導語：公共氣象服務一體化平臺建設與應用一文來源于網友上傳，不代表本站觀點，若需要原創文章可咨詢客服老師，歡迎參考。

摘要：針對新形勢下氣象數據管理不規范、數據共享不及時、業務平臺零散、業務工作冗余等諸多問題，在需求分析的基礎上進行了完善的功能模塊設計，并基于模塊化的理念進行了架構設計，保證了系統的穩健性和復用性，利用WebGIS框架、java、ETL引擎等技術設計并實現了集數據資源池、預報訂正、產品制作、產品、業務管理于一體的省市縣公共氣象服務平臺，并在浙江省內等到了很好的應用，實現了氣象數據和服務的高度集約、多源整合和三級共享，提高了業務制作水平，對氣象服務拓展和產品質量的提升提供了重要的技術支撐。

關鍵詞：氣象服務；一體化；模塊化；WebGIS

近年來氣象事業發展迅速，各行業對氣象服務的需求不斷增長，對氣象產品的要求也越來越高[1]。各級氣象部門在公共氣象服務和專業氣象服務方面不斷開拓創新，制作的氣象服務產品日趨豐富，但這些產品大多分散在不同單位，甚至不同科室不同系統中，探索氣象產品的集約化管理和一體化服務道路已是當務之急[2]。代青措，劉曉燕，馬秀梅等[3]研究并構建了省市縣一體化氣象服務業務平臺，提高了各級氣象部門的氣象服務能力。崔新強，唐俊，付佳等基[4]于“集約化、規范化、標準化”的設計理念建設了省級氣象服務一體化平臺，極大的提高了業務工作效率。浙江省氣象服務中心為適應新形勢下對氣象服務的新需求，充分發揮業務平臺在公共氣象服務中的作用，以氣象服務的集成化、專業化、規范化、一體化為原則，開發并研制了集數據資源池、預報訂正、產品制作、產品、業務管理于一體的集成平臺，實現了對氣象服務的高度集約和多源整合。提高了服務產品制作和的自動化水平，提升了業務人員的產品制作效率和服務水平；基于多源的精細化數據制作的服務產品更為準確，以及豐富的產品表現形式提升了服務的質量；建立公共服務產品池便于產品的集約化、規范化管理，對于服務拓展和產品質量的提升具有重要意義。

1總體功能與系統框架設計

1.1系統總體功能設計。一體化平臺的建設初衷旨在解決數據分散、管理不規范、平臺功能零碎、業務人員重復勞動等現狀問題，對其功能模塊的總體設計必須立足整體、考量全面，實際解決業務需求。國內外對氣象一體化平臺的建設的研究已經初步去的進展。裴克莉，李清華，徐可文等[5]在現階段公共服務不能滿足氣象服務需求的背景下，對一體化氣象服務平臺的建設進行了思考，本研究基于前人的經驗和實際需求相結合建立了集一體化存儲管理、查詢、實況監測預警、產品制作與分發等多模塊于一體的公共服務平臺，平臺功能全面，覆蓋廣泛，產品豐富，極大提高了業務人員工作效率。系統的總體功能圖如圖1所示，主要包括智能專業服務訂正子系統、服務產品制作子系統、服務檢驗子系統、公共服務產品池和系統管理五大部分。1.2總體架構圖。系統總體架構設計采用模塊化的設計理念[6]，通過有效的層級結構的劃分實現各層級間的相互獨立，系統模塊間高內聚低耦合，提高系統的魯棒性、復用性以及安全性。系統共分為五個層級，如圖2所示。（1）運行支撐層，運行支撐層是項目搭建的基礎保障，具體內容包含了網絡系統的建設、機房建設、多媒體設備建設、存儲設備建設以及安全設備建設等，通過全面的基礎設置的搭建，為系統的全面建設奠定良好的基礎。（2）數據資源層，將數據進行了有效的分類，具體包括氣象觀測數據、預報數據、產品數據和行業數據等，通過建立完善的元數據管理規范，透過數據平臺將各種原始數據采集入庫并解析成產品，從而更加合理有效的實現資源的共享機制。（3）應用支撐層，應用支撐層是系統建設的基礎保障，根據需求進行面向浙江氣象服務體系架構的設計，通過消息中間件、分發引擎、日志組件、WebOffice組件、身份認證、GIS引擎[7]等應用組件進行有效的整合和管理，各個子系統的建設可基于基礎支撐組件的應用，快速搭建相關功能模塊。（4）業務應用層，業務應用層包括智能專業服務訂正子系統、服務產品制作子系統、服務檢驗子系統、公共服務產品池和系統管理。（5）用戶層，用戶層主要包括平臺省級服務中心業務人員和系統管理員。

2關鍵技術

本項目采用跨平臺程序設計[8]，與軟件系統、設備無縫連接，具有優良的互聯互通性、可管理性、易用性和易維護性，性能指標和處理能力能夠符合業務運行的要求[9]。（1）服務器系統：WINDOWSServer2008及以上、Centos6.5及以上。（2）氣象數據采用Cassandra分布式數據庫作為氣象數據的主要存儲系統。（3）采用Redis進行數據緩存（4）系統架構：采用B/S架構。（5）開發語言：Java、JavaScript、Python。（6）系統采用ETL引擎(數據采集、數據清洗等)、儲存技術、數據解析、加工技術、預處理技術等與國省級數據無縫集成。（7）采用基于Kafka框架的消息總線中間件協調各個分系統間的數據同步、應用請求；（8）采用基于Html5新特性Canvas和WebSocket技術實現的WebGis框架[10]開發專業服務訂正平臺。（9）數據服務以WebServices技術為支撐，采用SOA架構，利用XML/JSON技術進行數據標準化輸出。SOA[11]指的是面向服務的體系結構(ServiceOrientedArchitecture)，SOA為松散耦合、基于標準和獨立于協議的分布式軟件設計模型，由獨立可復用的服務構成系統功能，這些服務對外公布的意義明確的接口，該設計有助于外部系統的數據標準化接入[12]。

3平臺核心功能與實現

3.1智能專業服務訂正子系統。基于WebGIS平臺，疊加多種行業數據進行直觀顯示，通過人機交互方式進行專業服務網格預報和站點預報的制作。實現高分辨率模式資料的獲取、顯示分析，提供基于等值線、網格、關鍵點等交互預報制作工具供于預報員進行背景場訂正，并對不同要素之間的預報結果進行協同處理，最終輸出網格預報產品。此外，系統集成了降水時間一致性、高低溫極值訂正等智能化客觀預報方法，實現降水、溫度、相對濕度等多要素的協同訂正。3.1.1行業數據疊加。智能專業服務訂正子系統支持各類行業數據[13]（見表1）的疊加顯示，對各行業數據記性矢量化處理后，基于WebGIS技術進行展示，為業務人員進行預報訂正時提供基于點、線、面的資料參考。3.1.2專業服務網格預報制作。（1）高分辨率、多要素格點訂正，系統支持0.05°×0.05°（可配置，制作不同的產品時有不同的默認配置）經緯格距，預報時效涵蓋短時臨近、短期、中期的降水、溫度、風向、風速、濕度、氣壓、云量（可配置）等常規氣象要素和災害性天氣落區預報訂正制作；產品可以實現色斑圖、網格值、等值線等多種顯示，數據實時刷新。（2）崗位任務協同，不同用戶或崗位登錄后，根據崗位任務內容，默認可訂正的氣象要素與預報時次不同，并可靈活配置，可以有效的進行任務分工，并避免不同崗位之間的操作失誤。（3）格點訂正引擎，通過格點訂正引擎進行交互訂正，訂正工具包括等值線平移、等值線修改、平移圈定的區域值、中心點向外遞減與原值相加、區域設定等，支持操作的撤銷、重做。支持本地化工具二次開發，便于預報員客觀方法的接入。3.1.3專業服務站點預報制作。基于“臨近距離最短優先，相同距離東北優先”原則，后臺自動從格點化預報生成站點預報，主要用于氣象服務中心進行專業服務預報訂正和制作，支持站點要素訂正工具，支持錯誤檢查（主要是高低溫，天氣現象與氣溫的匹配等）。支持本地客觀方法的接入功能。3.1.4多要素協同。實現多要素關聯約束機制，建立要素一致性處理技術方法，協調天氣現象、降水量、云量、相對濕度等不同氣象要素可能出現的預報不一致的現象，實現訂正一種要素后的多要素協同修正。實現要素時空一致性，對過程總量、單一時效預報、落區中心強度和關鍵點訂正后，基于模式輸出產品的時空分布關系，將訂正值合理進行時間和空間插值。協同按照該順序進行，執行至每個節點時會調用相應的算法進行數據協同，直至完成。為方便調用，平臺內置部分常用的協同結構樹，如1h降水量累加至3h、6h、12h、24h降水量的樹，當需要進行降水量的累加時，只需將該樹加人相應的節點即可。當根要素數據發生改變時，觸發整棵樹的協同，協同方向為從上到下，從左到右。3.2服務產品子系統服務產品子系統主要是基于word和txt類文本產品的素材管理和模板配置，支持圖形產品的交互制作，實現對各類服務產品的任務監控、素材制作、產品生成、二次訂正和一鍵。3.2.1分類管理。分類管理是為“日常服務制作”模塊中素材制作提供模板維護管理的模塊。通過樹形菜單創建素材分類，創建后默認標簽名為素材分類名稱，可在分類內容中填寫文字內容，也可通過“工具箱”將網格預報的素材標簽插入文本框中。標簽工具箱可選擇經緯度、站號、類型、模式、要素、起報時間、時效/時段、要素處理符、數值處理符，生成格式化的素材標簽。所創建的素材分類可在“日常服務制作”模塊中的素材制作中顯示。在日常服務制作中新建，則會將預先配置好的素材標簽，根據預報數據轉換為文字信息。3.2.2模板管理。模板管理是為“日常服務制作”模塊的提供產品模板維護管理的模塊。模板的格式類型主要包括txt文本模板和word模板。主要功能模板創建、方案創建、模板內容編輯、制作時間設置、產品名設置、渠道設置。3.2.3產品制作。為了減少業務人員的重復勞動，提升平臺的自動化水平，綜合業務結構和用戶需求，產品制作模塊共分為三個模塊。（1）日常服務制作模塊，通過素材制作和模板配置，能夠快速生成服務產品，經由用戶使用編輯工具在線對文檔進行二次訂正，實現日常服務產品的智能化制作與一鍵分發。（2）專題氣象服務，不同于日常預報服務的任務，具有針對性強、個性化突出的特點，實現氣象服務社會經濟效益的最大化。如水庫的調度在重要節假日和重大活動情況下，對天氣預報，包括天氣現象、高溫、低溫、風向風速等要素預報尤為重視。（3）圖形產品制作，基于WEBGIS平臺，充分利用氣象實況數據和預報數據進行統計分析，實現要素圖的智能化生成訂正，各類要素統計數據的列表導出；利用模式預報數據進行風險圖的智能化生成訂正；通過圖例設置、背景控制、區域切換等功能，滿足多樣化、個性化、自由化的實況圖、預報圖和風險圖制作。3.3公共服務產品池。采用B/S架構、模塊化設計思想構建全省氣象服務產品池，實現省、市、縣三級氣象部門的氣象服務產品匯集、瀏覽、檢索和審核功能。3.3.1產品匯集。公共服務產品池包括非結構化的文檔類產品，包括WORD文檔、TXT文檔、圖片、語音、視頻等，通過建設不同類別的文檔產品庫進行存儲，數據庫表只儲存文檔的名字和路徑等索引信息。非結構化文件類產品共享主要通過文件夾共享和FTP共享。通過定時任務定時掃描共享文件夾，發現新產品后自動讀入服務器文檔產品庫中，同時將產品索引信息寫入數據庫表。為了保障省、市、縣三級服務產品的規范性和統一性，對所有文檔類產品、圖形化產品、視頻類產品等進行了統一規范命名和上傳路徑的目錄創建。3.3.2產品檢索。通過產品檢索界面，提供省、市、縣三級所有氣象服務產品、視頻、圖片等氣象資料信息的快速查詢。支持模糊查詢、精確查詢、組合查詢，支持區域、要素、制作單位、產品格式等聯合查詢方式，查詢結果按入庫時間的順序和倒序排列。查詢項支持歷史查詢的再生成，一次查詢后，根據查詢結果可進行二次查詢。顯示查詢結果的總條數，可以設置每頁顯示的條數。3.3.3產品瀏覽將。所有氣象服務產品資源按照省、市、縣三級進行不同類型的分類展示，資源組織按照樹形目錄結構。系統對服務產品資源展示設置訪問等級，某些資源目錄針對部分權限用戶開放。用戶選擇要查看的氣象服務產品，可在線瀏覽產品的詳細內容，支持產品下載功能。3.3.4產品審核。支持對省、市、縣三級上傳的服務產品進行審核，審核通過的產品進行入庫。在審核頁面顯示待審核的產品列表，支持根據部門、產品類型、上傳時間等字段的查詢顯示和排序選擇。通過查看產品的詳細內容進行人工判斷，對產品進行是否通過的審核進行操作，根據審核結果產品進行標記并存入相應路徑。

4系統應用效果

浙江省省市縣公眾氣象服務一體化平臺于2018年正式投入運行（如圖7所示），浙江省氣象服務系統的自動化和集約化水平得到了極大的提高。省市縣三級的數據實現了共用共享，優化了氣象內部的數據管理機制，解決了以往數據對接困難，共享不及時的等問題，提高了各類數據融合使用的可能性，創造了氣象書記迸發無限生機的機會；業務人員通過一體化平臺的多要素協同、流程規范、用戶權限設定、工作留痕等智能化方案，簡化了工作人員的日常業務工作流程，避免了以往存在的重復勞動多的情況，并且降低了出現差錯的幾率；實現了業務工作的可視化管理，有利于提高氣象服務的業務管理水平、優化業務工作的質量考核機制。

5結束語

浙江省省市縣公共氣象服務一體化平臺的開發解決了浙江省以往數據共享難、不及時以及業務平臺零散、業務共總冗余等諸多歷史遺留問題。平臺集成了智能專業服務訂正子系統、服務產品子系統、公共服務產品池等多個功能模塊，系統高度集成化、低冗余并且人機交互友好，對于提高浙江省的公共氣象服務的水平提供了重要的技術支持，對于其他開展相關工作的省份也具有重要的借鑒作用。隨著氣象系統的發展，業務流程也面臨著更新迭代，系統接下來需要應對這些變化進行升級優化，能夠支持業務流程的靈活性配置等功能。此外，未來氣象會服務更多不同的行業領域，應對新行業新領域的新需求，系統接下來還需要不斷進行功能拓展和完善，為氣象服務提供強有力的支撐。

作者:王偉 陳加利 陳沖 李俊徽 單位:浙江省氣象服務中心