张骁，孙楠，刘壮峰，李骏，王铮清，虞佳维

（舟山市气象局，浙江舟山 316000）

WebGⅠS（网络地理信息系统）是指基于网络平台，客户端应用软件采用网络协议，运行在网络上的地理信息系统，即将GⅠS 所能提供的功能通过网络展现给用户[1]。WebGⅠS 有利于信息共享，并易于实现数据分布式管理[2]。

随着现代天气业务体系不断完善，气象产品的精细化程度明显提高[3]。数值预报具有越来越重要的地位，对预报的准确度也提出了更高的要求。精细化格点预报是指天气预报时间上能够精确到小时甚至分钟级，空间上能够定位到县、乡镇、村、灾害点，数量上能够细化到某一个具体数值[4]。近年来，国内不少学者对基于WebGⅠS 在气象领域的应用做了大量的研究分析：李建伟等[5]基于WebGⅠS 技术，对海洋气象服务所需的数据资源和预报业务流程进行了充分融合，实现不同功能区用户对信息的叠加分析；李显风等[6]为满足气象业务及气象服务对实况网格产品的服务需求，在实时收集和处理各种实况网格产品基础上，构建了基于WebGⅠS 的实况网格产品应用分析平台；王伟等[7]基于WebGⅠS 技术对集历史雨量、面雨量预报、水位径流预报、预报评估、专业服务文稿以及台风、雷达、卫星等多功能于一体的水库气象服务平台进行了设计与实现；张骁等[8]基于WebGⅠS 和信息数据可视化技术，构建了一个涵盖地图显示和基本操作、实况气象要素信息实时显示监测功能的WebGⅠS 系统；任芳等[9]研究了各类气象数据在WebGⅠS 地图上的叠加显示，设计陕西省气象服务中心专业用户气象信息服务网站系统。舟山精细化10 m 风场资料在业务应用中主要通过中国气象局开发的基于C/S 架构的Micaps4 进行分析研究，存在显示过于密集、操作繁复等问题，这不能满足预报员通过多途径便捷高效开展预报业务工作的需要。舟山精细化风场数值预报产品显示系统针对舟山气象服务信息化建设实际业务需求，基于WebGⅠS方式和采用B/S 架构，利用信息数据可视化技术将精细化预报格点风矢量资料分色斑图、流线图、风杆图实时显示于地理信息系统中。

1 资料介绍

本系统所用资料主要是浙江省气象科学研究所提供的舟山地区Micaps第11类格点矢量10 m风场资料，数据网格大小为450×450，因网格数据过于密集，在绘制风杆图产品时对数据进行抽稀，抽稀后网格为300×300。风场产品资料数据格式如图1 所示。其中，第一行为Micaps 资料类别、产品名称，第二行分别为产品年、月、日、时、分、秒、经纬度网格格距、起止经纬度、经纬向格点数。空数据记为9 999.000 000。数据先放U（水平）分量，数据按先纬向后经向排列，放完U 分量再放置V（垂直）分量。

图1 风场产品资料数据格式

2 系统结构设计

该系统整体架构如图2 所示，分为3 层架构。3层架构将整个业务应用划分为前端应用层、后端逻辑层、数据层。区分层次的目的是“高内聚、低耦合”[10]。

图2 系统设计架构

前端应用层是系统用户直接操作的客户端页面，该层精细化预报产品能够正确、及时地显示于地理新信息系统。后端逻辑层中通过编写Python 脚本定时同步最新时次整点精细化网格数据文件，并在生成最新时次预报产品后删除过往时次数据，解析网格资料绘制色斑图、流线图、风杆图产品。数据层是系统基础数据环境，包括精细化网格资料数据、浙江省气象局内网地图资源等。

3 系统功能实现

针对舟山气象服务信息化建设的实际业务需求，每小时同步浙江气科所舟山地区精细化风场资料到本地Web 服务器，定时删除本地Web 服务器原产品资料和数据，利用精细化风场资料绘制3 类风场预报产品。加载浙江省气象局内网地图系统，可通过点击图标切换矢量图、地形图、卫星图作为地图地图。运用WebGⅠS方式将精细化预报格点资料产品正确高效、分时、分类地显示在地理信息系统上。通过点击时间控件切换未来12 h 各整点预报产品，通过点击勾选不同产品要素，按实际需求于地理信息系统上展示，切换如图3（色斑图）、图4（流线图）、图5（风杆图）这3 种不同时次的精细化预报要素网格资料产品。

图3 系统功能效果色斑图

图4 系统功能效果流线图

图5 系统功能效果风杆图

4 系统开发主要技术

本系统以浙江省气象局内网地图为基础，考虑使用B/S 方式，主要基于B/S 具有操作使用方便、维护管理方便等特点。前端布局使用Bootstrap 前端开源框架，开发响应式布局、兼顾移动设备的Web 项目。使用OpenLayers 3 地图框架，OpenLayers 是一个开源的项目，其设计之意是为互联网客户端提供强大的地图展示功能，包括地图数据显示与相关操作，并具有灵活的扩展机制。后端使用Asp.NET 体系框架，通过Ajax技术实现前端和后端数据交互，服务器当前最新时次产品列表结果将以Json 格式返回前端。第三方JS 资源涉及jQuery、Bootstrap 等。通过配置xml（可扩展标记语言）配置图例显示、产品种类、抽稀密度、投影方式、投影范围等绘图参数，调用Python 库包绘制精细化产品。编写Python 后台程序定时同步最新时次精细化风场产品资料至系统服务器，删除上一时次数据和产品，若最新时次产品未生成，则仍显示上一时次产品。

5 小结

系统主要特色是将本地精细化数值预报产品应用于地理信息系统，丰富气象产品资料可视化，为气象预报人员提供便捷多样化产品服务。精细化预报网格资料产品分时、分类并按照实际需要快速显示于地理新信息系统，便于气象预报人员分析与研究。针对舟山气象服务信息化建设的实际业务需求，基于WebGⅠS方式和信息数据可视化技术将精细化预报格点风矢量资料分色斑图、流线图、风杆图实时显示于地理信息系统中，显示未来12 h 整点精细化风场预报产品。系统后期资料产品将扩展至解析舟山市气象台、舟山市港航气象台预报研究团队的最新研究成果，如海雾、大风、暴雨等本地精细化数值模式产品。舟山精细化风场数值预报产品显示系统对精细化预报模式产品本地化释用和预报业务人员进行天气研判具有重要意义，为精细化定量化本地天气预报、灾害性天气预报预警、气象防灾减灾等提供了关键便捷的技术支撑。