По статье в ArcNews, осень 2001 г.
Вы планируете, как провести выходные? В этом случае трудно удержаться и не посмотреть прогноз погоды, чтобы понять зонтик брать или солнечные очки, охлаждать водку или подогревать пиво. Поскольку метеорология чаще, чем другие научные дисциплины, привлекает внимание большинства людей, космические снимки с метеоспутников или радарные изображения знакомы практически каждому. Теперь эти изображения могут привнести в нашу жизнь значительно больше, чем просто прогноз погоды на ближайшие дни (рис. 1).
Рис. 1. Данные измерений максимальной температуры воздуха можно анализировать статистически (например, с помощью модуля Geostatistical Analyst от ESRI). Данные компании DTN Weather Services LLC.
Полностью верить прогнозам погоды всегда было рискованным занятием, но все же сделано тут достаточно много — от случайных записей погодных явлений в древние века до сегодняшнего стандартизированного сбора данных о погоде в масштабе реального времени, обновляемых с периодичностью в секунду.
Завязанные на погоду системы поддержки принятия решений получают значительные преимущества при включении в их состав технологии ГИС, которой отводится функция интеграции оперативно поступающей, исторической и прогнозной информации. ГИС дает значительно больше возможностей, чем простое графическое отображение синоптической обстановки. Она позволяет проводить совместный анализ данных о погоде и других геопространственных данных. Компания DTN Weather Services, лидер в сфере предоставления глобальных данных о погоде, услуг по прогнозам погоды и программных продуктов, является бизнес партнером ESRI и предлагает продукцию в виде данных о погоде, которые могут легко интегрироваться в системы, работающие под управлением ГИС.
| ГИС технология и оперативная информация о погоде позволяют значительно улучшить системы поддержки принятия решений в разных областях деятельности. |
Станции телевещания используют программу StormPro, созданную DTN на основе инструментария разработчика MapObjects от ESRI, для слежения за циклонами, эпицентрами ураганов и смерчей, прогнозируемыми путями их перемещения во времени и зонами воздействия этих атмосферных стихий. ГИС- компоненты этой программы обеспечивают детальный анализ географического положения штормов и ураганов, что позволяет более точно представить их потенциальное воздействие и оценить возможные последствия.
Клайв Рис (Clive Reece), менеджер по ГИС продуктам компании DTN Weather Services, говорит, что в прошлом метеорологи применяли системы графического отображения, в которых использовались такие геопространственные данные как сведения о территории, цифровые модели рельефа и спутниковые изображения, но они не использовали ГИС для анализа данных. «Теперь люди могут взять данные о погоде в формате ГИС и использовать их для анализа таких вещей как количество осадков на водосборе и провести расчет по модели стока или вычислить число людей, проживающих на траектории прохождения шторма. Их фамилии и номера телефонов можно ввести в автоматизированную телефонную службу, которая оповестит их о надвигающейся стихии и даст инструкции по защите жизни и собственности».
Командный центр данных о погоде
DTN Weather Services имеет развитую инфраструктуру для сбора, подготовки и распространения информации о погоде. Ее оперативный метеорологический центр в Миннеаполисе, шт. Миннесота, в режиме реального времени получает прогнозы погоды с более чем 8 000 наземных метеостанций со всего мира, а также данные доплеровского радара NEXRAD и информацию из других источников. Каждые 5 минут DTN Weather Services создает мозаичное изображение выпадающих осадков по всей стране. Проводится удаление помех от наземных препятствий и за счет аномалий распространения радиоволн, затем радиолокационные данные обрабатываются и вводятся в систему. Например, зарегистрированные осадки дешифрируются с делением на дождевые, смешанные или как снег.
Данные о погоде распространяются среди клиентов DTN Weather Services во всем мире через несколько спутников связи. На клиентских местах установлено DTN Weather Services MetWork FileServer, интегрированное программно-аппаратное решение, управляющее потоком постоянно поступающих данных о погоде, позволяющее напрямую преобразовать эти данные в форматы шейп-файла (точки и полигоны), GRID, и/или в формат TIFF с пространственной привязкой.
Оперативные данные о погоде в Географической Сети
До недавнего времени DTN Weather Services предоставляла ГИС данные о погоде только через MetWork FileServer, но теперь компания может предложить эти данные значительно более широкой аудитории через веб-портал Географической Сети (Geography Network). Этот портал работает под управлением программных продуктов ArcIMS, ArcSDE и SQL Server. В числе прочего, он предоставляет пользователям возможность запрашивать в реальном времени карты погоды с текущими данными радиолокационных наблюдений, атмосферных осадках и путях перемещения циклонических вихрей (рис. 2).
Рис. 2. Через картографический портал Географической Сети можно получить оперативные данные о синоптической обстановке, такие как оценка количества и интенсивности выпадающих осадков. Данные компании DTN Weather Services LLC.
DTN Weather Services также предлагает через Географическую Сеть данные о погоде по наблюдениям с помощью радара высокого разрешения NEXRAD, данные наземных наблюдений, оценки интенсивности выпадения осадков, климатические данные. Скоро будут добавлены статистические данные об атмосферных явлениях.
«DTN Weather Services помогает расширению вариантов предоставления данных о погоде тысячам потребителей из разных сфер деятельности», — комментирует Джек Данджермонд, президент ESRI. «Они показывают, сколь разнообразны пути предоставления подобной информации в формате ГИС, и какие преимущества при этом достигаются. По сути, это новое поколение «умной» информации о погоде, которой могут воспользоваться все пользователи ESRI».
Широкий спектр приложений
Многие секторы рынка получают дополнительные преимущества от использования данных о погоде в своих системах работы с пространственной информацией. И эти усилия пришпоривают создание новых приложений. Шон Труэльсон, директор по ГИС индустрии компании DTN, заявляет, что возможные варианты применения такой технологии поистине безграничны. «Люди могут видеть, что реально происходит с погодой в интересующем их месте. Например, страховые компании могут посмотреть, какие атмосферные фронты или шторма приближаются к району их деятельности, увидеть какие их клиенты могут быть затронуты, заранее провести оценки и расчеты возможного ущерба застрахованной у них собственности».
Интеграция оперативной информации о погоде в основанные на ГИС системы управления транспортными потоками может помочь транспортным организациям и компаниям заблаговременно предпринять или запланировать необходимые меры. Измерение интенсивности и скорости движения транспортных средств, ремонт и содержание автодорог, планирование маршрутов передвижения, оценка расхода горючего, обеспечение безопасности на дорогах становятся более точными, когда руководители, диспетчерские и другие службы используют ГИС для выявления участков транспортных систем, на которые может в наибольшей степени повлиять изменение погодных условий.
В железнодорожной компании Union Pacific Railroad используется разработанная DTN Weather Services основанная на функциях ГИС сетевая система оповещения. Эта система, работающая под управлением Network FileServer и ArcView GIS 3.2, помогает Union Pacific защитить своих работников от травм и свое имущество от повреждений, а также предоставлять своевременную помощь своим клиентам.
С помощью представленных в ГИС данных о погоде Union Pacific может отслеживать географическое положение участков, в наибольшей степени зависимых от погоды. Когда на каком-то участке возникают заранее предсказанные погодные условия, диспетчер сразу получает предупреждение. Так, в октябре 2000 года система выдала предупреждение о приближении зоны с сильными ветрами к Оклахоме. Диспетчерской службе удалось вовремя остановить один из поездов и предотвратить серьезные аварии подвижного состава и автотранспорта, что позволило избежать ущерба на миллионы долларов.
Точные, эффективные действия при чрезвычайных ситуациях
Непрерывный в режиме реального времени доступ к данным о параметрах атмосферных фронтов и вихрей, включая скорость и направление движения, интенсивность развития, наличие и размер градин, появление и активность торнадо критически важен для агентств по чрезвычайным ситуациям.
ГИС- данные о погоде могут поддерживаться в моделирующих программах, обеспечивающих поддержку принятия руководящих решений в случае угрозы и при возникновении чрезвычайной ситуации, что позволяет повысить эффективность принимаемых мер и сократить время реагирования при наступлении угрожающей погодной ситуации (рис. 3). После добавления к этим данным слоев данных по населению, транспортным сетям, зданиям и сооружениям появляется возможность выявить наиболее опасные для людей участки. Машины спасательных служб могут быть направлены в объезд зон затопления или по неповрежденным улицам и дорогам. Еще до подхода штормов можно будет оповестить больницы, школы, жителей в пределах наиболее опасных участков о грозящей угрозе, заблаговременно провести необходимые подготовительные мероприятия.
Рис. 3. ГИС данные о погоде от DTN можно анализировать в ArcGIS с целью выявления опасных мест и оценки возможного ущерба при возникновении критической ситуации (пример оценки вероятного ущерба от надвигающегося урагана). Данные компании DTN Weather Services LLC.
Данные о погоде также критически важны для моделирования распространения токсичных веществ и других опасных материалов в случае их случайного выброса в атмосферу или при террористическом акте. Ввод данных о текущих местных синоптических параметрах в модели расчета распространения облака загрязнения обеспечит намного более точный прогноз, чем в случае использования общих региональных климатических характеристик.
Специалисты сельского хозяйства, полагающиеся на точные прогнозы погоды при оптимизации полевых работ, могут отображать и анализировать подготовленные для использования в ГИС данные. На основе координатно привязанной в ГИС информации о погоде можно составить точные карты и рассчитать синоптические параметры для конкретных земельных угодий. Картирование количества выпадающих осадков на основе радарных наблюдений вместо использования стандартных осадкомеров позволяет специалистам сельского хозяйства достаточно просто количественно оценить пространственные и временные вариации количества атмосферных осадков (рис. 4).
Рис. 4. Теперь люди могут получать данные в ГИС формате и использовать их для анализа выпадения осадков на водосборе, расчета объема стока и расходов воды, или числа людей, которые окажутся на пути движения шторма. Данные компании DTN Weather Services LLC.
Детальные прогнозы погоды важны и в деятельности электрических компаний. Прогнозные данные, полученные на основе модельных расчетов в Национальном центре прогнозирования окружающей среды, доступны в растровых форматах (grid) ESRI. Эти данные можно использовать для анализа взаимосвязей между потреблением электроэнергии, взвешенным по плотности населения и промышленного развития, и прогнозной температурой воздуха, чтобы более точно оценить вероятную нагрузку в сети. Более реалистичные прогнозы потребления электроэнергии могут помочь избежать критических ситуаций в электроснабжении, позволяют электрическим компаниям с выгодой для себя продавать и покупать излишки электроэнергии, более эффективно распределять ее по сети.
DTN Weather Services также предлагает представленную в форматах ESRI информацию о грозовых разрядах от компании Global Atmospherics Incorporated. Эта информация поможет операторам электросетей выявить возможные причины возникших проблем, а также участки сетей с опасностью поражения молниями. Для спасательных служб эта информация может оказаться полезной для конкретизации расчетов опасности ударов молний при проведении массовых мероприятий на открытом воздухе, хранилищ горючих материалов и других важных объектов.
В сфере здравоохранения хорошим примером является Multidata, консалтинговая фирма в области охраны окружающей среды, специализирующаяся на изучении взаимосвязей между погодными условиями, климатом и биологическим составом атмосферы. Компания использует ГИС данные о погоде от DTN Weather Services при составлении прогнозов содержания пыльцы в атмосфере для крупных фармацевтических компаний и для средств массовой информации. «Они составляют отчеты по данным своих станций сбора пыльцы, проводят расчеты по модели, выявляют взаимосвязи с погодными условиями и оперативно выдают прогнозы разной заблаговременности», — говорит Труэльсон.
Необходимость учета и анализа погодных условий подтверждают, например, следующие факты, приведенные на веб-сайте компании DTN.
- В последний 21-летний период США испытали воздействие 49 природных катастроф, связанных с погодными условиями, нанесших ущерб в размере более 1 млрд. долл., суммарный ущерб от них превысил 185 млрд.
- По оценкам, ежегодно погодные и климатические условия оказывают заметное влияние на сектор экономики США, общая стоимость которого составляет 2,2 триллиона долларов.
- Рынок по контролю угроз от воздействия погодных явлений развивается в США стремительными темпами, его размер уже превышает 8 млрд. долл.
Внедрение данных о погоде в мощную среду ГИС анализа и визуализации позволяет пользователям делать вещи и достигать результатов, о которых раньше можно было только мечтать. Возможные сферы приложения тут поистине бесконечны.
За дополнительной информацией обращайтесь к Шону Труэльсону (Shawn Truelson), директору по ГИС индустрии компании DTN Weather Services, LLC (тел.: 952-890-0609, факс: 952-882-4500, e-mail: shawn.truelson@dtn.com, Web: www.dtn.com).
