面向移动计算平台的气象数据可视化系统关键技术

移动计算时代的到来伴随着人工智能、大数据挖掘、GPU并行计算等信息技术的飞跃和Web技术规范的统一,这一发展促进了众多面向移动计算平台的气象数据可视化应用的诞生和蓬勃发展。然而移动计算设备存在计算能力较弱、图形软件库功能不齐全的缺陷,造成国内的气象应用存在着可视化方法陈旧、浏览器兼容性和性能不理想的问题。〖JP2〗为此,本文设计并实现了基于B/S架构、面向移动计算的气象数据交互分析与显示系统WeatherApp。〖JP〗首先研发了二三维一体化的数字地球引擎,该引擎提供了常用的地理信息系统功能,能够在不同维度视图之间快速切换,为全新渲染方法的引入奠定了基础。其次,实现了包括流线和体绘制在内的高级三维可视化方法。本系统已应用于台风预报业务中并取得较好的应用效果。通过支持所有主流桌面和手机浏览器,WeatherApp能够让用户随时随地通过移动计算设备查看感兴趣的资料,进而提高工作效率。     

基于ZigBee技术的无线气象数据采集系统的设计与实现

随着各类新型气象观测要素的增加,自动气象观测场线缆的数量也随之增加,从而提高了系统的故障率;由于大部分观测场都采用地下布线,使得后期维护或维修十分不便。文章设计了一套基于ZigBee技术的无线气象数据采集系统,介绍了系统的总体设计方案和ZigBee模块的硬件电路,同时对协调节点ZigBee网络组建、数据接收及传输到服务器端环节进行了软件设计;最后对采集系统进行了对比观测,观测结果显示：系统能稳定地将各传感器的数据实时、准确地传输到服务器端,实现了气象数据在ZigBee无线网中的采集。     

基于宽带网技术的气象数据传输系统

介绍了以ADSL宽带专线方式接入Internet，进行雷达资料等气象信息分发的实现方案，说明依托目前ISP提供的通讯手段进行气象信息的传输是完全可行的。     

气象数据的可视化及其在电视气象节目中的应用前景

通过对气象数据可视化的概念的阐述，从软硬件两方面分析其在电视气象节目中的应用可能,提出可以利用并加以开发的几种相关途径。     

基于GIS的雷电数据可视化地图组件设计与实现

雷电发生发展于地理空间,具有明显的时空特性,因此在地理信息平台的支持下进行各种雷电数据空间及其属性特征分析具有重要的意义。在ArcEngine的基础上,设计研发了雷电数据可视化地图组件（Thunder Map）,按照数据定义层、数据功能层以及地图UI层的3层逻辑结构,实现了各种雷电相关数据基于地理信息平台的可视化表达,并提供了相关数据管理与功能分析的操作接口,为基于地理空间信息的雷电数据处理提供可视化的功能组件支持。     

运维数据可视化展示平台的设计与实现

运维数据可视化展示是基于HTML5技术和可视化技术,通过对运行监控、资源状况、气象数据全流程等多维数据实时展示,形成可视化展示大屏,实现多源异构数据整合和实时呈现运维数据,增强基础资源利用效率,为决策分析提供不同维度的运维数据关系。     

晕渲图技术在气象模式数据可视化上的应用

晕渲法根据山体阴影值的原理,利用光照角度和方向、坡度和坡向的关系来计算光通量的明暗值,利用色调的明暗来展现气象模式数据的立体感。晕渲图的着色方法是将每个格点上的明暗值作为HSV色彩模式中的明度,结合饱和度和色度获得HSV色彩值,再通过HSV色彩模式和RGB色彩模型之间的转换,使用RGB色彩模型进行着色,实现气象模式数据彩色晕渲图的绘制。本文在气象模式数据的可视化工作中,利用晕渲图技术,实现对物理概念上与地形类似的气压、位势高度等数据的三维绘制。相比于传统的等值线填色方法,晕渲图技术能够直观表现大气形势场的立体分布,以凹凸效果表现高低值天气系统,通过坡面的陡度体现天气系统的梯度变化;能够展现数据的像素级细节,识别梯度较小的涡流扰动,显示等效地形影响,帮助气象工作者更好地解释数据,为气象模式中数据处理的改进提供参考。     

基于GPRS网络的远程气象数据采集系统设计和实现

根据我国实时监测气象设备布设网点不断扩大和加密的现状,提出利用现有的GPRS网络覆盖范围广、实时在线、通信质量高和维持费用低等优势,设计一种基于GPRS网络的远程气象数据采集系统。介绍该系统的结构模式和功能,系统中远程测控终端的硬件结构组成,相关的电路芯片使用。阐述编制相应控制软件的方法,在Microsoft Visual Studio 6.0可视化编程语言集成包环境下开发管理中心软件的方法,以及基于GPRS网络的远程气象数据采集系统的实际应用情况。     

MICAPS系统本地化的技术方法与应用

指出了进行MICAPS系统本地化改造的原则，思路，总结了MICAPS系统本地化改造过程中的相关技术方法和诸如建立合理的DATATIME，TAB和WS．DAT件，快捷地形成地方地图经数据的其它地理信息等一些适应本地业务需要和体现本地特色的实用方法和技巧，以及这些方法技巧的应用效果。     

基于消息中间件技术的分布式气象数据同步系统设计和实现

本文针对新的资料传输流程建立后江苏省气象数据实时共享需求,基于消息中间件技术,设计并实现了一种省市气象数据同步系统。提出数据同步系统的总体架构和实现方案,基于业务需求设计了数据库表和消息模型,开发了数据同步状态信息查询Web页面。目前系统已在全省多个地市部署应用,为省市县3级气象业务提供稳定、及时有效的数据支撑,取得较好的应用效果。     

面向气象数据可视化的多功能绘图引擎研究与实现

针对气象数据可视化应用中对渲染速度和出图质量的要求,基于抽象工厂模式设计并实现了一款集多种图形渲染技术于一体的渲染引擎。通过实时切换图形渲染技术,该引擎在保持图形显示属性不变的前提下,既能够提供由硬件加速技术所享有的高性能,又能够输出高质量的矢量图形。使用该引擎的气象信息分析处理系统能够实现天气图的交互制作,海量气象数据的实时显示,用于科研论文和业务演示的矢量格式图像文件生成。因此,该绘图引擎能够较好地满足天气预报业务和气象科研两个方面的可视化需求。     

基于规则引擎的多元大气信息数据质量检查方法

为了提高气象观测资料的质量,为天气预报以及各类气象业务系统提供可靠的数据来源,提出了一种基于规则引擎的气象观测资料质量检查方法.该方法能对各类常规气象报文进行实时、准确地解码与译码,检查、订正不符合世界气象组织和中国气象局编码规范的报文,并具备灵活的人机交互能力,以适应各类气象观测资料不断发展、变化的要求.该方法的应用,可取代传统的以气候极值检验为主要手段的质量检查方法,提高了实时资料处理的效率,并显著提升了相关气象产品结果的准确性.经实践证明,该方法的应用是行之有效的.     

保险电子气象证明服务系统设计与实现

针对传统气象证明服务效率与现有保险业务发展需求不匹配的问题,提出一种气象异构数据同步处理的在线保险电子气象证明服务系统的设计与实现方案.通过提取保险业务的气象证明服务需求,采用Springboot框架和特定接口协议技术,将雷达回波数据、自动站气象六要素数据、闪电定位数据等多元异构气象数据进行抽取、转换、展示,形成行业气象服务客户需要的公共气象服务产品,即保险电子气象证明,并通过设计特定接口,将证明材料进行规范化输出,完成保险电子气象证明服务系统的设计与实现,对提高保险电子气象证明服务效率具有较强的促进作用.     

气象网格数据的快速渲染研究与应用

随着更高精度的气象网格数据在气象业务中的广泛应用,使用高精度网格数据为社会公众提供精细化气象服务的需求越来越旺盛。针对气象网格数据文件大,网页前端动态渲染效率低等问题,提出基于瓦片金字塔模型的网格数据快速传输和渲染技术的研究及应用。采用服务器端的金字塔模型的瓦片动态切割、压缩传输以及浏览器终端的插值和渲染等技术,实现基于B/S框架下HTML5的气象网格数据快速展示的流程。同时,利用中国区域1 km分辨率多源融合实况分析产品,基于微信小程序终端进行检验发布,试验结果表明,百兆级气象网格数据可视化更新时间达毫秒量级,可以广泛应用于各类空间网格数据高效可视化的页面渲染。     

宁夏气象资料自动归档管理系统设计与实现

气象探测资料种类多、数据量大,早期宁夏实时气象探测资料主要存储在各类服务器中,如何便捷高效地使用气象探测资料是困扰业务人员的难题。本文首先分析了宁夏气象资料归档业务需求,制定了气象资料自动归档策略;其次,介绍了系统的总体架构,阐明了各功能模块的设计思路;再次,采用了MySQL、NAS和Bootstrap等关键技术,设计开发了“宁夏气象资料自动归档管理系统”;最后,统计了宁夏气象资料的自动归档情况和展示了资料查询下载效果。经试运行,该系统可以实时自动归档宁夏气象探测资料和基础预报资料,能够查询下载数值模式产品、雷达数据和天气图等归档资料。     

省级新一代气象通信系统传输流程的设计与实现

新一代国内气象通信系统是继“9210工程”之后,国内气象通信系统的升级,建立了国家级和省级数据传输、通信数据处理和系统监视的统一管理平台。按照全国气象宽带网建设计划,新一代国内气象通信系统将取代现行气象通信系统。目前正与现行业务并行,这既是新一代国内气象通信系统测试系统及软件功能的需要,也是省级信息传输部门进行本地化配置、流程整理的需要。辽宁在分类流程梳理的基础上,建立了与现行通信系统并行的新一代气象通信系统传输业务流程,并投入业务试运行。雷达产品和基数据通过PUP软件、自动站资料、风能资料等由中心站软件实现向新一代通信系统传输,其他资料由9210通信服务器和雷达传输服务器转发到新一代通信系统。结果表明：在不影响现行业务的前提下,实现了省内所有气象信息通过新一代通信系统向国家气象信息中心传输,满足了新一代通信系统的测试和本地化应用的需要。流程设计合理,可满足气象信息传输质量考核要求。最后,介绍了现行通信系统传输流程、新一代通信系统传输流程设计目标、设计原则、设计方案及运行效果。     

气象计算网格平台资源监视模块的设计与实现

气象计算网格聚合的计算资源具有地理分布、系统异构、运行状况与使用负载各不相同等特点。气象计算网格平台软件系统的资源监视模块, 涉及了远程气象网格节点、资源状态信息获取、web展示等3个层次。资源状态信息获取层可分为轮询、收集、整理等功能, web展示通过资源地理视图和资源列表栏目实现。基于ARCON客户工具箱技术开发实现了资源信息轮询和收集功能。现已实现对国家级网格节点及北京、成都、广州、沈阳4个区域级中心网格节点和安徽省级网格节点的10个高性能计算机系统的集中监视。     

基于NCEP资料的我国大气可降水量的计算及其时空分布

利用1948—2009年的NCEP再分析资料获取多年平均大气可降水量,分析我国大气可降水量的空间分布和季节变化,并选用2001年的资料与同期探空资料进行对比验证.结果表明:我国大气可降水量的空间分布总趋势是低纬大于高纬,平原大于高原,沿海地区大于内陆地区;季节变化明显,冬季大气可降水量较小,夏季较大;NCEP资料与探空资料的计算结果基本一致.     

国家气象观测站双传输双备份系统的设计与实现

为解决国家气象观测站备份站漏测要素导致的无法真正与主站实现互为双备份的问题,利用网络转换和信号分离方法,通过智能串口转换器和智能集线器,在技术上率先实现了本异地观测数据实时采集和单套无备份传感器数据共享功能。该技术基于TCP/IP协议,通过智能串口转换器,将数据推送至异地远端业务计算机,实现地面气象观测站远程实时数据采集,同时,本地业务计算机仍保持原有采集、备份功能。再采用MODBUS RTU和MODBUS TCP两种协议,通过智能集线器,在业务计算机上采用一问一答的访问方式,实现多台计算机同时访问主、备采集器获取采集数据,达到单套无备份传感器数据共享的目的。另外,建设视频监控、多线路网络通讯保障及供电自动化保障等附属设施,从而实现本、异地4台业务计算机数据直传及备份站全要素采集的新模式。