基于国标实现人工影响天气安全射界图自动绘制.pdf

第 卷第 期 年 月广 东气 象 收稿日期：基金项目：广东省气象局县级科研项目“基于国标实现人影安全射界图自动绘制”项目（）作者简介：余秀娟（年生），女，本科，高级工程师，主要从事气象服务与应用气象工作。：余秀娟，王建庄，黄永基 基于国标实现人工影响天气安全射界图自动绘制 广东气象，（）：基于国标实现人工影响天气安全射界图自动绘制余秀娟，王建庄，黄永基（佛冈县气象局，广东佛冈 ）摘要：为实现广东省人影各作业点的安全射界图的自动化绘制，提高安全射界图绘制效率，介绍了依据国家标准规范自动绘制安全射界图的程序编制，针对安全射界图形绘制困难的问题，采用集合论中“差运算”的方法来实现。程序中对射程数据进行线性化处理，可以绘制高精度仰角、方位角的安全射界图形，并实现了绘制图形的矢量缩放。经过在清远市人工影响天气作业中试用，可以满足业务需求。关键词：人工影响天气；安全射界图；国家标准；软件开发中图分类号：文献标志码：人工影响天气（简称“人影”）在农业生产、生态环境保护、重大活动保障中有巨大的经济和社会效益。当前，在广东省的市、县一级主要采用 型火箭作业 。火箭弹属火工类产品，作业前必须制定作业点的安全射界图。安全射界图是为避免自毁或伞降装置失效的故障火箭弹落入人口密集区或重要设施所预设的安全区域，制作安全射界图对于避免人影事故具有重要意义 。安全射界图作为地面人影作业必备的业务图表，相关资料是保密内容，不能委托第三方制作，应由市（州）、县级人影主管部门完成。郭唯 、刘志等 基于 实现了安全射界图的自动化绘制；李笑冬等 利用 地图瓦片拼接输出作业点非安全区域分布图。其他多是利用地图信息，采用绘图软件人工绘制 ，存在效率较低，绘制不精确、不统一的情况。广东省目前还没有看到自动绘制安全射界图的相关研究。本研究介绍的程序结合了存储有危化品、重点场所等信息的广东省气象局内网的 资源，使用 技术，依据国标 人工影响天气火箭作业点安全射界图绘制规范 ，根据作业点的海拔高度、发射仰角、方位角、火箭弹射程，自动生成作业点的安全射界图。由于人影作业点海拔高度对火箭的射程有影响，而且国标中也明确了作业点海拔高度对火箭发射方位角的范围进行了限制 ，程序在绘图时会根据作业点的海拔高度自动检测输入的发射角范围，使之满足国标的要求。安全射界图主要包括底图、水平距离圈、射击距离圈、方位线段、安全射界图形、安全射界编号等要素。本研究主要介绍水平、射击距离圈，安全射界图形，图形缩放 个方面。水平、射击距离圈的绘制 水平距离圈的绘制依据国标 人工影响天气火箭作业点安全射界图绘制规范（），水平距离圈是以作业点为圆心，以 为半径绘制实线内圈圆，以火箭允许最低发射仰角的理论最大射程向上取整后的数值为半径绘制实线外圈圆；在自圆心向右（正东方向）的横轴上，按 间隔标出距离刻度，并标注内、外圈圆对应的距离刻度数值。水平圈绘制由 个点确定，作业点 、点、最大射程点 ，由 提供标注。以鼠标拾取作业点 到 的距离（）逐步扩大绘制 个水平圈，最后以（）的距离绘制最外圈。在国标中水平圈用虚线表示。射击距离圈的绘制射击距离圈是以作业点为圆心，以 火箭弹可发射仰角的理论最大射程为半径，按 间隔画虚线闭合圆；在自圆心向上（坐标北方向）的纵轴上，标注对应发射仰角数值。在射击距离圈中，发射仰角越大，距离作业点越近。根据 型火箭的射程数据，采用字典数据结构（）存储仰角和距离的映射，以 仰角 距离表示。每个发射仰角的射击距离圈半径，在图形上表示为 仰角 ，以实现在地图上的距离。绘制距离圈的函数为 的 （）；安全射界图形的绘制安全射界图形必须是满足国标 第 章要求的区域，尤其是作业点海拔高度对可发射方位角范围的限定，绘制程序会根据海拔高度进行相应检测，不符合条件给予提醒并且不进行绘制。安全射界图形是一个给定范围的扇形，使用明显区别于底图的颜色，以半透明方式填充，不得影响对底图地物信息的判别，其形状如图 所示。在通常所用的图形系统中，一般没有直接绘制此种半扇形的图形绘制接口。本研究采用了集合论中的“差”运算：先在内存中生成一个大的扇形（低仰角、远距离），再生成一个小的扇形（高仰角近距离），通过大的扇形减去小的扇形，留下符合要求的区域，然后绘制。其半透明效果由 透明通道指定，其绘制原理如图 所示。（阴影 为差运算后的安全射界图形）图 安全射界图形示意图（）以及半扇图形绘制原理（）图形缩放功能的实现程序实现两种缩放途径：一种是参数化绘制，既定义 在图形中的长度为可变变量，并适配文字的字号大小，实现绘制图形缩放，以适应不同比例尺的底图；另一种是待图形绘制完成后导出为矢量图形，以实现其无损缩放的功能。在绘制图形时，水平距离圈和射击距离圈容易实现缩放，而文字缩放不容易实现。本研究主要是使用了 图形类的 （）函数，该函数在指定了待绘制的字体和字符串后，就能获得一个矩形的区域，和本来要绘制的区域比较，如果相差较大，则进行字体调节，从而实现了绘制文本和图形的协调缩放。保存为矢量图形时采用了图元文件（）文件格式为微软公司定义的一种 平台下的图形文件格式。由一系列与图形函数调用相同的二进位记录组成，这些记录一般用于绘制直线、曲线、填充的区域和文字等。它可重现在显示平面的任何位置上，可被缩放成任意尺寸，并且可以保持其形状及比例。能完成安全射界图缩放的功能。图形绘制完成后其图形清晰美观，适合文档数据报告、图形上墙等场景使用。其绘制效果如图 所示。图 安全射界图绘制效果（下转第 页）广东气象第 卷 模型与重大历史气象事件中的预警服务情况具有良好的一致性。结论鉴于预警信号发布、应急响应启动、预警信息发布流程串联起广东气象预警服务链，本研究采用层次分析法确立三项预警服务的影响程度为评估指标，结合专家评分对各要素赋予权重，并利用加权综合评分法，构建了包含预警信号指数、应急响应指数、预警信息发布指数、综合评估指数的预警服务综合评估模型。实证研究表明，预警服务评估模型既能合理评估重大天气过程中的预警服务支撑能力，又能间接展现灾害性天气过程的影响程度和影响范围。本研究对气象预警服务的研究主要以服务响应度为切入点，未来将融合气象实况资料，跟踪评估公众反馈情况，进一步分析预警对灾害防御的服务效果。参考文献：王昊宇 我国气象灾害预警信息时空特征分析 安徽农学通报，（）：，郑小华，娄盼星，马永永，等 年陕西省暴雨灾害气象服务效益评估 气象与环境科学，（）：孔扬，赵昶昱，王科，等 宁波舟山港气象灾害风险及服务效益评估 热带气象学报，（）：吴楠，喻迎春，刘玲，等 江西强对流天气预警信息发布质量评估和分析 科技传播，（）：殷美祥，张毅，朱平，等 广东气象微信矩阵传播能力评价模型 广东气象，（）：杨颖璨，许艾米，靳奎峰“大数据”揭示气象政务微博号运营特征 广东气象，（）：梁家鸿，石伟伟，曾宇萌 靶向预警发布效果评估分析 广东气象，（）：檰檰檰檰檰檰檰檰檰檰檰檰檰檰檰檰檰檰檰檰檰檰檰檰檰檰檰檰檰檰檰檰檰檰檰檰檰檰檰檰檰檰檰檰 （上接第 页）安全射界图是每年人影作业前必做必查的项目。本研究介绍的安全射界图自动绘制软件能实现图形自动绘制，自动适应射程数据，并基于人影作业点海拔高度对发射方位角范围进行检测，使绘制的安全射界图满足国标的要求。图形绘制清晰美观，能满足业务使用，目前已经应用于部分市县人影作业中，显著提高了安全射界图的绘制效率，减轻了人影业务的工作量，为安全作业提供了保障。参考文献：陈昌，钟建洪，游积平，等 增雨火箭残骸落点的评估方法 广东气象，（）：高建秋，陈荣，陈炳洪，等 基于云体催化适宜度的火箭作业决策矩阵 广东气象，（）：杨凡，孙琪，孟繁辉，等 安全射界图技术在人工影响天气指挥系统中的应用 气象科技，（）：罗俊颉，贺文彬，李延成，等 安全射界技术在人工影响天气对空作业中的应用 气象科技，（）：郭唯 在人影安全射界图中的应用 沙漠与绿洲气象，（）：刘志，郝克俊 基于 的安全射界图自动化制作 气象科技，（）：李笑冬 基于 地图的安全射界图绘制 天津：天津大学，孙建东，卢培玉，周茂山，等 人影安全射界图的设计原理及制作应用 山东气象，（）：国家市场监督管理总局，中国国家标准化管理委员会 人工影响天气火箭作业点安全射界图绘制规范：北京：中国标准出版社，王田田，尹宪志，李宝梓，等 基于海拔高度的人影作业安全射界图订正 干旱气象，（）：广东气象第 卷