Комплексирование разнородных данных о состоянии природной среды в ГИС «Метео-ДВ»

0

Л. С. Крамарева, А. Н. Давиденко, И. С. Пустынский, Ю. С. Четырин, А. О. Чудин

Сложная паводковая обстановка в 2013 году на реке Амур и ее притоках создала предпосылки к созданию в Дальневосточном регионе нового подхода к усвоению и отображению разного рода информации, используемой в гидрометеорологии и смежных с ней областях. В ситуации, когда возникла потребность оперативного предоставления большого объема информационной продукции широкому кругу пользователей, существовавшие на тот момент геоинформационные системы и автоматизированные рабочие комплексы не смогли в полном объеме решать задачи сбора, обработки и отображения различных пространственно-временных данных, скомплексированных в единую информационную базу.

В 2014 году в интересах ФГБУ «Дальневосточное УГМС» специалистами Дальневосточного центра ФГБУ «НИЦ «Планета» была разработана геоинформационная система визуализации гидрометеорологической и спутниковой информации «Метео-ДВ» (рис. 1). Ее основная цель заключается в предоставлении доступа к результатам гидрометеорологического и спутникового мониторинга в режиме реального времени с помощью сети интернет. Проект носит региональный характер и направлен на отображение разнородной информации о состоянии природной среды в границах Дальнего Востока.

ris_1
Рис. 1.  Интерфейс ГИС «Метео-ДВ»

 

Разработанная система обеспечивает удаленный поиск и доступ к информационным ресурсам различных учреждений и организаций Росгидромета, а также данным из открытых источников.  Наполнение системы осуществляется по трем направлениям:

  • результаты наземных наблюдений и измерений, поступающих с гидрометеорологических станций и постов, включая автоматизированные метеорологические и гидрологические комплексы (АМК) и (АГК);
  • данные, принимаемые с отечественных и зарубежных космических аппаратов, и тематические продукты, созданные на их основе;
  • прогностические данные численных моделей расчета полей метеорологических и гидрологических величин.

Основным критерием организации интерфейса пользователя в ГИС «Метео-ДВ» является простота работы оператора в производственном режиме, что позволяет добиться наивысшей производительности и требуемого качества конечного продукта. Специалистам не составляет труда совмещать на единой карте разнородную информацию, разделенную предметно на 4 группы: гидрологическую, метеорологическую, спутниковую и прогностическую.

Гидрологическая группа сервисов включает информацию об уровне воды в текущий момент времени и изменении уровня воды за последние сутки; высоте снежного покрова с метеорологических станций и результатах маршрутной снегосъемки.

Метеорологическая группа сервисов включает информацию о температуре, давлении, направлении и скорости ветра в приземном слое, а также явлениях погоды в пунктах наблюдений. Реализована возможность построения изолиний и цветового кодирования информации с разделением на подгруппы в соответствии с международным синоптическим форматом.

Наполнение базы данных ГИС информацией этих групп сервисов осуществляется через центр сбора, контроля и первичной обработки ФГБУ «Дальневосточное УГМС».

Спутниковая группа сервисов позволяет просматривать информацию отечественных и зарубежных спутниковых систем, а также ряд тематических продуктов, получаемых на основе обработки спутниковых данных:

  • вектора разливов рек;
  • карты границ и распределения снежного покрова;
  • карты влажности почв.

Наполнение базы данных ГИС спутниковой информацией осуществляется в оперативном режиме специалистами ДЦ ФГБУ «НИЦ «Планета». При этом шкала выбора даты и времени позволяет просматривать информацию в виде анимации с возможностью одновременного отображения в динамике и других параметров, тесно связанных со спутниковой информацией, например явлений погоды или термобарического поля в изолиниях.

Прогностическая группа сервисов реализована на основе численных прогностических моделей различной заблаговременности, а также уникальном алгоритме прогнозирования территориального затопления при подъеме воды до уровней, задаваемых пользователем.

Алгоритм разработан сотрудниками Дальневосточного центра ФГБУ «НИЦ «Планета» и использует в качестве входных данных большой архив векторных данных, характеризующих затопление территорий для различных уровней воды, полученный в период спутникового мониторинга наводнения на реке Амур в 2013 году.

Наполнение прогностической группы сервисов осуществляется путем заведения данных:

  • метеорологических прогнозов, рассчитанных по гидродинамической модели WRF-ARW;
  • модели краткосрочного прогнозирования уровней воды для разных участков р. Амур с заблаговременностью от одних до пяти суток;
  • модели прогнозирования притока воды в водохранилище Зейской ГЭС с заблаговременностью от одних до пяти суток.

Внедрение ГИС «Метео-ДВ» в практическую работу прогностических подразделений Гидрометцентра ФГБУ «Дальневосточное УГМС» позволило осуществлять сбор и анализ актуальных гидрометеорологических параметров в максимально доступном объеме и в минимально короткие сроки. Возможность наложения многоуровневой атрибутивной информации и совмещения на одном экране информации различных групп сервисов, в том числе в режиме трансляции ее динамических изменений,   существенно повысило качество составления ежедневных прогнозов и заблаговременность штормовых предупреждений и оповещений. Например, при нанесении на карту информации об уровнях воды с водомерных постов, географических объектов и основных русел рек, гидролог дополнительно может вывести на экран вектора разливов рек по данным спутникового мониторинга, получив тем самым разлив относительно постоянного русла, уровень разлива и населенные пункты в зоне риска (рис. 2). А загрузив вместо текущих уровней воды прогнозируемые, построит прогностический разлив для этих значений (рис. 3).

ris_2
Рис. 2.  ГИС «Метео-ДВ». Карта фактического разлива рек

 

ris_3
Рис. 3.  ГИС «Метео-ДВ». Карта прогностического разлива рек

 

Главным требованием, предъявляемым к программно-аппаратным средствам ГИС «Метео-ДВ», было обеспечение работы в реальном времени в производственном режиме, вследствие чего при ее разработке применялись только коммерческие программные средства, прошедшие исчерпывающее тестирование и имеющие соответствующую эксплуатационную поддержку. Система разработана с использованием линейки программных продуктов ArcGIS и СУБД PostgreSQL с расширением PostGIS.

Специалисты Гидрометцентра ФГБУ «Дальневосточное УГМС» отмечают, что подобные продукты оказывает значительную помощь в осуществлении оперативного мониторинга состояния природных объектов. Во время чрезвычайных ситуаций и стихийных бедствий ГИС «Метео-ДВ» будет являться надежным средством информационной поддержки деятельности органов исполнительной власти по предупреждению и ликвидации последствий ЧС на региональном и территориальном уровнях.