地球科学数据分析处理和可视化系统GIOVANNI

1 GIOVANNI简介 随着NASA地球观测系统EOS的不断发展,Terra,Aqua,Aura,CALIPSO,Cloudsat等大批卫星观测资料不断增多,实时和历史卫星遥感资料共享分发任务不断加重,以往的数据网络共享发布和图像绘制平台已难以满足对海量数据进行有效管理、绘制多种类型科学数据图像的需要.     

地基GPS水汽遥测系统远程通讯与控制系统及其初步应用

地基GPS遥感大气水汽技术是20世纪90年代发展起来的一种全新的大气观测手段,建立科学合理的GPS数据实时采集通讯网,实时下载观测数据,可为地基GPS资料应用开发成果的业务化推广提供必要的技术支撑,是地基GPS大气水汽遥感系统可否推广应用的一项关键指标。介绍了采用Modem、依托公共电话网(PSTN)建立起来的远程数据通讯和控制系统。使用该系统可通过电话拨号的方式,对GPS水汽探测网内指定的GPS接收机的参数进行设置,还可以下载该接收机内存储的数据文件。该通讯系统的应用,增强了整个GPS遥感大气水汽探测网的可维护性,为最终实现GPS水汽探测网的业务化运行奠定了一定的理论和实践基础。针对该系统存在的数据下载速度慢,依赖人工操作等缺陷,提出了解决问题的思路。     

全区台站数据采集分发综合监控系统设计与实现

文章针对目前基层观测台站传输现状,设计了气象观测数据采集传输监控平台,实现了观测数据采集、传输、分发、管理、监控的统一,克服和解决工作人员工作流程繁琐、效率低;数据传输管理分散,监控难度大：原始数据存储分散,不利一统管理,共享能力低;格式及数据质量控制程序由各厂家开发,不利于根据本地化情况进行修改和调整;不利于基础数据传输工作的全区统一规范管理和部署等方面的弊端和难题。系统具体功能包括：观测数据文件的实时采集传输、观测数据初步质量控制、观测数据文件存储管理、监控信息采集存储、信息前台显示操作平台、实时报警功能、时钟同步功能,系统的实施将降低工作强度、提高工作效率、促进全区整体信息网络业务的进一步发展。     

基于数据湖的智能网格气象预报业务产品服务模式初探——以江西省为例

随着智能网格业务不断发展,智能网格气象预报业务产品种类、数量日益增长,给产品的存储管理带来挑战。针对江西省智能网格气象预报业务产品收集及存储现状,采用PostgreSQL、Kibana、Elasticsearch等开源技术,提出了基于气象大数据云平台的气象数据湖建设思路,实现产品集中存储和管理,并提供统一共享服务,解决了海量多源数据产品存储、管理和共享等技术难题,为业务用户能够高效共享和应用数据产品提供数据环境支撑。     

观测数据整合与共享的实现

为了有效解决不同厂家区域站数据存储结构不统一的问题,实现各类自动气象站观测数据的集约化使用,以整合区域站、自动站数据建立统一的应用数据源,建立标准的访问接口和数据共享系统为目标,设计了观测数据整合与共享系统,使用数据库触发器、存储过程以及.net平台编程技术实现。     

广东省气象卫星遥感数据资源池设计与应用

气象卫星数据是遥感应用的核心基石，遥感业务平台是遥感应用的重要技术手段。本文利用广东省气象局数据中心分布式NAS存储，分设FY 3D、FY 4A数据资源池，通过数据同步和用户管理技术，设计了面向桌面级业务应用的广东省气象卫星数据资源池V1.0。利用SMART和SWAP两大气象遥感应用系统，各级业务人员可快速制作气象卫星遥感监测和评估产品。通过上述“云+端”的遥感业务架构，有效解决气象遥感数据不易获取的难题和遥感应用的技术壁垒，为推进省、市、县级气象卫星遥感业务一体化提供了一定的应用示范和参考价值。     

数据湖技术在气象卫星资料业务共享中的应用

文章依托大数据云平台·天擎系统的共享NAS存储,通过省级气象通信系统的文件分发策略,将气象卫星广播数据迁移到共享NAS上进行统一存储。基于B/S系统构架搭建气象数据湖对大数据云平台·天擎系统的共享NAS存储上的数据进行统一管理。数据湖提供了前端图形界面对目录权限和账户权限统一管理,一方面规范了数据访问权限,保障了数据和账户的安全性。另一方面解决了因数据反复迁移、多处存储而造成的资源浪费,符合气象业务的发展需求。     

长江三角洲气象数据实时共享技术研究与实现

通过基于数据超市理念的气象数据实时共享技术研究,首次建成上海、浙江、江苏、安徽三省一市间互联互通的长江三角洲(长三角)气象数据实时共享平台。该平台设计并使用标准规范体系,建立基于分布式的数据管理模式,采用多层系统架构,实现物理上分布、逻辑上统一的长三角区域气象数据资源组织与共享。能有效支持短临天气预报对实时数据的高时效要求,支持灾害性天气移动观测、加密观测业务的数据共享,提高气象数据实时共享效率,降低数据更新分发的难度。     

公路交通气象自动观测系统设计

公路交通气象自动观测系统(RWIS)的设计以满足高速公路沿线天气预报和实况预警需求为出发点,在技术选取方面既保持与常规气象观测技术指标的一致性,又考虑了公路交通气象野外监测对数据时效性和可靠性的要求。与常规地面气象观测方法相比,该系统设计主要具有适应野外无人探测环境、观测要素按需选取、模块化设计灵活可配、传感器布局有特殊要求以及数据流、状态流和控制流兼容并行等特点。公路交通气象观测系统的硬件结构采用模块化设计集成各类传感器,通信传输采用数据对象字典方式组织气象观测数据和设备状态信息以数据流方式实时上传,观测信息和设备信息通过采集软件和中心站软件进行分析处理。目前该系统已在全国推广应用,数据上传至中国气象局,并形成业务化系统平台,观测产品已通过CMACast系统分发至全国各地共享应用。     

地基GPS水汽监测技术及气象业务化应用系统研究

〖HT5K〗本研究建立了川渝地区地基GPS(global positioning system,全球定位系统)遥感水汽的本地化计算模型,开发出GPS遥感水汽的计算软件包,开展了局域地基GPS观测网遥感大气水汽的试验及业务应用,反演出30 min间隔的高时间分辨率GPS可降水量序列。评估了反演精度,研究了GPS水汽产品在气象业务应用的可行性。研发了可搭建在MICAPS (meteorological information comprehensive analysis and process system)平台上的地基GPS水汽监测业务化应用系统,实现了局域地基GPS观测网数据的实时传输、数据解算、可降水量反演和GPS水汽产品的可视化,并在气象业务部门试运行,在强降水、暴雪等灾害性天气预报中发挥了独特作用。     

基于百度地图的自动气象站监控系统实现

设计了一种基于百度地图JavaScript API的自动气象站监控系统,系统页面通过区域重绘、图标定制、要素切换等效果直观显示自动气象站的状态及实时数据,极大地方便了用户对自动气象站的监控。通过AJAX技术请求远程SQL数据库获取站点状态数据及气象数据,避免了Baidu Maps的不断加载而导致页面速度较慢的问题,并使用百度地图第3方类函数扩展监控页面显示效果。该设计已成功应用于广东省气象台站大气综合监测业务共享集群平台中。     

地基导航卫星遥感水汽数据管理系统的设计与实现

中国大陆构造环境监测网络("陆态网络")项目建成了覆盖全国的由260个站组成的GPS综合应用网,中国气象局利用"陆态网络"的资料进行全国地基实时水汽总量的监测。针对"陆态网络"的GPS数据管理问题,基于B/S架构、开源WebGIS进行系统构建和网页发布,并采用Flex、JSP和Applet等技术搭建了地基导航卫星遥感水汽数据管理系统,实现了GPS站数据传输的实时监控、台站信息的统一管理等功能,用以满足当前对地基GPS站的监控和保障。     

地基双波段测云系统及其对比试验

针对地基测云系统中云在可见光波段与红外波段中表现出的不同特性,用双站数字式云高仪所测云高进行标校,结合地面实时观测天顶红外辐射亮温及地面环境参数,分析地面到云层底大气对红外辐射亮温的影响,从中发现利用天空红外辐射亮温来遥感云底高度的可行性,研发地基双波段测云系统。该系统以对流层大气的垂直温度递减率为理论基础,建立云层底到地面的温度递减梯度参数K,根据递减梯度参数反演天顶方向的云高。该算法不依赖于探空数据,通过实时定标形式得出符合仪器所在地的云底高反演公式。通过与维萨拉激光云高仪CL31进行数据对比分析得出,地基双波段测云系统反演结果具有较高的准确性。     

强对流天气综合监测业务系统建设

强对流天气监测是其预报的基础.国家气象中心强天气预报中心利用多源观测资料(常规和非常规资料)建设了强对流天气综合监测业务系统.强对流天气的监测对象包括积云、地面高温、雷暴、地闪、冰雹、龙卷、大风、雷暴大风、短时强降水、雷暴反射率因子、对流风暴(基于雷达资料)、深对流云及中尺度对流系统(Mesoscale Convective Systems,MCS,基于静止卫星红外1通道资料)等不同时段的分布.发展的监测技术主要包括自动站资料质量控制技术、强对流信息提取和统计技术、直角坐标交叉相关雷达回波追踪(Cartesian Tracking Radar Echoes by Correlation,CTREC)技术、雷暴识别追踪分析和临近预报(Thunderstorm Identification Tracking Analysis and Nowcasting,TITAN)技术、深对流云识别技术、中尺度对流系统识别和追踪技术,以及闪电密度监测技术等.强对流天气监测系统自动定时运行,其输出数据与MICAPS业务平台完全兼容.该监测系统在国家气象中心的强对流天气预报业务中发挥了重要作用.     

气象观测设备运行状态综合判定技术应用

从气象观测设备运行保障角度出发,基于各观测设备自身运行状态检测信息,结合气象观测数据、气象观测元数据信息以及各级气象观测技术保障业务人员人工填报业务数据,研制了我国气象观测设备运行状态综合判定技术;同时制订了各气象观测设备运行状态分类标准和显示标准,将设备运行状态分为正常、报警、故障和非观测4类状态,分别用绿色、橙色、蓝色和灰色标识.气象观测设备运行状态综合判定技术在一定程度上促进了我国气象观测装备技术保障工作的规范化、标准化开展.该技术贴合气象装备技术保障业务实际需求,设备运行状态判定真实率达100％,结果经实践证明科学合理有效,基于该方法开展的设备运行监控保障工作提高了观测系统稳定可靠的运行能力.     

地基GNSS/MET水汽监测网运行状态远程监测和故障诊断平台的设计

结合GNSS/MET水汽监测设备维护维修方法和实践经验,设计了GNSS/MET监测网远程实时监测和故障诊断平台。该平台采用B/S方式设计,实现了GNSS/MET设备运行状态参数的实时监测、设备故障的自动诊断,并提供故障处理技术支持、设备站点管理等功能。该平台已投入业务运行,不仅为台站和省局值班人员实时提供设备运行状态信息,还为快速排除故障提供了技术支撑,有效提高了GNSS/MET水汽监测设备的运行保障时效。     

极轨气象卫星森林火灾实时监测系统

介绍了新开发的极轨气象卫星林火实时监测系统的原理、功能及其数据处理流程.其特点是在卫星过境的同时就可处理出森林火灾信息,解决了目前同类气象卫星林火监测系统不能实时监测的问题.极轨气象卫星林火实时监测系统是由3台计算机组成的并行处理系统.该系统将火点判识的时序从模糊到确定分3步进行,并将数据接收、火点判断、火点定位、显示等的运行时序分配在3台计算机中同步运行.该系统于2005年在广州气象卫星地面站投入业务运行.与原有卫星遥感林火监测系统比较,该系统对森林火灾监测的时间可提早约30 min.     

利用静止气象卫星红外通道遥感监测中国沙尘暴

气象卫星的红外窗区通道 (8~12 μm) 对于通常大气气溶胶几乎没有响应, 但对于较大颗粒且浓度较强的沙尘气溶胶, 尤其是沙尘暴有明显的信号反应。空气中的沙尘在红外分裂窗通道表现出两个特征:一是对地表发射到空间的红外信号产生衰减, 造成卫星探测到的地气系统亮温降低, 这就是所谓的红外差值沙尘指数IDDI; 二是沙尘粒子在红外分裂窗两个通道的比辐射率不同, 11 μm比12 μm的比辐射率低, 从而造成这两个通道的亮温差是负值。基于这两个特征和沙尘多通道光谱聚类法, 针对静止气象卫星观测数据进行了沙尘暴卫星遥感监测业务算法开发, 输出沙尘暴监测产品和红外差值沙尘指数产品, 这一算法不仅用于已经退役的GMS-5卫星, 而且应用于正在运行的静止气象卫星FY-2C, 它还为沙尘暴的定量或半定量遥感提供参考借鉴。     

论江西气象预报预测体系改革与建设

从改革思路、主攻方向和业务分工等方面,对江西气象预报预测体系改革与建设的主要内容进行了论述,认为预报预测体系是整个基本业务系统的核心,是实现预报预测准确率提高的关键,应按照中国气象局业务技术体制改革总体方案,结合江西经济社会发展的需要,开展天气、气候、气候变化、农业气象与生态、大气成分、人工影响天气、雷电等多轨道的预报预测业务,并紧紧依托气象基础业务系统,加强与有关部门和行业的合作,围绕提高气象预报预测准确率,以数值预报产品为基础,以信息处理技术为依托,综合利用多种监测资料和预报预测技术方法,以预报人机交互系统为工作平台,加强雷达、卫星等遥感应用产品对多轨道业务的支持,充分发挥预报员的作用,发展多轨道、无缝隙、精细化预报预测业务,连续滚动制作空间上完整、时间上连续的预报预测产品。     

基于NB-IoT技术的小型自动气象站监测系统设计

针对传统气象站通信组网技术复杂度高、建站成本高、时效性差、功耗高等缺点，设计了一种基于NB IoT技术的小型自动气象站监测系统，该系统主要由气象传感设备、单站控制器及物联网云平台组成。该系统以低功耗Corter M3内核的STM32L152微控制芯片为硬件核心，依托气象传感器设备，实现气象要素数据的采集和处理；利用NB IoT技术实现气象站和云端服务器之间的数据传输；利用RESTful API和MySQL技术，实现用户交互、远程终端控制、数据存储、数据显示、数据分析、数据查询等功能。测试结果表明，该系统建站简单、功耗低、数据传输稳定，可实现对气象要素的远程实时监测。