http://contest.esrichina?/html/2012huojiangzuopinzhan/2013/0319/41.html[2012GIS開發競賽]（一等獎）A141海洋環境預警可視化系統小組編號：A-141（一等獎）作者單位：首都師范大學資源環境與旅游學院小組成員：李文彬，劉銘，周菁，蔡振君指導老師：李小娟，孫永華海洋環境預警可視化系統、需求分析多年來，在國家有關專項的支持下，我國在海洋災害、海洋動力環境、溢油、搜救應急預報技術方面取得了顯著的進步。但迄今為止，缺乏多要素、精細化、綜合的預報技術研發和應用。目前主要停留在風暴潮、海浪、咸潮和赤潮等單一要素預報服務上，但是海洋環境各要素之間是相互影響的，甚至同時作用于承災體的，所以進行多要素海洋綜合預報是迫切的；另外預報系統的模塊化、標準化工作也亟待提高；同時由于海洋復雜的地形，目前的預警報精細化程度難以滿足海洋防災減災、海洋生態保護等日益增長的需求。因此建立精細化的、綜合多要素的海洋預報系統將增強我國海洋防災減災能力，促進海洋經濟的可持續發展，為海岸帶的科學開發利用，沿海經濟的不斷發展提供技術支持。二、解決思路本項目以我國當下常用海洋預警報數據為例，基于GIS技術，開發海洋環境預警報產品的可視化平臺，實現遙感圖像、基礎地理信息、減災專題信息等專題圖層的數據組織、訪問、顯示、查詢、制圖輸出等空間信息分析與管理功能，同時，疊加預警報產品信息，提供海洋環境數值預報結果的動畫顯示，為預報員提供產品使用的可視化輔助工具。三、系統亮點多元多維預警時空序列數據的歸一化處理風暴潮預報文件（.14,.63）,船位文件（.xml），搜救路徑文件（.dat）,溢油預報文件（.xyz）,溫鹽流實時文件（.nc）等等我國常用的海洋預警報文件都采取了多樣化的數據格式，欲圖搭建綜合化海洋預警平臺,解決多時空尺度多樣化數據的歸一問題是必由之路。系統設計了多元數據處理模塊，都處理為中間格式（.txt）之后轉化為常用的（.shp）文件。實現了復雜數據的管理。面向單個三角網的等值線算法研究傳統方法中，對于等值線算法都遵循著離散點數據——中間三角網數據——三角網構建等值線的過程。但對于給定特定的三角網數據，并且要符合海洋的特殊性規律（如等值線不能穿島等），就顯得有些力不從心。本作品運用了相關立體解析幾何原理進行空間運算，之后又運用了三角形內部插值原理論證了等值線的唯一性，實現了此功能，并在運行效率上予以了一定程度上的優化。批量化生產處理預警報產品在海洋預警報的正常日常工作中，海量數據的處理一般要借助于大型計算機的介入才能順暢流利，在不借助于服務器的情況下對海洋預警報原始產品進行關鍵信息挖掘提取并最終以較為效率的方法進行產品加工生產，也是本系統的亮點之一，使系統更加完善地能適應多種硬件情況。四、關鍵技術預警報產品的一體化處理流程風暴潮預報文件（.14，.63），船位文件（.xml），搜救路徑文件（.dat）,溢油預報文件（.xyz）,溫鹽流實時文件（.nc）等等我國常用的海洋預警報文件都采取了多樣化的數據格式，欲圖搭建綜合化海洋預警平臺，解決多時空尺度多樣化數據的歸一問題是必由之路。系統設計了多元數據處理模塊，都處理為中間格式（.txt）之后轉化為常用的（.shp）文件。實現了復雜數據的管理。等值線算法研究2.1海洋環境等值線特殊性由于大部分海洋環境預警報數據都涉及了海洋環境中的諸多因素，如群島、島嶼、半島、國界等，因此在大部分的海洋預警報產品中都自帶了三角網的構網信息供相關分析（如風暴潮預報文件（.14）），如果直接只考慮預報坐標而忽略其三角網信息，會導致精細化分析時出現不合邏輯的問題（如等值線穿島），而直接讀取海量數據成TIN并轉化成我們熟悉的格式又無法保證效率。2.2繪制原理針對給定的三角網信息，讀取每個三角網的構成方式，之后針對個體三角網，運用空間解析幾何原理，計算三角形各個邊上的等值點數量，并運用線性插值規律計算各個等值點高程值所對應的坐標值插值，流程如下圖所示：

通過上述流程得到單個三角形的各個等值點后，結合幾何論證得出等值線類平行理論，生成面向海洋要素等值線。五、系統功能1□fit<-海帛預善財E可視哉慕扯Harm■IGri-iri：Bud_￡Bwd_ELGE■lAdt<nCL■JIm1□fit<-海帛預善財E可視哉慕扯Harm■IGri-iri：Bud_￡Bwd_ELGE■lAdt<nCL■JIm-*』tsms■+匚-#崗庭曲1GE?0Lqr^E-a-3中BK撇'.w-l動西昱麗.鶴沖斑輙神工ft色亠-J回叵JCPfJfttt三軽対.44訊￡』砒.>niisrJL'Ef產圖2系統界面

1.數據生產模塊該模塊主要實現了對多源預警報數據的中間結構及最終產品的轉換及批量生產工作。效果如圖所示：Erirri.Etn?三程晏不功帀料田側Home■Gr-iHEi.IwJjZ■&*茁nJ?taj2等械史莊-=Lifcyru-母HSESG33-2SErirri.Etn?三程晏不功帀料田側Home■Gr-iHEi.IwJjZ■&*茁nJ?taj2等械史莊-=Lifcyru-母HSESG33-2S口3上?a-E中弧蹟二：＜HtUKS■豳血心■BLueE：ind-3±_皆咖呂±O?0KBEiM_?十匚s回斟觀tL/馭左努阿比》TII牲嚴劇釦小海vtireir按真用工酗圖3風暴潮數據生產2.三維顯示模塊該模塊主要實現了對主界面進行三維顯示的效果圖并包含了三維顯示中鳥瞭、漫游等基本功能。效果如下圖所示：

曰匕(■三堆顯帛￡旦8十?囁X紳曰匕(■三堆顯帛￡旦8十?囁X紳k回題Q中踰蜒常電馬圖HGB玨水.人員圖隹臺理&笹■皿d.E-u^i_l圖4三維顯示生產等值線生成模塊該模塊主要實現了對海洋預警報數據進行等值線生成功能。效果如下圖所示/?-ZlB?b血擇潢務廉產品⑷盤化*艇HomeV匸」■j'SH6**-t?LifvfsHosiLLcrnr/?-ZlB?b血擇潢務廉產品⑷盤化*艇HomeV匸」■j'SH6**-t?LifvfsHosiLLcrnrFT中smua■■ir-iwiBani_2DeriLE牡用工具芒；yTIN生產M晅陸禺II陶KU?□色砸莊a匚E：i：J-.JKffitEra■兩tod_L4snsAiE三3?席H耐岀莓I撫貝梅決圖5等值線模塊4.制圖輸出模塊該模塊主要實現了對主界面進行專題圖制作及相關要素添加的功能。效果如下圖所示luif-R-rKluif-R-rK冒用工呂R中IK卻&辭庖國1?■険R中IK卻&辭庖國1?■険dJ-iTii_Li合*m；Emd_2MBlui1inC3-fl8fihtrsiKSICE■血]tni_L'JE-V.IILBuud_2MuiM心全田a：希aPftEBS.歆涯囂鳳岀IWtH比就尺L

l±flR2目測畑圖6制圖輸出模塊5.海洋預警報模塊該模塊主要實現了分析相關海洋預警報產品，最終得到預警信息的功能。效果如下圖所示：IS創■ffiefSSFS4J56F■I陛電預詈Bud_]T剛fflfi-曰回Merjl]DTi■遼電預詈卅IS創■ffiefSSFS4J56F■I陛電預詈Bud_]T剛fflfi-曰回Merjl]DTi■遼電預詈卅□臺［OS卅口曲九人彷跡住1回海洋曲閔i回陸ttas按和便按甘岡30滯股奠■用工且攔匸叵岡遢凹劇騒卜和洋-旨葉g-1可中B1由堰圖7風暴潮預警功能作品點評：本作品設計思路清晰合理，緊扣題目。功能實用，數據模型合理，操作簡單。為預報員提供了比較實用的輔助分析工具，界面設計美觀。對作品提出幾點改進意見及展望：對于大范圍的預警數據的三維顯示，可以使用ArcGIobe，建議加載地形，分析