CN113032644A - 一种用于飞行的气象监测预报及管理系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于飞行的气象监测预报及管理系统，包括基于软件架构设计的数据服务层、业务逻辑层和应用表现层，数据服务层包括专题数据模块和业务数据模块，专题数据模块基于TCP/IP的信道与IDC相连，下载DOM、DLG、矢量数据和专题数据并储存；业务数据模块通过独立信道下载并储存属性数据及其他数据；本发明与现有技术相比的优点在于：平台功能包括3D、实况监测、预报预警、天气过程、周天气预报、一键发布，通过对区域内地面自动观测、智能网格实况、EC细网格模式预报、智能网格预报等资料的集成实现对常规要素的实时监测和危险天气的预报预警，平台搭建结构合理且功能完备，适用性好。

Description

一种用于飞行的气象监测预报及管理系统

技术领域

本发明涉及气象系统，具体是指一种用于飞行的气象监测预报及管理系统。

背景技术

目前，web技术和GIS技术被广泛运用，但市面上缺少将两者技术进行结合的气象平台，将web技术和GIS技术相结合，利用Web技术来扩展和完善地理信息系统，GIS中的信息主要是以图形、图像方式表现飞行气象监测预报及管理一体化平台所需空间数据，用户通过交互操作，对空间数据进行查询分析。

发明内容

本发明要解决的技术问题是现有的气象平台因其结构功能设计上的不足，导致实际使用中应用气象监测数据效果差、数据准确性不高，前期成本投入和后期维护成本高，使用不便，不满足目前需要。

为解决上述技术问题，本发明提供的技术方案为：一种用于飞行的气象监测预报及管理系统，包括基于软件架构设计的数据服务层、业务逻辑层和应用表现层，数据服务层包括专题数据模块和业务数据模块，专题数据模块基于TCP/IP的信道与IDC相连，下载DOM、DLG、矢量数据和专题数据并储存；业务数据模块通过独立信道下载并储存属性数据及其他数据；数据服务层采集到的数据通过内部信道传输至业务逻辑层处的空间数据库，空间数据库根据算法对所有数据进行管理和维护，根据对应编码传输至应用表现层中，应用表现层设有二/三维展示、专题数据显示、用户管理、数据维护和专题输出端口，分别对应接收相关数据，并通过前端界面进行直观展示；

基于软件架构设计的系统在功能实现上依靠如下几个功能模块进行：

(1)3D模块，实现模拟飞行和部分气象信息的3D展示，为飞机飞行全过程实现动态化、直观化和立体化的展示；

(2)实况监测模块，具有基于地面自动站的天气要素实时观测、危险天气和灾害识别等资料的监测显示功能及显隐功能，对地理、区域、测站、要素内容进行显示；

(3)预报预警模块，基于高分辨率数值模式资料，实现对飞行区域或起降站点的总云量、低云量、云冰量、垂直各层的风向风速、高空急流区、不稳定区、0℃层高度，风切变区预报产品的显隐、叠加和落区编辑功能，实现最新资料的显示及查询，设有相应的自动识别预警功能；

(4)天气过程模块，功能包括天气过程警报、天气过程通报产品的制作，制作方式为动态绘图、生成文件以及快速发布；

(5)周天气预报模块，结合观测和预报数据，制作周天气预报并将预报产品进行保存，用于后期发布；

(6)一键发布模块，功能包括人员设置、产品发布、信息发布、人员列表、发送设置。

本发明与现有技术相比的优点在于：平台功能包括3D、实况监测、预报预警、天气过程、周天气预报、一键发布，通过对区域内地面自动观测、智能网格实况、EC细网格模式预报、智能网格预报等资料的集成实现对常规要素的实时监测和危险天气的预报预警，平台搭建结构合理且功能完备，适用性好。

作为改进，3D模块在功能上划分为如下五个功能单元：

(1)实况，将国家站/区域站的测站信息，按照分区域进行显示；将温度、气压、降水、能见度、风向风速要素叠加在地形图，以站点值和等值面的不同方式，依照时间顺序进行展示；

(2)预报，将EC细网格、智能网格预报在不同高度下要素信息(降水/气温/积冰/风切变)进行直观显示；

(3)计划路线，依据起点、途径、终点、经纬度、高度、起飞时间、降落时间信息自定义航线；

(4)模拟飞行，模拟飞行编辑器，选择飞行航线，实现模拟飞行，并能够以“开始、停止、清除”方式进行模拟飞行的任务管理；

(5)定位，利用GPS、GIS技术，实现飞机在不同的省级区域定位。

作为改进，实况监测模块在功能上划分为如下四个功能单元：

(1)定时观测资料，包括总云量、低云量、云底高、能见度、平均风向风速、气温、气压、露点，其中云的观测项目根据测站级别而定；

(2)时段观测资料，包括降水量(近5分钟、10分钟、1小时、3小时、6小时、12小时、24小时)、温度极值(日最高温度、日最低温度、3小时变温、24小时变温)、变压(3小时变压、24小时变压)、风速极值(瞬时风速、最大风速、极大风速、24小时最大风速、24小时极大风速)、能见度极值(1小时最低能见度、24小时最低能见度)；

(3)智能实况，包含温度、1小时降水、3小时降水、日降水、能见度、风、相对湿度的逐小时格点实况；

(4)灾害天气，包括危险天气模组和灾害识别模组，危险天气模组记录的数据包括大风(平均风速大于12m/s或瞬时风速大于17m/s)、低能见度(小于2Km)、低云(云底高小于200米)，出现时在测站旁标注相应符号；

(5)地图，可选择不同地区的地图关联显示对应地区的预报图。

作为改进，实况监测模块显示内容具体如下：

(1)地理信息，实现各级地标、高程地图、卫星影像地图的点选；

(2)测站信息，实现不同级别测站、站名、站点的点选；

(3)区域信息，实现多地区的点选；

(4)要素信息，实现上述定时和时段观测资料要素的点选；

(5)时间信息，实现过去不同和当前时间点选，进行历史资料的查询显示，同时设置时间轴，鼠标置于时间轴某处可显示对应时次信息；

(6)显示方式信息，实现等值线图、色斑图显示方式的点选，色斑图和色块图颜色条可选。

作为改进，预报预警模块具备单/多要素显示、单站时序图/表格显示、阈值显示、图像存储和抓取的功能，具体如下：

(1)单/多要素显示，在单要素色斑图(或者等值线)显示基础上，实现多要素叠加显示功能；

(2)单站时序图/表格显示，实现任意点的多要素资料的时间序列显示，有曲线图和表格数字两种显示方式可选，显示要素和查询时段可实现点选。

附图说明

图1是一种用于飞行的气象监测预报及管理系统的系统架构示意图。

图2是一种用于飞行的气象监测预报及管理系统的功能示意图。

图3是实施例中3D模块的界面展示示意图。

图4是实施例中3D模块中实况功能的界面展示示意图。

图5是实施例中预报功能的界面展示示意图。

图6是实施例中计划路线功能的界面展示示意图。

图7是实施例中定位功能的界面展示示意图。

图8是实施例中实况检测模块的界面展示示意图。

图9是实施例中实况检测模块显示内容的界面展示示意图。

图10是实施例中实况检测模块的智能实况功能单元的界面展示示意图。

图11是实施例中实况检测模块的灾害天气功能单元的界面展示示意图。

图12是实施例中预报预警模块的地图功能单元的界面展示示意图。

图13是实施例中天气过程模块的界面展示示意图。

图14是实施例中周天气预报模块的界面展示示意图。

图15是实施例中一键发布模块的界面展示示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步的详细说明。

本发明在具体实施时，一种用于飞行的气象监测预报及管理系统，包括基于软件架构设计的数据服务层、业务逻辑层和应用表现层，所述数据服务层包括专题数据模块和业务数据模块，所述专题数据模块基于TCP/IP的信道与IDC相连，下载DOM、DLG、矢量数据和专题数据并储存；所述业务数据模块通过独立信道下载并储存属性数据及其他数据；所述数据服务层采集到的数据通过内部信道传输至业务逻辑层处的空间数据库，空间数据库根据算法对所有数据进行管理和维护，根据对应编码传输至所述应用表现层中，所述应用表现层设有二/三维展示、专题数据显示、用户管理、数据维护和专题输出端口，分别对应接收相关数据，并通过前端界面进行直观展示；

基于所述软件架构设计的系统在功能实现上依靠如下几个功能模块进行：

(1)3D模块，实现模拟飞行和部分气象信息的3D展示，为飞机飞行全过程实现动态化、直观化和立体化的展示；

(2)实况监测模块，具有基于地面自动站的天气要素实时观测、危险天气和灾害识别等资料的监测显示功能及显隐功能，对地理、区域、测站、要素内容进行显示；

(3)预报预警模块，基于高分辨率数值模式资料，实现对飞行区域或起降站点的总云量、低云量、云冰量、垂直各层的风向风速、高空急流区、不稳定区、0℃层高度，风切变区预报产品的显隐、叠加和落区编辑功能，实现最新资料的显示及查询，设有相应的自动识别预警功能；

(4)天气过程模块，功能包括天气过程警报、天气过程通报产品的制作，制作方式为动态绘图、生成文件以及快速发布；

(5)周天气预报模块，结合观测和预报数据，制作周天气预报并将预报产品进行保存，用于后期发布；

(6)一键发布模块，功能包括人员设置、产品发布、信息发布、人员列表、发送设置。

所述3D模块在功能上划分为如下五个功能单元：

(1)实况，将国家站/区域站的测站信息，按照分区域进行显示；将温度、气压、降水、能见度、风向风速要素叠加在地形图，以站点值和等值面的不同方式，依照时间顺序进行展示；

(2)预报，将EC细网格、智能网格预报在不同高度下要素信息(降水/气温/积冰/风切变)进行直观显示；

(3)计划路线，依据起点、途径、终点、经纬度、高度、起飞时间、降落时间信息自定义航线；

(4)模拟飞行，模拟飞行编辑器，选择飞行航线，实现模拟飞行，并能够以“开始、停止、清除”方式进行模拟飞行的任务管理；

(5)定位，利用GPS、GIS技术，实现飞机在不同的省级区域定位。

所述实况监测模块在功能上划分为如下四个功能单元：

(1)定时观测资料，包括总云量、低云量、云底高、能见度、平均风向风速、气温、气压、露点，其中云的观测项目根据测站级别而定；

(2)时段观测资料，包括降水量(近5分钟、10分钟、1小时、3小时、6小时、12小时、24小时)、温度极值(日最高温度、日最低温度、3小时变温、24小时变温)、变压(3小时变压、24小时变压)、风速极值(瞬时风速、最大风速、极大风速、24小时最大风速、24小时极大风速)、能见度极值(1小时最低能见度、24小时最低能见度)；

(3)智能实况，包含温度、1小时降水、3小时降水、日降水、能见度、风、相对湿度的逐小时格点实况；

(4)灾害天气，包括危险天气模组和灾害识别模组，危险天气模组记录的数据包括大风(平均风速大于12m/s或瞬时风速大于17m/s)、低能见度(小于2Km)、低云(云底高小于200米)，出现时在测站旁标注相应符号；

(5)地图，可选择不同地区的地图关联显示对应地区的预报图。

所述实况监测模块显示内容具体如下：

(1)地理信息，实现各级地标、高程地图、卫星影像地图的点选；

(2)测站信息，实现不同级别测站、站名、站点的点选；

(3)区域信息，实现多地区的点选；

(4)要素信息，实现上述定时和时段观测资料要素的点选；

(5)时间信息，实现过去不同和当前时间点选，进行历史资料的查询显示，同时设置时间轴，鼠标置于时间轴某处可显示对应时次信息；

(6)显示方式信息，实现等值线图、色斑图显示方式的点选，色斑图和色块图颜色条可选。

所述预报预警模块具备单/多要素显示、单站时序图/表格显示、阈值显示、图像存储和抓取的功能，具体如下：

(1)单/多要素显示，在单要素色斑图(或者等值线)显示基础上，实现多要素叠加显示功能；

(2)单站时序图/表格显示，实现任意点的多要素资料的时间序列显示，有曲线图和表格数字两种显示方式可选，显示要素和查询时段可实现点选。

本发明的工作原理：本平台将web技术和GIS技术相结合，利用Web技术来扩展和完善地理信息系统，GIS中的信息主要是以图形、图像方式表现宝鸡气象市县一体化平台所需空间数据，用户通过交互操作，对空间数据进行查询分析。

平台主要通过对区域内地面自动观测及高分辨率数值模式预报等资料的集成实现对常规要素的实时监测和危险天气的预报预警，平台的功能包括3D、实况监测、预报预警、天气过程、周天气预报、一键发布。主要通过对区域内地面自动观测、智能网格实况、EC细网格模式预报、智能网格预报等资料的集成实现对常规要素的实时监测和危险天气的预报预警。

一、3D模块

实现模拟飞行和部分气象信息的3D展示，为飞机飞行全过程实现动态化、直观化的展示。

(1)实况，将国家站/区域站的测站信息，按照甘肃、陕西、宁夏、新疆、青海、内蒙分区域进行显示；将温度、气压、降水、能见度、风向风速等要素叠加在地形图，以站点值、等值面等不同方式，依照时间顺序进行展示。

(2)预报，将EC细网格、智能网格预报在850hpa、700hpa、600hpa、500hpa、400hpa、300hpa、200hpa不同高度下要素信息(降水/气温/积冰/风切变)进行直观显示。

(3)计划路线，依据起点、途径、终点、经纬度、高度、起飞时间、降落时间等信息自定义航线。

(4)模拟飞行，模拟飞行编辑器，选择飞行航线，实现模拟飞行，并能够以“开始、停止、清除”等方式进行模拟飞行的任务管理。

(5)定位，利用GPS、GIS等技术，实现飞机在不同的省级区域(甘肃/陕西/宁夏/青海/新疆/内蒙)定位。

二、实况监测

(1)实况

基于地面自动站(包括国家站和区域站)的天气要素实时观测、危险天气和灾害识别等资料的监测显示功能，并具备显隐功能。更新频率精细至5min，保证显示最新资料，可左右进行翻页操作。时段查询具备快捷模式，对常规要素根据要素本身特性为累加或极值。

具体内容如下：

1)定时观测资料：包括总云量、低云量、云底高、能见度、平均风向风速、气温、气压、露点，其中云的观测项目根据测站级别而定；

2)时段观测资料：降水量(包括近5分钟、10分钟、1小时、3小时、6小时、12小时、24小时等时段)、温度极值(日最高温度、日最低温度、3小时变温、24小时变温)、变压(3小时变压、24小时变压)、风速极值(瞬时风速、最大风速、极大风速、24小时最大风速、24小时极大风速)、能见度极值(1小时最低能见度、24小时最低能见度)。

3)对地理、区域、测站、要素等内容进行显示，具体如下：

a、地理信息：实现各级地标(省界、市名、县名)、高程地图、卫星影像地图的点选；

b、测站信息：实现不同级别测站(国家站、区域站等)、站名、站点的点选；

c、区域信息：实现六个地区(青海、甘肃、宁夏、陕西、新疆、内蒙)的点选；

d、要素信息：实现上述定时和时段观测资料要素的点选；

e、时间信息：实现过去不同和当前时间点选，进行历史资料的查询显示；同时设置时间轴，鼠标置于时间轴某处可显示对应时次信息；

f、显示方式信息：实现等值线图、色斑图等显示方式的点选，色斑图和色块图颜色条可选。

(2)智能实况，主要包含温度、1小时降水、3小时降水、日降水、能见度、风、相对湿度等的逐小时格点实况。

(3)灾害天气，包括：1)危险天气：大风(平均风速大于12m/s或瞬时风速大于17m/s)、低能见度(小于2Km)、低云(云底高小于200米)等，出现时应在测站旁标注相应符号；2)灾害识别：短时强降水、暴雨、寒潮、高温等灾害性天气。

(4)地图，可以选择甘肃、青海、宁夏、新疆、内蒙等不同地区的地图关联显示对应地区的预报图。

三、预报预警模块

基于高分辨率数值模式资料，实现对飞行区域或起降站点的总云量、低云量、云冰量、垂直各层的风向风速、高空急流区、不稳定区、0℃层高度，风切变区预报产品等的显隐、叠加和落区编辑等功能，实现最新资料的显示及查询。

具备单/多要素显示、单站时序图/表格显示、阈值显示、图像存储和抓取等功能，具体如下。

(1)单/多要素显示：在单要素色斑图(或者等值线)显示基础上，实现多要素叠加显示功能。

(2)单站时序图/表格显示：实现任意点的多要素资料的时间序列显示，有曲线图和表格数字两种显示方式可选，显示要素和查询时段可实现点选。

四、天气过程模块

天气过程主要分为天气过程警报、天气过程通报等产品制作，制作的亮点主要是可以动态的绘图、生成文件以及快速发布。

五、周天气预报模块

结合观测和预报数据，制作周天气预报，并将预报产品进行保存，用于后期发布。

六、一键发布模块

一键发布主要包括人员设置、产品发布、信息发布、人员列表、发送设置。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征，在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”，“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (5)

1.一种用于飞行的气象监测预报及管理系统，包括基于软件架构设计的数据服务层、业务逻辑层和应用表现层，其特征在于：所述数据服务层包括专题数据模块和业务数据模块，所述专题数据模块基于TCP/IP的信道与IDC相连，下载DOM、DLG、矢量数据和专题数据并储存；所述业务数据模块通过独立信道下载并储存属性数据及其他数据；所述数据服务层采集到的数据通过内部信道传输至业务逻辑层处的空间数据库，空间数据库根据算法对所有数据进行管理和维护，根据对应编码传输至所述应用表现层中，所述应用表现层设有二/三维展示、专题数据显示、用户管理、数据维护和专题输出端口，分别对应接收相关数据，并通过前端界面进行直观展示；

基于所述软件架构设计的系统在功能实现上依靠如下几个功能模块进行：

(1)3D模块，实现模拟飞行和部分气象信息的3D展示，为飞机飞行全过程实现动态化、直观化和立体化的展示；

(2)实况监测模块，具有基于地面自动站的天气要素实时观测、危险天气和灾害识别等资料的监测显示功能及显隐功能，对地理、区域、测站、要素内容进行显示；

(3)预报预警模块，基于高分辨率数值模式资料，实现对飞行区域或起降站点的总云量、低云量、云冰量、垂直各层的风向风速、高空急流区、不稳定区、0℃层高度，风切变区预报产品的显隐、叠加和落区编辑功能，实现最新资料的显示及查询，设有相应的自动识别预警功能；

(4)天气过程模块，功能包括天气过程警报、天气过程通报产品的制作，制作方式为动态绘图、生成文件以及快速发布；

(5)周天气预报模块，结合观测和预报数据，制作周天气预报并将预报产品进行保存，用于后期发布；

(6)一键发布模块，功能包括人员设置、产品发布、信息发布、人员列表、发送设置。

2.根据权利要求1所述的一种用于飞行的气象监测预报及管理系统，其特征在于：所述3D模块在功能上划分为如下五个功能单元：

(1)实况，将国家站/区域站的测站信息，按照分区域进行显示；将温度、气压、降水、能见度、风向风速要素叠加在地形图，以站点值和等值面的不同方式，依照时间顺序进行展示；

(2)预报，将EC细网格、智能网格预报在不同高度下要素信息(降水/气温/积冰/风切变)进行直观显示；

(3)计划路线，依据起点、途径、终点、经纬度、高度、起飞时间、降落时间信息自定义航线；

(4)模拟飞行，模拟飞行编辑器，选择飞行航线，实现模拟飞行，并能够以“开始、停止、清除”方式进行模拟飞行的任务管理；

(5)定位，利用GPS、GIS技术，实现飞机在不同的省级区域定位。

3.根据权利要求1所述的一种用于飞行的气象监测预报及管理系统，其特征在于：所述实况监测模块在功能上划分为如下四个功能单元：

(1)定时观测资料，包括总云量、低云量、云底高、能见度、平均风向风速、气温、气压、露点，其中云的观测项目根据测站级别而定；

(2)时段观测资料，包括降水量(近5分钟、10分钟、1小时、3小时、6小时、12小时、24小时)、温度极值(日最高温度、日最低温度、3小时变温、24小时变温)、变压(3小时变压、24小时变压)、风速极值(瞬时风速、最大风速、极大风速、24小时最大风速、24小时极大风速)、能见度极值(1小时最低能见度、24小时最低能见度)；

(3)智能实况，包含温度、1小时降水、3小时降水、日降水、能见度、风、相对湿度的逐小时格点实况；

(4)灾害天气，包括危险天气模组和灾害识别模组，危险天气模组记录的数据包括大风(平均风速大于12m/s或瞬时风速大于17m/s)、低能见度(小于2Km)、低云(云底高小于200米)，出现时在测站旁标注相应符号；

(5)地图，可选择不同地区的地图关联显示对应地区的预报图。

4.根据权利要求1所述的一种用于飞行的气象监测预报及管理系统，其特征在于：所述实况监测模块显示内容具体如下：

(1)地理信息，实现各级地标、高程地图、卫星影像地图的点选；

(2)测站信息，实现不同级别测站、站名、站点的点选；

(3)区域信息，实现多地区的点选；

(4)要素信息，实现上述定时和时段观测资料要素的点选；

(5)时间信息，实现过去不同和当前时间点选，进行历史资料的查询显示，同时设置时间轴，鼠标置于时间轴某处可显示对应时次信息；

(6)显示方式信息，实现等值线图、色斑图显示方式的点选，色斑图和色块图颜色条可选。

5.根据权利要求1所述的一种用于飞行的气象监测预报及管理系统，其特征在于：所述预报预警模块具备单/多要素显示、单站时序图/表格显示、阈值显示、图像存储和抓取的功能，具体如下：

(1)单/多要素显示，在单要素色斑图(或者等值线)显示基础上，实现多要素叠加显示功能；

(2)单站时序图/表格显示，实现任意点的多要素资料的时间序列显示，有曲线图和表格数字两种显示方式可选，显示要素和查询时段可实现点选。

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