CN104166549B - 气象要素等值面分析平台及构建方法 - Google Patents

Abstract

本发明是一种气象要素等值面分析平台及构建方法，包括前端用户交互终端和气象数据服务器和等值面分析中间件，等值面分析中间件主要由前端控制器、数据管理器、模型对象、模型组件IAMC和服务组件组成，前端控制器用于负责用户的信息注册、系统默认参数的读写和判断用户请求数据是否为气象标准数据；数据管理器对前端控制器传送过来的请求信息进行解析并向气象数据服务器请求调取对应的气象数据，将获得的对应数据和对应的参数配置封装成模型对象；模型组件IAMC用于解析模型对象生成等值面分析产品，并以服务推送形式返还至前端用户交互终端；该系统基于中间件技术实现气象要素等值面分析模型，给用户提供一个基础组件或平台，解决分布式系统的等值线、面的提取及输出数据共享问题。

Description

气象要素等值面分析平台及构建方法

技术领域

本发明涉及一种气象要素分析平台，具体来讲是一种气象要素等值面分析平台，还包括该平台的构建方法。

背景技术

我国气象观测初具规模，已建成31573 个自动气象站，各种移动观测系统百余套，高空气象观测、专业气象观测功能越来越完备。随着社会经济的发展和人民生活水平的提高，催生了专业气象服务需求的发展。表现在其用户数量日益庞大，用户类型众多，气象服务信息更加丰富和精细，需要的专业服务产品越来越多，用户在内容、时效、手段上要求高。现有专业服务系统已远远不能满足人们的要求，当前专业气象产品少，质量低；产品采用手工制作其周期长，特别是基于GIS 的产品制作难度大；服务机构劳动强度大，人员激增，生产效率低；存在客户资料发布或发送遗漏，管理落后；在发展新用户后需要人工修改程序或添加功能才能满足要求。实际访问量大时，系统无法实时响应，甚至导致服务器崩溃，现有系统在统一性、通用性、智能性、自动化程度均无法满足实际需要。目前专业气象服务需要产品直观、可视化和可交互性。这要求预报产品除文本、表格、图片外，还需要以更多形式表现，注重直观、可视化和可交互性。服务产品及时、准确。产品多、时次多，要能及时发布，就必须要有产品的自动包装、生成技术，专业气象服务系统的基础是气象信息，气象信息库的数据来源于各种气象观测数据，现有条件下，气象数据共享也是不平衡的，不同平台下相似功能的重复开发，没有统一的规范，以至于气象数据分布在不同的系统或服务器上，这样给系统使用就带来了极大的不便,如何实现网络环境下的气象业务资源共享满足各级政府防灾减灾和应对气候变化决策，以及社会各界生产、生活、生态等各方面日益增长的气象服务需求,是目前急需要解决的问题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，克服现有技术的缺点，提供一种气象要素等值面分析平台及装置，该平台和装置基于中间件技术实现气象要素等值面分析模型，给用户提供一个基础组件，解决分布式系统的等值线、面的提取及输出数据的共享问题。

本发明解决以上技术问题的技术方案：

一种气象要素等值面分析平台，包括至少三层结构体系架构分别为：客户端层，用于提供用户交互界面、显示系统参数配置和采集用户请求信息的图形界面，并回显用户请求的分析结果； 等值面分析中间件层，等值面分析中间件层主要包括前端控制器模块、数据管理器模块、模型对象模块、模型组件模块、服务组件模块，和适配器模块，所述前端控制器模块用于负责用户的信息注册、系统默认参数的读写和判断用户请求数据是否为气象标准数据；所述数据管理器模块对所述前端控制器模块传送过来的请求信息进行解析，根据提取出的气象要素种类和其对应的参数配置向气象数据层请求调取对应的气象数据，并将获得的对应数据和对应的参数配置封装成模型对象模块；所述模型组件模块用于解析模型对象生成等值面分析产品，并将生成的等值面分析产品以服务组件模块推送形式返还至所述客户端层；所述适配器模块用于将气象数据层中传递出来的用户请求的气象标准格式数据转换成系统能够识别的元数据后交给数据管理器模块；气象数据层，用于存储气象要素数据。

在这里要先提及一下中间件的概念，中间件是一种独立的服务程序或系统软件，顾名思义中间件处于操作系统软件与用户层应用软件的之间，是连接两个独立应用程序或独立系统的中间软件，属于可复用软件的范畴。 用户应用层软件利用这个软件的接口实现信息传递与交换从而实现各种信息资源的共享。中间件总的作用是管理计算机资源和网络通讯，为用户应用软件提供运行与开发的环境，帮助用户高效 、灵活地开发出较为复杂的应用软件。中间件分为两大类：一类是底层中间件，用于支撑单个应用系统或解决单一类问题，包括事务处理中间件（TPM）、消息中间件（MOM）、应用服务器（WAS）、 数据访问中间件（UDA）等；另一类是高层中间件，在系统中的层次较高，通常会与多个应用系统打交道，更多的用于系统整合；气象要素等值面分析中间件研制的目的是为了减少应用开发的复杂性，给开发者乃至普通用户提供一个构件化、可复用的基础组件或平台，解决分布式系统的资源互操作及共享问题。在本系统中，等值面分析中间件主要由前端控制器、数据管理器、模型对象、模型组件和服务组件组成，前端控制器用于负责用户的信息注册、系统默认参数的读写和判断用户请求数据是否为气象标准数据；数据管理器对所述前端控制器传送过来的请求信息进行解析，根据提取出的气象要素种类和其对应的参数配置向气象数据服务器请求调取对应的气象数据，并将获得的对应数据和对应的参数配置封装成模型对象；模型组件IAMC用于解析模型对象生成等值面分析产品，并将生成的等值面分析产品以服务推送形式返还至所述前端用户交互终端；只要有了该分析系统，用户只要集中关注气象要素和定制参数的数据意义、提交格式以及获得什么样的输出结果，至于等值面分析模型核心算法的具体实现无需关注。

进一步的，服务组件模块包括图片服务模块、JSON服务模块、XML服务模块、地图平台模块。

一种气象要素等值面分析平台构建方法，按至少三层结构体系架构进行构建：构建客户端层，作为客户端，用于提供用户交互界面、显示系统参数配置和采集用户请求信息的图形界面，并回显用户请求的分析结果；构建等值面分析中间件层，作为中间件，等值面分析中间件层主要包括前端控制器、数据管理器、模型对象、模型组件、服务组件，和适配器，前端控制器用于负责用户的信息注册、系统默认参数的读写和判断用户请求数据是否为气象标准数据；数据管理器对所述前端控制器传送过来的请求信息进行解析，根据提取出的气象要素种类和其对应的参数配置向气象数据层请求调取对应的气象数据，并将获得的对应数据和对应的参数配置封装成模型对象；模型组件用于解析模型对象生成等值面分析产品，并将生成的等值面分析产品以服务组件推送形式返还至所述客户端；适配器用于将气象数据层中传递出来的用户请求的气象标准格式数据转换成系统能够识别的元数据后交给数据管理器；构建气象数据层，为气象数据接口，用于存储气象要素数据。

元数据data about data ：在程序中不是被加工的对象，而是通过其值的改变来改变程序的行为的数据。它在运行过程中起着以解释方式控制程序行为的作用。在程序的不同位置配置不同值的元数据，就可以得到与原来等价的程序行为。），避免不同用户针对同一需求进行重复工作，屏蔽掉其各自系统的差异，节约了存贮资源，提高了数据的共享率。

进一步的，模型组件为等值面分析模型组件IAMC，其利用Eclipse和Tomcat容器集成开发环境，采用JAVA语言编程，用面向对象的方法实现出等值线生成和等值面矢量提取，模型组件IAMC的核心组件JAR包里主要包含七类分别为IsoLines（等值线）、ContourLine（等值线或等高线）、LatlonPoint（经纬度点）、LevelPoint（等值点）、LevelLineLatlon（等值线经纬度）、PolygonLatlon（多边形经纬度）和StationData（站点数据），模型组件IAMC通过Sevlet向前端用户交互终端输出数据。

进一步的，模型组件IAMC采用矩形网格法生成等值线，并以网格点为中心将其周围均分为八个方位，选取各方位站点的数值为计算数值。

进一步的，模型组件IAMC采用图形分割法完成数据矢量化，实现矢量化提取。

进一步的，等值面分析中间件与前端用户交互终端之间的数据接口由输入数据和输出数据两部分组成，输入数据是一系列相关的配置信息，主要包括参数信息、要素数据和地图数据等，输出数据是根据输入数据的配置参数给出相对应的数据类型；输入数据的配置参数可以通过注册用户实现基本配置，也可以通过配置参数链接来描述更加复杂的参数信息。

再进一步的，要素数据为离散数据或格点数据，无论哪一种数据都要在配置信息加以说明，要素数据是以XML模板来定义数据接口； 如果用户请求输出的是矢量数据，其输入数据的配置参数只需定义等值线级别；如果用户请求的图片或是平台直接显示，其配置需要对等值线级别、等值线颜色、等值面填充颜色、等值线标注、字体名称、大小和颜色、地图边界裁剪、某些操作是否处理等参数作出定义。

更进一步的，离散数据在每一条记录里定义站点名称、站号、经度、纬度、要素值；格点数据首先定义出网格的行数、列数、左上角经纬度、网格间距，然后逐行给出要素值；地图数据可以是以ZIP格式压缩打包的SHP地图文件，也可以是本文自定义的XML格式， 两种数据都是基于面状的几何数据集；矢量输出的内容主要有等值线级别、等值线经纬度矢量数据、等值线长度、等值面经纬度矢量数据和等值面面积等数据。

进一步的，服务组件包括图片服务、地图服务、JASON服务和XML服务；气象标准格式数据包括Micaps系统气象数据和主流数值预报产品。

总之，本发明通过构建等值面分析模型，实现了分布式网络环境下等值面分析模型的资源共享；减少不同平台下相似功能模块的重复开发。同时针对现有插值方法、等值线追踪方法进行了改进，提出了基于图形分割的等值面矢量提取算法和“双抛物线”曲线平滑方法，并对用户数据接口进行了定义，其等值面分析模型组件生成等值线的速度较快，离散类的数据平均耗时0.5～1秒(现有设备的处理速度一般在10秒以上)，格点类数据平均耗时0.2～0.3秒(现有设备的处理速度一般在10秒以上)，对服务器CPU占有率也较低，在3%～4%左右(现有设备的CPU占用率一般在10%～15%左右)；在60人并发访问时CPU占有率也就10%左右(现有设备的CPU占用率一般在40%～60%左右剧烈波动)；其处理出的等值线图准确、美观；系统具有较强的通用性、可扩展性和跨平台特性的优势，从而减少了用户进行独立应用开发的复杂性，在气象业务中能够大大提高预报运行效率。

附图说明

图1是本发明的工作原理图；

图2是本发明的服务体系结构；

图3是模型中间件服务处理流程图；

图4 是等值线追踪算法流程图；

图5 曲线平滑原理示意图：

图6曲线平滑效果示意图；

图7 基于图形分割的等值面提取示意图；

图8 自动气象站离散数据的应用实例；

图9 格点数据以静态图片形式输出；

图10 格点数据以WebGIS平台输出。

具体实施方式

实施例

一种气象要素等值面分析平台及装置气象要素等值面分析平台及构建方法，如图1-图3，包括前端用户交互终端和气象数据服务器，前端用户交互终端用于提供用户交互界面、显示系统参数配置和采集用户请求信息的图形界面，并回显用户请求的分析结果；气象数据服务器用于存储气象要素数据，该分析系统还包括等值面分析中间件。在本系统中，等值面分析中间件主要由前端控制器、数据管理器、模型对象、模型组件和服务组件组成，前端控制器用于负责用户的信息注册、系统默认参数的读写和判断用户请求数据是否为气象标准数据；数据管理器对所述前端控制器传送过来的请求信息进行解析，根据提取出的气象要素种类和其对应的参数配置向气象数据服务器请求调取对应的气象数据，并将获得的对应数据和对应的参数配置封装成模型对象；模型组件IAMC用于解析模型对象生成等值面分析产品，并将生成的等值面分析产品以服务推送形式返还至所述前端用户交互终端；等值面分析中间件还包括设在气象数据服务器数据交换接口端的适配器，所述适配器用于将气象数据服务器中传递出来的固定格式数据转换成元数据后交给数据管理器，固定格式数据包括Micaps数据和主流数值预报产品；适配器是中间件实现与现有气象标准数据（如Micaps系统的气象标准数据）进行操作处理的组件，其主要功能是完成数据格式转换，即将用户请求的标准格式数据转换成系统所能够识别的元数据形式，避免不同用户针对同一需求进行重复工作，屏蔽掉其各自系统的差异，节约了存贮资源，提高了数据的共享率。

等值面分析中间件与前端用户交互终端之间的数据接口由输入数据和输出数据两部分组成，输入数据是一系列相关的配置信息，主要包括参数信息、要素数据源和地图数据源等，输出数据是根据输入数据的配置参数给出相对应的数据类型；输入数据的配置参数可以通过注册用户实现基本配置，也可以通过配置参数链接来描述更加复杂的参数信息；要素数据可以是离散数据，也可以是格点数据，无论哪一种数据都要在配置信息加以说明，要素数据是以XML模板来定义数据接口； 如果用户请求输出的是矢量数据，其输入数据的配置参数较为简单，只需定义等值线级别；如果用户请求的图片或是平台直接显示，其配置就较为复杂，需要对等值线级别、等值线颜色、等值面填充颜色、等值线标注、字体名称、大小和颜色、地图边界裁剪、某些操作是否处理等参数作出定义。

固定格式数据有两种类型，一种是离散点数据，一种是网格点数据，离散数据在每一条记录里定义站点名称、站号、经度、纬度、要素值；格点数据首先定义出网格的行数、列数、左上角经纬度、网格间距，然后逐行给出要素值；地图数据可以是以ZIP格式压缩打包的SHP地图文件，也可以是本文自定义的XML格式， 两种数据都是基于面状的几何数据集；矢量输出的内容主要有等值线级别、等值线经纬度矢量数据、等值线长度、等值面经纬度矢量数据和等值面面积等数据。

模型组件IAMC利用Eclipse和Tomcat容器集成开发环境，采用JAVA语言编程，用面向对象的方法实现出等值线生成和等值面矢量提取，模型组件IAMC的核心组件JAR包里主要包含七类分别为IsoLines（等值线）、ContourLine（等值线或等高线）、LatlonPoint（经纬度点）、LevelPoint（等值点）、LevelLineLatlon（等值线经纬度）、PolygonLatlon（多边形经纬度）和StationData（站点数据），模型组件IAMC通过Sevlet向前端用户交互终端输出数据；其中IsoLines是最核心的主类，里面封装了一系列属性与方法供开发人员使用，如离散数据的网格化、等值线级别设置、填充颜色设置、等值线生成、等值线平滑、地图边界的裁剪、等值线面的矢量输出、等值线值标注、等值线面的图像输出、等值面面积大小计算等功能，对于一般用户人员则通过Sevlet来实现用户想要的数据输出。

模型组件IAMC采用矩形网格法生成等值线，其基本思想是将空间上分布不均匀的数据按方位取点加权法转换成规则分布的网格数值，利用线性插值计算出每个网格上是否存在等值点，如存在将该点坐标存储到相对应的等值点队列中去，连接这些等值点坐标生成等值线；等值线的生成第一步如图4所示，离散数据的网格化，空间内插法是离散数据网格化的关键，本文采用的空间内插方法是一种改进后的反距离加权插值法。反距离加权插值法最主要的缺点是可能会在格网区域内产生围绕观测点位置的"牛眼"，针对这个问题，本文从两个方面作了改进，一是考虑不同方位的站点选取，把要计算的网格点作为中心将其周围平均划分成八个方位，在一定半径范围内搜索临近的站点，尽可能让每个方位都有站点去参与插值计算。二是圆滑参数的优化，圆滑参数是影响权重系数最重要的因子，参照“基于RIA的气象站信息平台的设计与实现”（焦圣明，包云轩，郭静，等．基于RIA的气象站信息平台的设计与实现[J]．计算机工程，2010,36(20):217-219）对每个参与计算的站点权重系数进行了调整。通过改进后算法实现的离散数据网格化取得了较好的插值效果。等值线追踪是实现等值线绘制的关键，追踪出来的等值线有两种类型：一种是从边界出发到边界结束的；一种是内部封闭的。以下是本文等值线追踪的原理，如图4：①是在网格区域内从上到下、从左到右计算出每个网格上的等值点，按照“等值线生成与图形填充算法”（孙桂茹，马 亮，路登平，等．等值线生成与图形填充算法.天津大学学报. 2000，33(6):816-818）的方法把网格内的等值点连成线段,并将描述这个线段的两点坐标存到线段组队列中去，重复以上工作直到所有网格都被遍历完。②根据等值线段组队列构建出各个等值点连线队列，具体步骤如下：a.遍历等值线线段组队列，若此线段组使用标识为假则以当前等值点建立一个新的连线点队列，同时将描述这线段组的两点坐标插入到新队列中并将此线段组访问标识设置成真；b.继续遍历等值线段组队列下一线段组，当此线段组使用标志为假时判断这个线段组是否与a中新建队列的首或尾相连，若是则根据连接方向重新组合a中连线的点队列并将此线段组使用标识设置成真，否则重复b操作，直到a中线段组被遍历完；c.判断线段组队列中所有线段组的使用标识是否都为真，若不是继续重复a、b、c操作，直到所有线段组的使用标识为真；③根据②步骤得到的各个连线点队列，判断其队列的首尾是否相连，若是则表明该等值线封闭，同时将其封闭标识设为真，否则设为假。

等值线被追踪出来后，它只是一堆点的连接折线，还需要对等值线进行曲线平滑才能使用。曲线平滑的方法有很多种，例如B样条方法、Bezier方法、三次样条法，这些曲线平滑方法大多是不经过原折线点的，在网格较大标注数值时可能会出现“失真”现象，为了避免“失真”，本文等值线平滑方法采用的是经过原点的双抛物线法如图5所示，双抛物线法对折线的平滑处理主要是对每相邻的4个点构造两个二次抛物线函数，设折线上各点为P0,P1, P2,… ,Pn,可以从P0出发对每连续3个点构造一个抛物线，这样的线段组共有Q0(t)，Q1(t)，… ,Qn-2(t)条，两个抛物线交集部分按一定权重计算插入点的数值，第i条线段组其表达式为：

Qi(t)=(1-t)Bi(t)+tBi+1(t) ( 0 ≤ t ≤ 1 )，

其中Bi(t)为Pi，Pi+1，Pi+2三点确定的抛物线基函数，Bi+1(t)为Pi+1，Pi+2，Pi+3三点确定的抛物线基函数，1-t和t分别为两基函数的权重系数。其原理如图5所示，平滑效果见图6。对于闭合曲线还要考虑首点和尾点的特殊处理,曲线平滑时要插值的点个数m可以根据网格大小适当设置,本文中m值取10。

等值线生成是核心组件研发的基础，通过生成的等值线队列实现等值面矢量提取是另一个重要关键技术，等值面矢量化有利于等值面颜色填充、面积计算、空间关系分析、跨应用共享等一系列操作的实现。一般都是基于一些特殊操作在自己应用中实现等值面的颜色填充，其它应用无法共享其成果。本文中等值面矢量提取算法是一种基于图形分割思想来完成数据的矢量化，为其它应用进行等值面分析提供可能。

首先逐一把非封闭的等值线连接成闭合曲线，如图7所示，图中第①条等值线把矩形区域A→B→C→D分割成两块区域（Ⅰ）E→F→A→E和区域（Ⅱ）E→B→C→D→F→E(存储按顺时针方向组织队列链表)，根据第②条等值线(虚线表示)的中心点确定出该曲线要分割的是区域（Ⅰ）还是区域（Ⅱ），根据图中示意，将原先的区域（Ⅱ）E→B→C→D→F→E分割成两个区域并删除自己形成新的区域（Ⅱ）G→H→D→F→E→G和区域（Ⅲ）G→B→C→H→G,重复此操作直到所有非闭合等值线都遍历完形成闭合曲线，然后将这些新生成的闭合线和原先就封闭的等值线判断包含关系，利用空间分析提取出各自的等值面区域，通过封闭空间内格点数据计算出该等值面的数值，如果需要地图边界裁剪时还需要把提取出的矢量和封闭的地图边界做空间交集运算，得出边界内的等值面区域。

下面结合图8对基于自动气象站离散数据分析进行说明：

图8是江苏省自动气象监测信息平台中一个雨量产品的应用实例。用户端提交的是江苏省70个国家基本站的离散降水量数据，请求时段为2014年6月16日05时至6月17日05时，数据管理器根据解析的数据源链接地址获取到该24小时累计降水量的源数据。用户的设置包括：等值线按降水量分为8档，分别是0.1、10、25、50、100、150、200和250毫米，并以中国气象局最新行业标准《气象服务图形产品色域》的要求设定各雨量等级色标，等值面分析模型组件根据传送过来的模型对象属性，构造出如图7所示的等值面分析产品。

下面结合图9-图10对基于Micaps格点数据分析进行说明：

以处理Micaps第四类格点数据为例，用户端请求输入2014年1月1日02时的海平面气压场数据，并定义了等值线级别和颜色、等值面填充颜色、标注等值线、字体属性等，系统接到指令后解析出绘图参数直接从本地调用Micaps数据文件，输出如图9所示的系列结果。用户若有在自己研制的网站或平台中嵌入该产品的需求，则系统可生成如图10所示的基于ArcGIS API For Flex开发的WebGIS平台供用户嵌入使用。

本发明通过构建等值面分析模型，改进了反距离加权插值法，设计了“双抛物线”曲线平滑方法，提出了一种基于图形分割思想的等值面矢量提取算法，较好地解决了在放大、缩小、移动等操作后等值面填色的难题，在此基础上，开发了等值面分析模型中间件，实现了分布式网络环境下等值面分析模型的资源共享，基于中间件技术实现的等值面分析模型组件生成等值线的速度较快，离散类的数据平均耗时0.5～1秒，格点类数据平均耗时0.2～0.3秒，对服务器CPU占有率也较低，在3%～4%左右；在60人并发访问时CPU占有率也就10%左右；其处理出的等值线图准确、美观；系统具有较强的通用性、可扩展性和跨平台特性的优势，从而减少了用户进行独立应用开发的复杂性。目前该中间件系统已经在江苏省气象局投入试验使用，运行稳定可靠，在预报服务工作中发挥了重要作用，不仅为全省各级气象部门绘制等值线图产品提供了一个简单、快捷的新途径，而且还为气象部门预报模型共享研究起到了一定的借鉴意义。

除上述实施例外，本发明还可以有其他实施方式。凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本发明要求的保护范围。

Claims (8)

1.一种气象要素等值面分析平台构建方法，其特征在于，按至少三层结构体系架构进行构建，构建客户端层，作为客户端，用于提供用户交互界面、显示系统参数配置和采集用户请求信息的图形界面，并回显用户请求的分析结果；构建等值面分析中间件层，作为中间件，所述等值面分析中间件层主要包括前端控制器、数据管理器、模型对象、模型组件、服务组件和适配器，所述前端控制器用于负责用户的信息注册、系统默认参数的读写和判断用户请求数据是否为气象标准数据；所述数据管理器对所述前端控制器传送过来的请求信息进行解析，根据提取出的气象要素种类和其对应的参数配置向气象数据层请求调取对应的气象数据，并将获得的对应数据和对应的参数配置封装成模型对象；所述模型组件用于解析模型对象生成等值面分析产品，并将生成的等值面分析产品以服务组件推送形式返还至所述客户端；所述适配器用于将气象数据层中传递出来的用户请求的气象标准格式数据转换成系统能够识别的元数据后交给数据管理器；构建气象数据层，为气象数据接口，用于存储气象要素数据；

所述模型组件的分析过程包括：等值线追踪、等值线平滑方法和等值面矢量化，其中等值线追踪的步骤为：

①在网格区域内从上到下、从左到右计算出每个网格上的等值点，按照“等值线生成与图形填充算法”的方法把网格内的等值点连成线段,并将描述这个线段的两点坐标存到线段组队列中去，重复以上工作直到所有网格都被遍历完；

②根据等值线段组队列构建出各个等值点连线队列，具体步骤如下：a.遍历等值线线段组队列，若此线段组使用标识为假则以当前等值点建立一个新的连线点队列，同时将描述这线段组的两点坐标插入到新队列中并将此线段组访问标识设置成真；b.继续遍历等值线段组队列下一线段组，当此线段组使用标志为假时判断这个线段组是否与a中新建队列的首或尾相连，若是则根据连接方向重新组合a中连线的点队列并将此线段组使用标识设置成真，否则重复b操作，直到a中线段组被遍历完；c.判断线段组队列中所有线段组的使用标识是否都为真，若不是继续重复a、b、c操作，直到所有线段组的使用标识为真；

根据②步骤得到的各个连线点队列，判断其队列的首尾是否相连，若是则表明该等值线封闭，同时将其封闭标识设为真，否则设为假；

等值线被追踪出来后，它只是一堆点的连接折线，还需要对等值线进行曲线平滑才能使用；

等值线平滑方法采用的是经过原点的双抛物线法，双抛物线法对折线的平滑处理主要是对每相邻的4个点构造两个二次抛物线函数，设折线上各点为P₀,P₁,P₂,…,P_n,可以从P₀出发对每连续3个点构造一个抛物线，这样的线段组共有Q₀(t)，Q₁(t)，…,Q_n-2(t)条，两个抛物线交集部分按一定权重计算插入点的数值，第i条线段组其表达式为：

Q_i(t)＝(1-t)B_i(t)+tB_i+1(t)(0≤t≤1)，

其中B_i(t)为P_i，P_i+1，P_i+2三点确定的抛物线基函数，B_i+1(t)为P_i+1，P_i+2，P_i+3三点确定的抛物线基函数，1-t和t分别为两基函数的权重系数；

对于闭合曲线还要考虑首点和尾点的特殊处理,曲线平滑时要插值的点个数m可以根据网格大小适当设置,m值取10。

2.根据权利要求1所述的气象要素等值面分析平台构建方法，其特征在于，所述模型组件为等值面分析模型组件IAMC，其利用Eclipse和Tomcat容器集成开发环境，采用JAVA语言编程，用面向对象的方法实现出等值线生成和等值面矢量提取，所述模型组件IAMC的核心组件JAR包里主要包含七类分别为IsoLines、ContourLine、LatlonPoint、LevelPoint、LevelLineLatlon、PolygonLatlon和StationData，所述模型组件IAMC通过Servlet向前端用户交互终端输出数据。

3.根据权利要求1所述的气象要素等值面分析平台构建方法，其特征在于，所述模型组件IAMC采用矩形网格法生成等值线，并以网格点为中心将其周围均分为八个方位，选取各方位站点的数值为计算数值。

4.根据权利要求1所述的气象要素等值面分析平台构建方法，其特征在于，所述模型组件IAMC采用图形分割法完成数据矢量化，实现矢量化提取。

5.根据权利要求1所述的气象要素等值面分析平台构建方法，其特征在于，所述等值面分析中间件与前端用户交互终端之间的数据接口由输入数据和输出数据两部分组成，输入数据是一系列相关的配置信息，主要包括参数信息、要素数据和地图数据，输出数据是根据输入数据的配置参数给出相对应的数据类型；输入数据的配置参数通过注册用户实现基本配置，或者通过配置参数链接来描述更加复杂的参数信息。

6.根据权利要求5所述的气象要素等值面分析平台构建方法，其特征在于，所述要素数据为离散数据或格点数据，无论哪一种数据都要在配置信息加以说明，要素数据是以XML模板来定义数据接口；如果用户请求输出的是矢量数据，其输入数据的配置参数只需定义等值线级别；如果用户请求的图片是平台直接显示，其配置需要对等值线级别、等值线颜色、等值面填充颜色、等值线标注、字体名称、大小和颜色、地图边界裁剪、某些操作是否处理作出定义。

7.根据权利要求6所述的气象要素等值面分析平台构建方法，其特征在于，所述离散数据在每一条记录里定义站点名称、站号、经度、纬度、要素值；所述格点数据首先定义出网格的行数、列数、左上角经纬度、网格间距，然后逐行给出要素值；地图数据是以ZIP格式压缩打包的SHP地图文件，或者是自定义的XML格式，两种数据都是基于面状的几何数据集；矢量输出的内容主要有等值线级别、等值线经纬度矢量数据、等值线长度、等值面经纬度矢量数据和等值面面积。

8.根据权利要求1所述的气象要素等值面分析平台构建方法，其特征在于，所述服务组件包括图片服务、地图服务、JASON服务和XML服务；所述气象标准格式数据包括Micaps系统气象数据和主流数值预报产品。