青岛市灾害性天气预警监测与服务平台设计

王建林　赵文雪

摘 要：该文结合青岛地区的特殊地理环境，根据青岛地区各类灾害性天气的气象标准，建一套基于GIS的有效监测、跟踪、定位、报警的监控平台，对短时强降水、雷雨大风、龙卷风、冰雹等强对流天气进行自动识别、预报、制作的综合性预报业务平台。此平台大大便捷于业务人员的工作，对于提高气象服务质量水平起了关键的作用。

关键词：青岛市 灾害性天气 平台设计 asp.net

中图分类号：P409 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2014）01（a）-0195-03

青岛市地处中纬度沿海地区，短时强降水、雷雨大风、龙卷风、冰雹、海雾等灾害性天气频发，突发性较强，且时空分布不均匀， 致灾危险性较大[1]。给青岛市的经济发展和人民生命财产造成了严重威胁，灾害性天气预报服务显得尤为重要。近些年来，随着气象现代化水平的不断提高，目前青岛市气象局已经在青岛地区布设了160多个气象自动监测站，这些自动站包括四要素、六要素级及七要素自动站；建立了2部天气雷达（一部移动式车载雷达）一部风廓线测风雷达，一部L波段探空雷达；海区架设海岛站，高速路均建设探测资料，远海域投掷了2部浮标站以增加海域监测，同时接受全国高频次的卫星资料。海量的各类气象资料需要集成显示，便于预报员的使用。本文介绍的平台包括灾害性天气预警监测与气象预报服务两个主要业务系统。其中天气预警监测平台是基于GIS基础上的集成青岛市所有探测资料的实时监控信息，对短时强降水、雷雨大风、龙卷风、冰雹、海雾等灾害性天气进行自动监测、跟踪、定位、报警。当出现灾害性天气发生时， 通过电脑语音、字幕等方式对灾害性天气发出预警，预报人员根据资料分析，制作预报，做出准确及时的气象服务。

1 青岛地区主要的灾害天气

青岛属半湿润温带季风气候。冬季盛行西北风，夏季盛行东南风，雨热同季，四季较为分明。气候温和湿润，雨量较为充沛，春末夏初多海雾。受海洋的影响，自西北到东南沿海地区，海洋性气候特点愈加显著。主要气象灾害有：大风、热带气旋、暴雨洪涝、大雾、冰雹、雷电、干旱、龙卷等。从统计分析，海雾、强对流、大风是对青岛地区影响较为严重的气象要素，

1.1 雾的气象标准[2]

雾：指水平能见度在1000～500（含）m的雾；浓雾：指水平能见度在500～50（含）m的雾；强浓雾：指水平能见度小于50 m的雾。

青岛地区多以平流海雾为主，多发生在春夏两季，以4～7月的海雾最盛，持续时间最长可达半月之久。辐射雾多以内陆地区出现，常发生在冬春两季。

1.2 大风的气象标准

出现大风是气象站在定时天气观测时次任意一次观测到两分钟或有自记气象仪器任意10 min记录到的平均风力达到6级（10.8 m/s）或以上，或者瞬时风力大于等于178 m/s。

青岛地区大风冬春季节主要受寒潮天气影响，以偏北大风为主；夏秋季节受热带气旋影响，以偏南风为主。沿海风速大于内陆风速，平原风速大于山区风速。

1.3 降水的气象标准

一般情况下降水以24 h为标准，其中标准如下：大雨：25～50 mm；暴雨：50～100 mm；大暴雨：100～200 mm，大于200 mm的为特大暴雨。

青岛地区年平均暴雨2.1 d，一般出现在5～10月，其中1/3在8月。青岛暴雨多发生在夏季，其次是春夏之交和夏秋之间最频繁。山区多于平原，南部沿海多于北部内陆。

2 预警监测与预报服务平台设计

本项目预警监测平台与预报服务平台采用B/S结构，在这种结构下，用户工作界面是通过WWW浏览器来实现，极少部分事务逻辑在前端（Browser）实现，但是主要事务逻辑在服务器端（Server）实现，形成所谓3层结构，可大大简化客户端电脑载荷，减轻系统维护与升级的成本和工作量，降低用户的总体成本（TCO）[3]。本次开发语言采用visual Studio 2008平台下的ASP.NET/C#语言。数据库则采用了oracle数据库。

2.1 灾害天气预警监测平台设计

灾害天气预警监测平台集合各种气象资料采用树形结构，探测实况以及实况分析主要包括青岛地区的自动站实时资料（曲线图和表格明细）；浮标站实况资料；水平实时风廓线图；十分钟自动站雨量实时资料；能见度站实时资料及分布；梯度风实时图，卫星云图和雷达图等探测资料。基本实现了灾害性天气的不间断立体观测。部分监测资料基于GIS技术有效地对短时强降水、雷雨大风、龙卷风、冰雹等强对流天气进行监测、跟踪、定位、报警。

自动站监测：基于GIS技术，综合显示全市自动站雨量、风向、风速、温度等常规要素，同时针对特殊要素单独界面显示，例如雨量1 h（10 min）监控界面，相对湿度、能见度、多个大监站温度曲线实时显示等。并设置阈值，声音报警方式提示预报员预警信息。

海洋监测：利用沿海自动站、海岛自动站、浮标站、雷达、卫星、梯度风塔等资料组成了青岛近海海域三维立体海洋监测系统网。

交通气象监测：重要高速路两侧架设自动站，提供能见度、风向、风速、温度等气象信息，同时增加同时数据与交通部门共享。

雷达监测：S波段全天候观测多普勒雷达可以测得云雨的

卫星监测：自动显示中国气象局下发的各类云图。

雷电监测：青岛地区布设 同时从山东省气象局自动读取

其他探测资料：包括风廓线、L波段雷达、单兵站、梯度风塔等观测资料。

当探测实况资料出现或者达到预警阈值时，系统将根据不同的的预警等级用不同的声音与颜色预警进行听觉与视觉提醒，同时短信通知业务值班人员。部分预警值可随时根据需求调整。

雨量报警：24小降水累积达到大雨级（25 mm）标注数字的颜色变为蓝色、声音报警，达到暴雨级（50 mm）标注数字的颜色变为红色、声音报警。一小时超过10 mm（可选）报警、每10 min超过2 mm（可选）报警。endprint

风监测：实时十分风速、风向（风羽表示，颜色报警6级蓝色、8级红色、10级橙色、12级红色）、阵风（数字表示，7级蓝色、9级红色、11级橙色、13级红色）声音报警。

能见度监控：能见度实时监控，以图形与文字表示、颜色声音报警，<1000 m蓝色、<500 m黄色、<200 m橙色、<50 m红色来表示，同时以声音报警。

2.2 灾害天气气象服务平台设计

灾害性天气气象服务平台主要是根据服务需求，预报员便捷地浏览各数值预报结果或者集成预报结论，编辑、制作并发布预报结论及服务材料。

预报预测模块：通过集成各数值预报结果，建立了以中、短期预报与灾害性天气预报系统警报为核心的预报业务系统。通过对卫星、雷达、自动站资料的同化，建立了短时强降水、大风、冰雹、海雾等强天气的短时临近精细化预报。同时计算各种灾害性天气指数参数并图形化显示[4]，便于预报员集成浏览各类数值预报。

预报服务模块：通过集约化管理，集成显示制作各种上报所需的决策资料，建立模板，一键式制作，人工干预后合成文档，发布其所需单位。常规业务制作产品按照时间节点提请制作。同时平台还有灾情落区预报、灾情收集、灾害性天气个例库、预报指标文档等信息。

3 数据库设计

根据设计需求，气象探测资料中自动站数据定义为2张表：小时数据表data与分钟数据表 datatest；浮标站数据表定义为BuoyHour。

Data、datatest表分别存放自动站小时、分钟的资料，包括站号、站点名称、气温、气压、风向、风速、相对湿度、雨量等气象要素。

bouyHour表存放浮标站数据，包含自动站信息及部分海洋信息资料。

其他探测资料的数据（雷达、卫星、风廓线等）存放以文件形式存放，统一存放文件服务器，便于从平台调取查阅。

4 代码实现

以发布灾害性天气落区制作及预警信息发布为例，其代码如下。

4.1灾害性天气落区的程序代码

protected function fabuBtn_clickHandler（event：MouseEvent）：void

{ var graphicarr：ArrayCollection=disasterlayer.graphicProvider as ArrayCollection；//获取当前地图中灾害预警范围图形

for（vari：Number=0；i

{ //将属性信息为未发布的灾害预警进行发布

if（graphicarr[i].attributes.state.toString（）==”未发布”）{

varpolygon：Polygon=graphicarr[i].geometry as Polygon；//获取图形的几何多边形

//将几何多边形信息编码成Json格式，并调用WebService，保存到Oracle数据库中 WS.SaveDisaster.send（graphicarr[i].attributes.name.toString（），com.esri.ags.utils.JSON.encode（graphicarr[i].geometry）.toString（），graphicarr[i].attributes.name.toString（））

}}}

4.2 灾害性天气预警发布的程序代码：

///

/// 灾害预警种类

/// 灾害预警落区范围几何信息

/// 灾害预警描述

public string SaveDisaster（string Catogray， string Graphic， string Description） {

string State = “启动”；//初始化预警状态

OracleConnection conn = new OracleConnection（conStr）；//初始化数据库连接

conn.Open（）；//打开数据库连接

Int64 maxid = this.getmax（"select FID from TWEA "）；

//设置数据库连接字符串，把信息保存到数据库中

string sqlStr = string.Format（"insert into TWEA （FID，CATOGRAY，DESCRIPTION，STATE，CREATETIME，GRAPHIC） values （ '{0}'，'{1}'，'{2}'，'{3}'，to_date（'{4}'，'YYYY-MM-DD HH24：MI：SS'），：GRAPHIC）"， maxid， Catogray， Description，State， DateTime.Now）；

OracleCommand cmd = new OracleCommand（sqlStr， conn）；

OracleParameter param = new OracleParameter（"：GRAPHIC"， OracleType.LongVarChar）；

param.Value = Graphic；

cmd.Parameters.Add（param）；

if （cmd.ExecuteNonQuery（） > 0）

{ conn.Close（）；return “发布成功”； }

else{ conn.Close（）； return “发布失败”； } }

5 结语

（1）本文介绍的平台包括灾害性天气实况预警与气象服务业务系统是对青岛市自动气象观测站、雷达、卫星、风廓线等实况资料的监测预警，是一套基于GIS的有效监测、跟踪、定位、报警和诊断，对短时强降水、雷雨大风、龙卷风、冰雹等强对流天气进行自动识别、预报、制作的综合性预报业务平台。

（2）通过系统建设可以实现全市灾害性天气信息和资源共享，实现强天气预警的客观化和预警发布的自动化，同时也为短时临近预报搭建了更快速、方便、有效的工作平台。

参考文献

[1] 叶青，陈冰廉.Web GIS 技术及其在气象领域的应用[J].广西气象，2004（9） ： 40-43.

[2] 李艳兰，欧艺，周绍毅，等.广西气带气旋灾害评估系统的开发与应用[J].气象研究与应用，2008，29（4）：1-3.

[3] 陈怀亮，周毓荃.人影决策指挥地理信息平台的建立和应用[J].南京气象学院学报，2002，25（2）：265-270.

[4] 陈豫英，赵光平，王红英.宁夏汛期地质灾害气象预报预警模型研究[J].灾害学， 2005，20（3）：25-28.

风监测：实时十分风速、风向（风羽表示，颜色报警6级蓝色、8级红色、10级橙色、12级红色）、阵风（数字表示，7级蓝色、9级红色、11级橙色、13级红色）声音报警。

能见度监控：能见度实时监控，以图形与文字表示、颜色声音报警，<1000 m蓝色、<500 m黄色、<200 m橙色、<50 m红色来表示，同时以声音报警。

2.2 灾害天气气象服务平台设计

灾害性天气气象服务平台主要是根据服务需求，预报员便捷地浏览各数值预报结果或者集成预报结论，编辑、制作并发布预报结论及服务材料。

预报预测模块：通过集成各数值预报结果，建立了以中、短期预报与灾害性天气预报系统警报为核心的预报业务系统。通过对卫星、雷达、自动站资料的同化，建立了短时强降水、大风、冰雹、海雾等强天气的短时临近精细化预报。同时计算各种灾害性天气指数参数并图形化显示[4]，便于预报员集成浏览各类数值预报。

预报服务模块：通过集约化管理，集成显示制作各种上报所需的决策资料，建立模板，一键式制作，人工干预后合成文档，发布其所需单位。常规业务制作产品按照时间节点提请制作。同时平台还有灾情落区预报、灾情收集、灾害性天气个例库、预报指标文档等信息。

3 数据库设计

根据设计需求，气象探测资料中自动站数据定义为2张表：小时数据表data与分钟数据表 datatest；浮标站数据表定义为BuoyHour。

Data、datatest表分别存放自动站小时、分钟的资料，包括站号、站点名称、气温、气压、风向、风速、相对湿度、雨量等气象要素。

bouyHour表存放浮标站数据，包含自动站信息及部分海洋信息资料。

其他探测资料的数据（雷达、卫星、风廓线等）存放以文件形式存放，统一存放文件服务器，便于从平台调取查阅。

4 代码实现

以发布灾害性天气落区制作及预警信息发布为例，其代码如下。

4.1灾害性天气落区的程序代码

protected function fabuBtn_clickHandler（event：MouseEvent）：void

{ var graphicarr：ArrayCollection=disasterlayer.graphicProvider as ArrayCollection；//获取当前地图中灾害预警范围图形

for（vari：Number=0；i

{ //将属性信息为未发布的灾害预警进行发布

if（graphicarr[i].attributes.state.toString（）==”未发布”）{

varpolygon：Polygon=graphicarr[i].geometry as Polygon；//获取图形的几何多边形

//将几何多边形信息编码成Json格式，并调用WebService，保存到Oracle数据库中 WS.SaveDisaster.send（graphicarr[i].attributes.name.toString（），com.esri.ags.utils.JSON.encode（graphicarr[i].geometry）.toString（），graphicarr[i].attributes.name.toString（））

}}}

4.2 灾害性天气预警发布的程序代码：

///

/// 灾害预警种类

/// 灾害预警落区范围几何信息

/// 灾害预警描述

public string SaveDisaster（string Catogray， string Graphic， string Description） {

string State = “启动”；//初始化预警状态

OracleConnection conn = new OracleConnection（conStr）；//初始化数据库连接

conn.Open（）；//打开数据库连接

Int64 maxid = this.getmax（"select FID from TWEA "）；

//设置数据库连接字符串，把信息保存到数据库中

string sqlStr = string.Format（"insert into TWEA （FID，CATOGRAY，DESCRIPTION，STATE，CREATETIME，GRAPHIC） values （ '{0}'，'{1}'，'{2}'，'{3}'，to_date（'{4}'，'YYYY-MM-DD HH24：MI：SS'），：GRAPHIC）"， maxid， Catogray， Description，State， DateTime.Now）；

OracleCommand cmd = new OracleCommand（sqlStr， conn）；

OracleParameter param = new OracleParameter（"：GRAPHIC"， OracleType.LongVarChar）；

param.Value = Graphic；

cmd.Parameters.Add（param）；

if （cmd.ExecuteNonQuery（） > 0）

{ conn.Close（）；return “发布成功”； }

else{ conn.Close（）； return “发布失败”； } }

5 结语

（1）本文介绍的平台包括灾害性天气实况预警与气象服务业务系统是对青岛市自动气象观测站、雷达、卫星、风廓线等实况资料的监测预警，是一套基于GIS的有效监测、跟踪、定位、报警和诊断，对短时强降水、雷雨大风、龙卷风、冰雹等强对流天气进行自动识别、预报、制作的综合性预报业务平台。

（2）通过系统建设可以实现全市灾害性天气信息和资源共享，实现强天气预警的客观化和预警发布的自动化，同时也为短时临近预报搭建了更快速、方便、有效的工作平台。

参考文献

[1] 叶青，陈冰廉.Web GIS 技术及其在气象领域的应用[J].广西气象，2004（9） ： 40-43.

[2] 李艳兰，欧艺，周绍毅，等.广西气带气旋灾害评估系统的开发与应用[J].气象研究与应用，2008，29（4）：1-3.

[3] 陈怀亮，周毓荃.人影决策指挥地理信息平台的建立和应用[J].南京气象学院学报，2002，25（2）：265-270.

[4] 陈豫英，赵光平，王红英.宁夏汛期地质灾害气象预报预警模型研究[J].灾害学， 2005，20（3）：25-28.

风监测：实时十分风速、风向（风羽表示，颜色报警6级蓝色、8级红色、10级橙色、12级红色）、阵风（数字表示，7级蓝色、9级红色、11级橙色、13级红色）声音报警。

能见度监控：能见度实时监控，以图形与文字表示、颜色声音报警，<1000 m蓝色、<500 m黄色、<200 m橙色、<50 m红色来表示，同时以声音报警。

2.2 灾害天气气象服务平台设计

灾害性天气气象服务平台主要是根据服务需求，预报员便捷地浏览各数值预报结果或者集成预报结论，编辑、制作并发布预报结论及服务材料。

预报预测模块：通过集成各数值预报结果，建立了以中、短期预报与灾害性天气预报系统警报为核心的预报业务系统。通过对卫星、雷达、自动站资料的同化，建立了短时强降水、大风、冰雹、海雾等强天气的短时临近精细化预报。同时计算各种灾害性天气指数参数并图形化显示[4]，便于预报员集成浏览各类数值预报。

预报服务模块：通过集约化管理，集成显示制作各种上报所需的决策资料，建立模板，一键式制作，人工干预后合成文档，发布其所需单位。常规业务制作产品按照时间节点提请制作。同时平台还有灾情落区预报、灾情收集、灾害性天气个例库、预报指标文档等信息。

3 数据库设计

根据设计需求，气象探测资料中自动站数据定义为2张表：小时数据表data与分钟数据表 datatest；浮标站数据表定义为BuoyHour。

Data、datatest表分别存放自动站小时、分钟的资料，包括站号、站点名称、气温、气压、风向、风速、相对湿度、雨量等气象要素。

bouyHour表存放浮标站数据，包含自动站信息及部分海洋信息资料。

其他探测资料的数据（雷达、卫星、风廓线等）存放以文件形式存放，统一存放文件服务器，便于从平台调取查阅。

4 代码实现

以发布灾害性天气落区制作及预警信息发布为例，其代码如下。

4.1灾害性天气落区的程序代码

protected function fabuBtn_clickHandler（event：MouseEvent）：void

{ var graphicarr：ArrayCollection=disasterlayer.graphicProvider as ArrayCollection；//获取当前地图中灾害预警范围图形

for（vari：Number=0；i

{ //将属性信息为未发布的灾害预警进行发布

if（graphicarr[i].attributes.state.toString（）==”未发布”）{

varpolygon：Polygon=graphicarr[i].geometry as Polygon；//获取图形的几何多边形

//将几何多边形信息编码成Json格式，并调用WebService，保存到Oracle数据库中 WS.SaveDisaster.send（graphicarr[i].attributes.name.toString（），com.esri.ags.utils.JSON.encode（graphicarr[i].geometry）.toString（），graphicarr[i].attributes.name.toString（））

}}}

4.2 灾害性天气预警发布的程序代码：

///

/// 灾害预警种类

/// 灾害预警落区范围几何信息

/// 灾害预警描述

public string SaveDisaster（string Catogray， string Graphic， string Description） {

string State = “启动”；//初始化预警状态

OracleConnection conn = new OracleConnection（conStr）；//初始化数据库连接

conn.Open（）；//打开数据库连接

Int64 maxid = this.getmax（"select FID from TWEA "）；

//设置数据库连接字符串，把信息保存到数据库中

string sqlStr = string.Format（"insert into TWEA （FID，CATOGRAY，DESCRIPTION，STATE，CREATETIME，GRAPHIC） values （ '{0}'，'{1}'，'{2}'，'{3}'，to_date（'{4}'，'YYYY-MM-DD HH24：MI：SS'），：GRAPHIC）"， maxid， Catogray， Description，State， DateTime.Now）；

OracleCommand cmd = new OracleCommand（sqlStr， conn）；

OracleParameter param = new OracleParameter（"：GRAPHIC"， OracleType.LongVarChar）；

param.Value = Graphic；

cmd.Parameters.Add（param）；

if （cmd.ExecuteNonQuery（） > 0）

{ conn.Close（）；return “发布成功”； }

else{ conn.Close（）； return “发布失败”； } }

5 结语

（1）本文介绍的平台包括灾害性天气实况预警与气象服务业务系统是对青岛市自动气象观测站、雷达、卫星、风廓线等实况资料的监测预警，是一套基于GIS的有效监测、跟踪、定位、报警和诊断，对短时强降水、雷雨大风、龙卷风、冰雹等强对流天气进行自动识别、预报、制作的综合性预报业务平台。

（2）通过系统建设可以实现全市灾害性天气信息和资源共享，实现强天气预警的客观化和预警发布的自动化，同时也为短时临近预报搭建了更快速、方便、有效的工作平台。

参考文献

[1] 叶青，陈冰廉.Web GIS 技术及其在气象领域的应用[J].广西气象，2004（9） ： 40-43.

[2] 李艳兰，欧艺，周绍毅，等.广西气带气旋灾害评估系统的开发与应用[J].气象研究与应用，2008，29（4）：1-3.

[3] 陈怀亮，周毓荃.人影决策指挥地理信息平台的建立和应用[J].南京气象学院学报，2002，25（2）：265-270.

[4] 陈豫英，赵光平，王红英.宁夏汛期地质灾害气象预报预警模型研究[J].灾害学， 2005，20（3）：25-28.