关键词：风暴潮灾害；空间分析；可视化表达；多源数据
1.引言
目前风暴潮灾害监测主要是数值预报，无法直观，动态化显示风暴潮数据轨迹。传统的数值预报无法直观的展示灾害演变过程，利用地理空间分析方法将多来源数据集成分析，通过建立模型构建和人机交互进行多尺度、动态化展示，直观展示风暴潮演变、消亡过程，保证风暴潮决策的科学性和有效性。基于GIS软件的空间分析功能对预报要素海洋要素的表达、存储和分析紧密结合[1]，利用空间分析功能进行叠加、缓冲区、网络分析等，更好的为灾害预报分析提供技术支撑。
2.多源数据集成
多源数据集成是指传统测绘的基础地理空间数据（CAD），为达到丰富数据信息，将其它格式的文本数据或者图件数据进行空间和属性的信息融合。以基础测绘数据为主，各行业部门提供的资料信息为辅，达到了数据信息的完整性和共享性，丰富现有基础测绘基本信息量、提升基础测绘数据的权威性，多源数据的集成包括数据来源、数据组织、数据管理、数据更新[2]等方面。
2.1 基础数据的提取和完整性处理
基于web服务的资源管理突出了资源的自主协同和主动服务，需要基于GIS数据进行信息提取。基本信息数据种类多，包括：地貌数据、功能区划图数据、底图资料、浮标数据、网格数据和水位点数据等。依据基础空间数据建库标准，对提取的基础空间数据进行要素完整性处理，确保满足后期分析需要。
2.2预报数据的管理
预报数据主要是通过监测部门模型计算得到的，通过特有的NETCDF(面向数组型并适用于网络共享的数据的描述和编码标准)格式存储，需要通过GIS软件对数据进行处理，将数据所包含海洋动力场预报要素的空间和属性分别进行解析并在软件下重构建。
3.可视化表达
风暴潮预报信息包括流场、水位、海温、波浪、风场等预报要素[3]。如何将风暴潮的时空分布特征同时满足不同比例尺下的显示控制和长时间序列动态表达是关键，利用粒子系统理念对不同的预报要素设置生命周期（比例尺可视化控制），模拟预报要素的产生、变化、消亡，提高虚拟海洋预报要素的实时性和动态化。
3.1渲染表达
预报要素如流场、风场等都具有矢量的特点，需要对此类要素进行符号渲染。通过基于该类要素物理过程的演变就行建模，完善本土化GIS软件符号库，实现了如流场、风场、波向等具有矢量场特点的渲染表达。同时对TIN数据和Raster数据，分别进行渲染，满足空间维度上的动态表达。
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3.2辅助分析和制图表达
利用空间分析功能模块进行风暴潮淹没范围分析，模拟不同等级灾害过境情况下受灾情况，快速识别灾害的影响范围[4]，对灾情统计、灾害救援部署等工作提供有力的技术支撑。将预报要素显示结果通过GIS软件的制图表达功能进行成果输出，用于风暴潮预报的业务化工作中。
4.关键技术
地理信息空间分析，首先保证基础数据的可操作性，其目的是在此基础上进行渲染、分析、建模，从而达到分析结果动态化表达。
4.1 原始数据的解析
海洋预报要素数据在存储过程中采用了可以高效存储、管理和分发的网络数NetCDF(network Common Data Form)。通过GIS软件的多维工具将预报要素的空间结构和属性数据分别转换处理并在软件平台下进行重构，最终生成能为GIS软件支持的Shapefile、Personal Geodatabase、TIN、RASTER等格式，用于空间分析应用。
4.2符号库的制作
GIS软件自带的符号库是基于美国标准设计制作的，跟我国符号标准略有差别，不符合空间分析应用的要求。依据我国行业标准，设计制作了了标准的符号库，用于风暴潮空间分析过程中的渲染表达。参照粒子系统的特征，根据预报要素的序列动态表达的要求，对预报要素数据库符号进行渲染表达。
4.3要素在不同比例尺下的显示
矢量场数据具有数据量大、密集高的特点。根据地图制图表达的规范结合不同比例尺情况下显示要素的重要性，通过设置要素生命周期，控制显示要素的显示数量，既解决了矢量场要素在显示过程中因比例尺问题导致要素显示密集或者缺失，又提高了模型分析过程中地图显示的等待时间。
4.4多图层叠加显示和输出
通过控制图层属性，实现不同数据要素层的可视化，运用比例尺显示变换工具对不同图层要素的字段信息实现动态表达[5]。以时间序列的方式将预报要素分别存储到不同属性字段中，根据模型分析的过程不断进行渲染显示，实现预报要素的时间快速动态表达，快速制图输出。
5. 结语
本文将地理信息空间分析等技术在海洋监测预警领域进行应用，采用地理空间模型分析方法，提供多种空间纬度和时间纬度的动态可视性表达，既能模拟实体信息的内在结构又模拟实体的动作机制，适用于模拟复杂的地理实体和对复杂事物的直接操作。将GIS技术应用于风暴潮空间分析，将专业复杂的数值型数据客观直接的进行展示、模拟，在空间、时间维度上的实现了动态可视化表达。
参考文献
[1]. 樊妙,邢喆,金继业.基于GIS的海洋专题要素自动化制图模式研究与实现[J]. 地理与地理信息科学,2010,(04)
[2]于焕菊，李云岭等.城市大比例尺数字地形图的多源空间数据检核方法研究《测绘通报》2012（11）
[3]李家贵 王瑞富等.GIS在风暴潮灾害预报中的应用[J];地理空间信息;2018年03期
[4]冯浩鉴.GIS支持下的风暴潮灾害预估系统[J];测绘科技动态;1996年04期
[5]于家潭. 基于GIS的海洋大气信息数据可视化关键技术的研究与实现[D]. 中国海洋大学, 2010
论文作者:史德杰, 孙远远,,何冬晓
论文发表刊物:《科学与技术》2019年第18期
论文发表时间:2020/3/16
标签：数据论文; 要素论文; 空间论文; 风暴论文; 灾害论文; 比例尺论文; 动态论文; 《科学与技术》2019年第18期论文;