青海省氣象災(zāi)害預(yù)報(bào)預(yù)警地理信息系統(tǒng)中的應(yīng)用2010-12-01作者：尹振良、蔣紅、朱睿、王錫潔、王思維、陳芳、劉勇 來源：2009年第八屆ESRI中國用戶大會(huì)論文集 1 前言 最近幾十年來，經(jīng)濟(jì)和社會(huì)的快速發(fā)展為氣象信息服務(wù)提出了日益增長、不斷提高的需求。氣象信息服務(wù)通前言 最近幾十年來，經(jīng)濟(jì)和社會(huì)的快速發(fā)展為氣象信息服務(wù)提出了日益增長、不斷提高的需求。氣象信息服務(wù)通常包括決策服務(wù)、公眾服務(wù)、專業(yè)服務(wù)等幾大類別，針對不同的受眾，其信息服務(wù)的內(nèi)容和要求呈現(xiàn)多樣化、多層次的特點(diǎn)。氣象災(zāi)害預(yù)報(bào)預(yù)警業(yè)已成為氣象預(yù)報(bào)及其信息服務(wù)部門日益重要的職責(zé)組成部分，并在不斷滿足全社會(huì)各個(gè)領(lǐng)域日益增長的需求的基礎(chǔ)上向前發(fā)展。不同類型的氣象災(zāi)害因其成因機(jī)制不同，影響的范圍和頻次都有很大的差異，針對不同的地理單元所造成的影響也有顯著的不同。滿足實(shí)際需求的氣象信息服務(wù)普遍需要地理信息技術(shù)的支持。因此地理信息系統(tǒng)與氣象信息服務(wù)業(yè)的有機(jī)結(jié)合成為目前發(fā)展的一個(gè)重要趨勢。 隨著Web Services技術(shù)的興起，地理信息服務(wù)技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生，面向服務(wù)的系統(tǒng)架構(gòu)被放在了一個(gè)十分突出的位置上，地理信息共享、分析與可視化在一個(gè)新的起點(diǎn)上繼續(xù)向前發(fā)展。針對氣象信息服務(wù)行業(yè)而言，一旦氣象預(yù)報(bào)結(jié)果出來，氣象信息服務(wù)的時(shí)效性要求該結(jié)果必須立刻提供給多個(gè)信息服務(wù)部門使用和進(jìn)一步分析處理，以往基于單機(jī)的信息服務(wù)系統(tǒng)越來越無法滿足實(shí)際的需要，有必要發(fā)展基于Web Services、具有網(wǎng)絡(luò)信息交換與共享服務(wù)特點(diǎn)的氣象災(zāi)害預(yù)報(bào)預(yù)警地理信息系統(tǒng)。 本文擬結(jié)合青海省氣象災(zāi)害預(yù)報(bào)預(yù)警地理信息系統(tǒng)探討地理數(shù)據(jù)處理在氣象災(zāi)害預(yù)報(bào)預(yù)警功能實(shí)現(xiàn)方面的應(yīng)用。本系統(tǒng)采用ArcGIS Server for Java平臺(tái)。2 地圖服務(wù)及地理數(shù)據(jù)處理服務(wù)概述 ArcGIS Server是ESRI公司推出的一套后臺(tái)基于ArcObjects搭建的強(qiáng)大的B/S開發(fā)工具，用于構(gòu)建集中管理、支持多用戶的企業(yè)級(jí)GIS應(yīng)用平臺(tái)。它不僅可以提供在線地圖發(fā)布和在線地圖瀏覽的功能,而且可以提供在線的地址編碼服務(wù)(Geocode Service)、地理數(shù)據(jù)處理服務(wù)(Geoprocessing Service)、地理數(shù)據(jù)服務(wù)(Geodata Service)和3D地圖服務(wù)(Globe Service)等。本系統(tǒng)在建設(shè)過程中實(shí)際使用到地圖服務(wù)和地理數(shù)據(jù)處理服務(wù)的網(wǎng)上發(fā)布和功能調(diào)用。 地圖服務(wù)是使用最多的一種ArcGIS Server服務(wù)。該服務(wù)可以支持發(fā)布二維地圖(ArcMap的mxd文檔)。通過該服務(wù)，用戶可以訪問以ArcMap組織的地圖數(shù)據(jù)和地圖表現(xiàn)樣式。地圖服務(wù)中還支持建模操作，OGC WMS和KML數(shù)據(jù)格式，以及在線編輯空間數(shù)據(jù)等功能。地圖服務(wù)部署在ArcGIS Server上，運(yùn)行中需要服務(wù)器對象管理器(SOM)和服務(wù)器對象容器(SOC)的支持。SOM主要在地圖服務(wù)的管理、啟動(dòng)和關(guān)閉以及地圖服務(wù)的運(yùn)行服務(wù)器(SOC)的添加、刪除及負(fù)載均衡方面起著專門的作用。SOC主要負(fù)責(zé)運(yùn)行地圖服務(wù)并處理應(yīng)用層提交的請求。 地理數(shù)據(jù)處理服務(wù)就是將在ArcGIS Server服務(wù)器端建設(shè)好的地理數(shù)據(jù)處理模型或者包含一個(gè)地理數(shù)據(jù)處理模型工具層的地圖文檔發(fā)布為一個(gè)服務(wù)。地理數(shù)據(jù)處理模型是一個(gè)定義空間模型或地理數(shù)據(jù)處理工作流的工具，可以用可視化工具M(jìn)odel Builder創(chuàng)建地理數(shù)據(jù)處理模型，也可以用文本編程以腳本的方式創(chuàng)建模型。所有的地理數(shù)據(jù)處理工具可以用作創(chuàng)建模型中的處理，一個(gè)模型包含一個(gè)或多個(gè)處理，它們可以鏈接在一起，也可以不鏈接在一起。一個(gè)處理包含一個(gè)工具、輸入和輸出。通過構(gòu)建地理數(shù)據(jù)處理模型，可以自動(dòng)完成地理數(shù)據(jù)處理工作流。地理數(shù)據(jù)處理服務(wù)是一個(gè)基于Web的地理數(shù)據(jù)處理工具，客戶端提交處理請求，服務(wù)器執(zhí)行空間分析和建模，然后把執(zhí)行結(jié)果展現(xiàn)在客戶端，它便于組織內(nèi)部數(shù)據(jù)的集中管理和操作，實(shí)現(xiàn)了功能的共享。 ArcGIS Server的服務(wù)可以通過Local或者Internet兩種方式進(jìn)行連接。Local方式直接連接到SOM上，通過AO進(jìn)行交互，所以必須在本地有AO對象才可以進(jìn)行連接。Internet方式直接連接到Web Service的引用地址，它是通過本地對象連接的。對于Java ADF而言，本地對象表示連接ArcGIS Server的類存在于本地JRE中。ArcGIS Server在發(fā)布每一個(gè)服務(wù)時(shí)，也同時(shí)發(fā)布了一個(gè)Web Service，因此我們可以通過Web Services的方式來直接訪問ArcGIS Server上的服務(wù)，這樣極大的提高了部署的靈活性。用戶可以通過在Java中創(chuàng)建代理類的方式訪問這個(gè)Web服務(wù)，如下圖（圖1）所示。本系統(tǒng)采用Internet方式在Java中創(chuàng)建代理類的方式來訪問ArcGIS Server上的地圖服務(wù)和地理數(shù)據(jù)處理服務(wù)。圖1.ArcGIS Server服務(wù)的兩種連接方式3 系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu) 本系統(tǒng)基于Web Services的理念，采用ArcGIS Server 9.3 + SQL Server + J2EE軟件開發(fā)模式搭建了一個(gè)B/S架構(gòu)的業(yè)務(wù)運(yùn)行系統(tǒng)。整個(gè)系統(tǒng)自下而上可分為數(shù)據(jù)層、服務(wù)供給層和應(yīng)用層三個(gè)部分（圖2）。數(shù)據(jù)層主要包括基礎(chǔ)地理數(shù)據(jù)庫和氣象數(shù)據(jù)庫，存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)庫服務(wù)器中，采用SQL Server進(jìn)行氣象歷史數(shù)據(jù)、預(yù)報(bào)數(shù)據(jù)的有效存儲(chǔ)與管理。地理數(shù)據(jù)采用ESRI Geodatabase數(shù)據(jù)模型，通過空間數(shù)據(jù)庫引擎ArcSDE保存在SQL Server中。服務(wù)供給層的作用是從數(shù)據(jù)庫中提取所需要的氣象數(shù)據(jù)、地理數(shù)據(jù)，然后通過地理數(shù)據(jù)處理服務(wù)對數(shù)據(jù)進(jìn)行處理分析，形成分別滿足決策氣象服務(wù)、公眾氣象服務(wù)、專業(yè)氣象服務(wù)和氣象信息發(fā)布需求的氣象信息產(chǎn)品。這里需要用到地理信息系統(tǒng)空間數(shù)據(jù)及屬性數(shù)據(jù)編輯功能、矢量數(shù)據(jù)疊置分析功能、地統(tǒng)計(jì)分析和柵格數(shù)據(jù)分析功能以及地圖制圖功能。這些功能通過ArcGIS Server Web應(yīng)用程序定制或者地理數(shù)據(jù)處理服務(wù)來實(shí)現(xiàn)。應(yīng)用層的主要內(nèi)容就是定制一個(gè)易學(xué)易用的用戶界面，用以實(shí)現(xiàn)有關(guān)氣象信息與地理信息組合產(chǎn)品的網(wǎng)上發(fā)布，并進(jìn)行用戶訪問控制，根據(jù)用戶職能分別賦予不同的訪問權(quán)限。圖2.系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)示意圖4 基礎(chǔ)地理數(shù)據(jù)庫 本數(shù)據(jù)庫包括基礎(chǔ)地理數(shù)據(jù)、氣象數(shù)據(jù)兩個(gè)方面。其中氣象預(yù)報(bào)結(jié)果需要經(jīng)過處理和變換生成的矢量圖層數(shù)據(jù)庫和氣象災(zāi)情服務(wù)信息數(shù)據(jù)庫。數(shù)據(jù)庫的組織采用ArcGIS空間數(shù)據(jù)庫Geodatabase體系結(jié)構(gòu)。在Geodatabase中，所有基礎(chǔ)地理矢量數(shù)據(jù)、數(shù)字高程模型、遙感影像和數(shù)據(jù)表單均保存在一個(gè)地理數(shù)據(jù)庫中，并組成層次分支結(jié)構(gòu)。在地理數(shù)據(jù)庫中包含一個(gè)數(shù)據(jù)集、一個(gè)數(shù)字高程模型、若干不同分辨率遙感影像，以及若干數(shù)據(jù)表單。數(shù)據(jù)集中包括所有的基礎(chǔ)地理矢量數(shù)據(jù)。本地理數(shù)據(jù)庫內(nèi)容包括基礎(chǔ)地理數(shù)據(jù)、數(shù)字高程模型、衛(wèi)星影像數(shù)據(jù)，以及有關(guān)表單。所有數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在一個(gè)Geodatabase中，位于分支樹頂端，以下包含一個(gè)數(shù)據(jù)集Albers，存儲(chǔ)所有矢量數(shù)據(jù)。與該數(shù)據(jù)集并列的是各種影像數(shù)據(jù)、數(shù)字高程模型和表單數(shù)據(jù)。這就是說，所有矢量、柵格數(shù)據(jù)和影像數(shù)據(jù)均進(jìn)行了地圖投影轉(zhuǎn)換，采用亞伯斯（Albers）等積圓錐投影進(jìn)行數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和管理。相應(yīng)地，其中特征屬性表中的面積項(xiàng)是有意義的。地理數(shù)據(jù)庫包括以矢量方式分層存儲(chǔ)和管理的境界線、水系、交通、居民地、地貌等要素。數(shù)據(jù)集的分層命名與國家地形數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)命名方式一致。相應(yīng)建立分縣、鄉(xiāng)（鎮(zhèn)）社會(huì)經(jīng)濟(jì)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)庫并通過通用政區(qū)編碼字段與地理數(shù)據(jù)庫中的圖層建立鏈接關(guān)系，并參與空間數(shù)據(jù)的分析。5 系統(tǒng)功能 根據(jù)需求，本系統(tǒng)需要實(shí)現(xiàn)如下功能： (1)基本信息查詢檢索功能：在Web頁面上所有用戶可以通過放大、縮小、漫游、查詢、度量等工具進(jìn)行青海省基礎(chǔ)地理圖層的操作，可以將有關(guān)圖層顯示和關(guān)閉，可以查詢特征圖層的屬性數(shù)據(jù)表。 (2)氣象數(shù)據(jù)導(dǎo)入及其處理：系統(tǒng)在氣象臺(tái)局域網(wǎng)中與MICAPS系統(tǒng)文件夾下的數(shù)據(jù)集保持鏈接關(guān)系，有權(quán)限的用戶可以通過菜單和彈出對話框方式選擇要導(dǎo)入的氣象數(shù)據(jù)類型（如氣溫）、設(shè)置插值方法、設(shè)置等值線間距等參數(shù)。在服務(wù)器端完成數(shù)據(jù)格式從文本文件到ESRI Shapefile數(shù)據(jù)格式的轉(zhuǎn)換，并實(shí)現(xiàn)氣溫、降水量、氣壓等氣象要素的站點(diǎn)記錄在地圖上的顯示，以及風(fēng)向風(fēng)速的風(fēng)向桿標(biāo)注；系統(tǒng)還可以調(diào)用服務(wù)器上的地理數(shù)據(jù)處理服務(wù)對站點(diǎn)數(shù)據(jù)進(jìn)行插值等操作，最終以等值線或者等值面的形式顯示在地圖上。 (3)災(zāi)情范圍的確定與在線勾繪：將數(shù)據(jù)編輯功能集成到網(wǎng)頁中，授權(quán)用戶根據(jù)天氣形勢分析結(jié)果，在網(wǎng)頁上用鼠標(biāo)手動(dòng)編輯、交互式繪制災(zāi)害影響區(qū)域，用于發(fā)布災(zāi)害預(yù)警或者災(zāi)害損失評估分析。 (4)暴雨洪水預(yù)報(bào)：操作人員依據(jù)天氣預(yù)報(bào)結(jié)果勾繪暴雨范圍，系統(tǒng)將此暴雨區(qū)域與地理數(shù)據(jù)中的流域分區(qū)圖層進(jìn)行疊置分析，得到暴雨落地各個(gè)流域的范圍大小，形成結(jié)果表單。進(jìn)而如果知道暴雨量大小，就可以估計(jì)產(chǎn)生洪水徑流量的多寡。 (5)災(zāi)害損失評估：操作人員依據(jù)天氣預(yù)報(bào)或氣象分析結(jié)果勾繪冰雹、干旱、暴雪等災(zāi)害性天氣的影響范圍，然后將該圖層與政區(qū)圖、草場資源分布圖等進(jìn)行疊置分析，結(jié)合政區(qū)圖、草場資源分布圖以及相關(guān)的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)分析災(zāi)害性天氣可能造成的人口、財(cái)產(chǎn)損失，結(jié)果以表單形式存儲(chǔ)。 (6)制圖打印功能：以圖像形式保存結(jié)果分析地圖頁面，或直接送打印機(jī)輸出。 (7)災(zāi)情信息管理與快報(bào)生成：對參與災(zāi)情分析的氣象站點(diǎn)進(jìn)行管理，添加新站點(diǎn)，刪除不再發(fā)揮作用的站點(diǎn)；進(jìn)行災(zāi)情信息資源管理，添加新的氣象災(zāi)情報(bào)告記錄到數(shù)據(jù)庫中，并對已有報(bào)告記錄進(jìn)行數(shù)據(jù)庫維護(hù)；添加或修改災(zāi)情防止對策數(shù)據(jù)庫記錄；在這些數(shù)據(jù)庫建設(shè)的基礎(chǔ)上根據(jù)災(zāi)情預(yù)警決策的需要自動(dòng)完成氣象災(zāi)情快報(bào)的制作。 (8)用戶管理：將系統(tǒng)用戶分成系統(tǒng)管理員、數(shù)據(jù)庫管理員、災(zāi)情評估分析員和普通用戶四種類型，不同類型的用戶賦予不同的操作權(quán)限。本模塊可以創(chuàng)建、刪除用戶，并賦予相應(yīng)的權(quán)限。 (9)基于Google Earth API的天氣形勢分析與預(yù)警模塊：本模塊基于Google Earth API，可充分有效地利用Google Earth豐富的地理信息和遙感影像資源，授權(quán)用戶在氣象數(shù)據(jù)導(dǎo)入完畢、災(zāi)害影響區(qū)域手動(dòng)勾繪完畢后可以通過點(diǎn)擊菜單將氣象數(shù)據(jù)和災(zāi)害預(yù)警區(qū)域?qū)С龅饺S顯示平臺(tái)，進(jìn)而可以在三維場景下瀏覽氣象數(shù)據(jù)和災(zāi)害預(yù)警數(shù)據(jù)。本模塊集成本系統(tǒng)所建立的青海省基礎(chǔ)地理數(shù)據(jù)集，實(shí)時(shí)疊加和更新等溫線、等壓線、降雨色斑圖、災(zāi)害預(yù)警區(qū)域等數(shù)據(jù)，以及實(shí)時(shí)顯示FY-2衛(wèi)星云圖、環(huán)青海湖公路自行車賽天氣預(yù)報(bào)等功能。6 地理數(shù)據(jù)處理建模及其服務(wù)發(fā)布6.1 數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換及數(shù)據(jù)導(dǎo)入處理過程 由于原始的氣象觀測數(shù)據(jù)是以文本格式、單站點(diǎn)記錄形式保存，無法實(shí)現(xiàn)在地圖上標(biāo)注及生成等值線等操作，進(jìn)而也無法滿足氣象部門工作人員對氣象數(shù)據(jù)的分析與判斷，所以需要先將原始的氣象數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成ESRI Shapefile數(shù)據(jù)格式，在此基礎(chǔ)上再經(jīng)過插值、平滑處理、定義投影坐標(biāo)系、裁切、導(dǎo)入Geodatabase等一些列地理數(shù)據(jù)處理過程實(shí)現(xiàn)氣象數(shù)據(jù)以不同的方式在地圖上標(biāo)注與顯示，數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換處理流程如下圖所示（圖3）。在本系統(tǒng)中，這一功能主要是通過建立地理數(shù)據(jù)處理模型發(fā)布地理數(shù)據(jù)處理服務(wù)來實(shí)現(xiàn)的。圖3. 數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換處理流程 在系統(tǒng)開發(fā)過程中，根據(jù)實(shí)際調(diào)研，需要將溫度、降雨、氣壓、風(fēng)向風(fēng)速四類氣象臺(tái)站數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為地理數(shù)據(jù)在地圖上進(jìn)行標(biāo)注顯示。這四類數(shù)據(jù)中溫度、降雨、氣壓既需要在地圖上標(biāo)注出單個(gè)觀測站點(diǎn)的數(shù)據(jù)也需要把經(jīng)過地理數(shù)據(jù)處理生成的等溫線、等壓線和降雨量色斑圖顯示在地圖上；風(fēng)向風(fēng)速數(shù)據(jù)只需要將單個(gè)站點(diǎn)的觀測數(shù)據(jù)用風(fēng)向桿根據(jù)風(fēng)速的大小在地圖上標(biāo)注出來即可。所以，系統(tǒng)建立了站點(diǎn)觀測數(shù)據(jù)導(dǎo)入模型、等值線數(shù)據(jù)導(dǎo)入模型、降雨量數(shù)據(jù)導(dǎo)入導(dǎo)入模型、風(fēng)向風(fēng)速數(shù)據(jù)導(dǎo)入模型，以滿足四類氣象數(shù)據(jù)的格式轉(zhuǎn)換與在地圖上標(biāo)注顯示的要求。 站點(diǎn)觀測數(shù)據(jù)導(dǎo)入模型（圖4）實(shí)現(xiàn)如下功能：把溫度、降雨、氣壓三類氣象數(shù)據(jù)的站點(diǎn)Shapefile數(shù)據(jù)作為模型的輸入數(shù)據(jù)，經(jīng)過模型的處理操作后將輸出數(shù)據(jù)拷貝到顯示圖層，進(jìn)而完成站點(diǎn)觀測數(shù)據(jù)在地圖上的標(biāo)注顯示。系統(tǒng)在實(shí)現(xiàn)過程中，在地圖文檔中添加三個(gè)點(diǎn)狀圖層分別作為溫度、降雨、氣壓三類氣象數(shù)據(jù)的站點(diǎn)觀測數(shù)據(jù)的顯示圖層。模型每次運(yùn)行時(shí)，根據(jù)氣象數(shù)據(jù)的類型決定把導(dǎo)入的站點(diǎn)觀測數(shù)據(jù)拷貝到哪個(gè)顯示圖層。模型處理完成后，刷新地圖頁面即可實(shí)現(xiàn)新導(dǎo)入的數(shù)據(jù)在地圖上顯示。圖4. 站點(diǎn)觀測數(shù)據(jù)導(dǎo)入模型 等值線數(shù)據(jù)導(dǎo)入模型（圖5）實(shí)現(xiàn)如下功能：把溫度、氣壓兩類氣象數(shù)據(jù)的站點(diǎn)Shapefile數(shù)據(jù)作為模型的輸入數(shù)據(jù)，經(jīng)過模型的處理操作后將輸出數(shù)據(jù)拷貝到顯示圖層，進(jìn)而完成溫度、氣壓數(shù)據(jù)以等值線的形式在地圖上顯示。圖5. 等值線數(shù)據(jù)導(dǎo)入模型 降雨量數(shù)據(jù)導(dǎo)入模型（圖6）實(shí)現(xiàn)如下功能：把12小時(shí)降雨、24小時(shí)降雨、過程降雨三類降雨數(shù)據(jù)的站點(diǎn)Shapefile數(shù)據(jù)作為模型的輸入數(shù)據(jù)，經(jīng)過模型的處理操作后將輸出數(shù)據(jù)拷貝到顯示圖層，完成降雨數(shù)據(jù)以降雨量色斑圖的形式在地圖上顯示。圖6. 降雨量數(shù)據(jù)導(dǎo)入模型 風(fēng)向風(fēng)速數(shù)據(jù)導(dǎo)入模型（圖7）實(shí)現(xiàn)如下功能：把風(fēng)向風(fēng)速數(shù)據(jù)的站點(diǎn) Shapiefile數(shù)據(jù)作為模型的輸入數(shù)據(jù)，經(jīng)過模型的處理操作后將輸出數(shù)據(jù)拷貝到顯示圖層，完成風(fēng)向風(fēng)速數(shù)據(jù)以風(fēng)向桿形式在地圖上顯示。其中風(fēng)向桿是通過風(fēng)向桿字體ESRI Weather標(biāo)注實(shí)現(xiàn)的，風(fēng)向桿的旋轉(zhuǎn)角度則是從原始數(shù)據(jù)中經(jīng)過數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換得到的旋轉(zhuǎn)角度；風(fēng)速的大小換算成風(fēng)向桿字體大小的等級(jí)，再加上字體的其實(shí)ASCII值，便得到風(fēng)速所對應(yīng)的風(fēng)向桿字體的ASCII碼值，最后將ASCII碼值賦給speed字段，用以在地圖上標(biāo)注顯示。圖7. 風(fēng)向風(fēng)速數(shù)據(jù)導(dǎo)入模型6.2 災(zāi)情分析處理過程 本系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的災(zāi)情分析功能也是通過建立相應(yīng)的地理處理模型實(shí)現(xiàn)的。災(zāi)情分析過程為：氣象部門工作人員先手動(dòng)在相應(yīng)的災(zāi)害類型數(shù)據(jù)層上在線勾繪出災(zāi)害影響區(qū)域然后與Geodatabase 中的行政區(qū)劃數(shù)據(jù)層或者流域分區(qū)數(shù)據(jù)層進(jìn)行疊置分析(Intersect)，再經(jīng)過自動(dòng)計(jì)算受災(zāi)面積、生成DBF數(shù)據(jù)表、刪除臨時(shí)數(shù)據(jù)等地理數(shù)據(jù)處理過程，最后通過程序訪問DBF表中的相關(guān)數(shù)據(jù)列顯示在客戶端頁面上，即完成了災(zāi)害影響區(qū)域分析。災(zāi)情分析處理過程如下圖所示（圖8）。圖8. 災(zāi)情分析處理流程 青海省境內(nèi)經(jīng)常發(fā)生的氣象災(zāi)害及氣象因素誘發(fā)的災(zāi)害主要有雪災(zāi)、暴雨洪澇及強(qiáng)降水、冰雹、干旱、雷電、低溫凍害、大風(fēng)、沙塵暴、山體滑坡和泥石流等九種災(zāi)害類型。系統(tǒng)在實(shí)現(xiàn)過程中根據(jù)這九類災(zāi)害在Geodatabase中建立九個(gè)多邊形圖層，每個(gè)多邊形圖層對應(yīng)一種災(zāi)害類型。氣象部門工作人員根據(jù)天氣預(yù)報(bào)結(jié)果判斷將要發(fā)生災(zāi)害時(shí)，即在相應(yīng)的災(zāi)害類型圖層上手動(dòng)編輯出災(zāi)害影響區(qū)域，進(jìn)而災(zāi)害區(qū)域在地圖上根據(jù)不同的災(zāi)害類型用不同的顏色顯示，達(dá)到災(zāi)害預(yù)警的目的。 系統(tǒng)的災(zāi)情分析處理主要是通過災(zāi)情分析處理模型實(shí)現(xiàn)的，災(zāi)情分析處理模型如下圖（圖9）所示。災(zāi)害影響區(qū)域作為模型的一個(gè)輸入數(shù)據(jù)，行政區(qū)劃或者流域分區(qū)作為模型的另一個(gè)輸入數(shù)據(jù)，將兩個(gè)輸入數(shù)據(jù)進(jìn)行疊置分析。模型在運(yùn)行時(shí)根據(jù)災(zāi)害類型通過程序控制參與疊置分析的災(zāi)害影響區(qū)域數(shù)據(jù)層，同理行政區(qū)劃層和流域分區(qū)層也通過程序控制哪一層參與疊置分析。疊置分析后，經(jīng)過自動(dòng)計(jì)算受災(zāi)面積、生成DBF屬性表、刪除臨時(shí)數(shù)據(jù)等操作完成災(zāi)情分析處理。最終災(zāi)情分析結(jié)果將以統(tǒng)計(jì)報(bào)表形式在客戶端顯示。圖9. 災(zāi)情分析處理模型6.3 氣象數(shù)據(jù)及災(zāi)害預(yù)警區(qū)域?qū)С鎏幚磉^程 系統(tǒng)本部分通過建立地理處理模型實(shí)現(xiàn)了將等溫線、等壓線、降雨量色斑圖等氣象數(shù)據(jù)和災(zāi)害預(yù)警區(qū)域數(shù)據(jù)導(dǎo)出成KMZ格式數(shù)據(jù)，以便氣象數(shù)據(jù)和災(zāi)情預(yù)警區(qū)域在基于Google Earth API的三維顯示平臺(tái)上進(jìn)行顯示。數(shù)據(jù)導(dǎo)出過程如下圖所示（圖10）。系統(tǒng)將經(jīng)過數(shù)據(jù)導(dǎo)入處理的氣象數(shù)據(jù)和災(zāi)害預(yù)警區(qū)域數(shù)據(jù)拷貝到顯示圖層，添加到地圖文檔中。在地圖文檔中設(shè)置好數(shù)據(jù)的顯示風(fēng)格，然后地圖文檔作為地理處理模型的輸入數(shù)據(jù)，經(jīng)過地理處理過程轉(zhuǎn)成KMZ格式數(shù)據(jù)，即可在三維顯示平臺(tái)瀏覽導(dǎo)出的數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)導(dǎo)出處理模型如下圖所示（圖11）。圖10. 數(shù)據(jù)導(dǎo)出處理過程圖11. 數(shù)據(jù)導(dǎo)出處理模型6.4 地理數(shù)據(jù)處理服務(wù)發(fā)布過程 在將地理數(shù)據(jù)處理模型發(fā)布為地理數(shù)據(jù)處理服務(wù)時(shí)，ArcGIS Server對模型的輸入、輸出參數(shù)的數(shù)據(jù)類型有特殊的要求。以上所述的模型中，F(xiàn)eatureClass數(shù)據(jù)類型作為模型的輸入?yún)?shù)，將模型發(fā)布為地理數(shù)據(jù)處理服務(wù)時(shí)系統(tǒng)就會(huì)報(bào)錯(cuò)，無法發(fā)布服務(wù)。本系統(tǒng)的解決方法是：先在Model Builder中建立模型，將模型集成在工具箱中；第二步建立腳本模型，通過腳本調(diào)用工具箱中的模型，腳本模型的輸入、輸出參數(shù)全部設(shè)置為String類型；每一個(gè)模型對應(yīng)建立一個(gè)腳本模型，將腳本模型同樣集成在工具箱中，最后將腳本模型工具箱發(fā)布為地理數(shù)據(jù)處理服務(wù)。這樣就滿足了地理數(shù)據(jù)處理服務(wù)對輸入、輸出參數(shù)數(shù)據(jù)類型的特殊要求。以等值線數(shù)據(jù)導(dǎo)入腳本模型為例，腳本代碼如下圖所示（圖12）。圖12. 等值線數(shù)據(jù)導(dǎo)入腳本模型 在ArcCatalog中，把建好的腳本模型工具箱，發(fā)布為地理數(shù)據(jù)處理服務(wù)。系統(tǒng)在運(yùn)行時(shí)，用戶在客戶端瀏覽器通過發(fā)送訪問請求到Web服務(wù)器，由Web服務(wù)器通過程序調(diào)用GIS Server上的地理數(shù)據(jù)處理服務(wù)，在GIS Server上完成數(shù)據(jù)的分析與處理，最后通過Web服務(wù)器把結(jié)果返回到客戶端瀏覽器。這樣就實(shí)現(xiàn)了地理數(shù)據(jù)處理服務(wù)的共享。圖13. 氣象要素在地圖上顯示圖14. 災(zāi)情預(yù)警及評估分析圖15. 災(zāi)情預(yù)警區(qū)域三維顯示7 結(jié)論 本文基于ArcGIS Server平臺(tái)開發(fā)了青海省氣象災(zāi)害預(yù)報(bào)預(yù)警地理信息系統(tǒng)，對地理數(shù)據(jù)處理服務(wù)在氣象災(zāi)害預(yù)報(bào)預(yù)警方面的應(yīng)用進(jìn)行了探索。探索表明，在把原始?xì)庀髷?shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成地理信息數(shù)據(jù)并在地圖上顯示的過程中，建立合適的地理數(shù)據(jù)處理模型并將模型發(fā)布成為地理數(shù)據(jù)處理服務(wù)是一種非常有效的方法。地理數(shù)據(jù)處理服務(wù)在WebGIS數(shù)據(jù)處理方面發(fā)揮了重要的作用。系統(tǒng)達(dá)到了預(yù)計(jì)的功基于ArcGIS的地質(zhì)災(zāi)害預(yù)報(bào)預(yù)警及應(yīng)急指揮系統(tǒng)1.前言地質(zhì)災(zāi)害預(yù)報(bào)預(yù)警及應(yīng)急指揮系統(tǒng)是面向國土資源部門應(yīng)用，以ArcGIS為技術(shù)平臺(tái)，集地質(zhì)災(zāi)害預(yù)警管理、地質(zhì)災(zāi)害應(yīng)急管理、地質(zhì)災(zāi)害危險(xiǎn)評估、地質(zhì)災(zāi)害點(diǎn)監(jiān)測管理和地質(zhì)災(zāi)害信息發(fā)布管理等于一體的地質(zhì)災(zāi)害防治綜合管理系統(tǒng)。2.總體設(shè)計(jì)1）系統(tǒng)目標(biāo)根據(jù)國家和各地區(qū)地質(zhì)災(zāi)害管理工作的有關(guān)規(guī)定，依照各地方地質(zhì)災(zāi)害管理工作流程，以計(jì)算機(jī)技術(shù)為基礎(chǔ)，以數(shù)據(jù)庫為核心，以ArcGIS為平臺(tái)，以網(wǎng)絡(luò)傳輸為通訊手段，建立地質(zhì)災(zāi)害預(yù)報(bào)預(yù)警及應(yīng)急指揮系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)地質(zhì)災(zāi)害預(yù)報(bào)預(yù)警分析及成果簽批發(fā)布的自動(dòng)化、科學(xué)化；實(shí)現(xiàn)地質(zhì)災(zāi)害調(diào)查評價(jià)、規(guī)劃、監(jiān)測、預(yù)報(bào)預(yù)警、應(yīng)急處置、搬遷治理等地質(zhì)災(zāi)害數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)和共享利用；對突發(fā)性地質(zhì)災(zāi)害作出分析、評估，為各級(jí)政府快速組織相關(guān)資源，實(shí)施搶險(xiǎn)救災(zāi)，開展地質(zhì)災(zāi)害防災(zāi)減災(zāi)工作提供決策依據(jù)和技術(shù)服務(wù)。2）技術(shù)路線本系統(tǒng)對地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)育特點(diǎn)、地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生的內(nèi)在（如地形地貌、地質(zhì)構(gòu)造、地層巖性等）和外在致災(zāi)因素（如降雨、人類工程活動(dòng)、植被破壞等）進(jìn)行研究分析，結(jié)合現(xiàn)有地質(zhì)災(zāi)害調(diào)查基礎(chǔ)資料及各類關(guān)聯(lián)因素?cái)?shù)據(jù)進(jìn)行運(yùn)算分析，建立地質(zhì)災(zāi)害預(yù)報(bào)預(yù)警模型，并通過充分利用ArcGIS平臺(tái)提供的GIS技術(shù)手段，綜合地質(zhì)災(zāi)害預(yù)報(bào)預(yù)警模型的基礎(chǔ)因子和誘發(fā)因子，生成地質(zhì)災(zāi)害預(yù)報(bào)預(yù)警等級(jí)圖。整個(gè)預(yù)報(bào)預(yù)警模型開發(fā)的技術(shù)路線如下圖所示：圖：總體技術(shù)路線圖在本系統(tǒng)的研究開發(fā)過程中，對GIS技術(shù)的應(yīng)用尤為重要，國土資源系統(tǒng)的核心是數(shù)據(jù)，海量的空間和屬性數(shù)據(jù)勢必要求通過具有海量數(shù)據(jù)管理能力的 GIS 軟件來完成，由于ArcSDE本身所具有的海量數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、多用戶并發(fā)訪問、版本管理、長事務(wù)處理等強(qiáng)大優(yōu)勢，在本系統(tǒng)中引入ArcSDE作為空間數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和管理引擎，它利用Oracle關(guān)系數(shù)據(jù)庫在數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、數(shù)據(jù)完整性等方面的先進(jìn)技術(shù)手段，將海量空間數(shù)據(jù)（包括矢量數(shù)據(jù)和柵格數(shù)據(jù)）有機(jī)地組織和管理起來，通過其內(nèi)部異步緩沖、空間索引等先進(jìn)的機(jī)制，提供對空間數(shù)據(jù)的多用戶高效并發(fā)訪問，為本系統(tǒng)的高性能品質(zhì)提供了有力的保障。3.系統(tǒng)介紹1）系統(tǒng)總體架構(gòu)系統(tǒng)采用“兩網(wǎng)、一庫、六系統(tǒng)”的應(yīng)用架構(gòu)，兩網(wǎng)指利用現(xiàn)有的國土資源廣域網(wǎng)和Interne