构建精准化智能化预报服务体系的深圳实践和展望

总结了深圳市气象局建立精准化智能化预报服务业务的三个重点阶段,系统论述了深圳模式的特点,深入剖析了体系的四大创新点:技术创新是引领精准智能化预报业务体系发展的不竭动力、"互联网+"气象服务模式成为大城市精细化预报服务标杆、预警信息全覆盖与高效精准靶向发布、打造气象灾害预警四级协同化防灾新机制。立足服务国际化城市发展,以构建以大数据为基础的深圳大城市预报服务业务体系为出发点,文章最后对体系未来发展提出总体设计:打造涵盖业务全链条的全面感知系统、构建基于大数据的多维度多类型的数据管理框架、发展基于大数据的智能预报大脑、发展基于影响的灾害预报和风险预警、构建一体化智能化的综合预报业务管理平台、形成基于影响的陆海一体化气象灾害预警预报服务体系。     

海量气象数据计算处理及可视化在决策气象服务移动平台上的应用

针对高效智能的决策气象服务需求及海量气象数据在移动端应用瓶颈,国家气象中心气象大数据处理及网络应用团队设计研发了中央气象台决策气象服务移动平台,本文介绍了该平台服务器和移动终端总体结构,及其在气象实况监测、基于位置服务的精细化网格预报、预报预警、决策服务产品快速推送、灾害性天气智能提醒等方面的功能特点,并通过分布式实时计算处理框架、HTML5和移动GIS等关键技术实现了对海量气象数据高效处理计算、移动网络传输、网络服务、移动端实时渲染和交互操作等。该平台在国家、省级决策气象服务业务应用中运行稳定,在台风登陆、暴雨灾害、重大活动等气象服务保障中发挥了重要作用,为决策气象服务人员提供了基于位置服务的气象实况、预报预警、决策服务产品推送、灾害性天气智能提醒等综合服务功能,对建设智慧型气象服务系统具有重要意义。     

气象智能机顶盒服务系统的设计与实现

为提升气象应急预警信息发布能力,丰富气象信息服务手段。使用物联网技术、Java语言、Spring Boot微服务框架和树莓派开源硬件研制了气象智能机顶盒服务系统。系统通过研发一个能够连接互联网并利用高清显示设备作为展示端的智能机顶盒,实现智能网格预报产品和应急预警信息基于位置的精准发布。该系统是集气象信息处理、分发和接收为一体的气象多媒体信息服务系统,用户可通过该系统实现交互式获取精细化气象服务。介绍了系统的架构设计和软件设计,并详细阐述了系统开发过程中系统安全性和业务可靠性等关键问题的解决。     

陕西省短时临近智能预报服务系统简介

陕西短时临近智能预报服务系统(简称NIFS短临系统)是一套集实况监测、智能报警、预警发布、人机交互和上下联动为一体的多功能预警业务系统。主要面向省、市、县三级气象部门的一线业务人员,通过与陕西省气象智能网格预报一体化平台、SWAN系统、国家突发事件预警信息发布系统等集约衔接,实现对省、市、县突发气象灾害临近预警服务的及时有效支撑。NIFS短临系统首创性研发了陕西0～2 h分钟降水预报、对流天气分类识别、暴雨客观预警等产品,通过报警信息自动推送、预报指导客观定量、上下在线互动留痕等方式,帮助各级气象台加快改进现有短时临近预报业务流程体系,并为决策部门改进和完善陕西现行短临预报业务制度提供一定帮助。本文介绍NIFS短临系统主要功能及部分关键技术,包括天气实况监测、智能报警、强对流天气预报制作、人机交互订正、预报检验评估、智能管理等系统功能与暴雨预警信号智能报警关键技术,为其他省份气象部门研究开发本地短临业务系统提供参考。     

山东省气象业务一体化平台设计与实现

山东省气象业务一体化平台（简称“一体化平台”）,是在气象业务系统集约化、自动化、智能化的建设要求下,为满足山东气象现代业务发展要求,解决山东气象业务运行中的诸多关键问题,利用互联网技术,面向山东全省天气预报业务设计研发的高度集约化的智能业务平台。一体化平台实现了基于内网 WebGIS 的气象数据渲染,基于 CIMISS、Oracle、Redis的三级数据库架构,基于 FTP、SMTP、传真服务器、阿里短信等技术的一键式发布引擎,基于 WebOffice的智能网格预报定制化气象服务,建立了山东短时和临近预报业务体系,融合了山东省气象部门近年来的多项科研成果。在此基础上实现了实况监测、短时临近预报、山洪预警、网格预报、产品制作发布、预报共享、预报检验和业务管理等功能。一体化平台支撑了 “省—市—县” 三级台站的天气预报业务和重大活动气象保障服务,提升了监测分析、短时和临近预警、决策服务能力。     

基于GIS技术的智能化交通气象服务系统的开发研制

系统以GIS技术为基础,应用VS2005 + Oracle11g技术,采用B/S架构,集高速公路气象监测实况采集、交通气象预报预警产品制作分发和交通气象服务产品接收显示于一体。实现了对气象、交通部门的多种实况信息的采集和显示;基于地图的交互式可视化预报制作技术,通过圈画区域的方式,实现对区域内不同的服务对象智能分发相应的预报预警服务产品,为交通部门和公众出行提供实时预报预警服务。系统采用模块化结构,具有较强扩容性,支持自动气象站、交通气象监测站的增加和扩展;接受专项气象预报方法和工具的添加和修正;通过地理信息技术可以随时增添新的服务对象。     

智能专业气象信息融合与服务系统初步探讨

在分析气象信息服务现状与存在问题的基础上,对智能专业气象信息融合与服务系统的设计思路、主要功能、系统组成等进行了初步研究.该系统的设计应以专业气象服务数据库与数据融合为基础,面向用户需求,建立个性化、精细化行业(专业)服务系统.系统主要功能应包括服务需求采集及识别与转换、用户气象灾害风险数据管理、气象服务信息综合显示、气象灾害监控与预警预报、专业气候分析与应用、信息智能分类服务、服务监控等,系统组成应包括气象服务信息采集及应用、行业服务数据库、产品生成与显示、气候分析与应用、业务监控、服务系统配置及管理、气象信息智能推送及服务等.     

基于WebGIS技术的精细化高速公路气象服务系统

根据交通气象服务的特点,研究开展高速公路交通气象服务的思路和技术方法。通过研究高速公路交通气象观测网组网原则及站点选择规则,建成交通气象观测网。采用降水、能见度、路面温度、大风等高影响气象因子,建立高速公路通行气象条件模型,根据基础地理数据、气象监测实况数据、精细化模式集成预报数据、灾情调查等数据,利用Flex Builder 4. 6为开发工具,设计开发了一套基于Web GIS技术的以精细化预报为核心的交通气象灾害监测预警服务系统。该系统实现了对高速公路的实况天气监测、精细化数值天气预报及灾害性天气预警三大功能,实现了全自动、智能化的精细化服务模式,为用户提供直观的服务信息,为公众交通出行提供了及时的气象服务。研发的公路交通气象服务系统已正式对外服务,并在春运期间为公众用户便捷、安全出行提供了保障。     

榆林“7·26”特大暴雨决策气象服务案例

对2017年7月26日陕西省榆林市区域性特大暴雨洪涝灾害的决策服务过程进行了归纳总结。这次决策气象服务分为三个阶段,分别为:事前正确决策,提前两次发布重要天气报告,预报有暴雨和大暴雨,提醒地方政府做好防汛准备工作;事中强化天气会商决策,密集提供预报服务产品,共发布短临预报、预警信号、防汛专题、地质灾害风险等预报产品23期,暴雨应急响应由Ⅲ级提升到Ⅰ级;事后做好跟进服务,提供灾区精细化天气预报产品。结合这次决策气象服务的经验,建立榆林市气象台大暴雨天气过程决策气象服务流程。     

基于Silverlight的气象信息查询系统设计与应用

为减轻基层气象台站服务人员在气象数据统计分析方面的工作量,提高天气监测和预报服务核心能力,研究开发了基于B/S结构,通过具有RIA(Rich Internet Applications,富网络应用)特性的Silverlight框架,采用WebGIS技术的昆明市气象信息查询系统。系统实现了对预报服务所需实时地面观测数据、精细化预报产品和多普勒雷达回波产品等进行统计查询以及地理信息可视化显示。应用实践表明,系统在天气实况监测、临近预报与灾害性天气预警业务中为气象服务人员提供了直观的气象信息网络平台,为预报服务提供了科学、高效的技术支持。     

基于智能网格产品的广西行业气象服务集约化系统的设计与实现

依据广西公众气象服务产品、行业气象服务产品精细化、集约化及智能化业务发展需求,基于智能网格产品及CIMISS基础数据平台,实现气象数据的汇聚、分发、共享及存储。依托J2EE、GIS及分布式技术,对现有的电力气象、旅游气象、交通气象等业务系统进行整合,构建基于B/S与C/S混合架构的广西行业气象服务集约化系统,形成基于广域网络、上下一体、统筹集约的气象服务业务系统布局,为公众、行业用户提供更精细、更实时的预报、实况和预警信息产品。     

长江航运气象预报预警服务系统设计与应用

为面向长江航运开展可视化气象保障服务,本文设计了天气通航等级来表征天气对航运的影响,给出了应用沿江气象实况监测、网格预报、服务预警信息,计算航运调度管理和船舶行程规划两种服务场景下天气通航等级的具体算法和应用天气通航等级开展智能航运气象服务的方法,介绍了基于天气通航等级的长江航运气象预报预警服务系统的总体设计、主要产品、系统功能和主要特点,并结合航运气象服务发展,探讨了系统未来的改进方向。     

基于智能物联网技术的天津城市积水监测预警系统

通过智能物联网技术实时获取积水监测实况数据,利用天津市气象精细化格点预报产品和城市自动雨量观测站实况数据,以机器学习、神经网络模型和天津市城市内涝风险等级划分原理为基础,研究基于用户实时位置的城市内涝预报预警技术,研发天津市城市自动化积水监测预警系统。结果表明,该系统具备一定的城市内涝风险监测预警预报能力,并在2018—2020年多次重大天气过程中应用,积水深度预报结果与监测结果基本一致,应用数据表明验证结果良好,系统可以为政府防灾减灾决策、指挥调度提供精准、及时的气象数据支撑。     

基于MVC架构新媒体公众气象服务技术研究

基于MVC框架的新媒体平台开发,已经成为现代J2EE开发中一种常用模式。为深入开展气象新媒体公众服务产品研发和平台应用,通过“模型视图控制器”设计典范,设计支撑新媒体公众气象服务的MVC架构,实现气象服务产品从采集到加工处理再到终端显示等功能,使其具备简约化、规范化、开放性、高效性和可扩展性等优点,便于与外围系统实现数据的交互、共享和内部功能模块间的数据交互。通过基于MVC架构新媒体公众气象服务技术研究,为气象新媒体平台提供拓展接口和技术支撑,使其可与水文、环境、农业、交通等多部门数据共享,利用这些部门的监测数据,结合气象观测数据、GIS数据等,实现气象资料自动采集分析、智能产品制作分发、精细化预报服务、实况监测预警、灾害天气分析处理等功能,为公众提供精细化气象服务、气象为农服务、水情信息服务、地质灾害预警、灾害天气预报预警等多种气象服务产品。     

陕西现代气象一体化格点预报平台简介

为了满足社会精细化预报服务需求,提升陕西气象预报预测精细化水平和准确率,开发设计了陕西现代气象一体化格点预报平台。平台由格点预报基础数据环境,智能编辑系统、智能解析应用系统、预报效果评估系统、气象监测分析系统、综合总控系统等五个子系统及系统配置、系统帮助两个模块组成,为省市县三级业务单位开展精细化预报提供重要支撑。     

中国高速公路交通气象灾害风险预警业务系统设计与应用

针对中国高速公路交通气象灾害风险预警业务需求,以基于影响的预报预警服务技术为指导,综合考虑高速公路致灾因子危险性、孕灾环境暴露度、承灾体脆弱性和防灾减灾能力因子,构建交通气象灾害风险预警模型。在此基础上,采用C/S体系架构,综合运用多源数据接入与可视化、基于GIS技术的产品自动加工制作方法等技术,研发高速公路交通气象灾害风险预警业务系统。系统具备气象实况监测告警、灾害预警分析、产品自动加工制作、人机交互订正、服务产品交互制作、数据接入与综合显示、地图管理与操作等功能。系统在交通气象服务业务使用过程中,突显出较好的业务应用能力与发展前景。     

沙澧河流域致洪预警系统设计与应用

沙澧河流域致洪预警系统基于中小河流致洪预警气象服务需求,以气象与水文相结合,应用地理信息(GIS)先进技术,利用气象常规数据、地面自动雨量站资料、数值模式、卫星雷达资料及水文雨量、水位数据等资料,运用动力学诊断和统计分析、多元线性回归方法、模式输出法、相似预报等方法,输出暴雨和水位增量预报模型。该系统通过C/C++语言编程,集气象水文信息显示分析、数据库、预报模型和用户界面于一体,建立了涵盖流域暴雨预报、水位增量监测预测、洪涝灾害预警服务等多功能的可视化业务技术平台。在本地基层台站首次将气象和水文两个学科结合,建立降水、水文和洪涝数据库;首次对沙澧河流域进行暴雨形势分型,并建立流域暴雨预报模型;首次建立沙澧河流域五大水库水位增量预报模型。自系统运行以来,成功对沙澧河流域出现的几次致洪暴雨进行了预警,服务效果明显。     

西安呼吸系统疾病气象风险指数等级预报研究与应用

利用2010年1月1日—2014年12月31日西安市呼吸系统疾病死亡数据与相应的气象观测数据,选取与呼吸系统疾病有显著相关性的气象因子,采用多元逐步回归方法,建立呼吸系统疾病死亡人数预测模型和呼吸系统疾病气象风险指数等级预报方法,并对预测模型和等级预报进行了检验。结果表明：呼吸系统疾病日死亡人数预测模型准确率在795%以上,呼吸系统疾病气象风险指数等级预报准确率达到98%,预测预报效果较好。将呼吸系统疾病气象风险指数等级预报融入西安公共气象指数预报服务系统,制作呼吸系统疾病气象风险指数等级预报、预警产品,并通过全方位融媒体发布手段开展健康气象预报预警服务。     

台风及海洋气象一体化预报平台的开发与应用

台风及海洋气象一体化预报平台为面向台风和海洋气象业务的预报预警服务的支撑系统,集数据采集、转换、预报、分析、产品制作、发布等功能于一体。该平台基于人机交互气象信息处理和天气预报制作系统MICAPS4（Meteorological Information Comprehensive Analysis and Processing System Version 4）框架开发,结合台风、海洋气象新型的观测和预报数据,实现台风、海洋气象数据的集约化检索与显示、精细化格点编辑、台风和海洋气象产品制作、产品发布等功能。台风及海洋气象一体化预报平台设计基于面向服务和分层体系结构,采用组件化设计方法,涵盖数据解析、分析处理、产品制作、交互工具、配置管理等核心组件,形成可扩展的业务功能模块和二次开发接口,目前已作为中央气象台台风海洋气象预报预警业务的主要平台投入使用。     

气象灾害监测预警信息系统开发与应用

根据气象防灾减灾、气象预警信息发布的需要,结合计算机数据库系统、自动气象站(山洪灾害)布点加密观测数据、移动通信技术研制开发成智能交互式的气象灾害监测预警信息系统,做到自动报警预警并能随时随地通过手机即时交互反馈信息。从而提高气象、国土、水务、应急等部门预警及防灾减灾的应用水平及服务地方政府和专业气象服务用户的能力,系统使用C/S构架,以SQL server及ACCESS为后台数据库,以Delphi为前台开发平台,结合SQL结构化查询语言,以API数据库接口方式进行数据信息的推送。