盧君峰，鄧兆青，陳德文，張世民，袁方超，楊金湘，葉雨穎

(國家海洋局廈門海洋預報臺 廈門 361008)

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基于SuperMapGIS的廈門海洋環(huán)境預警綜合信息服務平臺開發(fā)與應用

盧君峰，鄧兆青，陳德文，張世民，袁方超，楊金湘，葉雨穎

(國家海洋局廈門海洋預報臺 廈門 361008)

文章利用SuperMapGIS地理信息技術(shù),結(jié)合Oracle數(shù)據(jù)庫技術(shù)和SOA 架構(gòu)技術(shù)，設計開發(fā)融合海洋環(huán)境數(shù)據(jù)信息管理、數(shù)值預報成果集中展示、海洋預警報和航線預報產(chǎn)品制作發(fā)布等功能于一體的綜合信息服務平臺,包括“一庫一圖一網(wǎng)十系統(tǒng)”，為廈門市海洋防災減災、海上交通安全、海洋旅游安全等提供及時準確、內(nèi)容豐富直觀、形式靈活多樣的海洋預警報產(chǎn)品,為應對海上交通事故、海洋生態(tài)環(huán)境風險提供科學決策支持,從而有效提高政府決策水平,提升廈門沿海地區(qū)綜合防災減災能力。

海洋環(huán)境;海洋預報;數(shù)據(jù)庫;信息服務平臺

1 引言

國家海洋局廈門海洋預報臺一直致力于做好廈門市海洋環(huán)境預報和海洋防災減災預警服務工作，開展眾多針對海洋公益賽事、溢油搶險、海上搜救等特殊預報要求的專項預報服務。近年來，在國家海洋局東海分局和廈門市政府的大力支持下，預報臺在廈門灣內(nèi)初步建立多要素、全天候的海洋氣象觀測網(wǎng)，能夠?qū)崟r掌握廈門市周邊海域的海洋環(huán)境狀況；配置2臺高性能計算機，其具有雙精度浮點理論峰值在1.5 T flops以上的計算能力，并引進多種最新海洋氣象數(shù)值預報模式；開發(fā)各類針對性強的觀測預報業(yè)務化系統(tǒng)，建立適合各類系統(tǒng)的多重海洋信息數(shù)據(jù)庫，形成預報外網(wǎng)、辦公內(nèi)網(wǎng)、數(shù)據(jù)專網(wǎng)分隔獨立但協(xié)同工作的廈門海洋環(huán)境信息服務格局。通過以上工作極大地提升預報臺的海洋預警報技術(shù)能力，拓展預報服務領域。

海洋觀測預報信息是廈門海洋經(jīng)濟建設和社會發(fā)展的重要基礎數(shù)據(jù)之一，也是海洋觀測預報業(yè)務機構(gòu)服務政府和社會公眾的重要內(nèi)容之一。進一步細化服務需求、優(yōu)化服務流程，研發(fā)更實用、更優(yōu)質(zhì)的預報服務產(chǎn)品，提供多角度、全方位的服務，是預報臺持續(xù)發(fā)展的關(guān)鍵。

然而目前自動觀測網(wǎng)和各預報業(yè)務系統(tǒng)的建設基本是獨立和分散的，各系統(tǒng)建設完成后缺乏統(tǒng)一的信息化服務平臺和數(shù)據(jù)庫對其進行綜合管理，各種成果未能有效融合和應用；有些系統(tǒng)由于開發(fā)時間較早，其功能已不能完全滿足目前海洋環(huán)境預警報工作的需求。因此，目前提供的海洋預報產(chǎn)品專業(yè)性強，但存在形式單一、內(nèi)容生硬、不直觀生動、受眾面窄等不足，從而限制其有效發(fā)揮為政府防災減災和應對海洋事故等工作的決策依據(jù)功能。

目前GIS技術(shù)在海洋氣象領域得到廣泛應用[1-5]。為提升預報臺的海洋預報服務能力、滿足社會公眾日益增長的海洋預報服務需求，本研究建立基于SuperMapGIS的廈門海洋環(huán)境預警綜合信息服務平臺，實現(xiàn)對海洋預報服務產(chǎn)品、業(yè)務和系統(tǒng)的集約、整合，規(guī)范海洋預報服務流程，提升服務效率，增強公共服務能力，提高公共服務效益。

2 平臺開發(fā)

平臺以Visual Studio 2010作為開發(fā)工具，以Flex、 Java、C#作為開發(fā)語言，使用以SuperMapGIS為基礎研制的MeteoGIS應用平臺，以高效的Oracle構(gòu)建數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)[6]，采用基于SOA架構(gòu)的信息服務中間件技術(shù)模式，并結(jié)合基于GDB-CLI接口實現(xiàn)的海洋數(shù)據(jù)引擎MG DBE技術(shù)、基于GIS網(wǎng)絡客戶端MG RIAClient實現(xiàn)的海洋數(shù)據(jù)快速顯示和分析技術(shù)以及GIS時空數(shù)據(jù)同步顯示技術(shù)[7-8]，實現(xiàn)廈門海洋觀測預報公共服務業(yè)務從數(shù)據(jù)獲取、加工制作到發(fā)布流程的集約化、規(guī)范化和高效化管理(圖1)。該平臺的服務端運行于Windows Server 2008 R2 x64操作系統(tǒng)，客戶端運行于Windows7以上操作系統(tǒng)。

圖1 系統(tǒng)技術(shù)架構(gòu)

3 平臺功能設計

本平臺針對廈門海洋環(huán)境專業(yè)預報服務的業(yè)務特點，以海洋信息觀測預報產(chǎn)品數(shù)據(jù)庫為支撐，以海洋預報業(yè)務管理策略設置為準則，在專業(yè)海洋預報方法的基礎上，通過海洋GIS地理信息系統(tǒng)，大幅提升人-機交互式程度，建立以海洋觀測資料、海洋預警報產(chǎn)品和海洋防災減災服務為主體的高度自動化、集約化、規(guī)范化的專業(yè)海洋預警信息服務平臺(圖2)。

圖2 廈門海洋環(huán)境預警綜合信息服務平臺

本平臺的功能結(jié)構(gòu)包括“一庫一圖一網(wǎng)十系統(tǒng)”。①一庫，即1個海洋環(huán)境綜合信息系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫，是集基礎地理信息、海洋實況觀測信息和歷史信息、海洋預警報產(chǎn)品信息等各類信息于一體的綜合數(shù)據(jù)庫；②一圖，即1個基礎支撐GIS平臺，將各類基礎地理信息、海洋專題信息、預報參考信息等有機整合，制作1張以臺灣海峽、福建沿海為預報區(qū)域的海洋地理信息專題圖；③一網(wǎng)，即1個海洋環(huán)境預警綜合信息服務網(wǎng)站；④十系統(tǒng)，即由10個業(yè)務子系統(tǒng)組成的“海洋環(huán)境預警業(yè)務工作平臺”，包含46個功能模塊、300余個功能鍵。

4 平臺子系統(tǒng)應用

4.1 海洋綜合觀測數(shù)據(jù)顯示分析系統(tǒng)

該系統(tǒng)按站點類型在地圖上分類別展示各類海洋氣象水文觀測要素的數(shù)據(jù)信息。將福建中南部沿海岸基測點站、廈門防汛站、臺灣觀測站、東海浮標站、ADCP海流計、X波段雷達6大類站點和觀測信息實時入庫，提供氣溫、氣壓、水溫、波浪、風、潮位、濕度、海流、降雨量、鹽度等要素數(shù)據(jù)，以列表、曲線、氣泡形式進行展示。提供對所選要素和站點數(shù)據(jù)的查詢統(tǒng)計功能，實現(xiàn)對查詢結(jié)果的圖形、表格的展示和導出。提供相關(guān)操作設置功能，包括站點設置、要素訂正、專題圖冊的顯示控制、地圖要素的顯隱控制等。

4.2 預報參考資料顯示系統(tǒng)

該系統(tǒng)提供對預報所需的定時自動下載的多種海洋氣象參考資料圖片的查詢展示，包括韓國、中國臺灣、日本、歐洲中心、CIMSS的實況天氣圖、海浪圖、數(shù)值預報圖以及衛(wèi)星云圖、雷達圖、海溫圖等，實現(xiàn)歷史查詢、圖片縮放、單屏(多屏)瀏覽、單屏自動播放。

4.3 臺風實時監(jiān)測預警決策分析系統(tǒng)

該系統(tǒng)以多年歷史臺風和實時臺風數(shù)據(jù)庫為基礎，實時監(jiān)控最新臺風狀況，自動刷新顯示最新臺風路徑，從時間和空間多維角度，即按年份的基本查詢和按點、線、區(qū)域的高級查詢進行任意臺風快速查詢，以氣泡形式瀏覽臺風中心詳細要素信息，以GIS地圖展示臺風的實時路徑以及中國、美國、日本、中國臺灣等多家機構(gòu)的預報路徑。實現(xiàn)查看臺風移向移速監(jiān)測、距離監(jiān)測以及圖例信息，并可對遺漏的臺風信息進行手工補錄。同時建立歷史風暴潮增水數(shù)據(jù)庫，實現(xiàn)臺風路徑和風暴潮增水的同步展示，為風暴潮預報提供有效的參考依據(jù)。

4.4 精細化多模式數(shù)值預報顯示系統(tǒng)

該系統(tǒng)使用預報臺自主計算的POM、ROMS等多種數(shù)值預報模式產(chǎn)品，對數(shù)值數(shù)據(jù)進行加權(quán)抽稀處理，實現(xiàn)不同區(qū)域海區(qū)的相關(guān)精細化格點預報數(shù)據(jù)在GIS平臺的疊加展示，可展示氣壓、海流、海浪、海溫、潮汐、鹽度、風場等要素，通過色斑圖、等值線圖的形式直觀展示，為預報員提供有效的預報參考。

4.5 日常海洋預報產(chǎn)品制作系統(tǒng)

該系統(tǒng)針對預報臺的海洋預報業(yè)務實現(xiàn)4個項目的預報制作功能，包括海浪水溫預報、大潮預報、海濱度假區(qū)預報和浴場預報。根據(jù)不同預報時段的預報區(qū)域、預報項目靈活定制預報參數(shù)、預報時效和預報內(nèi)容，經(jīng)過預報員人工修改訂正，通過配置預報產(chǎn)品模板自動生成海洋預報信息產(chǎn)品。

4.6 預警報繪圖系統(tǒng)

該系統(tǒng)實現(xiàn)海浪、風暴潮預警報圖形的繪制，能夠疊加實時臺風路徑，繪制落區(qū)靈活調(diào)整，提供繪制標注工具包，可在GIS地圖上進行線、面、標注的繪制，并可將繪制的圖形產(chǎn)品以不同格式形成圖片導出保存，提供落區(qū)復位、自由截圖功能。根據(jù)時間段查詢已制作保存的預警報圖形產(chǎn)品，提供圖形產(chǎn)品查看功能。

4.7 預警報制作與決策服務系統(tǒng)

該系統(tǒng)建立不同區(qū)域和不同預警級別的預警服務產(chǎn)品的統(tǒng)一模板，結(jié)合臺風信息、天文潮信息和預警報圖片，智能制作生成臺風影響期間的海浪預警報單和風暴潮預警報單，提供海浪警報、風暴潮警報的入庫、查詢、統(tǒng)計功能，提高預警決策服務的效率。

4.8 航線預報制作系統(tǒng)

該系統(tǒng)從SWAN與WRF數(shù)值預報模式產(chǎn)品數(shù)據(jù)中提取覆蓋臺灣海峽及其周邊的氣象、海洋要素的風速、風向、浪高、浪向、周期5個要素的值并進行加工處理，建立預報數(shù)據(jù)庫，實現(xiàn)圖形化的交互式預報制作，對海峽兩岸的26條航線的風、海浪、周期的數(shù)據(jù)進行批量修改與還原，通過配置好的各類文件系統(tǒng)模板自動生成預報產(chǎn)品，同時實現(xiàn)航線的自定義添加、修改、刪除。

4.9 預報會商材料制作系統(tǒng)

該系統(tǒng)實現(xiàn)周會商、臺風會商的PPT材料制作功能。通過調(diào)用配置好的相關(guān)模板，在設置中配置要顯示的日期、臺風資料、實測資料、天文潮資料、天氣預報圖片等信息，可使用語句定制功能制作說明文字，實現(xiàn)會商材料的一鍵式生成。在自定義操作中，圖片的布局可單屏或多屏顯示，提供屏幕截圖、錄屏和圖片插入功能。

4.10 預報產(chǎn)品發(fā)布管理系統(tǒng)

該系統(tǒng)基于預報信息服務產(chǎn)品數(shù)據(jù)庫建立統(tǒng)一的發(fā)布管理平臺，針對不同服務對象的需求，進行產(chǎn)品發(fā)布的定制化和自動化，實現(xiàn)短信、傳真、電子郵件、網(wǎng)站、電子顯示屏、微信公眾號等多種發(fā)布手段的整合，提供一鍵發(fā)布功能。同時可顯示產(chǎn)品的發(fā)布狀態(tài)、接收情況和統(tǒng)計匯總信息。

5 結(jié)語

廈門海洋環(huán)境預警綜合信息服務平臺提供海洋觀測預報綜合數(shù)據(jù)顯示分析、海洋災害預警監(jiān)控、海洋環(huán)境短時臨近預報、精細化多模式數(shù)值預報等功能，進一步提高監(jiān)測預報的準確性、災害預警的時效性和防范應對的科學性。設計理念先進，多模式集成和應用將有助于預報質(zhì)量的提高，可及時有效地通過各種方式對服務產(chǎn)品按服務對象、需求、范圍自動定制發(fā)布，為社會生產(chǎn)、生活提供更加準確的海洋環(huán)境、海洋災害預報和服務，提升海洋預警報服務水平，提高海洋防災減災決策能力，為政府各級部門海洋防災減災提供更加科學的參考依據(jù)。由于公眾對海洋信息的需求日益提高，預報臺也將繼續(xù)努力，不斷改進和完善業(yè)務，以適應社會經(jīng)濟的快速發(fā)展。

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Development and Application of Xiamen Marine Environmental Warning Comprehensive Information Service Platform Based on SuperMapGIS

LU Junfeng，DENG Zhaoqing，CHEN Dewen，ZHANG Shimin，YUAN Fangchao，YANG Jinxiang，YE Yuying

(Xiamen Marine Forecast Station，SOA，Xiamen 361008，China)

By using SuperMapGIS technology and Oracle database technology and SOA technology,a comprehensive information service platform was designed and developed,which had integrated the information management of marine environment data,the centralized display of numerical forecast results,the production of marine warning and forecasting products,including one library,one chart,one net and ten systems,as the information service platform for Xiamen marine disaster prevention and mitigation,maritime traffic safety,marine tourism safety,etc.,to provide timely and accurate,content rich and intuitive,flexible forms of marine warning products in response to maritime traffic accidents,marine ecological environmental risk decision-making support ,which could effectively improve the government’s decision-making level and reliability,and promote the comprehensive disaster prevention and mitigation capacity of Xiamen coastal area.

Marine environment，Marine prediction，Database，Information service platform

2016-12-26；

2017-05-22

2014年廈門市財政業(yè)務專項(廈財農(nóng)[2014]3號).

盧君峰，工程師，碩士，研究方向為海洋預報，電子信箱:junfengluke@126.com

P7

A

1005-9857(2017)06-0081-04