北票市雨雪情绘制平台

引言

辽阳局开发了辽宁省市县决策气象服务辅助平台进行冬季雨雪情图绘制，但由于此平台无人维护，缺少站点，已无法继续绘制雨雪情图，在冬季气象服务中一直没有本地的雨雪情制作平台，因此急需开发本地雨雪情制作平台。同时雨雪情短信制作平台为单独平台，一项工作需要在两个平台中进行，延长了雨雪情信息制作的时间，严重影响气象服务效率。

国内外现状及发展趋势

该软件是基层一线工作人员提出的切实需求，将以往的工作流程大大简化，避免重复和机械的劳动。目前我局能够对课题的研发提供很好的思路及建议，确保项目按期进行。该课题成果为《北票雨雪情绘制平台》，进行过程中无需仪器。

在上级部门的领导和支持下，北票市气象部门坚决贯彻落实上级部门的指示，持续增加人力、物资投入力度，积极配合国家计划把本市相关气象观测设施配备建设到位，加强完善综合应用天气探测系统，打造了健全的综合气象观测系统，提升了天气预报和气象灾害预警工作的精准度，不断提升气象观测水平及气象服务能力，为应对气候变化提供了充足的参考数据，有力配合了本地的防灾减灾事业。

利用 Python 编程，开发观测站封盖时期雨雪情绘制平台，一键自动生成雨雪情图、表、短信等内容，提高观测站封盖时期雨雪情图、表、短信的制作效率，保障雨雪情信息及时准确地发布，为市委市政府和防汛指挥部以及各相关部门应对险情提供有效的气象保障服务。

2 主要研究内容与方法

2. 研究内容

建立本地降水数据上报平台，上传人工测量的降水数据至本地 ftp。

（2）利用 Python 编程绘制北票地区地图，采用 IDW 插值法将站点数据插值到格点，然后生成雨雪情图、雨情表和短信内容。

（3）建立雨雪情绘制平台，生成简洁、便捷的操作界面。

2.2 研究方法

2.2. 重点解决的技术难点和关键问题

在对站点数据进行插值时，既要保证插值边界的准确性，又要保证图形色块边界平滑、美观。

2.2.2 考核指标

建立人工降水数据上报平台，本地直接调用降水数据。

（2）建立雨雪情绘制平台，实现观测站封盖时期一键制作雨雪情图、表。

2.2.3 实施方案

建立本地降水数据上报平台，一键读取上报人工测量的降水数据。

（2）利用 Python 编程绘制北票地区地图，并采用 IDW 插值算法将站点数据插值到格点，生成雨雪情图。IDW 计算过程如下：

其中 f（x，y） 为坐标点 （x，y） 的预测值； Zi 为 （x，y） 处的测量值；n 为参与插值点的预测点周围样点的数量；di 为预测点距各已知样点的距离；k 为指定幂，即权重，一般取值范围为 ～2 。

3 建立雨雪情绘制平台设计

3. 系统主要功能介绍

该平台可将雨雪情实时观测系统嵌入 Python 绘制的北票市电子地图切片，可使雨雪监测信息直观的表现在地图上，有助于政府及防汛部门开展相关决策。该系统主要包括实时数据展示、地理信息可视化、多维度数据对比、数据筛选功能、详细数据表格及预警短信展示这 6 项功能（图）。其中实时数据展示模块在顶部卡片显示出最新的更新时间、平均降雨量、平均降雪量、平均湿度等雨雪情数据，预警信息卡片显示出当前活跃预警数量；地理信息可视化模块利用交互式地图显示各区域的雨雪分布，采用气泡的大小来表示降雨量的大小，颜色深浅来表示降雪量的大小；多维度数据对比这一模块用于生成降雨量和降雪量的趋势图，图可为柱状图与折线图组合；数据筛选功能模块可实现日期范围、不同站点的选择，可进行表格数据筛选和排序；详细数据表格模块实现对所有原始数据的显示，并支持排序、筛选和分页；预警信息展示模块根据接收并实时更新的观测数据获得当前的雨雪情，一旦达到雨雪预定等级时，系统就会显示当前生效的预警信息，包括预警类型、级别及详细的描述等。

3.2 平台功能的实现

该平台的设计主要是以 Python 为开发工具，利用 Python 编程为开发平台绘制北票地区地图，并基于 IDW 插值算法将站点数据插值到格点，生成雨雪情图，建立人工降水数据上报平台并绘制雨雪情图、表，用于本地直接调用降水数据，同时满足防汛业务需求。

使用 Python 编程定义北票市离线地图切片，通过 Python 的 Dash框架实现交互式可视化应用，Plotly 实现各种交互式图表的展示，DashBootstrap Components 提供了现代化的 UI 组件，同时响应式的设计可以适应不同的屏幕尺寸，而且数据驱动设计支持数据的实时更新，只需在浏览器中打开相关的网页即可进行访问应用。

该平台在使用过程中，通过日期选择器来调整时间范围，可以完成多个站点的数据对比，悬停在地图上即可查看站点对应的详细雨雪情数据信息，也可进入表格中进行数据的筛选和排序。雨雪情绘制平台的应用为北票市提供了一个功能完善的数据监测解决方案，可以帮助气象部门加强对雨雪天气进行监测，同时为地方应急管理部门更好的应对雨雪天气带来的影响提供了可靠的数据支撑。

参考文献

[1] 王滨，张继刚 . 基于 Android 的水雨雪情实时监测预警系统的设计与实现 [J]. 物联网技术，207（4）：77- 78+80.

[2] 于路遥，宋瑾钰 . 基于 Python 的天气信息可视化分析系统的设计与实现[J]. 软件工程与应用，2022，（6）.

[3] 李璐，郭淇汶，陆宇，等. 基于Python 的天气预测系统研究[J].计算机技术与发展，2020（0）：8- 20.

[4] 严婷，文欣秀，赵嘉豪，等 . 基于 Python 的可视化数据分析平台设计与实现[J]. 计算机时代，207（2）.

第一作者简介：汤静（988- ），女，辽宁省北票市，本科，工程师，研究方向：气象服务。