降雨信息监测与管理系统

一、研究现状

经济的发展、人口的膨胀及生态环境的变化，使得社会对水资源的开发利用等一系列的问题更加关注，我国是水资源大国，对于水资源的研究显得尤为重要，降雨是水资源的重要来源之一，对工业和农业的生产建设都有着重大的意义[1-3]。降雨具有间断性和空间不连续性的特点，而且小时降雨量零值较多，因此，与其他要素相比，降雨的空间插值具有更大的困难。国内外学者一般采用反距离加权平均法、普通克里格法、样条插值等对降水分布进行研究。李朝奎等[4-7]采用反距离加权平均法、普通克立格法、规则样条函数法及趋势面法等对美国爱达荷州105个气象站点及其30年平均降水量数据进行插值，分析了不同的插值方法中站点数量化、像元尺度变化对降雨数据空间插值结果的影响，指出要得到最理想的插值结果，须对不同研究区的实测样本数据进行分析，反复进行试验比较，从而选择最佳插值方法。鲁振宇等[8-10]使用反距离加权法、张力样条函数法和普通克里格法对黄河源及其周围地区65个气象站点，1990-2001年的 12月平均降水数据进行空间插值，并对模拟结果进行了交叉检验和站点检验，指出普通克里格法优于其他2种方法。本文主要侧重于运用普通克里格法用安徽省自2003到2012年间的每月月降雨量进行插值。

二、选题意义

1、随着我省经济的快速发展，气象信息越来越受到广泛的关注，无论是人民的生活，还是经济建设，从城市保障到商业活动都与气象信息息息相关。向社会提供准确及时的气象信息是我们的宗旨，满足人民对气象信息的多种需求是我们的目标。因此，准确的对雨量预报有着十分重要的意义。

2、论文收集安徽省近10年降雨信息，建立安徽省降雨信息数据库，基于ArcGIS Server搭建安徽省降雨信息监测与管理系统，将降雨数据进行空间插值计算，并可视化表达，并支持降雨数据的按年份、降雨站、降雨量等信息的统计和查询，为我省相关部门的研究工作提供数据依据和技术参考。

三、研究方法

1 研究思路

1.1依据GIS的空间插值理论基础，对离散的降雨站点的降雨信息的插值方法进行讨论，选取适合安徽省的降雨插值算法；

1.2依据空间数据库理论和技术，整理收集的降雨信息，并设计降雨数据库；

1.3依据WebGIS技术，基于ArcGIS Server设计和搭建安徽省降雨信息监测与管理系统；

1.4基于ArcGIS Server实现安徽省降雨信息的空间插值方法，完善系统统计、查询、分析、专题图制作等功能；

一、研究现状

二、选题意义

三、研究方法

1 研究思路

1.1依据GIS的空间插值理论基础，对离散的降雨站点的降雨信息的插值方法进行讨论，选取适合安徽省的降雨插值算法；

1.2依据空间数据库理论和技术，整理收集的降雨信息，并设计降雨数据库；

1.3依据WebGIS技术，基于ArcGIS Server设计和搭建安徽省降雨信息监测与管理系统；

1.4基于ArcGIS Server实现安徽省降雨信息的空间插值方法，完善系统统计、查询、分析、专题图制作等功能；

3 数据库表设计

表1降雨站点表

字段类型长度说明

降雨站点IDInt4

降雨站点 NameString4

降雨站 XFloat6

降雨站 YFloat6

高程　　 ZFloat6

说明 BZString4

表2降雨信息表

字段类型长度说明

IDInt 4

降雨站IDInt4

降雨时间Data12(201001)

降雨量Float6（单位mm）

说明String4

4 空间插值算法

4.1协克里金插值算法

通过Dirks等人的发现,当站网密度较高时,普通克里金方法的插值效果与其他常用方法相比并无多大优势。但是,随着高程的增加,降雨量有增加的趋势。Hevesi等人研究了年平均降雨量与高程的相关性,并得到了其相关系数达到0.75的结果。因此,本文采用协克里金方法,并将高程作为第2影响因素引入到对降雨量的空间插值中来。

协克里金方法的插值公式为：

式中:Z(x)———x点处插得的降雨量;Zui———第i站的实测降雨量;y(x)———x点处的高程;n———实测雨量站个数;my,mz———高程和降雨的全局平均值;λi,λ———协克里金插值权重系数。

四、研究内容

1、安徽省近十年来各地级市每月降水量数据采集。

2.、SQL SERVER 数据库建立，并进行数据录入。

3、协克里金空间差值方法运用。

4、Arcgis Server GP服务研究

5、系统框架搭建

6、将系统与数据库连接并调用地图服务完成系统搭建。

五、参考文献

[1]杨振东. 降雨量的观测计算[J] . 甘肃农业科技, 1980(2): 28;

[2]李朝奎,陈良,王勇.降雨量分布的空间插值方法研究¬¬¬--以美国爱达荷州为例[J].矿产与地质, 2007, 21(6) : 684-687;

[3] 鲁振宇,杨太保,郭万钦.降水空间插值方法应用研究--以黄河源区为例[J]. 兰州大学学报: 自然科学版, 2006, 42(4) :11-14;

[4] 侯景儒,黄竞先.地质统计学的理论与方法[M].北京:地质出版社,1990.69—78;

[5] 王家华,高海余,周叶.克里金地质绘图技术[M].北京:石油工业出版社,1999.157—179;

[6] 朱会义,贾绍凤.降雨信息空间插值的不确定性分析[J].地理科学进展,2004,23(2):34— 42;

[7] 贾海峰,郑耀泉,灰色—时序组合预测模型及其在年降水量预测中的应用[J].系统工

理论与实践1998,8;

[8] 陶雪梅,基于GIS的气象资料查询系统的设计与开发[J].微计算机信息2007,2;

[9] 田红,陆维松,吴必文.基于GIS的气象灾害监测与评估集成系统[J].气象科学,2002,04;

[10] 樊建勇,张建萍,殷剑敏,GIS在气象领域中的前景与分析[J].科技广场,2007,5;

[11] 吴信才.地理信息系统原理与方法[M].北京.电子工业出版社,2002,2;

六、研究计划

2021年9月--2021年10月：

论文选题、审题、搜集资料，简单了解相关材料内容；

2021年10月初--2021年11月初：

整理开题的相关数据及资料，撰写开题报告进行开题答辩；

2021年11月中旬--2022年1月中旬：

毕业论文初稿完成，系统基本功能实现；

2022年1月下旬--2022年4月初：

进行原型模型的设计，完成模型的初步框架；

2022年4月下旬--2022年5月初：

完善模型；

2022年5月中上旬--2022年5月下旬：

整理实验结果进行论文的撰写，准备答辩的相关材料；

2022年6月：