目前GIS在气象上面有哪些应用

一．目前GIS在气象上面有哪些应用。（适当归纳和总结）

答：目前地理信息系统在气象领域的应用越来越普及，无论是在气象资料管理、气象制图、气象区划应用、人工影响天气、地址灾害气象预报、气候状况跟踪、气象灾害评估、大气成分变化趋势预测，以及气象建模分析评价及提供辅助决策方面等，地理信息系统都发挥着不可替代的作用。

✧GIS：地理信息系统既是管理和分析空间数据的应用工程技术，又是跨越地球科学、信

息科学和空间科学的应用基础学科。其技术系统由计算机硬件、软件和相关的方法过程所组成，用以支持空间数据的采集、管理、处理、分析、建模和显示，以便解决复杂的规划和管理问题。

✧GIS作为气象资料空间数据库。GIS空间数据库具有海量数据存储功能。GIS空间数据库

中，空间数据和属性数据具有不可分割的联系，空间数据之间具有显著的拓扑结构等特点。气象数据有以下特点：海量数据、数据编码复杂、有自己的文件格式、数据更新复杂等等。GIS空间数据库气象资料管理方面主要有以下内容：（1）气象监测站点；（2）气象历史与实时数据；（3）气象卫星影像数据；（4）空间质量评价等级；（5）空气质量标准及法规和条例；（6）决策项目和边界条件数据；（7）空气污染预测数据。

✧GIS在气象上的应用还表现在数据的分析和处理方法上。大多GIS系统都提供了各种各

样空间统计分析工具，尤其是ArcGIS提供的地理统计分析扩展模块、网络分析扩展模块、空间分析扩展模块等都能很好满足气象要素的统计分析等工作，例如产生专题地图从而为制定科学决策提供依据。

✧GIS在气象数据的可视化方面应用也越来越成熟。一方面，WebGIS是一大亮点，WebGIS

是基于Internet提供空间信息网络发布的信息系统，其优点在于使用B/S(Browser/Server)网络结构, GIS与Web的结合使得气象服务信息的发布与共享更加简单。常用的WebGIS 产品有ArcIMS，其优点有①利用互联网协议实时发布气象数据、交互式地图和元数据的服务器软件；②支持发布海量数据；③支持大量并发，不限客户端的用户数量；④支持负载均衡。另一方面，GIS中地理统计功能提供了基于空间数据的统计学工具，用于对三维空间离散点插值生成连续表面，并进行概要统计、趋势分析及图形显示预测表面等。可以实现预测表面的产生，并对预测表面的结果进行误差估计。同时，也可以通过实际采样值，对预测模型进行评价。地理统计模块可以帮助用户掌握及使用克里格（Kriging）和其他高级的数学方法来生成预测表面图。

✧基于GIS的气象软件的研发：大多数地理信息系统都为我们提供了二次开发的接口，我

们可以借助这些二次开发包，基于GIS系统来开发气象业务运行的软件系统。

✧从气象的角度而言，地理信息系统在天气预报、集成分析、气象灾害评估、气象服务等

方面都有广泛的应用领域。以气象灾害领域为例，利用GIS技术进行灾害监测，建立灾害损失评估模型和进行情景分析，使灾害损失模型的建立向定量化方向发展为防灾减灾规划和决策的制定提供科学依据。在气象灾害评估中，GIS发挥的主要作用是:①基础背景数据的管理;②空间和属性数据查询、检索、统计和显示的基础;③灾害演进过程模拟平台; ④灾情数据的提取和分析;⑤灾情的可视化表达。

✧基于GIS的气象软件的研发：大多数地理信息系统都为我们提供了二次开发的接口，我

们可以借助这些二次开发包，基于GIS系统来开发气象业务运行的软件系统。

✧我国基础信息数据不完善，将GIS与气象结合起步稍晚，但着眼于GIS 在气象中应用的

潜力，也已进行了积极的探索，随着气象事业发展战略的实施和“3S”集成技术的出现，GIS技术在气象领域的应用必将迎来一个迅速发展的新阶段。

二．气象要素空间化有哪些方法？这些方法的优缺点？

✧插值法。常用的气象要素的空间插值方法有距离权重法、多项式插值法、克里格法、

样条插值法等。在这些方法中，距离权重法最为简便；多项式插值的物理意义不是

很明确，容易得出一些难以解释的值；样条插值是对一些限定的点值，通过控制估

计方差，利用一些特征节点，用多项式拟合方法来产生平滑的插值曲线，多用于气

象要素的时间序列插值；克里格方法产生于地质采矿中的品位估计，以能提供最佳

线性无偏估计而逐渐被广泛运用于需要空间插值的诸多领域。但这些方法忽略了气

候要素的主要影响因子—地形因子(如:海拔高度、坡度、坡向等)的影响，也没有考

虑不同气候要素自身所特有的空间分布规律，因此，所得的结果往往不能满足实际

应用的要求。选用一种既相对适合又便于应用的方法，对气候要素的空间插值才是

最重要的。

✧多元地理统计法。地形因子是影响气候要素空间分布的重要因子，因此，在基于

GIS的气候要素空间分布研究中，适当引入地形因子(海拔高度、坡度、坡向)，建

立气候要素空间分布模型是非常必要的，多元地理统计法可以提高气候要素的空间

化精度。其中，数字高程模型(DEM)提供了提取地形要素数据的辅助手段，然而，

精度越低，数据量和工作量越小;精度提高，数据量和工作量也大大增加。因此，

在不同空间尺度大小的研究区内需要选择不同空间分辨率大小的DEM数据来研究

气候要素的空间分布。

✧分布式模型法，即物理经验统计方法。即以分布式气象模型为核心，以GIS为数据

处理平台，立足气象观测资料，集成RS图像和基础地理数据，综合考虑天空非均

匀因素和地表非均匀因素对地表气象要素的影响，研究误差传递规律和误差控制技

术，实现地表气象要素的分布式模拟的方法。分布式模型法能够取得很好的气象要

素空间化精度，然而其建模过程比较复杂，且需要根据不同研究尺度不同地区建立

独自的分布式模型。

✧遥感反演。遥感反演是建立遥感图像上的光谱信息与气象要素之前的关系，建立模

型，利用遥感图像灰度值来计算气象要素的方法。遥感是目前唯一可以进行区域或

全球的陆面反演的手段，具有覆盖面广、信息量大、动态性好及分辨率高等明显优

点，是目前无可替代的探测系统。遥感在反演地表温度、水汽含量等方面具有重要

的应用价值。

✧个人观点：相比较而言，插值法、多元地理统计法、分布式模型法三种方法难度和

复杂度依次增大，需要根据不用的研究状况选用合适的空间化方法，当研究区域的

地形复杂度不高且对精度要求不高时，建议采用插值法；当研究区域的地形特点比

较复杂，必须要考虑地形因子时建议采用多元地理统计法；当对研究精度要求较高，地形比较复杂，大地形或局部地区时，需要采用分布式模拟方法。

三．影响气候要素分布的主要因子？

影响气候要素空间分布的地理要素可以分为两类:一类是宏观地理因子或称之为大气候因素，如:地理位置(包括经度、纬度和离海远近)、大的山脉走向和地势高

低等;另一类是微观地形因子或称之为小气候因素，如:坡向、坡度、地形起伏度、

地形遮蔽度和下垫面性质等。前者影响气候要素的空间分布趋势，后者影响气候要

素的局地变化。

影响气候要素分布的另一个因素是参数误差控制因素。

影响气温空间分布的因素很多，主要有宏观地理条件(经度、纬度、离海远近、所在大山系的走向、宏观的气候背景条件等)，测点的海拔高度，地形条件(坡向、