重大活動氣象服務保障中智能網(wǎng)格預報的應用

于 晨，陳 丹

（1.福建省氣象災害防御技術中心，福建 福州 350001；2.福州市氣象局，福建 福州 350001）

近幾年，我國氣象局不斷發(fā)展現(xiàn)代天氣業(yè)務的相關內(nèi)容，在天氣預報發(fā)展中，形成了完善的智能網(wǎng)格化管理形式，在實施過程中要按照現(xiàn)有的規(guī)范和要求，合理地進行數(shù)據(jù)編程。以MICAPS3.2框架系統(tǒng)為例，在實施中研制了編輯平臺，可對各個單點以及區(qū)域進行修改，提供了等值壓縮等功能。經(jīng)過智能化的系統(tǒng)推廣之后，瀏覽器/服務器（B/S）架構的大城市精細化格點預報系統(tǒng)及站點預報模型，可應用到不同“面”預報中，結合預報的具體要求和注意事項，建立精細化格點預報服務一體化系統(tǒng)。

1 智能網(wǎng)格預報數(shù)據(jù)分析和平臺概述

1.1 智能網(wǎng)格預報數(shù)據(jù)特點

智能網(wǎng)格預報服務系統(tǒng)以多模式數(shù)據(jù)為主，涉及到ES模式和GRAPES模式，集成化的管理形式有突出的作用，采取現(xiàn)有的技術可形成一套預報產(chǎn)品，本身的分辨概率比較高，適用性強。具體的產(chǎn)品有全網(wǎng)網(wǎng)格預報產(chǎn)品、國家級網(wǎng)格預報指導產(chǎn)品和省級網(wǎng)格預報產(chǎn)品等。在具體檢測中，可進行溫度、最高溫度、最低溫度、濕度等檢測，根據(jù)24 h、12 h、6 h、3 h的降水情況，風向風速、天氣情況和云量等，進行基本要素的分析?；疽乜臻g分辨率是5 km，預報時間可達到1個月。在不同的要素網(wǎng)格預報分析中，其預報的時效是1個星期，空間分辨率10 km，針對具體情況，采取的是二進制的通用原則進行GRIB格式的存儲[1]。

1.2 平臺需求

MOAP的平臺涉及的業(yè)務數(shù)據(jù)種類比較多，數(shù)據(jù)量大，要求管理平臺對各項問題及時處理。針對智能網(wǎng)格建設的概況，及時分析各種氣象數(shù)據(jù)的基本情況，對網(wǎng)格傳輸以及網(wǎng)絡共享等服務形式進行分析，解決無縫隙智能網(wǎng)絡的相關問題。在實施階段，通過空間分析和統(tǒng)計的方式，可不斷地融合其他數(shù)據(jù)，進行數(shù)據(jù)的統(tǒng)一分析，實現(xiàn)檢測和預警，效果突出[2]。

1.2.1 智能網(wǎng)格預報數(shù)據(jù)加工處理

具體的氣象服務管理是從全國的綜合服務系統(tǒng)中獲得數(shù)據(jù)，在整個階段應用到網(wǎng)絡傳輸和信息分析等。在信息共享的過程中，要以標準化的數(shù)據(jù)形式作為基礎，針對網(wǎng)格數(shù)據(jù)的標準化文件類型進行處理，減少網(wǎng)絡傳輸?shù)膲毫?。如果其中的各項服務無法滿足網(wǎng)絡服務的要求，可借助MOAP平臺，高效準確地獲取相關數(shù)據(jù)內(nèi)容。此外，分層分塊的加工處理形式也有一定的作用，在數(shù)據(jù)平臺分析中，進行交互處理后，獲得預報服務信息的時間不超過10 s。

1.2.2 任意位置的智能網(wǎng)格數(shù)據(jù)共享服務需求

智能網(wǎng)格預報系統(tǒng)中涉及到的服務形式也較多，要明確其中的基礎條件。MOAP平臺建設模式以多數(shù)據(jù)形式為基礎，在數(shù)據(jù)操作中，借助標準的網(wǎng)絡服務形式，實現(xiàn)一定范圍內(nèi)的氣象數(shù)據(jù)共享。在具體的管理過程中，該平臺研發(fā)出氣象數(shù)據(jù)網(wǎng)絡共享服務接口，對對應的數(shù)據(jù)進行分析，將其提供給預報業(yè)務系統(tǒng)以及氣象服務系統(tǒng)。在移動終端上，可提供相對精確的服務形式，對實況天氣進行分析。為了確保平臺共享服務的效率，接口要具備支持秒級響應的能力和應對800個用戶并發(fā)訪問的要求[3]。

1.2.3 歷史氣象服務系統(tǒng)分析

在平臺建設的階段，融合現(xiàn)有的歷史站點，依據(jù)網(wǎng)格實際情況和預報情況，掌握海量格點/站點數(shù)據(jù)的各項內(nèi)容。其中，歷史站點數(shù)據(jù)涵蓋的范圍比較廣，自動站從建站以來，氣象要素值和歷史極值等形成了一套支持歷史-現(xiàn)在-預報一體化的網(wǎng)格氣象大數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)。

1.2.4 預報數(shù)據(jù)的可視化分析

在平臺建設中，要實現(xiàn)網(wǎng)格數(shù)據(jù)在不同的環(huán)境下的應用，經(jīng)過技術的合理采用之后能確保GIS系統(tǒng)發(fā)揮作用，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的可視化操作。合理化采用后，從數(shù)據(jù)獲取到更新，總體顯示時間不能超過1.5 s。結合氣象應用服務場景的差異，以GIS空間分析作為基礎，要對災害天氣影響區(qū)域的各種數(shù)據(jù)統(tǒng)計進行智能化展示，主要包括影響區(qū)的人口經(jīng)濟和重要目標等，通過合理化管理，滿足不同服務場景的要求[4]。

1.3 架構設計

MOAP平臺設計上游對接涉及到的內(nèi)容也比較多，例如國家級網(wǎng)格預報業(yè)務指導產(chǎn)品和國省融合拼接產(chǎn)品，結合數(shù)值模式等業(yè)務內(nèi)容提供以網(wǎng)格預報應用為核心的實況監(jiān)測預警。在平臺設計中采取B/S架構形式，針對MICAPS4網(wǎng)絡平臺架構的開發(fā)，對框架進行智能網(wǎng)格預報專業(yè)應用的定植和擴展。其中MICAPS4網(wǎng)絡平臺提供的通用模塊和良好的擴展接口，在各項數(shù)據(jù)資料獲取中占據(jù)重要的地位。平臺設計有3層，第1層以數(shù)據(jù)庫為主，數(shù)據(jù)主要是來自CIMISS數(shù)據(jù)環(huán)境，第2層基礎地理信息數(shù)據(jù)庫是服務層，在不同的服務系統(tǒng)中都要明確服務器的終端要求，提供必要的服務，第3層是表示層，采取的是MICAPS4網(wǎng)絡前端框架提供的數(shù)據(jù)模型，在系統(tǒng)框架周進行了接口預設，合理地進行網(wǎng)格數(shù)據(jù)獲取，借助可視化系統(tǒng)，按照設計流程要求實施。

2 重大活動氣象服務保障中智能網(wǎng)格應用

本次研究中以“環(huán)廣西”賽道氣象服務設計作為基礎，在整個架構過程中，需要注意的是必須明確服務機制的具體要求，通過合理化預設之后，及時獲取數(shù)據(jù)信息。

2.1 數(shù)據(jù)庫設計

平臺設計中采取的是集中方式和三層結構結合的形式進行預設，搭建模式以基于Microsoft SQL Server 2008的數(shù)據(jù)庫為主。合理的預設可減少系統(tǒng)的處理瓶頸，提升系統(tǒng)的整體性能。在具體管理中，平臺數(shù)據(jù)庫分為文件數(shù)據(jù)庫、賽道信息庫以及氣象信息庫等，在文件中，需要掌握“環(huán)廣西”賽事LOGO、賽事關鍵點圖標、賽道周邊景點圖片等信息。各個信息庫中的數(shù)據(jù)分為系統(tǒng)表、業(yè)務表和碼表等。系統(tǒng)表主要應用在管理系統(tǒng)中，可確保系統(tǒng)的正常使用。業(yè)務系統(tǒng)的開展比較復雜，業(yè)務表一般顯示的是具體的業(yè)務功能，能對信息數(shù)據(jù)進行存儲。隨著業(yè)務形式的不斷擴展，碼表形式主要存在業(yè)務表中，其中包括的是code和text 2個字段，業(yè)務表中存儲碼表code有助于處理相關信息，在具體的業(yè)務形式中，關聯(lián)查詢test，可實現(xiàn)信息數(shù)據(jù)的及時維護。

2.2 后臺自動數(shù)據(jù)入庫平臺設計

后臺數(shù)據(jù)自動入庫的平臺設計采取的是C/S架構形式，在實施中利用的是PYTHON的多線程并行處理技術以及CIMISS系統(tǒng)提供的MUSIC接口，能對全區(qū)智能網(wǎng)格預報的氣溫、濕度和風向風速等進行提取，結合對應的數(shù)據(jù)轉換形式要求，經(jīng)過2次加工之后，將其傳輸?shù)叫畔熘?，可實現(xiàn)數(shù)據(jù)的采集、傳輸和存儲等。

2.3 B/S環(huán)廣西賽道氣象服務產(chǎn)品共享平臺建設

環(huán)廣西賽道服務產(chǎn)品的共享平臺建設分布在不同的結構中，例如，SOA的B/S架構可采取WebGIS、JAVA以及Open Layers和HTML等技術開發(fā)一個智能化、集約化的賽事氣象服務產(chǎn)品共享平臺。在平臺的預設中對沿線的天氣情況進行查詢，可提供服務產(chǎn)品的展示模塊，對賽道產(chǎn)品進行滾動更新。在平臺部署的階段，用戶通過媒介平臺，制作對環(huán)廣西賽道預報產(chǎn)品，形成中英文產(chǎn)品之后，對外發(fā)布。

3 結語

智能網(wǎng)格預報形式在具體發(fā)展中，能實現(xiàn)“環(huán)廣西”氣象服務的合理操作，能為重大活動提供對應的氣象需求。要不斷完善氣象服務平臺的相關功能，實現(xiàn)全方位和全程性的氣象服務供給，進一步提升了氣象服務的能力。