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基于GIS的面雨量气象业务的研究与应用

2020-12-10阅读(127)

基于GIS的面雨量气象业务的研究与应用

论文摘要

面雨量是指某区域范围内单位面积的平均降雨量,能够比较客观地反映该区域内的降雨情况。它是描述某一区域水资源量的一个重要参数,是洪水预报中重要的指标之一,也是水分循环研究中一个重要的基础数据。开展面雨量研究和应用能更好地为各级政府和有关部门组织防灾抗灾、水库调度等决策提供重要的依据,对增强气象服务的针对性和实用性是一项很有意义的工作。地理信息系统(GIS)是一种采集、存储、管理、查询检索、分析处理和应用地理信息的计算机系统,其强大的分析、处理和挖掘海量地理数据的能力,空间分析能力和丰富的可视化效果,使得它在气象领域的应用越来越广泛深入。论文以项目“面雨量服务系统”为依托,采用引进与自行开发相结合的技术路线,基于ArcGIS Engine进行二次开发,利用ArcGIS相关技术研究在.NET平台下,有效地支持面雨量监测与预报中心各项上报材料的制作与发布,各类信息的统计、分析处理,服务产品图形定制和加工制作,形成基于GIS的专业气象服务基础平台。论文选取了其中的数据管理与检索分析,系统自动出图两大功能模块进行探讨,研究剖析其关键技术和业务流程。在数据管理与检索分析模块中,介绍了面雨量支持的Micaps数据格式,建立基于GIS的流域面雨量数据的数据库,研究高效读取Micaps数据、文件数据的方法,实现数据的实时入库和数据的加载。在数据查询检索的设计中,将GIS、气象学科结合数据库技术进行研究,实现面雨量数据的查询功能。采用了参数化界面生成和配置,数据的查询、查询界面、查询语句都可在数据库中直接进行配置,从而实现了不修改代码,不重新编译系统即可添加面雨量气象要素查询检索功能的能力,提高了效率。在系统自动出图模块中,在对面雨量常用算法进行比较研究后选择了Cressman插值算法作为对面雨量服务系统空间分布的插值算法,提高了降水空间分布图的精确性和图形的美观性。同时利用ComGIS技术开发各类组件,研究利用ArcGIS ModelBuilder建模技术通过类似工作流图的方式将各类组件搭建起来,为服务产品制作特定的处理模型,使用ArcMap制作专题图模板,实现包括矢量以及多种格式的图像输出。结合气象服务产品后台加工系统对模型运行状况进行监测,实现系统的自动制图输出功能,满足对面雨量服务系统专题图的需求,提高了自动化程度,改善了服务手段。

论文目录

  • 摘要
  • Abstract
  • 第1章 引言
  • 1.1 研究背景
  • 1.2 国内外研究现状
  • 1.3 存在的问题
  • 1.4 论文研究的主要内容
  • 第2章 面雨量系统的总体设计
  • 2.1 系统总体目标、设计方法及原则
  • 2.1.1 总体目标
  • 2.1.2 设计方法
  • 2.1.3 设计原则
  • 2.2 系统总体架构设计
  • 2.3 相关技术
  • 2.3.1 COM技术
  • 2.3.2 ComGIS技术
  • 2.3.3 ArcGIS的ModelBuilder建模技术
  • 2.3.4 数据库访问技术
  • 2.4 面雨量系统的开发环境
  • 2.4.1. Net Framework平台及C#语言
  • 2.4.2 ArcGIS Engine二次开发组件包
  • 2.5 面雨量系统界面的设计
  • 第3章 面雨量数据的组织与管理
  • 3.1 数据格式
  • 3.2 数据表设计
  • 3.2.1 空间数据
  • 3.2.2 属性数据
  • 3.3 数据入库
  • 3.4 数据加载
  • 3.4.1 数据导入及导出
  • 3.4.2 数据转换
  • 第4章 面雨量数据的检索与分析
  • 4.1 设计思想
  • 4.2 数据库设计
  • 4.2.1 概念模型设计
  • 4.2.2 物理模型设计
  • 4.2.3 数据库表的设计
  • 4.3 检索流程
  • 4.4 数据库配置
  • 4.4.1 数据源连接的基本思路
  • 4.4.2 数据库配置文件参数说明
  • 4.4.3 配置文件的读取与数据库连接
  • 4.5 查询与分析
  • 4.5.1 按空间信息查询
  • 4.5.2 按流域选择查询
  • 4.5.3 按设置时间段查询
  • 第5章 面雨量的算法方案研究
  • 5.1 常用面雨量计算方法
  • 5.1.1 算术平均法
  • 5.1.2 泰森多边形法
  • 5.1.3 等雨量线法
  • 5.1.4 网格法
  • 5.2 IDW与Cressman两种空间插值算法的比较
  • 5.2.1 反距离加权插值法IDW
  • 5.2.2 Cressman客观分析法
  • 5.2.3 两种插值算法的效果图对比
  • 第6章 面雨量服务系统自动出图解决方案
  • 6.1 气象服务产品后台加工系统运行机制
  • 6.2 处理流程
  • 6.3 开发模型组件
  • 6.3.1 数据源支持组件（MCIAPS文件系统的支持）
  • 6.3.2 Cressman插值组件
  • 6.3.3 PrintMap组件
  • 6.4 ArcGIS ModelBuilder建模技术
  • 6.5 任务部署
  • 第7章 总结与展望
  • 7.1 工作总结
  • 7.2 工作展望
  • 致谢
  • 参考文献
  • 攻读硕士学位期间发表的学术论文
  • 攻读硕士学位期间参研的科研项目

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