基于GIS技术构建农业气象灾害监测预警系统
　　摘 要 :结合GIS的空间建模能力,空间分析能力设计了农业气象灾害灾前、灾中、灾后整个过程提供更为直观的监测预警平台,进而为提升农业气象灾害监测预警能力提供一种新思路.
　　关键词: GIS技术, 农业气象灾害, 监测预警
　　1 系统构建思路
　　农业气象灾害防御需要了解天气预报、天气实况、气象灾害的影响范围、持续时间、灾害强度以及灾区域地理分布人口、大牲畜数量、农作物播种面积、水利灌溉状况等大量数据,这些信息既包括空间地理信息,又包括大量与空间密不可分的气象属性信息.农业防灾减灾需要加快建立与GIS体系相适应的平台.利用地理信息系统(GIS)技术,建立农业气象灾害动态监测预警系统,可为农业防灾减灾提供更为丰富、有力的信息支持.
　　1.1 GIS系统软件优势及系统设计原则
　　气象科学数据的共享是气象工作现代化下必然的工作,越来越多的用户在实际的业务当中需要气象科学数据的支持,对于气象科学数据引入GIS的概念后,不仅可以提高数据的共享工作,保障其持续、健康、稳定地发展,而且还能提高气象科学数据的利用率,使得共享的数据满足农业趋利避害的应用,更好地为新农村建设服务.GIS系统软件具有基础地理数据丰富、功能强大、可扩展性强等优势,可将农业气象灾害统计信息在地图上直观展现出来,满足农业气象灾害监测预警系统需求中对GIS平台的要求.
　　GIS系统的设计原则有:一致性、先进性、完备性、适用性、扩充性,可靠性和安全性.
　　1.2 系统总体框架
　　地理信息系统的整个总体框架由3部分组成:网络层:主要是包括网络系统及其相关的软硬件环境,这是系统运行的基础保障.数据层:主要由用户信息、天气预报、气象灾害预警、当地农业气象灾害库,农业专家库、种养大户库组成.应用层:该系统产品发布采用WEB发布和短息、大喇叭、电子屏发布.提供了天气预报、农作物气象灾害预警、农业气象灾害天气实况、卫星云图、雷达图、气候分析评估报告、农业专题、市场信息、农业气象知识、气象专题视频、公共信息等功能.
　　2 系统关键技术的解决方案及功能设计
　　2.1 业务交换和数据共享问题
　　各个系统间的业务交换和数据共享一直是个难题.采用面向服务的体系结构(Service-Oriented Architecture,SOA)来解决这个问题.面向服务的体系结构是一个组件模型,首先根据需求分析,定义应用程序的不同功能单元(称为服务),每个服务都对应中立的接口和契约,独立于实现服务的硬件平台、操作系统和编程语言.在应用中通过服务之间定义把接口和契约联系起来,使构建在各种系统中的服务以一种统一和通用的方式进行交互.这种具有中立的接口定义(没有强制绑定到特定的实现上)的特征称为服务之间的松耦合.
　　2.2 基于空间信息检索分析问题
　　GIS与一般制图系统的重要区别在于其强大的空间分析能力,它能表达现实世界地理要素的空间位置与空间关系.系统实现农业气象灾害信息查询时可采用空间分析技术.首先系统将目前实时库、历史库中所有观测台站通过"地理坐标编码"的方式转换形成空间数据,其属性值包含了台站名称、台站号、以及台站类别等信息.在进行数据检索时,将台站以图层的形式加载到业务系统中以便提供用户基于空间区域的气象要素检索.系统应设计按市、区以及流域等多种区域选择方式,供用户按区域自由选择台站,从而作进一步分析如分析某区域的气象要素等值线图、色斑图等.系统在农业气象灾情信息检索分析、农业气象灾害分析中也均可采用空间分析技术.
　　2.3 强大的工作流引擎问题
　　工作流引擎通过对业务、公文流转进行分析以及抽象,将不变和变化的部分进行划分,用户可轻松的通过可视化的工具对事项的流程、流程环节涉及的人员(角色)、流程环节的表单、流程环节的操作进行修改,从而到达了应对不断变化的需求的目的,而工作流管理系统通常提供的流程监控、查询统计模块更是极大程度的为用户优化流程提供支持,以提高调度管理的工作效率.
　　2.4 评估模型的插件技术问题
　　GIS技术提供了较强的空间建模能力,如栅格分析、影响范围分析、缓冲区分析等都有利于农业气象灾害性天气损失评估模型的建立.但由于模型的复杂性、多样性和可变性,用户可能需要经常修改模型及模型所采用的参数以适应动态变化的实际情况.对于特定模型参数,虽然可以采用配置文件实现,但如果采用的模型本身发生变化,就很难在配置文件上做相应的修改而实现.因此系统设计时采用COM插件技术以便增强系统的可扩展性和适应性.插件采用自定义的标准化接口来与主程序进行通讯,有基本参数,启动调用,还有将模型计算结果进行可视化的显示接口.同时系统提供了模型增加、修改、删除等模型管理功能.
　　2.5 数据模型的统一与交互问题
　　本系统一个重要的目标是实现信息资源共享,使得管理更加规范化.为了解决这个问题,采用IEC提供的公共信息模型(Common Information Model,简称CIM)来统一构建数据模型,这个模型是国际通用的数据统一模型和主要解决方案,为数据交互和统一提供支撑,减少了数据的重复维护工作.
　　该系统设计的功能有:导入各监测预警发布点的地理信息,使各点自动在地图上进行精确的显示;根据在地图上选定的闭合区域进行监测预警发布;将预报的灾害强度分布图与地图叠加,进行不同灾害强度在地图上所包含的发布点(即不同的灾害强度影响的不同区域),并可进行不同强度灾害的预警;对不同强度的灾害所属地区在地图上以不同的颜色进行颜色监测预警;可查看任意选定区域内的所有发布点的综合信息;提供短信平台、广播系统、电子公告牌接口;提供历史监测预警发布信息的查询,包括对监测预警发布的日期、时间、灾害强度、发布点名称等.
　　3 系统安全保障机制设置
　　3.1 数据加密
　　安全套接层协议(SSL)是在Internet基础上提供的一种保证私密性的安全协议.系统利用SSL协议实现远程安全登录和安全数据传输了;利用信息加密工具"PGPi"实现密钥的创建和管理、窗口信息(包括e-mail)加密与签名、文件的加密与签名、文件的传统加密和归档、文件和磁盘的安全清除.
　　3.2 病毒防疫
　　服务器端安装先进的病毒防治软件,实现预防病毒.它通过自身常驻系统内存,优先获得系统的控制权,监视和判断系统中是否有病毒存在,进而阻止计算机病毒进入计算机系统和对系统进行破坏.
　　3.3 安全防黑客服务,主要内容分为四个部分
　　系统/数据库安全检测;安全漏洞修补服务;365×24×7实时入侵监控服务;系统入侵紧急响应服务.
　　3.4 备份与恢复
　　可对系统中各层次的信息,实施了不同的备份和恢复措施,目的是:尽可能快地恢复运行计算机系统所需的数据和系统信息.针对系统的数据量、使用频率,针对大量变化较少的基础地理信息数据采取季度年一次全盘备份;针对关系型业务专题数据,采取每月全盘备份,每周增量备份的方案,保证系统数据的可及时恢复性前提下减少了备份成本.
　　4 结论
　　综上所述,应用GIS技术构建农业气象灾害监测预警显示平台,可提高预警信息的时效性,以及受影响区域预测的准确性,提供农业气象灾害综合信息的查询和检索,实现农业气象灾害信息实时动态显示分析、监测预警等功能,为农业气象灾害部署提供决策依据.