基于gis的农业气象灾害监测系统的开发

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　　基于GIS的农业气象灾害监测系统的开发摘要：本文介绍了GIS的基本原理、方法和功能,分析了GIS在农业气象应用中的广阔前景。在利用遥感和地面观测资料的基础上，针对性的GIS的监测平台开发，实现更为准确、客观的农业气象灾害监测。关键词：GIS体系、气象灾害监测、遥感数据所谓GIS是英文GeographicInformationSystem的缩写,意为“地理信息系统”。GIS是把地球表面的各种信息(如山体、水体、道路等的位置、形状和特征)在计算机中信息化,并对这些信息进行数据管理和空间分析的系统。一、运用GIS监测农业气象灾害的必要性农业气象灾害是一种自然灾害，一般是指农业生产过程中所发生的导致农业显著减产的不利天气或气候条件的总称，包括水灾、旱灾、干热风、低温冷害、台风、冰雹及连阴雨等。我国地处季风气候区，冬夏季风每年的进退时间、强度和影响范围不同，造成各地气温、降水等气象环境条件的年际变化很大，多种气象灾害更是频繁发生。 目前我国农业生产的基础设施薄弱，抗灾能力差，对气象环境的依赖性很大。农业气象灾害对国民经济，特别是农业生产造成了极不利的影响。因此，在农业气象灾害发生后能迅速对灾害进行大范围监测，快速、准确地实现监测区内的农业气象灾害监测等级划分及面积计算，为政府及有关部门提供及时准确的信息，具有十分重要意义。GIS(地理信息系统)作为对地球空间数据进行采集、存储、检索、建模、分析和表示的计算机系统，不仅可以管理以数字、文字为主的属性信息，而且可以管理以图形图像为主的空间信息。地理信息系统为解决农业气象灾害研究中数据空间分辨率低的缺点提供了很好的技术平台和方法。因此，地理信息系统在农业气象灾害研究中得到了广泛的关注和应用。二、GIS在农业气象灾害监测中具体应用1、图形显示目前,气象上的要素场多用等值线表示。等值线绘制包括格点场等值线和离散点等值线的绘制,其中格点场等值线原理简单、易于推广,而离散点等值线绘制方法复杂、难以推广且由于数据的不连续性而很难达到线条的流畅美观。通过GIS可把数据(尤其是实况值)插值到精度很高的小X格上,最终可形成色斑图,较等值更为客观、准确和美观。2、气候资源监测评价 将光、热、水等气候资源输入GIS基本数据库中,利用GIS中的空间信息及空间模型可把历史的和实时的气候资源插值到高分辨率的小X格上,经过GIS强大的数据查询、管理、制图功能可完成气候资源的监测评价工作。3、气象灾害评估由于GIS具有较完备的空间属性信息,如某一区域经过多少河流,有多少铁路线,有多少商业区,等等。若该区域有气象灾害发生,如遭受一场洪灾,可以根据GIS空间信息计算出大致的受灾面积,进而估算该区域的经济损失,最终完成该区域的气象灾害评估。4、遥感数据处理GIS与RS遥感紧密相关,简单地说,GIS是用于分析和显示空间数据的系统,而遥感影像是空间数据的一种形式,类似于GIS中的栅格数据。因而,大量气象卫星遥感影像数据可通过GIS进行变换处理、提取有用信息、保存信息并可对数据进行查询、管理、制图输出等。除上述应用外,GIS还可以应用于气象灾害预警、气候分析评价等等气象服务领域。三、基于GIS支持下农业气象灾害监测系统开发1、系统的环境和语言基于Intel的PC机，256M以上内存，800MHz以上主频，60GB以上硬盘，19英寸彩色显示器，Windows2000系列操作系统，中文环境，地理信息系统软件ArcViGIS8.3。开发语言为VisualBasic6.0及ArcGIS二次开发语言VBA。2、系统结构 系统主要包括数据调入转换、灾害监测、灾害等级划分及产品输出等。灾害监测类型主要为洪涝于旱、低温冷害、霜冻及干热风等。3、系统数据（1）地理信息背景数据。地理信息数据库是地理信息系统的基础部分，一般来说，在GIS数据库中的数据为两类，即描述研究对象空间位置的空间数据以及反映研究对象特征的属性数据，其中空间数据表现了地理空间实体的位置、大小、形状、方向以及几何拓扑关系。系统开发过程中选择在进行农业气象灾害监测时所需要的地理背景信息建立地理信息数据。（2）实时监测灾害数据库。其一，卫星遥感监测数据对接收到的极轨气象卫星资料进行定标、定位及太阳高度角订正后将卫星数据资料进行投影处理为LDF文件，分辨率为0.01度l像素；其二，气象资料观测数据。包含基本气象数据（各测站逐日气象观测数据的30年平均数据）、农气观测数据、农业气象方法模型、农业气象指标等。（3）灾害统计数据包括农业气象灾情资料、农业气象灾害受灾面积资料、农业气象灾害成灾面积资料等，于AB报或者QBS灾情报。4、建立模型 （1）干旱监测分析模型。干旱监测分析模型以NOAA/AVHRR图像、气象资料、土壤墒情资料为主要信息源,通过数理模型将遥感数据和气象数据结合起来,实现大面积旱情动态监测,结合GIS进行评估。评估内容包括干旱范围计算、干旱程度分析、干旱危险程度评价、不同干旱区域解除干旱需水量计算及抗旱效益估算等。（2）洪涝监测分析模型。洪涝灾害监测分析模型是以降水信息、遥感信息结合GIS背景监测洪水变化规律。评估内容包括洪水淹没区域计算、渍涝范围估算、洪灾危险程度分析、直接损失与潜在影响评估、未来趋势评估等。（3）低温冷害监测分析模型。低温冷害由强冷空气活动所导致,一般持续时间较短,危害难以防范和补救。使用遥感监测尚存在较多困难。因此,主要利用气象数据,结合GIS背景资料对危害区域、危险程度、受害作物面积进行分析、计算、评估。低温冷害的未来趋势则主要是根据天气预报对未来1—3d情况进行评估。5、决策服务系统（1）提供灾害的快速评估分析结果与损失估算报告,快速形成不同程度灾害分布图。 （2）对干旱灾害根据受灾实况与已有的防旱抗旱行为快速形成短期应急反应方案和中长期对策方案。根据受灾区域水分储备状况提出合理的水分分配方案、最有利的人工增雨区域、有效的农业抗旱措施等中短期方案和科学的调水方案及水利设施建设方案等长期对策。（3）提供洪涝灾害的演进规律、受灾区域、受灾人口与损失估算报告,并根据已有的抗洪措施形成后期7—10d的应急反应方案。（4）能根据灾害背景数据和受灾状况提供救灾重点和防灾系统建设方案。