賀　宇

【摘要】氣象與農(nóng)業(yè)有著極其密切的關(guān)系。在農(nóng)業(yè)科技信息化飛速發(fā)展的今天，系統(tǒng)化農(nóng)業(yè)氣象信息對(duì)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)體系運(yùn)行的指導(dǎo)作用顯得尤為重要。本文探討了基于GIS和MICAPS的農(nóng)業(yè)氣象服務(wù)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)策略，并以農(nóng)業(yè)害蟲的動(dòng)態(tài)顯示系統(tǒng)為例探討了農(nóng)業(yè)氣象服務(wù)系統(tǒng)的應(yīng)用。

【關(guān)鍵詞】農(nóng)業(yè)，氣象服務(wù)，信息系統(tǒng)，設(shè)計(jì)

1.系統(tǒng)開發(fā)方案

目前，專門針對(duì)農(nóng)業(yè)氣象應(yīng)用的信息系統(tǒng)都是在現(xiàn)有商業(yè)GIS系統(tǒng)的基礎(chǔ)上加以擴(kuò)展或進(jìn)行二次開發(fā)而成，主要有三種開發(fā)方式:獨(dú)立二次開發(fā)、單純二次開發(fā)和集成二次開發(fā)。

1.1獨(dú)立二次開發(fā)

指不依賴于任何GIS工具軟件，從空間數(shù)據(jù)的采集、編輯到數(shù)據(jù)的處理分析及結(jié)果輸出，所有的算法都由開發(fā)者獨(dú)立完成，然后采用某種程序設(shè)計(jì)語言，如visua1 C+十、Delphi等，在一定的操作系統(tǒng)平臺(tái)上編程實(shí)現(xiàn)。獨(dú)立開發(fā)在功能實(shí)現(xiàn)上相對(duì)靈活，更具有針對(duì)性，且可以節(jié)約購買商業(yè)GIS軟件所需的成本，但這種開發(fā)方式需要將大量的時(shí)間與精力用于與應(yīng)用無關(guān)的底層實(shí)現(xiàn)而使開發(fā)周期延長，花費(fèi)也多。對(duì)于中小型開發(fā)項(xiàng)目組來說，受到能力、時(shí)間、財(cái)力方面的限制，采用此種開發(fā)模式是不現(xiàn)實(shí)的。

1.2單純二次開發(fā)

指在通用GIS軟件功能的基礎(chǔ)上，借助于GIS工具軟件提供的二次開發(fā)語言進(jìn)行氣象應(yīng)用系統(tǒng)的開發(fā)。目前，國內(nèi)外流行的GIS工具軟件大多提供了可供用戶進(jìn)行二次開發(fā)的宏語言，如:美國環(huán)境系統(tǒng)研究所(ESRI)開發(fā)的ArcView提供了Avenue語言，美國MapInfo公司研制的MapInfo Professional提供了Map Basic語言等。用戶可以利用這些宏語言，以原GIS工具軟件為開發(fā)平臺(tái)，開發(fā)出自己的針對(duì)不同應(yīng)用對(duì)象的應(yīng)用程序。這種方式省時(shí)省心，周期短，目標(biāo)相對(duì)明確，只需把需要實(shí)現(xiàn)的部分模型集成到GIS軟件平臺(tái)中，簡單易行，經(jīng)費(fèi)所需較少。但在開發(fā)專業(yè)應(yīng)用模型時(shí)，與其他主流可視化編程語言相比，這些宏語言所提供的功能有限，效率低下，編寫的程序沒有很好的移植性。用他們來開發(fā)應(yīng)用程序不盡人意。

1.3集成二次開發(fā)

利用專業(yè)的GSI工具軟件，如ArcView、MapInfo等，實(shí)現(xiàn)GIS的基本功能，以通過軟件開發(fā)工具尤其是可視化開發(fā)工具，如COM .NTE，Java和C++等為開發(fā)平臺(tái)，進(jìn)行兩者的集成開發(fā)。集成二次開發(fā)既可以充分利用可視化軟件開發(fā)出高效方便的編程功能，又可以充分利用地理信息系統(tǒng)工具軟件完備的空間數(shù)據(jù)可視化分析處理功能，集成二次開發(fā)又可細(xì)分為兩種方式:

(1)OLE/DDE

采用OLE Automation(object Linking and Embedding，對(duì)象鏈接與嵌入)技術(shù)或DDE(Dynamic Data Exchange，動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)交換，是OLE技術(shù)的前身，是在微軟的Win32應(yīng)用程序接口(API)上所開發(fā)的應(yīng)用程序之間動(dòng)態(tài)交換數(shù)據(jù)的一種方法。

(2)組件式GIS

組件式GIS(Components GIS，簡稱Com GIS)開發(fā)方式基于標(biāo)準(zhǔn)的組件式GIS軟件平臺(tái)，可以實(shí)現(xiàn)高效無縫的系統(tǒng)集成，允許將專業(yè)模型、Com GIS控件、其他控件緊密地結(jié)合在統(tǒng)一的界面下，開發(fā)出來的應(yīng)用系統(tǒng)可以完全脫離GIS工具軟件的運(yùn)行環(huán)境，但功能完全可以不遜于通用型GIS軟件。

2.開發(fā)方案的選擇

采用集成二次開發(fā)，開發(fā)出基于GIS和MICAPS的農(nóng)業(yè)氣象基礎(chǔ)信息系統(tǒng)，充分發(fā)揮地理信息技術(shù)和現(xiàn)代氣象信息綜合處理技術(shù)在氣象數(shù)據(jù)處理上的優(yōu)勢(shì)。這種方法惟一的缺點(diǎn)是前期投入比較大，需要同時(shí)購買GIS工具軟件和可視化編程軟件，但“工欲善其事，必先利其器”，這種投資值得。目前本單位己有PCVSAT衛(wèi)星氣象數(shù)據(jù)接收系統(tǒng)、MICAPS.20氣象信息綜合分析處理系統(tǒng)、ArcGIS9地理信息系統(tǒng)和可視化編程軟件，正在籌建全自動(dòng)氣象站，基本的研究條件己具備。所以我們可以更充分地利用現(xiàn)有的計(jì)算機(jī)軟硬件和氣象資源，為單位利用農(nóng)業(yè)新技術(shù)更好地服務(wù)于“三農(nóng)”提供一條途徑。

3.我國農(nóng)業(yè)氣象服務(wù)系統(tǒng)實(shí)施案例——農(nóng)業(yè)害蟲的動(dòng)態(tài)顯示系統(tǒng)

本系統(tǒng)能夠?qū)庀笠?、GIS與計(jì)算機(jī)技術(shù)有機(jī)結(jié)合起來，對(duì)農(nóng)作物生長過程中的白背飛虱數(shù)據(jù)進(jìn)行輸入，輸出，編輯和查詢，更重要的是可以通過該系統(tǒng)對(duì)危害程度進(jìn)行時(shí)空分析，把抽象的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化成清晰簡明的電子地圖，直觀顯示白背飛虱發(fā)生程度及地域分布規(guī)律，剖析其發(fā)生的氣象背景，提出防治建議，進(jìn)而達(dá)到綜合治理的目的。

3. 1數(shù)據(jù)來源

主要由農(nóng)業(yè)部全國農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣和服務(wù)中心提供的69個(gè)病蟲測(cè)報(bào)站候報(bào)白背飛虱燈誘資料和國家基礎(chǔ)氣象信息中心提供的中國731個(gè)地面氣象站和196個(gè)探空站的逐日氣象數(shù)據(jù)。

3. 2數(shù)據(jù)處理

基于GIS和MICAPS的農(nóng)業(yè)氣象基礎(chǔ)信息系統(tǒng)根據(jù)蟲情數(shù)據(jù)特點(diǎn)設(shè)計(jì)了專門的查錯(cuò)、過濾程序，完成數(shù)據(jù)的有效性及可靠性檢驗(yàn)，通過數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)對(duì)這些數(shù)據(jù)按候累加(3~11月)處理成相應(yīng)的接口文檔后自動(dòng)轉(zhuǎn)入本系統(tǒng)，再利用其強(qiáng)大的的統(tǒng)計(jì)分析、空間分析(如空間插值、生成等值線等)、盛加分析和顯示功能，將該蟲情數(shù)據(jù)在發(fā)生區(qū)域內(nèi)進(jìn)行時(shí)空發(fā)生動(dòng)態(tài)顯示，從而完成此動(dòng)態(tài)顯示系統(tǒng)的制作。中央及各省測(cè)報(bào)站可按全國、各省各代的蟲情數(shù)據(jù)，利用此系統(tǒng)制作出各自的動(dòng)態(tài)顯示圖，并結(jié)合氣候等其他因子資料作出預(yù)報(bào)。

3. 3結(jié)果顯示

這種蟲情動(dòng)態(tài)顯示系統(tǒng)特別為遷飛性害蟲白背飛虱的預(yù)報(bào)提供了快速、全面和準(zhǔn)確的時(shí)空動(dòng)態(tài)信息。在系統(tǒng)的應(yīng)用過程中，可以根據(jù)蟲情資料和實(shí)際需要，創(chuàng)建相應(yīng)的圖層，在此基礎(chǔ)上，結(jié)合系統(tǒng)的GIS功能模塊，將害蟲發(fā)生危害、分布擴(kuò)散等信息圖層與地理背景圖層(如:地形、海拔、土地利用等)和氣象要素圖層(降水、高空風(fēng)場(chǎng)、溫場(chǎng)等)進(jìn)行盛加，經(jīng)過進(jìn)一步的綜合分析和處理，則可以得出遷飛害蟲大范圍遷飛、降落和引起災(zāi)變的原因，從而為農(nóng)業(yè)害蟲的管理、預(yù)測(cè)、預(yù)報(bào)提供一種切實(shí)可行的方法。通過輸出設(shè)備將所要求的結(jié)果以圖形、表格、等值線等形式打印出來，提供給用戶。

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