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[導(dǎo)讀]基于A(yíng)rcGIS的氣象電子顯示屏管理系統(tǒng)研發(fā)

摘要  陜西省氣象電子顯示屏管理系統(tǒng),將多種氣象信息化服務(wù)產(chǎn)品與電子顯示屏相結(jié)合,通過(guò)以ArcGIS技術(shù)為依托,利用圖形化操作方式進(jìn)行系統(tǒng)功能開(kāi)發(fā),實(shí)現(xiàn)了對(duì)陜西省內(nèi)所屬氣象電子顯示屏體系化管理的目的。
關(guān)鍵詞  ArcGIS;電子顯示屏;氣象管理

    近年來(lái),ArcGIS技術(shù)對(duì)于氣象學(xué)的重要性已經(jīng)被普遍接受。美國(guó)國(guó)家天氣服務(wù)中心將ArcGIS用于天氣服務(wù)和互聯(lián)網(wǎng)上的天氣信息發(fā)布。印度中尺度預(yù)報(bào)國(guó)家中心將預(yù)報(bào)模式與GIS結(jié)合,利用GIS的可視化和空間分析功能制作天氣圖和天氣發(fā)布。
    隨著氣象信息需求的不斷擴(kuò)大,電子顯示屏作為傳統(tǒng)信息發(fā)布手段的延伸,在各行各業(yè)中快速發(fā)展,與氣象部門(mén)以往的信息發(fā)布渠道相比,有著明顯的優(yōu)勢(shì),如表1所示,表中的五角星表示服務(wù)優(yōu)劣情況。陜西省氣象局目前已在全省各地區(qū)建成并投入使用1860塊氣象電子顯示屏。但這些氣象電子顯示屏缺乏體系化的省市聯(lián)動(dòng)機(jī)制,無(wú)法滿(mǎn)足省、地、縣三級(jí)信息發(fā)布的需要。為了規(guī)范氣象電子顯示屏的后續(xù)建設(shè),將氣象電子顯示屏形成全省統(tǒng)一的體系化管理模式,在保證信息發(fā)送實(shí)時(shí)性的基礎(chǔ)上讓氣象電子顯示屏發(fā)揮更大的社會(huì)效益,基于A(yíng)rcGIS的氣象電子顯示屏管理系統(tǒng)應(yīng)運(yùn)而生。



1 利用ArcGIS構(gòu)建氣象電子顯示屏管理系統(tǒng)
    氣象電子顯示屏管理系統(tǒng)通過(guò)調(diào)用ArcGIS提供的ArcIMS和ArcSDE功能來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)地圖進(jìn)行操作和查詢(xún)的基本功能,將氣象電子顯示屏數(shù)據(jù)看作地理空間數(shù)據(jù)的屬性數(shù)據(jù),動(dòng)態(tài)修改氣象電子顯示屏系統(tǒng)參數(shù)的屬性文件,并配置圖形文件,為用戶(hù)提供氣象信息的空間、屬性雙向可視化查詢(xún)。
1.1 地圖坐標(biāo)轉(zhuǎn)換原理及流程
    如何將瀏覽器中相關(guān)元素的坐標(biāo)位置與現(xiàn)實(shí)中的大地坐標(biāo)位置進(jìn)行轉(zhuǎn)換,是系統(tǒng)能否實(shí)現(xiàn)圖形化操作的關(guān)鍵環(huán)節(jié),因此必須了解網(wǎng)頁(yè)坐標(biāo)轉(zhuǎn)換的基本原理和操作流程。
1.1.1 坐標(biāo)轉(zhuǎn)換原理
    網(wǎng)頁(yè)中的一個(gè)點(diǎn),是最小的網(wǎng)頁(yè)布局單位,其基點(diǎn)為左上角,習(xí)慣性用x和y軸坐標(biāo)定義這個(gè)點(diǎn)在二維平面上的位置。該基點(diǎn)的位置為(0,0),基于這個(gè)基點(diǎn),向右x軸值增加,向下y軸值增加。因此網(wǎng)頁(yè)中4個(gè)點(diǎn)的坐標(biāo)以分辨率為1 024×768的屏幕來(lái)算,依次是左上(0,0)左下(0,768)右上(1 024,0)右下(1 024,768)。
1.1.2 坐標(biāo)轉(zhuǎn)換流程
    地圖坐標(biāo)采用國(guó)內(nèi)目前行業(yè)應(yīng)用廣泛的d_bei-jing1954坐標(biāo)系,當(dāng)在網(wǎng)頁(yè)中發(fā)布調(diào)用地圖顯示請(qǐng)求后,通過(guò)ArcIMS服務(wù)器找到相應(yīng)地圖的axl配置文件后,獲得與網(wǎng)頁(yè)大小相同的4個(gè)坐標(biāo)點(diǎn)。由ArcIMS請(qǐng)求ArcGIS生成該位置的地圖信息后,渲染成指定格式圖片,并將該圖片存放位置傳回給網(wǎng)頁(yè),網(wǎng)頁(yè)收到該地址后,直接加載該圖片顯示。
1.1.3 坐標(biāo)轉(zhuǎn)換實(shí)現(xiàn)
    鼠標(biāo)在網(wǎng)頁(yè)中移動(dòng),可以通過(guò)腳本取得鼠標(biāo)的網(wǎng)頁(yè)坐標(biāo)即x軸和y軸坐標(biāo),而此時(shí)在網(wǎng)頁(yè)中顯示的這張地圖4個(gè)點(diǎn)的實(shí)際坐標(biāo)已經(jīng)通過(guò)Ac-rIMS在生成地圖時(shí)傳回給瀏覽器。因此,根據(jù)比例計(jì)算,可以得到當(dāng)前鼠標(biāo)位置所在點(diǎn)的地圖實(shí)際坐標(biāo)。xin,yin是網(wǎng)頁(yè)中點(diǎn)的x軸y軸坐標(biāo),xDistance,yDistance是用地圖坐標(biāo)算出的經(jīng)度距離,緯度距離,pixelx,pixely就是實(shí)際坐標(biāo)算出比例。部分代碼如下
  
    同理可進(jìn)行坐標(biāo)的雙向轉(zhuǎn)換。[!--empirenews.page--]
1.2 地圖文件制作
    在A(yíng)rcGIS中,地圖文檔文件是以mxd作為擴(kuò)展名。在用ArcIMS軟件編輯一個(gè)地圖后,它會(huì)把當(dāng)前地圖的片面設(shè)置、圖層的符號(hào)顯示等配置信息存儲(chǔ)。但是在網(wǎng)頁(yè)中顯示地圖文件,則需要將該文件轉(zhuǎn)換成axl格式,才能實(shí)現(xiàn)。本系統(tǒng)中使用ArcIMS的地圖轉(zhuǎn)換工具將mxd格式的地圖文件轉(zhuǎn)換制作成axl格式的適合網(wǎng)頁(yè)顯示的地圖。
1.2.1 圖層剝離
    首先是將mxd中的地圖各個(gè)層,重新導(dǎo)出shp格式的地圖文件。shp格式不是標(biāo)準(zhǔn)意義上的圖形文件,它只是一個(gè)點(diǎn)陣文件,它由ESRI公司開(kāi)發(fā)適用于A(yíng)rcGIS系統(tǒng)的系統(tǒng)文件,它包括主文件,索引文件,和dBASE表,其中主文件的后綴是shp。
1.2.2 圖層選取
    根據(jù)剝離出來(lái)的shp文件,用ArcIMS軟件進(jìn)行二次編輯處理,如圖1所示。將所需的元素填充到圖層中,利用配色方案對(duì)圖層進(jìn)行渲染處理。


1.2.3 圖層合成
    最后將其中各個(gè)層的信息用xml格式寫(xiě)入axl文件中,因此,axl文件實(shí)際是一個(gè)xml格式的配置文件。

2 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和主要功能
2.1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
    氣象電子顯示屏可劃分為3層,業(yè)務(wù)應(yīng)用層、邏輯控制層和數(shù)據(jù)訪(fǎng)問(wèn)層。業(yè)務(wù)應(yīng)用層主要由各類(lèi)業(yè)務(wù)功能性操作組成,負(fù)責(zé)各類(lèi)信息的查詢(xún)、統(tǒng)計(jì)等。邏輯控制層是通過(guò)地圖方式進(jìn)行數(shù)據(jù)交互,在本地執(zhí)行所有的地理空間位置信息檢索和對(duì)應(yīng)的氣象數(shù)據(jù)提取工作。數(shù)據(jù)訪(fǎng)問(wèn)層是氣象數(shù)據(jù)及空間信息數(shù)據(jù)的存儲(chǔ),包括ArcIMS和ArcSDE調(diào)用終端地圖信息及信息的讀取等,如圖2所示。

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2.2 系統(tǒng)主要功能
2.2.1 區(qū)域管理功能
    按照層次建立業(yè)務(wù)部門(mén)與行政部門(mén)之間的隸屬關(guān)系,以便區(qū)分選擇該區(qū)域可以操作哪些功能模塊。例如省級(jí)、市級(jí)、縣級(jí)氣象部門(mén)均可發(fā)布常規(guī)天氣預(yù)報(bào)信息。而橙色以上級(jí)別的預(yù)警信息則只能由省級(jí)氣象部門(mén)發(fā)布。
2.2.2 信息發(fā)布功能
    根據(jù)需要發(fā)布的氣象信息或氣象預(yù)警信息種類(lèi)、級(jí)別,用戶(hù)可以選擇其權(quán)限范圍內(nèi)的某個(gè)氣象顯示屏或者全部氣象顯示屏進(jìn)行信息發(fā)布。在信息內(nèi)容編輯下輸入要發(fā)送的信息或?qū)腩A(yù)先設(shè)置的文本,按照提示就可以完成信息的發(fā)布。同時(shí),用戶(hù)可以查詢(xún)所有發(fā)布過(guò)的信息,如圖3所示。


2.2.3 圖形操作功能
    首先通過(guò)腳本functions.js判斷鼠標(biāo)的網(wǎng)頁(yè)坐標(biāo)以及mousewheel.js拉動(dòng)后的坐標(biāo),從而得到框型結(jié)構(gòu)四角的4個(gè)點(diǎn)的坐標(biāo),然后通過(guò)layerProperty.js把從后臺(tái)ArcSDE數(shù)據(jù)庫(kù)讀出所有終端信息的實(shí)際坐標(biāo)轉(zhuǎn)換為網(wǎng)頁(yè)坐標(biāo),進(jìn)而判斷出某一終端坐標(biāo)是否在框選范圍內(nèi)。再通過(guò)layerContro1.js判斷用戶(hù)的操作是否選中了某一終端坐標(biāo),最后用menuContent.js獲取該終端坐標(biāo)相對(duì)應(yīng)的各類(lèi)終端信息,以供進(jìn)行具體業(yè)務(wù)上的其他功能性操作。
2.2.4 終端狀態(tài)觀(guān)查
    如圖4所示。每一個(gè)硬件終端都有不同的狀態(tài)。該狀態(tài)通過(guò)管理系統(tǒng)平臺(tái)服務(wù)端插件,定時(shí)發(fā)送短信協(xié)議或觀(guān)查GPRS流量是否在線(xiàn)等多種途徑得到,然后由服務(wù)端插件回寫(xiě)至數(shù)據(jù)庫(kù)中。當(dāng)在加載地圖需求時(shí),氣象電子顯示屏管理系統(tǒng)可以在后臺(tái)數(shù)據(jù)庫(kù)中提取所有終端信息,并將其按照不同狀態(tài)進(jìn)行分類(lèi),并將要顯示的終端、對(duì)應(yīng)的動(dòng)態(tài)圖層和需要顯示的終端狀態(tài)等信息一并提交給ArcIMS進(jìn)行相關(guān)任務(wù)處理。



3 結(jié)束語(yǔ)
    基于A(yíng)rcGIS的氣象電子顯示屏管理系統(tǒng),為各類(lèi)公共氣象服務(wù)信息化產(chǎn)品提供了新的服務(wù)手段,同時(shí)也為解決目前國(guó)內(nèi)氣象部門(mén)同類(lèi)系統(tǒng)應(yīng)用中存在突出問(wèn)題提供了參考依據(jù),相比目前同類(lèi)的應(yīng)用服務(wù)系統(tǒng),該系統(tǒng)有以下特點(diǎn):
    (1)開(kāi)創(chuàng)首家全省氣象電子顯示屏統(tǒng)一管理的模式,使氣象電子顯示屏項(xiàng)目建設(shè)體系化、規(guī)?;?、規(guī)范化。
    (2)率先在同類(lèi)應(yīng)用系統(tǒng)中通過(guò)ArcGIS引入了矢量地圖方式來(lái)實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)功能性操作,包括地圖繪制、地圖瀏覽和圖層查詢(xún),是氣象服務(wù)產(chǎn)品與ArcGIS服務(wù)成功結(jié)合的又一個(gè)案例。
    (3)率先實(shí)現(xiàn)基于A(yíng)rcGIS的氣象信息管理體系,可以通過(guò)服務(wù)端實(shí)現(xiàn)對(duì)公共氣象服務(wù)信息化產(chǎn)品的集中管理。
    目前該系統(tǒng)已經(jīng)開(kāi)始業(yè)務(wù)化運(yùn)行,在各級(jí)氣象部門(mén)組織的氣象防災(zāi)減災(zāi)、應(yīng)急氣象服務(wù)等工作中發(fā)揮了作用,并得到廣泛的認(rèn)可與好評(píng)。在以后的工作中,該系統(tǒng)還有待進(jìn)一步完善,以便更好地提升氣象信息服務(wù)業(yè)務(wù)能力。

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