GIS在气象中的应用(一)
目前GIS在气象上面有哪些应用
一．目前GIS在气象上面有哪些应用。
（适当归纳和总结）答：目前地理信息系统在气象领域的应用越来越普及，无论是在气象资料管理、气象制图、气象区划应用、人工影响天气、地址灾害气象预报、气候状况跟踪、气象灾害评估、大气成分变化趋势预测，以及气象建模分析评价及提供辅助决策方面等，地理信息系统都发挥着不可替代的作用。
✧GIS：地理信息系统既是管理和分析空间数据的应用工程技术，又是跨越地球科学、信息科学和空间科学的应用基础学科。
其技术系统由计算机硬件、软件和相关的方法过程所组成，用以支持空间数据的采集、管理、处理、分析、建模和显示，以便解决复杂的规划和管理问题。
✧GIS作为气象资料空间数据库。
GIS空间数据库具有海量数据存储功能。
GIS空间数据库中，空间数据和属性数据具有不可分割的联系，空间数据之间具有显著的拓扑结构等特点。
气象数据有以下特点：海量数据、数据编码复杂、有自己的文件格式、数据更新复杂等等。
GIS空间数据库气象资料管理方面主要有以下内容：（1）气象监测站点；（2）气象历史与实时数据；（3）气象卫星影像数据；（4）空间质量评价等级；（5）空气质量标准及法规和条例；（6）决策项目和边界条件数据；（7）空气污染预测数据。
✧GIS在气象上的应用还表现在数据的分析和处理方法上。
大多GIS系统都提供了各种各样空间统计分析工具，尤其是ArcGIS提供的地理统计分析扩展模块、网络分析扩展模块、空间分析扩展模块等都能很好满足气象要素的统计分析等工作，例如产生专题地图从而为制定科学决策提供依据。
✧GIS在气象数据的可视化方面应用也越来越成熟。
一方面，WebGIS是一大亮点，WebGIS是基于Internet提供空间信息网络发布的信息系统，其优点在于使用B/S(Browser/Server)网络结构, GIS与Web的结合使得气象服务信息的发布与共享更加简单。
常用的WebGIS产品有ArcIMS，其优点有①利用互联网协议实时发布气象数据、交互式地图和元数据的服务器软件；②支持发布海量数据；③支持大量并发，不限客户端的用户数量；④支持负载均衡。
gis在气象领域的应用案例
gis在气象领域的应用案例GIS（地理信息系统）在气象领域具有广泛的应用。
下面列举了10个GIS在气象领域的应用案例：1. 气象灾害监测与预警：利用GIS技术可以对气象灾害，如台风、暴雨等进行实时监测和预警。
通过分析气象数据、地理信息和人口分布等数据，可以绘制出灾害预警区域，为相关部门和公众提供预警信息，帮助减少灾害损失。
2. 气象预报与预测：GIS可以将地理信息与气象数据结合起来，利用空间分析技术对气象变量进行空间插值，生成高分辨率的气象预报和预测结果。
这些预报结果可以帮助农业、交通、航空等行业做出决策，提高生产效率和安全性。
3. 气象观测站布局优化：通过GIS技术可以分析地形、气象条件、交通等因素，优化气象观测站的布局。
合理的观测站布局可以提高气象数据的覆盖范围和准确性，为气象预报和气候研究提供可靠的数据支持。
4. 气象数据管理与共享：GIS可以用于气象数据的管理和共享。
通过建立气象数据的空间数据库，可以方便地存储、查询和共享各种气象数据，为科研、教学和决策提供数据支持。
5. 气象气候变化研究：GIS可以将气象数据与其他环境数据（如地形、土壤、植被等）进行集成分析，帮助研究人员深入理解气象气候变化的驱动机制和影响因素。
这对于气候变化预测、生态环境保护等方面具有重要意义。
6. 气象灾害风险评估：利用GIS技术可以对气象灾害的风险进行评估。
通过分析气象数据、地理信息和社会经济数据，可以确定不同地区的灾害风险程度，并制定相应的防灾减灾措施，提高社会的抗灾能力。
7. 气象资源评估与规划：利用GIS技术可以对气象资源进行评估和规划。
通过分析气象数据、地理信息和能源需求等数据，可以确定适宜的风能、太阳能等气象资源开发区域，为可再生能源规划和建设提供科学依据。
8. 气象信息可视化：利用GIS技术可以将气象数据以图形、图表等形式进行可视化展示。
通过动态地图、图像处理和数据可视化技术，可以直观地展示气象现象、气候变化等信息，提高公众对气象的认识和理解。
气象学中的数学应用问题
气象学中的数学应用问题气象学中的数学应用一、气象预测分析1、数学模型：为了预测气象状况，科学家利用复杂的数学模型来进行计算，他们根据目前的情况预测未来的气象趋势。
2、均值分布：气象学家利用均值分布（例如高斯分布）来度量会有多种可能的情况。
3、统计分析：利用气象数据和统计分析来检验气象学家的预测结果是否准确。
二、气象数据可视化1、图形模型：气象学家使用不同的图形模型（例如海拔图，形状图）来表示气象数据。
2、碎片数据可视化：由于大量的气象观测和数据处理设备，现在大量的气象数据是分散的，气象学家利用可视化技术来把这些碎片数据组合起来。
3、地理信息系统：气象学家利用地理信息系统（GIS）把大量的气象数据结合在一起，为气象模拟和预测提供基础数据。
三、实验过程中的数学模拟1、模拟冲击：气象研究者可以利用空气动力学模型来模拟力学物理和化学反应等冲击效果，预测不同环境下气象状况的变化。
2、尺度模型：气象学家可以利用尺度模型，通过研究气象系统的特征以及宏尺度和微尺度的相互作用，来研究大范围和小范围气象系统中的过程。
3、地形模型：气象学家可以利用三维地形模型来解释气象状况的变化，帮助他们更好地理解气象环境。
四、气象影响评估1、统计模型：气象影响评估利用统计模型来估算不同气象条件下的潜在风险，并根据其中可能存在的极端气象来评估气象影响。
2、数值模拟：使用数值模拟方法，气象影响评估可以分析气象事件潜在的影响，并通过模拟技术对它们进行计算，以更准确地了解气象事件的影响。
3、灾害模拟：利用数学模型来模拟极端性气象事件所释放出的灾害，帮助气象影响评估更准确地预测灾害的发生。
地理信息系统知识：GIS在气象学中的应用
地理信息系统知识：GIS在气象学中的应用地理信息系统（GIS）是一种技术，它将地理空间数据与非空间数据相结合，提供全面的地理空间信息。
GIS在许多领域都有广泛的应用，如城市规划、环境保护和资源管理等。
在气象学领域，GIS也有重要作用。
本文将探讨GIS在气象学中的应用。
一、GIS在气象学中的基本应用GIS在气象学中的基本应用主要是将气象数据进行管理、处理、分析和展示。
这包括气象数据的输入、存储、处理、分析和输出等过程。
1.气象数据的输入气象数据的输入是指将各种气象数据源的数据输入到GIS中，以供后续处理和分析。
气象数据源包括卫星图像、空气质量监测站、气象站、雷达和卫星数据等。
2.气象数据的存储在GIS中，气象数据将以图层的形式存储。
不同类型的气象数据将存储在不同的图层中，以便进行更好的管理和分析。
3.气象数据的处理GIS可用于对气象数据进行处理和分析，以提取有用的信息。
例如，通过多传感器数据融合，可以生成高分辨率的气象图像。
还可以利用GIS分析气象数据，如温度、湿度、降雨量等，预测气象趋势和天气预报。
4.气象数据的输出GIS可以将分析后的数据输出为各种形式，如图表、统计数据、报告等，以在气象行业中进行应用。
二、GIS在气象学中的具体应用除了基本的应用以外，GIS在气象学领域还有许多具体应用。
以下是几个例子：1.山洪灾害分析GIS可以用于山洪灾害分析，通过分析地形、降雨和水文数据等多种数据，预测可能出现的山洪灾害情况。
此外，GIS还可以进行山洪灾害预警和监测，以及协调救援等工作。
2.城市空气质量监测GIS可以用于城市空气质量监测。
通过GIS将空气质量监测站的数据进行集成，可以建立城市的空气污染的动态监测和预测模型。
还可以利用GIS进行空气污染的分析，以评估可能的风险和提供治理方案。
3.气象站监测GIS可用于气象站的监测。
将气象站信息以图层的形式存储在GIS 中，GIS可以监测气象站的状态、数据质量和变化等，及时发现异常。
GIS技术在决策气象服务系统建设中的应用
１ 系 统 总 体 框 架
务 系统采 用 了层 次化 的设 计 思路 ， 系统 总体 框 架 由 ３
部分组 成 ： 据层 、 用核 心 ＧＩ 象 应用 组 件层 以 数 通 Ｓ气
展， 建设 新一 代 国家级 决 策 气 象 服 务 系 统 显 得 尤 为
重要 。
及业 务服务平 台。应用 系统的总体框架 如图 １ 所示 。
以海 量管 理和 查 询 气 象 信 息 ， 以对 地 理 空 间 数 据 可
引 言
气象 服 务是所 有气 象业 务产 品 向社 会 提供 服 务
的 出 口， 是气 象工 作 的出发 点和 归 宿 ， 中包括 决 策 其 气 象服 务 、 众 气 象 服 务 、 业 气 象 服 务 和 科 技 服 公 专 务 Ｌ 。决策 气象 服 务 是 指 专 门 为 党 中 央 、 １ Ｊ 国务 院 及 同级 或 以上 相 关综 合 部 门提 供 气 象 服 务 ， 求 服 务 要 产 品具 有针 对 性 、 动性 、 时 性 和 准 确 性 。 目前 ， 主 及 气象 部 门 建 设 的 决 策 服 务 系 统 大 多 基 于 ＭＩ Ａ Ｓ Ｃ Ｐ
务系 统 的基础 开发 平 台。
（ 象信息 综合 处理 系统 ） 务 系 统 ， ＭＩ Ａ Ｓ系 气 业 但 Ｃ Ｐ
统是 面 向预报 员 的业 务操 作 ， 产 品 交互 制 作 能力 其 远 远不能 满足 决策 服务 的需要 。完善 和 规 范决 策气 象 服务 产 品 ， 进决 策 服 务 向直 接 提 供 决 策 建议 转 推 变， 具有 重要 意义 。 因此 ， 为了适 应 决策 气 象业 务 发 为 了保证 系 统 的可 重用 性 、 共享 性 和 扩 展性 ， 业
GIS技术在气象领域中的应用
GIS技术在气象领域中的应用GIS技术在气象领域中的应用GIS技术（地理信息系统技术）是一种通过对地理空间数据进行采集、存储、管理、分析和显示的综合技术。
它将地理信息与数学、统计学和计算机科学相结合，用于分析和解释地球上的各种现象和过程。
在气象领域中，GIS技术的应用已经显示出巨大的潜力和优势。
本文将探讨GIS技术在气象领域中的应用，并着重介绍其在气候变化研究、灾害管理和农业气象方面的应用。
首先，GIS技术在气候变化研究中具有重要作用。
气候变化对地球上的生态系统、农业生产和人类社会产生了深远的影响，因此了解和预测气候变化对人类社会的发展具有重要意义。
GIS技术通过空间数据的采集和分析，可以帮助研究人员获取气象数据，并生成相应的气候变化模型。
通过分析这些模型，研究人员能够预测未来的气候变化趋势，并提供相应的应对策略。
此外，GIS技术还可以帮助研究人员将不同地区的气候数据进行比较和对比，从而更好地理解气候变化的空间分布特征。
其次，GIS技术在灾害管理方面也具有广泛的应用。
自然灾害如干旱、洪水、风暴和地震等对人类社会造成了巨大的损失，因此及时有效地进行灾害管理是非常重要的。
GIS技术可以用于灾害风险评估和灾害预警系统的建立。
通过获取不同地区的地理空间数据，包括地形、土壤类型和植被覆盖等，可以分析灾害发生的潜在风险。
同时，GIS技术还可以将这些数据与气象数据进行集成，以便更好地预测和监测灾害的发生和发展。
基于这些分析结果，决策者可以及时采取相应的灾害应对措施，减少灾害对人类社会的影响。
此外，GIS技术在农业气象方面也有重要的应用。
农业对气象因素的敏感度很高，气象因素如降水量、温度和日照时间等直接影响农作物的生长和收成。
因此，了解气象因素对农作物的影响是提高农业生产效率的关键。
GIS技术可以帮助农业专家获取不同地区的气象数据，并将这些数据与土地利用、土壤类型和农作物种植等信息进行分析和比较。
通过这些分析，农业专家可以推测出农作物生长的最佳时机和地点，从而优化种植方案，提高农作物的产量和质量。
GIS技术在气象数据融合系统中的设计与实现
GIS技术在气象数据融合系统中的设计与实现近年来，随着科技的不断发展和气象预测的重要性日益突显，GIS技术在气象数据融合系统设计与实现中扮演着重要的角色。
本文将探讨GIS技术在气象数据融合系统中的设计和实现，并讨论其在实际应用中的价值和挑战。
首先，GIS技术在气象数据融合系统中的设计方面发挥了重要作用。
GIS技术可以将来自不同数据源的气象数据进行整合，形成一张空间分布图。
其中，地理信息系统提供了强大的数据处理功能，可以将不同格式的数据进行转换和处理，使得数据的存储和管理更加高效和便捷。
此外，GIS技术还可以将气象数据与地理信息进行空间关联分析，帮助用户更好地理解气象现象和趋势。
其次，GIS技术在气象数据融合系统中的实现方面也具有重要意义。
通过使用GIS软件，可以有效地展示和展示气象数据，使其更加直观和易于理解。
例如，通过使用地图图层和符号化技术，可以将不同类型的气象数据以图形的形式呈现，从而更好地让用户了解气象信息和趋势。
此外，GIS技术还可以结合气象模型和算法，进行气象数据的空间插值和预测，提高气象预测的准确性和可靠性。
在实际应用中，GIS技术在气象数据融合系统中具有重要的价值。
首先，GIS技术可以为用户提供更加全面和准确的气象信息，帮助用户做出合理的决策。
例如，决策者可以借助GIS技术对不同区域的气象数据进行分析和比较，从而确定合适的决策方案。
此外，GIS技术还可以结合其他信息，如交通、环境等，进行综合分析，为气象预测提供更加全面和准确的依据。
其次，GIS技术可以加强气象数据的共享和交互，促进多部门合作和信息共享。
通过建立一套完整的气象数据融合系统，不仅可以将来自不同数据源的气象数据进行整合，还可以为用户提供方便的数据查询和共享平台。
例如，气象专家、应急管理人员和决策者可以通过使用GIS技术，共享和交互气象数据，从而更好地合作和应对突发气象事件。
然而，GIS技术在气象数据融合系统中也面临一些挑战。
地理信息系统(GIS)在气象中的应用前景及实例分析
新 一代地 理信 息 系统软件 ，是 目前世 界上用 的最多 的 Ｇ Ｓ软 件之 一 。Ａ ｃ Ｉ Ｉ ｒＧ Ｓ是在 全面整 合 了 Ｇ Ｓ与数 Ｉ
据 库 、 件 工 程 、 工 智 能 、 络 技 术 及 其 它 多 方 面 软 人 网 的计 算 机 主 流技 术 之 后 ，成 功 地 推 出 了 代 表 Ｇ Ｓ最 Ｉ 高 技 术 水 平 的 全 系 列 Ｇ Ｓ 品 。Ａ ｃ Ｉ 一 个 全 面 Ｉ产 ｒＧＳ是 的 、 伸 缩 的 Ｇ Ｓ平 台 ， 用 户 构 建 一 个 完 善 的 Ｇ Ｓ 可 Ｉ 为 Ｉ 系统 提供完 整 的解决 方案 。
１ ２ Ｇ Ｓ优 于常 用气 象应用软件 的特 点 ． Ｉ
一
个 成 熟 的 Ｇ Ｓ系 统 除 提 供 强 大 的 绘 图 功 能 Ｉ
外， 更重要 的是还能 提供 重要 的功能 。
１ ２ １ Ｇ Ｓ强 大 的 绘 图 功 能 ． ． Ｉ
自己所需 要 的图形 （ 如降 水 、日照等 ） ，而且还 可 以 将这些 图层 叠加 到各 种地理 底 图上 ，使地 图信 息量
表 现 更 为 丰 富 。另 外 用 户 可 以 随 意 更 改 各 种 显 示 符
不 可替代 的作用 。气象 （ 气候 ） 观测数 据都 是与 地理
位 置 有 密 切 关 系 的 ，这 就 决 定 了 Ｇ Ｓ在 气 象 领 域 的 Ｉ 应 用将 会越 来越广 泛 。
关 键 词 ： 理 信 息 系统 ； 用前 景 ； 地 应 实例 分 析 中图 分 类 号 ：Ｐ １ Ｔ ３ 文 献标 识 码 ： Ｂ
．
０ 引 言
的 主 要 区别 在 于其 存 储 和 处 理 的信 息 是 经 过 地 理 编码 的 ，地理 位置及 与该 位置 有关 的地物属 性信 息
如何借助地理信息和遥感技术进行台风监测和预警？
如何借助地理信息和遥感技术进行台风监测和预警？自从人类掌握了地理信息系统（Geographical Information System，简称GIS）和遥感技术，对自然灾害的监测和预警能力得到了巨大的提升。
在过去，台风曾给世界各地带来巨大的破坏和人员伤亡。
然而，随着地理信息和遥感技术的进步，我们现在能够更好地监测和预警台风，提高应对灾害的能力。
本文将介绍如何借助地理信息和遥感技术进行台风监测和预警，并解释这些技术的工作原理和优势。
衡量台风强度和路径的传统方法在深入探讨地理信息和遥感技术之前，我们先来了解一下过去常用的衡量台风强度和路径的传统方法。
在没有现代技术的时代，人们主要依靠气象观测站、气象卫星和气象雷达来监测台风。
然而，这些方法存在许多限制。
1. 气象观测站的局限性气象观测站通常位于地面上，这意味着它们只能提供接近地面的数据。
对于高空的台风活动，气象观测站的数据并不完整，无法反映出台风整体的变化情况。
2. 气象卫星的有限能力气象卫星能够提供大范围的台风图像，但它们只能提供表面信息，并不能提供更深入的数据。
此外，气象卫星需要受天气条件的影响，如果云层密集，卫星图像可能会被阻挡，无法获取准确的数据。
3. 气象雷达的距离限制气象雷达能够提供精确的降水和风速信息，但它们的作用范围通常有限。
雷达的测量范围通常只覆盖几百公里，因此无法涵盖整个台风活动范围，限制了提前预警的准确性。
传统方法的局限性促使科学家们寻找更先进的技术，这就是地理信息和遥感技术所扮演的角色。
地理信息系统（GIS）在台风监测和预警中的应用地理信息系统（GIS）是一种用来存储、分析和展示地理数据的软件系统。
它将地理空间数据和属性数据结合起来，提供全面的地理分析功能。
在台风监测和预警中，GIS可以发挥以下作用：1. 台风路径和强度分析利用GIS，我们可以将台风的路径和强度数据输入系统中进行分析。
通过对历史台风数据的分析，我们可以找出一些规律，预测未来的台风路径和强度。
气象技术在水文气象研究中的应用
气象技术在水文气象研究中的应用气象与水文之间存在着紧密且复杂的联系，气象条件的变化直接影响着水文过程，而水文状况也会对局部乃至全球的气候产生反馈作用。
在这样的背景下，气象技术的不断发展和应用为水文气象研究带来了前所未有的机遇和突破。
首先，卫星遥感技术在水文气象研究中发挥着重要作用。
通过卫星，我们能够获取大范围的气象和水文相关数据。
比如，利用气象卫星可以监测云的分布、类型和运动，从而推测降雨的发生、强度和范围。
对于积雪和冰川，卫星遥感能够精确测量其面积、厚度和变化情况，这对于评估水资源的储量和变化趋势至关重要。
此外，卫星还可以监测土壤湿度和地表温度，这些信息对于了解水分的蒸发和下渗过程具有重要意义。
气象雷达是另一项关键的气象技术。
它可以实时监测降雨的位置、强度和移动方向。
这对于洪水预报来说极其重要，因为及时准确地掌握降雨的动态信息能够帮助我们提前预测河流的流量变化，为防洪减灾提供宝贵的时间。
而且，多普勒雷达还能够探测到风场的信息，有助于分析大气环流对水汽输送的影响，进而更好地理解降水的形成机制。
在地面观测方面，自动气象站的广泛布设大大提高了气象数据的时空分辨率。
这些气象站能够实时记录气温、气压、湿度、风速、风向等多种气象要素。
密集的自动气象站网络为研究小尺度的气象和水文过程提供了丰富的数据支持。
例如，在山区，通过对不同海拔高度的气象站数据进行分析，可以了解地形对气象条件的影响，以及这种影响如何进一步作用于山区的降水和径流形成。
数值天气预报模式在水文气象研究中的应用也日益广泛。
这些模式基于物理定律和数学方程，对大气的运动和变化进行模拟和预测。
通过输入初始的气象条件和边界条件，模式能够输出未来一段时间内的气象要素分布。
将数值天气预报的结果与水文模型相结合，可以实现对河流流量、地下水位等水文变量的预测。
同时，随着计算机技术的飞速发展，模式的分辨率不断提高，模拟的精度和准确性也在逐步提升。
地理信息系统（GIS）则为气象和水文数据的管理、分析和可视化提供了强大的工具。
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• 地理信息系统
北京08奥运气象服务产品
08年初冰冻雨雪气象服务产品（叠加道路）
• 中央气象台每天的指导预报产品
• 查询分析结果
• 台风未来路径及预警区域
GIS应用的关键技术分析
• • • • • 气象数据转换 插值算法分析 基于空间信息检索分析 模型的插件技术 气象三维可视化
• Global Positioning System(全球定位系统)
GPS是在6个轨道平面上设置24颗卫星
• 进入北斗系统组网高峰期
北斗卫星导航系统空 间段将由5颗静止轨道 卫星和30颗非静止轨 道卫星组成
GPS技术在气象中的应用
• GPS探测穿透大气层折射事件数据,约每3小时就能完成全 球气象资料的收集和计算分析,每90分钟更新数据1次, 提 供大气相关数据的垂直分布。 • 地基GPS探测大气具有探测精度高、时间分辨率高、不需 要标定、设备可综合利用等诸多优点,随着中国GPS地面 基准站网的建设,在将来的基准站网的气象应用方面,可分 为两个层次:覆盖全国的、站间距离约100km的国家级 GPS大气探测网,主要监测天气尺度的水汽分布和变化,以 及电离层电子密度分布;在一些经济发达的地区,建立站间 距约10~40km的中尺度GPS大气探测网,主要任务是监测 中尺度水汽场及变化,并利用层析技术获取中尺度水汽廓 线。
• 地位和作用
随着计算机、通讯、信息处理、数字摄影、卫星等相关 技术的进步, 3S技术发展迅速，并且正在向实际应用系统 组合方向发展，在现代气象业务中具有广阔的应用和普及 前景。
遥感应用广泛
• 遥感在土地利用监测中的应用
广东南沙遥感图
• 遥感在灾害评估中的应用
航摄数据制作的舟曲县城区灾前灾后航空影像对比图
• 遥感在考古中的应用
遥感在气象中的应用
• 大雾监测
• 雪深监测
气象卫星沙尘监测报告
火灾监测
• 广州气象卫星地面站
• 气象卫星
地球同步气象卫星监测网
地球同步气象卫星监测网
GIS技术在气象中的应用
• 地图显示与气象制图 • 历史、实时资料的检索 • 灾情数据统计分析
• 台风预警分析与损失评估
地理信息系统在气象上的应用
王 勇 南京信息工程大学 地理信息系统系 2012.2
课程基本情况
• 总共是51个学时：讲课34个学时，上机17个学时; • 总成绩＝考试成绩（70%）+平时表现（30%）； • 上机安排： 时间：第 周,星期 节 地点： 实验室
专题一 3S技术在气象中的应用
• 简介
研究3S技术的原理和方法及其在气象领域中的应用。 RS——遥感 GIS——地理信息系统 GPS——全球定位系统 Global Positioning System