基于webgis气象数据共享服务系统设计

张胜强　陈亚超

摘要：在基于气象传感器的基础上收集的大量气象数据的基础上，采用网络地理信息系统（webgis）技术构建具有实时共享的气象数据管理系统，实现多种类的气象数据统一管理、分类可视化、天气预警、气象数据分析预测等功能，为农业、生产生活提供个性化、精细化、智能化气象服务。

关键词：气象数据;网络地理信息系统;分析预测

中图分类号：TP317 文献标识码：A 文章编号：1007-9416（2019）02-0132-02

0 引言

基于internet平台，采用web技术与GIS技术相结合的网络地理信息系统（webgis）是通过www协议将GIS系统运行在万维网上，客户端通过网络访问地理信息服务，实现在不同操作系统上获取地理空间数据和空间分析服务。与传统PC端的商用GIS软件相比，网络地理信息系统扩展和完善了地理信息系统的功能实现了空间数据的共建、共享。网络地理信息系统在开放性、移植性、可扩展性上网络地理信息系统具有更加突出的优势。

为了更好地实现气象精细化预报和气象灾害性天气的准确预警，做好气象预报服务工作，本文以气象局发布的实时雨晴数据、雷达云图数据、卫星云图数据、实时采集的数据气象数据设计了基于webgis技术的气象信息管理平台。基于webgis技术的气象信息管理平台，将网络地圖、卫星云图、雷达云图，空间分析功能、统计分析、决策分析等功能集成与一体，能够实现气象信息的实时发布，根据获取的实时的多项气象数据结合多模式集成预报方法，对临近的气象灾害天气进行预警，建成统一协调、反应灵敏、运转高效的恶劣天气应对机制，指导有人们的生产生活，发挥基于webgis技术的气象信息管理系统在防灾减灾中的作用，避免或减少恶劣天气造成的事故和损失。

1 Webgis简介

WebGIS是Web技术与GIS技术相结合的产物， 即基于网络的地理信息服务， 用户可通过浏览器客户端从WebGIS服务器获取地理信息。同时为地理信息共享提供便捷和有效的途径。利用WebGIS技术，用户只需要使用浏览器就可以进行浏览地图和地理空间数据分析。在互联网环境下，WebGIS技术可以实现全球各个领域的空间数据信息的共享，极大的提高了空间数据查询、发布和维护的效率。

如今WebGIS的发展越来越开放化，发展出面向云端、面向大数据的WebGIS技术，通过云计算来处理海量的地理空间数据，采用分布式计算保证数据的高效性和实时性，WebGIS技术逐渐变得越来越强大，成为当今的主流GIS技术。武汉大学李德仁和龚建雅等教授团队研发的GeoGlobe，可以对互联网上全球的含量数据进行组织、管理与可视化，用户还可以根据需要设计自定义界面，调用动态库进行二次开发。

可见，国内的WebGIS发展速度也是十分迅猛，WebGIS技术逐步开源化，服务方式由原来的网络服务逐步转向云服务，从二维逐步转向三维和四维，从各自分开独立的系统逐步转向兼容与集成，越来越满足广大用户的工作和生活需要，在各个领域都被广泛的应用。

2 基于webgis的气象管理平台所具有的优势

（1）空间信息和属性信息统一存储、管理、查询，可实现地图操作基本功能、数据共享、空间分析等功能。

（2）实现空间数据与业务数据的综合管理、能够实现空间数据、业务数据、专题数据的快速查询与检索。

（3）Web GIS是GIS在Internet上的扩展，不仅继承了GIS的功能，而且具有更新快捷、跨平台、访问范围广泛、共享性好、维护方便等优势，完全满足气象信息实时监测、统一管理、共享的业务需求。

3 系统设计与实现

基于webgis的气象信息共享平台是通过对利用无线网络传感器实时采集的气象数据、气象局发布的卫星云图、雷达图等种数据进行处理，利用web service、http协议对处理后的数据进行共享，基于webgis技术实现，气象数据的实时发布以及对气象灾害预警等功能。系统采用五层结构，数据采集层、数据传输层、数据存储管理层、服务层、应用层。

数据采集层：气象数据是基于webgis的气象信息管理平台的核心数据来源主要有两种方式：（1）地面站实时监测的监测数据。（2）在互联网上获取的气象部门发布的高空站、农业气象站的观测数据以及卫星云图和雷达影像的栅格数据。

数据传输层：气象数据的传输包括两种传输方式，第一种是基于物联网通讯协议由气象站的气象传感器采集到的气象监测数据传输到基于webgis的气象信息管理平台;另一种是基于internet的http协议数据传输，主要是客户端与服务器之间的数据交换。

数据存储层：数据出存储层为基于webgis的气象信息管理平台提供数据支撑，用于存储管理实时采集的气象数据、卫星云图、雷达影像、基础地理空间数据，通过对数据组织管理为服务层提供标准的数据访问接口。

服务层：服务层对基于webgis的气象信息管理平台的业务逻辑、数据交互进行封装包括GIS分析服务、地图数据服务、预警服务等。实现数据的增、查、删、改业务模块接口的标准化，为应用层气象数据分析、预报提供应用服务。

应用层：实现了基于webgis的气象信息管理平台的各项功能。包括基础地图数据的基本操作、气象数据的发布、气象灾害的分析预警等功能。实现了对气象相关的各类数据的存储管理、发布共享、分析、可视化，便于人们在农业、社会生产生活活动中对气象环境情况的及时了解果断采取相应措施应对不利的气象环境。

4 气象数据数据库建设

气象数据不仅包括图片数据、历史统计数据、文本数据数据，还包括栅格数据和矢量数据。系统在数据存储层采用对象-关系型数据库Postgis，Postgis数据库是一个开源的对象-关系型数据库，支持空间点、线、面、多边形等实体，能够提供遵循OpenGIS规范的空间对象、空间索引、空间数据操作函数。数据库建设主要包括实时监测数据、雷达云图、气象云图、空气质量数据、基础地图数据。

实时雨量监测数据：实时监测数据包括由气象传感器测得的实时雨晴数据，雨天的实时雨量数据、以及空气质量数据，不同的业务数据进行分表存储。

雷达云图、气象云图：图片数据可以根据功能分表以BLOB格式进行存储。

基础地图数据：基础地理信息数据，是基于webgis气象数据管理系统的专用GIS数据，作为气象数据分析、可视化的载体，包含矢量数据、栅格数据。

5 系统功能

基于webgis的气象数据管理平台是基于网络地理信息系统与物联网技术的专业的气象数据管理平台，其主要特点是将气象观测数据、雷达数据、以及基础地理信息数据进行存储管理以及实时发布，数据丰富、不仅含有实时性数据还包含历史数据，为气象数据的预测提供了数据基础。通过气象数据的实时发布、预测、预警为生产活动提供决策分析依据。其主要功能结构如图1所示。

实时数据监测：提供气象基本数据包括雷达图、卫星趣图，监测站监测的实时雨晴数据，支承数据的时序查询，与基础地理空間数据的交互查询。

数据共享：将基础地理数据、实时监测数据、历史数据以服务的方式发布，实现数据的标准化提供数据共享访问的统一标准接口。实现基础地理数据的可视化，支持地图相关操作。

灾害预警：灾害预警的准确性与及时性是基于webgis气象数据管理平台气象数据服务质量的关键。本系统对于，雷电灾害、特大雨雪天气、暴风等特殊天气做到及时监测及时发现、准确定位，快速预警。

分析预测：本系统可根据采集的实时监测数据，对气候、空间质量进行实时分析、实时发布;对于大雨、大雾、大雪天气做出能见度分析;对于存储的历史数据对历史数据建模进行时序分析为天气预测提供知识库。

6 结语

在广泛收集、采集气象数据的基础上，结合对象-关系型数据库实现气象数据的管理。开发了基于webgis技术构建具有实时共享的气象数据管理系统，实现多种类的气象数据统一管理、分类可视化。提供了实时数据监测、气象数据共享、气象数据分析预测等功能，在生产生活中取得的较好的应用。

参考文献

[1] 刘喆玥.WebGIS技术在交互式天气预报三维可视化系统中的应用[D].南昌大学，2018.

[2] 汤健峰，江文萍.WebGIS技术在内河航道可视化管理中的应用[J].测绘地理信息， 2018（5）：3.

[3] 许亚男，刘小春，周世健.基于WebGis的气象预报信息系统[J].中国水运：学术版， 2006，6（5）：87-90.

Design of Weather data Sharing Service System Based on Webgis

ZHANG Sheng-qiang，CHEN Ya-chao

（Henan Polytechnic University，School of Surveying and Land Information Engineering， Jiaozuo Henan  454003）

Abstract：Based on a large amount of meteorological data collected on the basis of meteorological sensors，a networked geographic information system（webgis） technology is used to construct a meteorological data management system with real-time sharing，which realizes unified management of various types of meteorological data，classification visualization， weather warning， Meteorological data analysis and forecasting functions provide personalized，refined and intelligent meteorological services for agriculture，production and life.

Key words：meteorological data;network geographic information system;analysis and forecast