气象预报格点信息在WebGIS上可视化的设计与实现

摘要

气象预报的可视化研究已在我国气象部门广泛开展并取得了一定的成果，但是这种可视化的结果只限于气象元素的特性显示，不能和具体的地理信息进行结合，也不能利用地理信息对气象预报结果进行分析。为了促进气象预报数据的可视化，把丰富的地理数据应用到气象预报中，本文对气象预报格点数据在ArcGIS中的可视化进行了研究，设计并开发了支持可视化信息查询的WebGIS系统（网络地理信息系统），探索了地理信息系统在气象领域的应用。
　　 本文研究了以ArcGIS为平台的可视化，开发了基于WebGIS架构的气象预报在线查询系统，实现了数字气象预报模式WRF(Weather Research and Forecasting)的预报输出结果NetCDF(Network Common Data Format)格点数据的图形化显示。论文运用ncdump工具将二进制的NetCDF数据转换成可识别的CDL文件，并根据NetCDF数据结构提取天气预报元素数据，利用python脚本编写图层转换工具，将格点数据NetCDF与ArcGIS电子地图合并输出栅格图层，并对电子地图进行坐标轴的统一调整。本文对生成的可视化结果，合理利用距离权重倒数法形成等值线显示模式，以方便气象预报。论文最终用ArcGIS Server9.2为地图引擎服务器，将合成地图发布到WEB上，实现了放大、缩小、漫游等功能的同时，开发了综合信息的点查询功能，并对其高亮显示优化，达到了气象预报信息和地理信息的精确合并。研究成果为气象预报人员提供了合适的WebGIS可视化信息平台，使其准确迅速地获取气象数据信息中蕴含的重要信息。系统可促进气象信息的快速分析和混合查询，有助于分析预测气象因素对地理因素的影响，将科学计算中产生的数据和结果转换为图形，并将抽象的数据转换为视觉信息（颜色、形状、纹理等），使数值天气预报中产成的庞大数据结果易被利用，对气象预报信息的准确性、共享性、形象性、丰富性起到促进作用。

目录

声明

摘要

1 前言

1．1 研究背景

1．2 国内外研究现状及发展趋势

1．2．1 国内外研究现状

1．2．2 发展趋势

1．3 研究的主要工作及意义

2 相关概念及理论介绍

2．1 气象预报格点信息

2．1．1 数据格式

2．1．2 数据特点

2．2 GIS及WebGIS

2．2．1 GIS及WebGIS的概述

2．2．2 WebGIS的开发平台及系统架构

3 格点数据在ArcGIS中的可视化实现

3．1 ArcGIS简介

3．2 分离NetCDF数据

3．3 NetCDF数据在ArcGIS中的显示方法

3．3．1 python在ArcGIS中的应用

3．3．2 用栅格层描绘NetCDF数据

3．3．3 用点要素层描绘NetCDF数据

3．3．4 用表格视图描绘NetCDF数据

3．4 NetCDF数据与ArcGIS地图合并

3．4．1 坐标系统和NetCDF数据坐标系调整

3．4．2 地图合并

3．5 NetCDF数据等值线的绘制

3．5．1 距离权重倒数法

3．5．2 等值线的绘制

4 WebGIS系统的设计与实现

4．1 系统功能需求

4．2 系统总体设计

4．2．1 系统总体架构

4．2．2 系统环境

4．2．3 系统运行主界面

4．3 WebGIS服务器配置和服务发布

4．3．1 WebGIS服务器配置

4．3．2 WebGIS服务发布

4．4 系统详细设计

4．4．1 地图基本浏览功能实现

4．4．2 地图点查询功能实现

5 结论

6 展望

参考文献

7 攻读硕士期间发表的论文

致谢

附录