基于GIS的小麦赤霉病气象等级预报系统的设计与实现
基于GIS的气象监测与预警系统的设计与实现
ＤＥＳ Ｉ ＧＮ ＡＮＤ Ｉ Ｍ ＰＬＥＭ ＥＮＴＡＴＩ ｏＮ ｏＦ ＧＩ Ｓ ． ＢＡＳ ＥＤ Ｍ ＥＴＥｏ Ｒ０ ＬＯＧＩ ＣＡＬ Ｍ ｏＮＩ Ｔｏ ＲＩ ＮＧ ＡＮＤ ＦｏＲＥＣＡＳ ＴＩ ＮＧ Ｓ ＹＳ ＴＥＭ
Ｗａ ｎｇ Ｋａ ｉ ｓ ｏ ｎ ｇ Ｇｕ ｏ Ｚｈ ｉ ｈ ｕ ａ
第３ ２卷 第 ９期
２ ０ １ ５年 ９月
计 算机应 用 与软件
Ｃｏ ｍｐ ｕｔ ｅ ｒ Ａｐ ｐ ｌ ｉ ｃ ａ ｔ ｉ ｏ ｎｓ ａ ｎ ｄ Ｓ ｏ ｆ ｔ ｗａ ｒ ｅ
Ｖｏ ｌ ＿ ３ ２ Ｎｏ ． ９ Ｓ ｅ ｐ． ２ ０１ ５
基 于 ＧＩ Ｓ的气 象 监 测 与 预 警 系统 的设 计 与 实现
ｍｅ ｔ ｅ ｏ ｒ ｏ ｌ ｏ ｇ ｉ ｃ ｌ ａ ｄ ａ ｔ ａ ｏ ｆ ＡＷ Ｓ ｉ ｎ ｒ ｅ ａ ｌ ｔ ｉ ｍｅ ｎｄ ａ ｃ ａ ｎ ｍａ ｋ ｅ ｒ ｅ ｌ ｉ ａ ｂ ｌ ｅ ｅ ａ ｒ ｌ ｙ ｗａ ｒ ｎ ｉ ｎ ｇ ａ ｎ ａ ｌ ｙ ｓ ｉ ｓ ．
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ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
达 式的支持与 Ｇ Ｉ Ｓ技术相结合的设计原理 ， 实例表 明， 该 系统可 以实时显示 自动站气象数据 ， 并且可 以进行可靠地预警分析 。
关键词
基于大数据的农作物病虫害监测与预警系统设计
基于大数据的农作物病虫害监测与预警系统设计农作物病虫害严重影响着我们的粮食生产和农业发展。
为了减少农作物损失和提高农业生产效率，基于大数据的农作物病虫害监测与预警系统应运而生。
本文将探讨该系统的设计原理和功能。
一、系统设计原理基于大数据的农作物病虫害监测与预警系统主要基于以下原理进行设计：1. 大数据采集与存储：系统通过设置传感器、遥感设备、监测站点等，采集大量的农场环境信息、作物生长状况、天气数据等，并将这些数据进行存储和管理。
2. 数据挖掘与分析：系统利用大数据技术对采集到的数据进行挖掘和分析，提取出有效的特征和规律，包括作物生长指标、病虫害发生规律、天气因素等。
3. 模型建立与优化：基于挖掘和分析得到的数据特征和规律，系统构建相应的数学模型和算法，可以预测农作物病虫害的发生概率、传播速度等。
4. 预警与应对：根据模型的结果，系统生成相应的预警信息并及时传递给农民和农业管理者，以便采取相应的防治措施，防止农作物病虫害的严重扩散。
二、系统功能基于大数据的农作物病虫害监测与预警系统具备以下功能：1. 实时监测：该系统可以实时监测农作物生长状况、环境因素和病虫害发生情况，通过大数据分析快速识别出发生病虫害的作物区域。
2. 病虫害预测：系统可以根据数据分析和模型预测，准确预测农作物病虫害的发生概率和传播速度，提前为农民做好病虫害防治准备。
3. 防治指导：根据监测和预测结果，系统能够生成相应的防治指导信息，提供科学、可行的防治方法和措施，帮助农民有效控制病虫害的发生和传播。
4. 预警信息推送：一旦系统检测到病虫害的发生，将通过短信、微信、手机App等方式迅速向农民和农业管理者发送预警信息，并提供相关的应对建议。
5. 数据可视化：系统能够将采集到的大量数据以图表、地图等形式直观展示，帮助农民和农业管理者更好地理解农作物病虫害的发生和分布情况。
6. 决策支持：系统可以根据大数据分析结果，为政府提供相关的决策支持，帮助制定科学合理的农业政策和农作物防治措施。
基于GIS的气象灾害预警系统设计与实现
基于GIS的气象灾害预警系统设计与实现随着气候变化的加剧，气象灾害的频率和影响范围也在不断增加。
气象灾害的爆发往往会给人类的生命、财产和环境带来极大的破坏性。
在现代社会中，利用现代科技手段来预测和应对气象灾害变得尤为必要。
其中，基于GIS的气象灾害预警系统的建立具有非常重要的意义。
本文将详细介绍基于GIS的气象灾害预警系统的设计与实现。
一、系统架构设计基于GIS的气象灾害预警系统包括数据采集、数据处理、数据储存和数据展示四个模块，其中数据采集模块负责采集气象数据、地理数据和社会经济数据等信息；数据处理模块对数据进行质量控制和关键参数计算，并通过模型模拟和算法分析等手段形成气象灾害预警产品；数据储存模块将处理后的数据整理为多级存储体系，以便于快速地检索和查询；数据展示模块则将储存的数据以地理信息系统的方式进行展示，为用户提供针对性的气象灾害预警服务。
二、数据采集模块数据采集模块是基于GIS的气象灾害预警系统的重要组成部分。
它负责从现有的气象监测站、卫星遥感和社会经济调查等途径获取相关数据。
数据采集需要覆盖离散的地理区域，以及变化频繁的环境要素。
对于环境要素的监测，除了气候信息，还包括流量、潮位、土壤温湿度等量测数据。
数据采集模块还需要与数据处理模块实时交互，以及与预警系统平台进行数据互通。
三、数据处理模块数据处理模块是气象灾害预警系统的核心部分，它主要负责开发和应用相关的数学算法、物理模型和计算机模拟等方法，将气象数据和地理信息进行处理，得到相关的气象灾害预警产品。
在此过程中，数据处理模块还需要充分利用气象、水文、地形等多种环境资源信息，结合数据储存模块中以往的经验数据，全面预测可能发生的气象灾害类型和强度等指标。
为了提高预报精度，应用统计模型、人工神经网络算法和物理数学模型还有很大的提升的空间。
四、数据储存模块基于GIS的气象灾害预警系统产生的海量数据需要进行储存和管理。
数据储存模块需要对数据进行分类，以便于快速地检索和查询。
小麦赤霉病自动监测预警系统应用效果评价
小麦赤霉病自动监测预警系统应用效果评价小麦是我国经济作物之一，也是饮食主要来源之一。
但是，小麦赤霉病一直是小麦生产中较为严重的病害之一，给小麦产业和农民带来了很大的经济损失。
因此，建立小麦赤霉病自动监测预警系统是非常必要和重要的。
本文详细描述了小麦赤霉病自动监测预警系统的应用效果评价。
小麦赤霉病自动监测预警系统是应用现代化智能感知技术和云计算平台等技术手段，建立在小麦种植区内。
该系统具备实时监测环境参数、实时监测小麦植株状态、实时数据传输和分析处理、实时传达预警信息等功能，可为小麦种植户和农业部门提供可靠和准确的小麦赤霉病监测预警服务。
在该系统中，监测设备的安装，主要按照小麦生长的生理阶段、土壤环境、气象情况等因素，合理布局和设置对应的监测站，包括土壤湿度、温度、PH值、EC值、大气温度、湿度、气压、降雨、光照等监测点位，监测点位数量大约为每个监测站12个左右。
系统采用微型传感器感知这些环境参数数据，并通过传输网关传输到云服务器，云服务器实现数据存储、分析、可视化呈现等功能。
同时，系统还采用相机和图像处理技术实现对小麦植株状态的实时监测，包括小麦高度、叶面积指数、冠层温度、植株健康状态等，为小麦生长周期中的不同时期和不同状况进行分类识别和分析。
系统还可以根据环境参数数据和小麦植株状态数据，实现小麦赤霉病的预警监测和预警信息推送，为小麦种植户提供及时、准确的防治建议。
1. 数据准确性小麦赤霉病自动监测预警系统采用现代化感知技术和云计算平台等技术手段，实现了对小麦生长环境参数和植株状态的实时监测，数据准确性高。
在实际应用中，系统能够及时反映小麦植株状态和环境参数的变化，并及时预警小麦赤霉病的发生。
同时，在面对复杂应用场景时，系统也能够自动化判断和纠错，保证数据的准确性。
小麦赤霉病自动监测预警系统在监测小麦赤霉病方面，通过对小麦生长环境、植株状态和小麦赤霉病生长的相关规律等数据的分析，智能化判断和预警小麦赤霉病的发生。
小麦赤霉病自动监测预警系统应用效果评价
小麦赤霉病自动监测预警系统应用效果评价小麦赤霉病是小麦上常见的病害之一，严重影响小麦的产量和品质。
为了提高小麦产量和质量，保障小麦生产的稳定性，建立小麦赤霉病自动监测预警系统成为必要的措施。
本文将对小麦赤霉病自动监测预警系统的应用效果进行评价。
一、系统背景1.系统构成小麦赤霉病自动监测预警系统主要由硬件系统和软件系统构成。
硬件系统包括微型气象站、温湿度探测器、病原体检测仪和数据传输设备等。
软件系统主要包括数据采集、数据处理、数据分析和数据展示等功能。
2.系统功能系统主要实现小麦赤霉病的自动监测和预警功能。
通过对小麦周边的环境变化进行监测，如气温、相对湿度、气压等，以及小麦的生长状况进行监测，如生长动态、叶色、叶片形态等，再结合赤霉病病原体的传播规律、季节变化等因素进行分析，预测小麦赤霉病的发生风险，为农民提供预警信息，以便及时采取防控措施。
二、评价体系1.数据采集精度评价数据采集精度评价是衡量系统数据采集能力和数据准确性的重要指标。
对小麦生长环境和小麦病情数据进行采集和分析，包括气温、相对湿度、小麦生长状况、病情等数据。
样本数量越大、采集频率越高，越能有效反映小麦生态环境和小麦赤霉病的病情。
2.预警准确率评价预警准确率是系统重要的应用效果指标，也是用户关注度较高的指标。
预警的准确率高，能有效避免小麦赤霉病的发生和传播，减少农民的经济损失。
预警准确率通过系统预警信息与实际病情发生情况的差距来衡量，准确率越高，系统预警越精准。
3.系统扩展性评价系统扩展性评价包括系统的可更新性、可扩展性和可维护性。
随着小麦生长环境和赤霉病病原体的变化，系统需要不断更新，加强数据的采集、分析和展示功能，并提高系统的可维护性。
系统扩展性好，能满足不同环境下小麦赤霉病预警的需要，适应不同农民的需求。
三、应用效果评价小麦赤霉病自动监测预警系统能采集到大量的小麦生长环境和小麦病情的数据，并对其进行准确分析。
通过实地验证，系统能准确反映小麦周边的环境变化和小麦生长状况，确保小麦赤霉病预警的准确性和科学性。
基于气象数据的农作物灾害预警系统设计与实现
基于气象数据的农作物灾害预警系统设计与实现随着气候变化的日益严重，农作物灾害越来越频繁。
为了及时避免农作物灾害，设计一个基于气象数据的农作物灾害预警系统是非常重要的。
本文将介绍这一系统的设计与实现过程。
一、系统设计1.需求分析设计一个农作物灾害预警系统的首要任务是明确需求。
基于气象数据，预测农作物灾害的发生需要考虑的因素有：温度、降水、风力、湿度等。
此外，还需要监测土壤湿度、氮气含量、光照等与农作物生长相关的因素。
系统的用户包括农民、农业科研人员等，他们需要得到及时准确的预警信息。
2.系统架构设计基于以上需求，我们设计了一个三层架构的农作物灾害预警系统。
第一层是数据采集层，负责获取各种气象数据以及与农作物生长相关的环境数据。
第二层是数据处理与分析层，利用机器学习算法对数据进行处理和分析，实现对农作物灾害的预测。
第三层是用户界面层，提供用户友好的界面，以便用户能够及时获取灾害预警信息。
3.数据采集与处理数据采集是系统的关键步骤之一。
我们可以通过气象局的接口获取气象数据，并通过传感器获取与农作物生长相关的环境数据。
这些数据需要进行清洗和预处理，包括数据缺失值的处理和异常值的剔除。
4.数据分析与预测数据分析与预测是系统的核心功能。
我们可以使用各种机器学习算法来进行数据分析和模型训练。
通过对历史数据的学习，系统可以对未来气象条件下的农作物灾害进行预测。
常用的算法包括决策树、支持向量机、神经网络等。
5.预警信息展示预警信息的展示是系统的最后一步。
我们可以设计一个用户友好的网页界面，用户可以通过浏览器访问系统，获取实时的灾害预警信息。
预警信息可以根据不同灾害的严重程度进行分级，同时提供相应的应对措施和建议。
二、系统实现1.选择合适的技术栈在系统实现的过程中，我们需要选择合适的技术栈来支持我们的设计。
对于数据采集和处理阶段，我们可以使用Python编程语言及其相关的库，如Pandas和NumPy进行数据处理。
西农大科研团队首创小麦赤霉病智能预报
实表 皮中花青 素生物 合成的 分子调控 网络 ，
为番茄高品瞬分 子设计育种奠定了基础 。
据悉 ，花青素是 目前所发现的清除人体
内 自由基最 有 效的 天 然抗 氧化 剂 ，具有 抗
衰老 、抗辐射 、抗过敏 、增进视 力、改善睡
眠 、预防癌症 、预防心脑血管疾病等功效 。
花 青 素 广 泛 存 在 于 植 物 中 。普 通 栽 培 番茄 植
高 仡青 素 的紫 果 番 茄品 种 。 然而 ，这 些 遗传
本研究得 到中国农科院科技创新工程 、
点具体 的分 ｆ遗传机制尚不清楚。
国家 大 宗蔬 菜 产业技 术 体 系和 广州 科技 ＿【．
据 中 国农 业 科学 院 蔬 菜 所 黄 泽 军 副 研 究 划重 点 项 目的 资 助 。
紫 色茄子 相似 ，因表皮能产生 花青素而 呈紫 定位 到 番 茄 ７号 染 色 体 上 约 ５．０ ｋｂ的 区 『Ｅ
色 。国外 育种者通过传统育种手段将 上述遗 。 本研 究提 出了一 个番茄果 实表皮中花辛
传位点转 育到普通栽培 番茄中 ，已经培 育出 素生物合成的基因调控 网络模型。
１２中国农村科技 ＣＨＩＮＡ ＲＵＲＡＬ ＳＣＩＥＮＣＥ＆ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ
株 一般 含有一定数量的 花青素 ，然而果实通 员介绍 ，该所科研 团队从美 国引进的高 花辛 常 不 产生 花 青素 。但 是某些 野 生 种番 茄 含 素紫果 番茄品种 Ｉｎｄｉｇｏ Ｒｏｓｅ为试验 材料 ，
有 Ａｆｔ、Ａｂｇ或 ａｔｖ等 遗 传 位 点 ，其 果 实 与 利用分子遗传学研究手段 ，将 ａｔｖ位 点精身
ＦＩ，Ｒ Ｍ Ａ Ｔ１０ Ｎ ／资讯 ／前沿
基于MapGIS的气象预报分析系统的设计与实现
2007年10月第5卷第5期地理空间信息ＧＥＯＳＰＡＴＩＡＬＩＮＦＯＲＭＡＴＩＯＮＯｃｔ．，２００７Ｖｏｌ．５，Ｎｏ．５基于MapGIS的气象预报分析系统的设计与实现秦凯1，吴艳果2（1.南阳师范学院环境科学与旅游学院，河南南阳473061；2.南阳师范学院数学与统计学院，河南南阳473061）摘要：介绍了以MapGIS地理信息系统为技术平台所开发的气象预报分析系统(WeatherGIS)的组织结构，数据录入、来源数据编辑、数据处理、结果数据编辑、数据输出、系统设置等模块的主要功能，以及系统应用状况。
关键词：地理信息系统；气象预报；数据处理；数字高程模型Design and Realization of Weather Forecast Analyzing SystemBased on MapGISQIN Kai1，WU Yanguo2（1.College of Environmental Science and Traveling，Nanyang Normal University，Nanyang473061，China；2.School of Mathematics and Statistics，Nanyang Normal University，Nanyang473061，China)Abstract：This paper gives a brief introduction to the functions of weather forecast analyzing system(weather GIS),which based on MapGIS,such as organizing structure,data input,editing of the original data,data management,editing the data of results,data output and system setting.And the situation of system applying is also a main part in this paper.Key words：GIS；weather forecast；data processing；digital elevation model随着气象业务现代化建设的不断发展，天气预报制作流程已逐渐实现自动化、客观化、定量化。
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为动态 预 报 、 学 防 治 小 麦赤 霉 病 发 生发 展 提 供 了 科
业 务平 台和技 术支 撑 。
１ 设 计 思 路
系统 采用 客户 端／ 服务 器构 架 ， 对需 求进 行任 务 分 解 ， 块 化设 计 ， 模 系统 技术 流 程如 图 １所示 。整 个 系统按 功 能划 分为 系统 设 置模 块 ， 据 库模 块 ， 算 数 计
信 息
产
品
输
出
不
输
出
品
系统设置模块
输
出
图 １ 小 麦 赤 霉 病 发 生 发 展 气 象 等 级 业 务 系 统 流 程
中国气象局 ２０ ０ ９年 业 务 建 设 项 目“ 国主 要 农 作 物 病 虫 害 气 象 等 级 预 报 业 务 系 统 建 设 ” 助 中 资 作 者 简 介 ： 元 ， ， ９ ２年 生 ， 程 师 ， 士 ， 周 男 １８ 工 硕 主要 从 事 气 象 通 信 、 用 气 象 业 务 研 究 、 发 工 作 ， ｍａ ： １ ２ ０ ＠ ｑ ． ｏ 应 开 Ｅ ｉ １ ７ ９ １ ｑｃ ｒ ｌ ３ ｎ 收 稿 日期 ： ０ ０年 １月 ２ ２１ ５日 ； 稿 日期 ： ０ ０年 ４月 ６ １ 定 ２１ ３
３Ｏ ８
气
象
科
技
第 ３ ９卷
模块 和产 品输 出模块 ４部 分 。系统设 置模 块包 含 了
系 统 运 行 所 需 要 的 各 种 参 数 设 置 ， 以 在 设 计 时 考 所
作， 特别 是数 据 操 作 是 Ｓ ｅｖｒ２ ０ ＱＬ Ｓ ｒ ｅ ０ ５中使 用 频 率最 高 的 ， 直接 影 响数据 库 的效 率 ， 它 表设计 得好 坏
关 键 词 小 麦 赤 霉 病 数 据 库 ＡｒＥ ｇｎ 预报 系 统 ｃ ｎ ｉｅ
引 言
气 象 等级 预报 系统 首 次将 农 业 气 象 预 报 、 象 资 料 气 数 据库 和 地理 信息 技术 相结 合 ， 有系 统设 置 、 据 具 数
查 询 、 储 、 算 、 方 图 和 ＧＩ 存 计 直 Ｓ产 品 输 出 等 功 能 ，
表 １ 气 象 要素 数 据 库表 结构
要设 计 ３张表 ： １张是 站 点信 息表 ， 储 站 号 、 第 存 站 名 、 纬度 等信息 ； ２张是 历 史 数 据 表 ， 储 了江 经 第 存
苏 太 湖 区 域 、 江 苏 南 区域 、 下 河 区 域 和 宁 镇 扬 区 沿 里 域 １ ６ － ２ ０ 年 小 麦 赤 霉 病 最 终 发 病 率 ， 统 绘 制 ９５ ０ ９ 系
周 元 李 轩。 高苹 张 旭 晖 曾 明剑
（ １南 京 大 学 大 气 科 学 学 院 ， 京 ２０ ９ ； 南 １ ０ ３ ２江 苏 省 气 象 台 ， 京 ２ ０ ０ ； 南 １ ０ ８ ３国 家 气 象 中心 ， 京 １ ０ ８ ） 北 ００ １
摘 要 以 江 苏 省 为 例 ， 绍 了 基 于 地 理 信 息 系 统 的 小 麦 赤 霉 病 气 象 等 级 预 报 系 统 的设 计 思 路 及 核 心 技 术 。 系 统 采 介
为 了 适 应 新 的 业 务 需 要 ， 两 年 中 国 气 象 局 组 近
织 了 中 国主要农 作 物病 虫 害气 象等 级 预报业 务 的相 关 研究 工作 ， 如郭 安 红 ＿ 等 开 展 了 内蒙 古 草 原蝗 例 １ 虫 发生 发展 气象 适 宜度 指数 构 建 方法 的研 究 ，张旭 辉 ｌ 等 建 立 促病 指 数 模 型 ， ２ 由此 判 别 赤 霉病 气象 条 件 适宜 程度 及发 生 发 展 的等 级 ， 些 研 究 为 农 业 气 这 象 业务 系统 的开 发 奠定 了理 论基 础 。在 借鉴 其 他省 业 务 系统＿ 开 发 思路 的基 础 上 ， 苏 省小 麦赤 霉 病 ３ 江
赤霉病气象等级预报系 统
配
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数据库模 块
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产 品输 出模 块
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第 ３ 卷 第 ３期 ９ ２１ ０ １年 ６月
气 象
科
技
Ｖｏ ＿ ９， ． Ｉ３ Ｎｏ ３ Ｊ ｎ ２ １ ｕ． ０ ｌ
Ｍ ＥＴＥＯＲＯＬＯＧＩ ＣＡＩ ＳＣＩ ＥＮＣＥ ＡＮＤ ＴＥＣＨＮＯＬ０ＧＹ
基 于 ＧＩ 小 麦 赤 霉 病 气 象 等 级 Ｓ的 预 报 系 统 的设 计 与 实 现
直 接 决 定 着 一 个 数 据 库 的 好 坏 ， 而 决 定 整 个 数 据 从
虑将 运行参 数 保 存 为 Ｘ ＭＬ文 件 ， 系统 再 次 运行 在
时 读 入 配 置 ， 化 业 务 人 员 的 操 作 。数 据 库 模 块 需 简
库应 用 系统 的成败 Ⅲ 。根 据 系统需 求 ， 创建 ３张 表 ， 本文 仅 以气象要 素 表 的数据 类型举 例 如下表 １ 。
用 ＶＢ． ｔ２ ０ Ｎｅ ０ ５和 ＡｒＥｎ ｉｅ做 为 开 发 平 台 ， 于 ＭＳ ＱＩ ＥＲＶＥＲ ０ ５数 据 库 查 询 ， 用 日平 均 相 对 湿 度 、 ｃ ｇｎ 基 Ｓ Ｓ ２０ 利 日平
均 气 温 和 日照 时 数 ３个 气 象 要 素 ， 两 种 算 法 来 计 算 小 麦 赤 霉 病 发 生 发 展 的 气 象 等 级 ， 成 包 含 地 理 信 息 的 文 字 用 生
产 品 和 图形 产 品 ， 现 了 小 麦 赤 霉 病 气 象 等 级 业 务 预 报 。 系 统 具 有 功 能 强 大 ， 法 高 效 ， 作 简 单 等 特 点 ， 决 了 实 算 操 解
业 务部 门 资 料 分 析 处 理 和赤 霉 病 气 象 等 级 预 报 的 相 关 问 题 ， 有 很 好 的业 务应 用 和 推 广 价 值 。 具