我们生活中不可或缺的部分。在如今我们大家的日常生活 当中，各种气象服务涉及面广，更加人性化，更有针对性。一方面预报时效更长，能发布未来 2 至 3 天、一星期、一旬的天气预报；另一方面，气象预报更精确，内容也更丰富，出现各种详细的生活指数预报，包括感冒指数、旅游指数、空气污染指数、紫外线指数、晨练指数等 等，可谓“贴心的提醒”。例如，紫外线指数可帮你确定是否戴墨镜，该着什么装；晾 晒指数可帮你掌握适宜晾晒衣物的时机等等。 另外，气象对农业生产的影响也是非常重要的。农作物生长在大自然中，无时

17、无刻不受气象条件的影响，因此农业生产与气象是息息相关的。风、雨、雪、雹。 冷、热、光照等气象条件对农业生产活动都有很大的影响。而我国幅员辽阔，不同地域的气象条件又千差万别，比如在对江南早稻育秧期有影响的春季低温连阴雨，对晚稻抽穗杨花有影响的寒露风， 北方冬麦区的小麦干热风，对水稻、高粱、玉米和大豆等有影响的东北夏季低温，对农作物收获有影响的华南及江淮秋雨和干旱、雨涝、 霜冻、高温、冰雹、大风等灾害性天气，这些气候状况则需要我们从地理上加以区分。同样，气象对工业生产的影响也非常广泛。无论是厂址的选择、厂房的设计、还是原料储存、制造、产品保管和运输等各个环节，都受温度、 湿度、降水、风、日射等气象

18、条件的影响。特别是灾害性天气，如热带风暴和台风、暴雨洪 Esri 中国（北京）有限公司3 ArcGIS/ENVI 软件应用于气象行业解决方案 水、输电线路中断或厂房、设备损坏，仓库被淹以及工人伤亡、不能上班等；由干旱引起的 供水不足；雷电等引起的火灾；低温造成的水管和输油管冻裂及其他冻害；高温低湿容易诱 发火灾和爆炸；高温高湿易造成原材料等的腐蚀、霉烂，以及影响工人的身体健康和生产效率 等，这些都直接或间接的影响着工业生产。有人通过调查分析得出，高温时节的工伤事故多于 其他时节；当棉纺厂车间内温度、湿度突然下降时，棉纱断头增多。据河北省沧州地区气象局 的调查研究，海盐的生产，不仅受到降水天气的

19、影响。而且也受到温度的影响。当冷空气侵袭 时，日降温大于 8，且最低气温在 5以下时，可产生芒硝，减少产盐量；当最高气温大于 33，相对湿度在 30以下，风速在 8 米秒以上时，由于蒸发量增大，迅速 改变卤水比重，容易产生氯化镁，影响盐的产量。总之，气象影响着工业生产的方方面面。 由此可见，结合地理信息的数据，认识和掌握当地的天气气候规律，对工农业生产预先进行分析、决策、指导，积极采取防御措施趋利避害，是非常重要的。 2.3 建立更加开放的气象信息可视化平台地方上的气象部门由于人才、经费等投入不足，资料工作特别是历史资料信息化和管理 工作明显滞后，地面自记纸、高空、日射、酸雨、农业气象等诸多气

20、象资料尚为进行数字化和信息化，许多纸质，如降水自记纸、风速风向自记纸、纸质天气图等急需抢救和修复。采用图形化的数据处理技术，结合 GIS 等图形处理系统开发可视化的数据产品在气候资料和气象科技领域基本处于空白。随着国家对气象科学的投入逐步加大，昔日的这些难题得以解决，大量的历史数据入库、归档、分类整理以后，所面临的下一阶段任务就是数据的可视化工程。虽然从气象专业的角度来说，目前的业务系统已经能够满足日常工作的需要，但是考虑到我们所服务的对象是各层次各行业广大的非气象工作人员，因此如何来满足大众的气象资料需求是非常重要 的。在这种情况下，气象信息与 GIS 结合的业务模型则是一个有益的尝试。先在

21、气象部门内建立 WEBGIS 的信息发布系统，实现气象信息内部的跨地域的共享机制，而后逐步开发基于 GIS 的业务模型，应用到多轨道业务和公共服务中，提高业务服务 的综合能力。 2.4 气象服务的无限商机尽管气象经济正逐步走向市场，但是我国的商业性气象服务仍处于起步阶段，其自身价 值尚未充分利用和开发。一是气象系统提供的气象服务品种还比较单一，不够个性化；二是 气象资源过去主要是作为公益性资源走进千家万户的，这种资源以商品的形式出现，尚难得到 人们认同；三是使用气象信息指导生产的单位还不普遍。可喜的是，我国越来越多的企业和商 家开始意识到气象经济的重要性。气象变化对市场产品需求的影响日益显现，

22、并成为现代市场竞 争的要素之一。如果商家事先知道天气走势，在生产、采购、销售计划中考虑气象因素，趋利避 害，不仅能够避免损失，还可以变成竞争中的优势。服装、冷饮、空调销售商能根据天气预测 提前抢占市场，电力水利企业可根据天气预测合理安排生产和调度，建筑企业知道什么时候施 工不会碰上大风大雨，保险公司则可以在灾害到来之前提醒投保人注意防范，从而减少损失。而 这些企业也会根据业务的需要购买不同地域的气象信息，这也促使了 我们气象部门要建立一套 GIS 平台来满足不同地区的商业用户的气象需求。 3 遥感与气象3.1 遥感是什么？遥感是指不接触物体本身，利用遥感器从空中来探测地面物体性质的，它根据不同

23、物体 对波谱产生不同响应的原理，识别地面上各类地物，揭示其几何、物理性质和相互关系及其变化规律的现代科学技术。 遥感作为一门对地观测综合性技术，它的出现和发展既是人们认识和探索自然界的客观需要，更有其它技术手段与之无法比拟的特点。遥感技术的特点归结起来主要有以下三个方4Esri 中国（北京）有限公司 ArcGIS/ENVI 软件应用于气象行业解决方案 面： 探测范围广、采集数据快遥感探测能在较短的时间内，从空中乃至宇宙空间对大范围地区进行对地观测，并从中获取有价值的遥感数据。这些数据拓展了人们的视觉空间，为宏观地掌握地面事物的现状情 况创造了极为有利的条件，同时也为宏观地研究自然现象和规律提供

24、了宝贵的第一手资料。这种先进的技术手段与传统的手工作业相比是不可替代的。 能动态反映地面事物的变化遥感探测能周期性、重复地对同一地区进行对地观测，这有助于人们通过所获取的遥感 数据，发现并动态地跟踪地球上许多事物的变化。同时，研究自然界的变化规律。尤其是在监视天气状况、自然灾害、环境污染甚至军事目标等方面，遥感的运用就显得格外重要。 获取的数据具有综合性遥感探测所获取的是同一时段、覆盖大范围地区的遥感数据，这些数据综合地展现了地球上许多自然与人文现象，宏观地反映了地球上各种事物的形态与分布，真实地体现了地质、地貌、土壤、植被、水文、人工构筑物等地物的特征，全面地揭示了地理事物之间的关联性。 并

25、且这些数据在时间上具有相同的现势性。 获取信息受条件限制少在地球上有很多地方的自然条件极为恶劣，人类难以到达，如沙漠、沼泽、高山峻岭等。采用不受地面条件限制的遥感技术，特别是航天遥感可方便及时地获取各种宝贵资料。在阴雨天气和气候灾害中，利用微波遥感可以全天候不间断的获取信息。 3.2 气象遥感是什么？遥感应用的综合性是其重要的技术特征和技术优势。遥感技术在地质矿产和水资源的勘 探，森林，草场资源调查与评价，海洋渔场调查，城市的规划，气象，海洋预报等领域均发挥 着重要作用。它的技术发展将推动国民经济各领域信息技术进步，更好地为国家发展决策服务。 遥感根据其应用的领域可区分为：环境遥感、大气遥感、

26、资源遥感、海洋遥感、地质遥感、农业遥感、林业遥感等。 自 20 世纪 60 年代发展起来的气象遥感是气象探测技术的重大突破。所谓气象遥感 就是利用遥感技术来研究和探测气象科学中的一些科学问题。 3.3 遥感在气象中的应用 遥感数据是气象的一个重要的数据源遥感利用等远程仪器获取关于地球信息的科学。提供了全世界任何地方大云图资料在时间和空间上片区域的准确、频繁和几乎即时数据。遥感所提供的气象的连续性是以往任何探测手段所不能比拟的。对于气象台站稀少的广阔洋 面、高原、荒漠地区来说，云图是很珍贵的探测资料。气象遥感技术为人类监测环境与灾害提供了崭新的技术手段，弥补了地面气象台站观测的不足。 Esri

27、中国（北京）有限公司5 ArcGIS/ENVI 软件应用于气象行业解决方案 利用遥感监测气象灾害气候作为一种资源对人类生产和生活有着的重要作用，但同时，大气也对人类的生命财 产和经济建设以及国防建设等造成了直接或间接的损害，我们称之为气象灾害。当灾害袭来的时候，遥感常常是了解地面上的情况的唯一方法。遥感监测气象灾害可以分为： 干旱遥感监测冰雪遥感监测：监测积雪分布及其变化规律，监测雪灾，流域积雪监测等。台风监测和预报气象最重要的贡献之一是，是它对热带气旋及其他海洋天气的有效监视。为防御和 减轻台风灾害发挥很重要的重要。云图对近海热带气旋的监视和预报尤为重要。遥感所提供的气象云图资料在时间和空间

28、上的连续性是以往任何探测手段所不能比拟的。气象云图在天气预报的制作和大气环境的监测中，更是发挥了极其重要的作用。以云图为工具，分析天气 系统和天气现象的方法。依据云图图象的形 态、结构、亮度和纹理等特征，可以识别云的种、属 及降水状况。可以识别大范围的云系，如螺旋状、带状、逗点状、波状、细胞状等， 并用以推断锋面、温带气旋、热带风暴， 高空急流等大尺度天气系统的位置和特征。也可以识别局地强风暴，如雷暴、胞 线等中小尺度天 气系统，还可以监测局地强风暴的活动，用以制作即时天气预报和警报。 暴雨洪涝的监测和预报对洪涝灾害的监测是服务则让人们认识到了遥感监测服务的一项重要内容。 在 1991 年江淮

29、大水中的成功 遥感监测的作用。当时还没有其他的手段来监测灾情的发展，而国家气象中心利用气象遥感资料，把各个县的水情监测情况制作成灾情信息图像，从中可以看出水体所占面积的比例，使指挥决策部门能够及时掌握水情的发展，为指挥决策提供了重要依据。此后，遥感监测服务在历次的洪涝灾害监测中都发挥了重大作用，如 1996 年华北大水、1998 年长江和嫩江、松花江大水等。目前，利用气象已成为各级领导指挥决策的重要依据。 遥感监测获得的信息 沙层暴监测目前在沙尘暴遥感监测中，一般使用的是监测周期短、视野大的极轨气象，它的星 载传感器具有从可见光到远红外的多个探测波段(通道)，可以获取丰富的大气和下垫面信息，把

30、空中沙尘与有关地物区分开来。因此，气象为监测和研究沙尘暴提供了先进、有效、经济的手段。用进行遥感监测，不但可以监测沙尘暴的源地、路径，对载沙量进行研究，将遥感信息输入地理信息系统中，还可以估计出受沙尘天气影响的程度，为防灾减灾 和灾害的治理提供依据。 遥感在全球气候变化中的作用利用遥感图像有助于研究全球气候变化、臭氧层空洞、海洋污染、河湖污染以及全球植 被变化等等的规律和特点。通过遥感与地面观测资料的集成分析和数值模拟，可以揭示大尺 度土地利用与土地覆盖变化（LUCC）过程、驱动机制及其区域差异；考察大型工程的以及城市化过程的气候与生态效应；定量分析 LUCC 对生态系统结构、过程、功能以及区

31、域气候变化的影响；理解人类活动和气候变化对 LUCC 的互馈机理，还可以模拟未来 50100 年全球 LUCC 的变化情景及其对全球变化的影响。 6Esri 中国（北京）有限公司 ArcGIS/ENVI 软件应用于气象行业解决方案 大气成份的量测（CO2、水蒸气、O3、NO2 等） 随着大气环境污染物排放总量的不断增加，污染范围继续扩大，需要密切的监视大气环境污染变化，掌握大气质量现状及未来的变化趋势。需要利用遥感技术对包括总悬浮颗粒物、 二氧化硫、氮氧化物、一氧化碳、空气水分含量、臭氧等信息进行处理、提取和分析。 利用气象遥感可以获取： 图的拍摄。云顶温度、云顶状况、云量和云内凝结物相位的观

32、测。陆地表面状况的观测，如冰雪和风沙，以及海洋表面状况的观测，如海洋表面温度、 海冰和洋流等。 大气中水汽总量、湿度分布、降水区和降水量的分布。大气中臭氧的含量及其分布。太阳的入射辐射、地气体系对太阳辐射的总反射率以及地气体系向太空的红外辐 射。 空间环境状况的监测，如太阳发射的质子、粒子和电子的通量密度。这些观测内容有助于我们监测天气系统的移动和演变；为研究气候变迁提供了大量的基础资料；为空间飞行提供了大量的环境监测结果。 Esri 中国（北京）有限公司7 ArcGIS/ENVI 软件应用于气象行业解决方案 第二章 ArcGIS 气象领域应用案例1 ArcGIS 在内气象行业用户国Esri

33、深知 GIS 对于气象行业的价值，我们同世界领先的气象机构以及应用开发商有多 年的合作经验。Esri 还为气象行业构建了专业数据模型，与数据和应用提供商一起，为满足我们世界范围的客户群而不断努力提高、完善我们的系统与服务。 1.1 目前部分国家级用户1.2 地方气象用户西北区域气候中心、华东区域气候中心、华南区域气候中心、北京市气候中心农业气 象与遥感室、青海省气象局风云数据处理、管理和发布系统；北京市气象局气候中心、上海市气象局、上海市浦东新区气象局、上海市气象局气象科学研究所、上海市气象局台风研究所、四川省气象局、重庆市气象局、重庆市气象局城市气象工程技术研究中心、天津市气象局、天津市气象

34、科学研究所、黑龙江省气象科学研究所、黑龙江省气象局、山西省气象局信息中心、山西省气象局气候中心、吉林省气象科学研究所、辽宁省气象科学研究所、沈阳区域气候中心、武汉区域气候中心、山东省气象台、山东省气候中心、青岛气象台、河北省气象科学研究所、河南省气象局、河南省气象科学研究所、湖北省气象局、安徽省气象局、安徽省气象科学研究所、江西省气象局、广东省气象局、四川省气象局、 云南省气象局、贵州省气象局、自治区气象局、福建南平市气象局、福建省气象科研 8Esri 中国（北京）有限公司用户名称项目名称国家气象中心系统开放试验室 决策气象服务业务系统(MESIS) 国家气象中心系统开放试验室 气象服务产品生

35、成系统(MSPGS) 国家气象中心 气象应急服务网站 中央气象台 国家级台风服务网站 / 国家气象中心农业遥感中心 国家级农业气象系统 国家气象局、北京市气象局 2008 年北京奥运会气象保障系统 国家气象中心 风云三号数据存档与发布系统（ARS） 国家气象中心 风云三号数据处理与分析系统(MAS) 国家气象中心 风云二号网站建设 国家气象信息中心 1：5 万基础地理信息数据库 国家气候中心 风能资源系统 国家气象局培训中心 实验室建设 国家气候中心评价室 气候 GIS 应用 国家气候中心诊断预测室 气候 GIS 应用 中国气象科学研究院农业气象

36、和遥感应用研究中心 农业气象方面的 GIS 应用 国家气象局公共气象服务中心 信息共享与发布系统 国家气象局气象探测中心 雷达及自动站运行状态全网监控系统（ASOM） 国家气象局气象探测中心 风能资源管理系统 中国气象科学研究院人工影响天气中心 国家级人工影响天气综合业务系统 中国气象局华风影视集团 公共气象服务共享发布及影视制作系统 ArcGIS/ENVI 软件应用于气象行业解决方案 所、福建省气象南省气象科学研究所、江西省气象科学研究所气候资源与遥感研究 中心、兰州市气象台、气象科学研究所、泉州市气象局、陕西省农业遥感信息中心、 深圳市气象局、云南省气象局 2.1 风云三号气象2 ArcG

37、IS 在国内气象行业项目举例数据存档与服务系统2.1.1 项目实施单位国家气象中心2.1.2 项目介绍FY-3 气象地面系统由十个技术系统组成，分别是数据接收系统（DAS）、运行控制系统(OCS)、数据预处理系统(DP2S)、产品生成系统(PGS)、产品质量检验系统(QCS)、计算机与网络系统(CNS)、数据存档与服务系统(ARS2)、监测分析服务系统(MAS)、应用示范系统(UDS)、仿真与技术支持系统(STS2)。 国家气象中心联合 Esri 公司和微软公司，三方共同开发，通象、GIS、 数据库三个领域的技术创新，推动了整个数据服务系统的发展，包括大规模并行数据技术应用、时空数据模型设计、

38、面向用户的数据挖掘和智能服务技术研发，并且在国内首次尝试使用负载均衡的空间网格模型。 ARS2 采用当今先进成熟的计算机技术、存储技术、网络数据检索技术、数据库技术、 索服务等功能外，同时还将与 FY-2(02 批)应用系统数据存档和服务系统构成构筑一数据存储与服务系统。 个功能完整地、运行可靠的分布式气象和环境2.1.3 核心技术系统采用 Esri 的 ArcSDE 作为空间数据引擎，同时采用 ICat 保存科学数据。这样 就保证了数据库总规模大于 100TB 及每日 I/O 大于 1TB 的超大数据存取量的要求。 通过 ArcGIS Server 系统所能实现的 GIS 服务发布包括：影像

39、二维可视化服务、全 球影像三维可视化服务、影像地图浏览服务、时空数据查询和检索服务。从而达到气象局内部各类气象数据的共享。 2.1.4 系统截图Esri 中国（北京）有限公司9 ArcGIS/ENVI 软件应用于气象行业解决方案 全球影像三维可视化气象数据服务2.2 风云三号气象数据监测分析服务系统2.2.1 项目实施单位国家气象中心2.2.2 项目介绍根据 FY-3 应用系统总体技术方案及应用系统技术分工，MAS 所涉及的主要业务 硬件设备与系统软件由 CNS 系统统一考虑调配，本地数据管理服务器和分析桌面计算机根据MAS 的实际需要配置。MAS 的重点是建成一个直接面向监测分析人员提供分析

40、的平台， 在此平台上面生成人机交互的产品，实现整个 FY-3 地面应用系统产品的监测服务。其主要任务就是充分发挥 FY-3 各个探测仪器的特点，综合利用资料预处理系统(DP2S)和产品生成系统(PGS)的数据和业务产品，同时结合其它资料及地理信息系统，对天气系统、自然灾害、环境变化等进行监测、评估和预警，为应用部门及政府决策部门提供及时、准 10Esri 中国（北京）有限公司 ArcGIS/ENVI 软件应用于气象行业解决方案 确的服务产品。另外，在监测服务的过程中，还将对产品生成系统的产品进行可用性检验， 及时反馈给产品质量检验系统和产品生成系统，为产品的改进提供依据。 MAS 支撑软件系统

41、的建立，将构成一个综合的气象信息服务系统，在气象中 心建立人机交互式的业务应用支撑，使其具备对典型天气系统、自然灾害、环境变化的实 时监测功能；具备对自然灾害的影响评估功能；具备对气候变化持续观测和分析功能；具 备对自然灾害的预警功能；并能通过网络、电视、新闻载体等多种发布手段，向相关部门以及各类用户提供信息服务和决策支持服务，主动、及时地向用户分发各类图像、图形和 急需的各类分析产品，最大限度地发挥风云三号气象资料的应用服务效益。 2.2.3 核心技术采用 ArcGIS Engine 开发的综合监测分析系统，可以是先综合监测专题产品制作、地理空间数据处理、三维空间模型分析及综合监测信息提取等

42、高级气象数据生产和管理功能。同时结合遥感影像处理软件 ENVI，对 ARS2 系统存储管理及发布的影像进行处理，可高效的生成气象灾害评估分析所需的遥感影像。该项目真正实现了 GIS 遥感一体化的建设思路。 2.3 气象服务决策系统2.3.1 项目实施单位国家气象中心2.3.2 项目介绍气象部门建设的决策服务系统大多基于 MICAPS（气象信息综合处理系统）业务系统， 但 MICAPS 系统是面向预报员的业务操作，其产品交互制作能力远远不能满足决策服务的需要。中国气象局在业务技术总体方案中明确指出，完善和规范决策服务产品， 推进决策服务向直接提供决策建议转变，具有重要意义。因此，为了适应新的需求

43、和决策 气象的业务发展，建设新一代国家级决策气象服务系统显得尤为重要。 GIS 技术优势在于可以海量管理和查询气象信息，可以对地理空间数据进行分析处理， 与数值模型计算相结合，还可以形象直观的可视化表达模型计算结果；GIS 空间分析能力还可以与气象信息技术相结合，提供空间和动态的地理信息，并采用一定模型为决策服务 提供科学依据。国内气象部门决策服务系统的建设基本上是以信息共享再配合 MICAPS 一些功能而实现，还没有充分利用 GIS 技术的优势来真正构建决策气象服务系统。因此，国家气象中心选择了 GIS 技术作为业务系统的基础开发平台。 2.3.3 核心技术空间数据库的存储则采用了 Esri

44、 公司的空间数据引擎（ArcSDE），而社会经济、人口等数据则直接与基础地理信息进行了空间一体化关联存储。通用核心 GIS 气象应用组件主要提供了地图管理、查询操作、专题制图、气象要素空间插值、影响区域分析等主要功能， 它为业务服务平台提供了 GIS 的底层支持。组件层的建设采用了技术成熟的 ArcGIS Engine 嵌入式开发平台，并采用 C+进行二次开发和组件封装，一定程度上提供了气象应用组件的可重用能力。业务服务平台是面向决策用户的客户端，直接为决策气象服务提供服务产品制作、决策动态模拟、分析评价等服务。 ArcGIS 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

45、为 点、线、面三种类型，同类型的矢量数据可以形成矢量图层。因此，MICAPS 数据文件可以按照 GIS 的数据组织方式进行转换和管理。其中 MICAPS 中 1 类、3 类、7 类、8 类、14 Esri 中国（北京）有限公司11 ArcGIS/ENVI 软件应用于气象行业解决方案 类均可以转换成矢量数据进行读入，如转成 Shape 文件。而 MICAPS 中 4 类（如云图、雷 达以及模式输出产品）等则可以转换栅格数据，如 GRID 文件。 Micaps 数据无缝接入到 ArcGIS决策产品一体化成图界面台风路径预报12Esri 中国（北京）有限公司 ArcGIS/ENVI 软件应用于气象行

46、业解决方案 台风预报范围2.4 雷达及自动站运行状态监控系统2.4.1 项目实施单位大气探测中心2.4.2 项目介绍“中国气象局综合气象观测系统运行监控平台（ASOM）”是在中国气象局现行的两 级管理（国家气象局职能司、省气象局职能处）和三级保障体系（国家气象局保障部门、 省气象局保障部门、地市局台站等）框架上，按照气象设备技术保障职责和业务流程，以 满足气象观测业务运行监控和技术保障的需要，为实现技术保障工作向管理信息化、流程规范化、业务体系化方向发展提供有力的技术支撑平台。 系统采用两级部署(分两期建设，先建设国家级系统，再建设省级系统)、三级应用的 策略，为台站级、省级、国家级三级业务人

47、员提供统一的工作平台。 其中，“气象探测设备的运行状态监控子系统”（以下简称运行监控子系统）作为综 合气象观测系统运行监控平台的主要组成部分，起着至关重要的作用。为满足各级技术保障部门对设备运行监控的业务需求，需要对气象探测设备的运行状态进行实时跟踪、监控， 为气象台站的工作人员提供设备运行状态监控的信息记录功能，提供设备状态信息文件、设备报警信息文件的自动发送、数据解析和信息显示功能，使省级和国家级的工作人员能够掌握气象探测设备的实时运行状态。通过设备运行监控功能，各级技术保障部门可以对气象探测设备的运行状态进行实时跟踪，掌握设备运行状态。 同时，实现各类气象探测设备探测数据的实时显示与分析

48、，可以为用户提供丰富的探测产品信息。通过将雷达系统、探空系统、自动气象站等气象探测设备的主要探测产品进 行集中显示，以统一的操作界面为用户提供全国或区域范围的实时探测数据，并对探测数 据进行叠加、拼图、快速分析等操作，可以为各级保障部门的监控技术人员提供了解和掌握 各类气象探测设备最新工作状态的直观数据显示，集实时监测、质量检查、统计分析和浏览查询等多种功能于一体。 根据全国气象装备监控保障信息管理系统 GIS 平台的选择，采用 ArcSDE 9 对空间数据进行管理。它为任意的客户端应用，提供了一个在 DBMS 中存储、管理和使用空间数据Esri 中国（北京）有限公司13 ArcGIS/ENV

49、I 软件应用于气象行业解决方案 的通道。ArcSDE 9 具有高性能的 DBMS 通道、开放的 DBMS 支持、GIS 工作流和长事务处 理、丰富的地理信息数据模型等特点，支持企业级 GIS 的开发与应用。ArcGIS Engine 是用 于构建定制应用的一个完整的嵌入式的 GIS 组件库。 同时，系统以 B/S 架构搭建，并逐步丰富和发布各种气象服务，同时具备移动终端服务能力。作为服务器级别的 GIS 产品，ArcGIS Server 允许集中建立大范围的 GIS 服务，并 将这些结果以服务的形式提供给组织内部的或 Internet 上的广大用户。 2.5 国家级人工影响天气综合业务系统2.

50、5.1 项目实施单位人工影响天气中心2.5.2 项目介绍14Esri 中国（北京）有限公司 ArcGIS/ENVI 软件应用于气象行业解决方案 共建立三个子系统，信息发布系统、实时数据读取系统和信息管理系统。系统采用 B/S 的架构，基于 ArcIMS 进行人影信息发布。 信息发布子系统包含功能人影产品发布（低层水汽场特征产品、撒播作业高度产品、地面降水和雷达实测产品 、人影作业情况分析产品、区域性雷达组网分析产品）、地图操作、信息查询（图形、属性查询）、成果打印输出等。 实时数据读取子系统系统的核心模块，承担了为整个应用系统提供实时数据的功能 ，数据包括：基础地 形图、数据、人影作业数据、雷

51、达数据、观测站数据等。 信息管理子系统包含功能对各种人影作业数据、观测点数据、管理，以及系统使用人员权限的管理。 数据、雷达数据生成的数据产品进行存储和 Esri 中国（北京）有限公司15 ArcGIS/ENVI 软件应用于气象行业解决方案 2.6 公众气象 Web 系统2.6.1 项目实施单位中国气象局公共气象服务中心2.6.2 项目介绍“公众气象服务中心气象 WebGIS 系统”的主要发布对象是公众用户，主要发布目标 是最新的气象实时数据和预报数据。故系统首先应解决的问题是气象数据从“传输系统到 存储存储”的过程。目前中心已经可以通过传输系统接受最新气象数据的传输，但为了程序 可以自动化实

52、时发布，还需要通过程序自动建立最新气象数据的元数据库，以便程序自动完成查询、转换及发布工作。系统涉及的数据种类繁多，有以色斑图为主的降水/温度信理的 WebGIS 发布方式，以解决气象数据的综合性发布需求。 系统采用“气象数据归档/元数据处理+ 气象数据预处理系统+WebGIS 数据发布引擎”的综合性技术路线。气象数据的发布主要依靠“WebGIS 数据发布引擎”进行数据发布，前台将采用浏览“Ajax 技术”或“Flex 富客户端技术”实现。信息发布依托于 ArcGIS Server，ArcGIS Server 对 REST 技术的支持，保证了 Flex 的 RIA 技术实现。同时 ArcGIS

53、 Server发布服务基于 OGC 等国际 IT 标准及 GIS 标准，便于服务之间的 Mashup，真正体现了 SOA架构的实际价值，从而达到了切实的共享目的。 3 ArcGIS 在国内其他行业项目用户3.1 政 府国家发改委牵头联合我国 11 部委（国土资源部、国家气象局、水利部、中科院、 国家海洋局、国家、国家、航天科技集团、总参、总装）自然资源和地理空间基础信息库项目 国家直属单位及 31 个省局“国家基础地理信息框架建设项目” 国家基础地理信息中心“全国 1:5 万、1:25 万 DEM 数据库系统”；“全国 1:5 万、1:25 万空间信息数据库系统”； 全国各省级测绘单位“1:1

54、 万空间信息数据库系统”； 北京、上海、南京、杭州、深圳、扬州、哈尔滨、昆明、武汉、郑州、大庆等 30 多个政府单位数字化城市管理项目； 水利部水规总院、七个流域委及全国 31 个省厅共 72 个用户单位“全国水资源综 合规划项目”； 水利部水规总院全国防洪规划管理系统；全国 20 多个流域、省、市防办“防汛 抗旱决策支持系统”； 水利部水土保持监测中心“全国水土流失本底数据库系统”、“全国水土保持监 测网络系统建设项目”； 中国地震局直属单位及 31 个省局，共 46 个用户单位的 100 多个部门“中国数字地震观测网络项目”，包括“应急指挥子项目”、“活断层探测子项目”、“信 息服务子项目”； 3.2 公共安全与国防16Esri 中国（北京）有限公司 ArcGIS/ENVI 软件应用于气象行业解决方案 在公共安全和国防领域应用，应