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基于GIS的气象信息集成与分析系统

作　者: 沙莎
导　师: 邱新法
学　校: 南京信息工程大学
专　业: 气候系统与全球变化
关键词: GIS 多源气象数据集成和分析 cressman 气候统计诊断分析
分类号: P409
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

气象数据以其多源性、多态性、海量性为特征,如何建立统一的数据行业标准、如何以更丰富的可视化手段表达气象信息、如何利用历史数据中的庞大数据挖掘更深层次的信息以辅助决策,是当前气象数据应用中面临的重大课题。地理信息系统(GIS)作为一门新兴的地理信息技术,其海量数据管理处理能力、空间数据分析能力以及丰富的可视化表达方式,使得GIS在众多的领域中有了越来越广泛的应用。气象信息是众多地理信息的一种,因此近年来GIS成为气象科学研究和业务应用中的热点,正被广泛地应用到气象领域中。本文在讨论当前多源气象数据集成和分析系统建设研究现状的基础上,以Delphi为开发语言、ArcGIS Engine为GIS平台、SQL Server 2005为数据库管理工具,开发了基于GIS的气象信息集成与分析系统。系统集成了气象台站观测数据、风云2号卫星数据、多普勒天气雷达基数据、Micaps业务系统数据等多源气象信息,本文的主要内容如下：1、分析了当前多源气象数据集成平台建设的现状,并在此基础上给出了基于GIS的气象信息集成和分析系统的总体设计。2、根据各类气象信息的数据特点,研究各类数据在系统中的管理、处理和表达方法。3、针对传统Cressman方法的缺点,提出了基于点数搜索的两种改进方案,通过不同时间尺度的三组实验,分析比较了IDW、Spline、Kriging、Cressman以及两种改进方案的插值效果。4、实现了丰富的气象数据库的实时、统计查询,另外针对历史信息挖掘的需求,在常规统计检索的基础上提供了气候统计诊断分析功能,包括了气候趋势分析、气候突变检测、气候变量场时空要素分离等分析方法。

全文目录

中文摘要  6-7
Abstract  7-8
第一章前言  8-14
  1.1 研究背景  8-9
  1.2 研究现状  9-11
    1.2.1 气象台站观测数据应用现状  9
    1.2.2 GIS在气象中应用的研究现状  9-10
    1.2.3 基于GIS的气象信息集成与分析系统研究现状  10-11
  1.3 研究意义  11
  1.4 研究内容和成果  11-12
  1.5 研究创新点  12-13
  1.6 本文章节安排  13-14
第二章基于GIS的气象信息集成与分析系统总体设计  14-30
  2.1 系统技术路线  14
  2.2 系统框架设计  14-15
  2.3 系统架构体系  15-16
  2.4 系统功能设计  16-20
    2.4.1 地图管理  16
    2.4.2 数据处理  16-17
    2.4.3 数据查询  17-18
    2.4.4 空间分析  18
    2.4.5 气象信息图形化表达  18-20
    2.4.6 气候统计诊断分析  20
  2.5 系统开发环境  20-22
    2.5.1 开发平台  20-21
    2.5.2 GIS平台  21-22
    2.5.3 数据库管理系统  22
  2.6 系统应用环境  22-30
第三章数据组织与处理  30-45
  3.1 数据组织概念  30
  3.2 系统支持的气象数据  30-32
  3.3 数据后台处理系统  32-33
  3.4 风云卫星数据  33-36
    3.4.1 压缩全圆盘展宽图像  33-35
    3.4.2 卫星分发产品数据  35-36
  3.5 天气雷达数据  36-38
    3.5.1 新一代天气雷达基数据格式  36-37
    3.5.2 雷达数据坐标转换  37
    3.5.3 雷达数据的插值  37-38
  3.6 Micaps系统数据  38-41
    3.6.1 Micaps1类数据  38-39
    3.6.2 Micaps13类数据  39-40
    3.6.3 Micaps14类数据  40-41
  3.7 应用实例  41-45
第四章气象插值算法研究  45-56
  4.1 常规插值算法概述  45-46
  4.2 Cressman客观分析方法  46-47
  4.3 Cressman算法的改进方案  47-48
    4.3.1 基于点数搜索的改进方案  47-48
    4.3.2 考虑临界值后基于点数搜索的改进方案  48
  4.4 实验分析  48-54
    4.4.1 日累计降水量的插值实验  49-52
    4.4.2 月尺度降水量的插值实验  52-53
    4.4.3 年尺度降水量的插值实验  53-54
  4.5 结论  54-56
第五章气候统计诊断分析  56-65
  5.1 气候趋势分析  56-57
    5.1.1 线性倾向估计  56-57
    5.1.2 滑动平均  57
    5.1.3 累计距平  57
  5.2 气候突变检测  57-59
    5.2.1 滑动t-检验  58
    5.2.2 Mann-kendall法  58-59
  5.3 气候变量场时空结构的分离  59-60
  5.4 实例分析  60-65
    5.4.1 北京市气温、降水量的年际变化特征  61-63
    5.4.2 北京市气温、降水量的空间变化特征  63-65
第六章总结与展望  65-67
  6.1 总结  65-66
  6.2 展望  66-67
致谢  67-68
参考文献  68-72
附录1 数据字典  72-76
作者简历  76

基于GIS的气象信息集成与分析系统

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