国家气象业务内网WebGIS数据服务系统设计与应用

气象数据服务应当以用户需求为导向,从"我们有什么数据"向"用户需要什么数据"的现代服务方式转变。文章分析了气象数据服务过程中存在的服务效率有待提高、服务方式有待转变等问题,从当前气象数据服务的发展和WebGIS的功能特点入手,提出了WebGIS技术与MUSIC接口相结合的气象数据服务方式。在气象数据服务的过程中,用户不必在多种工具软件间进行复杂的操作,WebGIS技术与气象数据统一服务接口(MUSIC)的结合,实现了集空间位置查找、地理空间分析、浏览器端作图、数据检索、数据下载一站式气象数据服务,该方式简化了气象数据服务过程的复杂度,极大地提高了气象数据服务效率,真正实现了气象数据的"所见即所得,所见可分析"效能,有效提升了国家气象业务内网的用户体验。     

软件设计模式在农业气象系统开发中的应用

通过分析当前农业气象业务服务发展与变化的需求, 农业气象业务系统架构、数据管理、产品制作等方面仍然存在不统一、不规范的问题,应用先进的软件设计模式与开发技术,该文提出了农业气象业务服务系统采用的以策略模式为主、工厂方法模式为辅的设计方式,以适应运行时用户不同功能选择和功能不断扩充的需求,提高软件的复用效率, 进一步形成通用、规范的应用系统,实现资源共享、集约化的系统设计模式。文章重点讨论了该模式下的总体框架模型、数据控制模型、数据服务模型、数据组件封装模型、插件管理与专业模块复用模型几方面的关键技术, 并通过基于ArcMap的农业气象评价系统和Oracle的农业气象数据库应用系统研发的两个实例,说明以动态库插件技术和数据组件封装技术的开发与业务应用效果。     

专业气象服务业务工作平台实现

根据省级专业气象服务的需求和业务工作流程的需要,设计开发了业务系统工作平台,平台针对专业气象服务产品制作数据来源的多元化,进行了资料采集的实时数据监测及分类处理,具有专业用户分类管理和用户权限相结合的统一集成的专业气象服务产品多功能制作界面,能动态生成每天专业气象服务产品制作流程,系统可对用户制作的产品进行产品预览、存储、发布和系统用户日志管理等操作,实现了集数据信息采集处理、产品加工制作、产品分类发布、业务功能管理等功能的省级专业气象服务业务工作平台.     

基于RBAC的气象多维数据权限管理模型的建立

在传统的基于角色访问权限管理 (RBAC) 模型基础上结合气象数据自身特点及共享服务中的权限控制需求,提出了一种符合气象资料管理特点的多维度权限管理模型。该模型充分考虑了气象数据进行资源共享时资料分类众多、层次化结构复杂、检索粒度不同等特点,有针对性引入了客体维度概念和更灵活的权限管理机制,较好地满足了气象部门数据共享服务系统建设的需求。该方案作为全国综合气象信息共享平台 (CIMISS) 数据服务权限控制模型的前期试验研究,构建一个多维数据权限管理原型系统用于数据访问控制。作为通用性模型,该模型可以延伸用于气象数据服务类系统应用,对确保数据库的信息安全、防止用户越权访问数据、保障管理信息系统的正常运行具有重要意义。     

基于消息的气象服务数据加工流水线设计与应用

梳理了公共气象服务业务的数据流程,提出了一种基于消息的气象服务数据加工流水线技术,用于提高气象数据服务的时效性与数据资源更新的一致性。着重介绍了消息中间件、流水线架构设计、交互文件标准等技术问题。结合分钟级降水预报数据实例,初步展示了消息驱动数据流应用在气象服务数据支撑系统中的优势。     

江西省CIMISS降级备份系统的设计与实现

为提高CIMISS数据服务能力,研究CIMISS系统数据处理和服务流程,梳理分析了CIMISS数据处理入库积压原因,针对可能出现因软、硬件异常导致CIMISS数据服务性能大幅下降的情况,根据系统结构特点和数据服务需求,设计了CIMISS降级备份系统。通过运行测试发现,该降级备份系统可稳定提供气象业务所需的基本气象资料,能有效应对CIMISS数据服务终止等极端事件,同时显著提高CIMISS中本地化数据的入库处理效率。     

基于消息通知机制的国省数据共享系统的设计与实现

为解决卫星广播传输缺陷及省级用户获取临省实时观测资料和实况分析产品等迫切的业务需求，设计并实现了基于消息通知机制的国省数据共享系统。系统基于RabbitMQ的消息机制进行业务和数据资源的整合及集成，采用多层体系架构，满足基于地面宽带的数据快速有序下载和卫星广播数据补调等国省数据共享需求，支持大容量多种数据的高速传输，支持HTTP、FTP、SFTP等多种数据传输协议。系统已经上线提供服务，实现智能网格、多源融合实况分析等25种气象资料的国省数据共享，月平均共享数据量达6.3 TB，且建立全流程监视，有效保障数据共享的时效性。     

气候监测业务专题数据服务系统的设计与实现

为了满足气候监测业务日益突出的个性化资料需求,设计和开发了气候监测业务专题数据服务系统。在分析用户资料需求的基础上,重点介绍了系统的设计思路和实现技术。该系统由1个专题数据支撑库和4个功能模块组成,包括资料更新发现、专题数据集制作、数据服务和任务调度,其中,专题数据集制作方法和3种任务调度模式是系统设计的核心。系统实现采用SSH (Struts Spring Hibernate) 框架,按数据访问层、业务逻辑层和交互表现层进行分层实现;同时,结合DWR (Direct Web Remoting) 技术实现了同步异步交互方式,使用灵活的配置管理加强系统的可扩展性。系统投入运行后,已制作出13个专题数据集,提供了良好的数据服务。     

省级外网气象大数据服务平台研究与实现

随着社会经济发展，气象大数据已成为国家大数据基础性战略资源的重要组成部分。然而各省市集约化气象大数据环境均建设于气象业务内网，面向社会的气象数据服务则存在集约化程度低、时效性差、数据量少、安全隐患多等问题，因此，建立外网环境的统一、高效、安全的气象大数据中心是气象业务社会化服务发展的迫切需求。本文建立了外网气象大数据服务平台,采用GoldenGate和sersync+rsync技术实现内网与DMZ区(Demilitarized Zone,两个防火墙之间区域)实时稳定的触发式秒级数据同步；跨平台、多语言开发，标准化调用的统一访问接口设计，可实现高并发、稳定的数据响应请求；分时分类的用户数据访问控制，可实现数据权限的安全控制。该平台通过防火墙双网段控制，向互联网环境用户提供高效、安全、权威的气象大数据服务。     

基于公有云的雅安市公共气象服务平台的设计与实现

针对雅安市公众、决策和专业气象服务需求,利用现有气象服务产品和气象资料大数据,基于公有云服务,使用JavaEE+MYSQL技术,构建了雅安市公共气象服务平台。为了灵活满足不同用户的气象服务需求,平台设计并开发了用户展示页面和产品个性化定制的功能。服务平台已通过验收并投入业务运行,结果表明,该平台运行高效、资源利用率高、界面简洁美观、操作方便易用,具有较强的实用性和操作性,扩大了气象信息的社会覆盖面,提高了公共气象服务能力。     

风云气象卫星数据存档与服务系统

国家卫星气象中心依托风云卫星工程,对多批次工程建设采取统一设计、滚动开发、分批扩展的方法,建成气象卫星数据存档与服务系统。系统架构于多个高性能计算机集群,应用可配置的动态加载容器和多机作业负载均衡并发处理技术将集群构建为高扩展性、高可用、高效率的业务系统。对Internet的全集数据共享技术、分布式时空一体化数据库存储技术、基于WebGIS的全球卫星影像发布技术、可视化处理与显示技术、三维地球影像发布技术、多源数据融合处理技术等多项关键技术进行研究与应用,为用户提供多种数据共享服务方式,提高了数据下载效率。目前,国家卫星气象中心已存档国内外21颗气象卫星801类共1150 TB数据,为24258个注册用户提供各类数据共享服务,该系统亦可通过配置扩展,适应未来国家卫星气象中心数据存档与服务的需求。     

基于数据湖的省级卫星直收站数据共享服务设计

针对省级卫星直收站数据存储分散造成共享应用不便的问题,提出卫星多源数据便捷高效访问和安全分级管理方案。引入数据湖技术,按照全国统一规范构建了基于气象大数据云平台的省级气象数据湖系统,基于此实现了FY-3、FY-4卫星地面直收站原始接收数据、加工处理产品等多种卫星数据入湖集中管理,并提供统一的数据共享服务,解决了海量多源异构数据的存储、管理和共享服务等技术难题。通过数据湖统一权限控制,实现对用户访问数据的分级管理,保障了数据应用的稳定性和安全性。通过数据湖统一文件目录服务,实现长时间序列文件的便捷快速获取,有效支撑卫星数据的服务应用和挖掘分析。     

气象灾害风险管理系统设计与应用

为满足我国气象灾害风险管理业务体系建立和发展的需求,有效支撑防灾减灾决策服务,设计并建设了气象灾害风险管理系统。该系统包括大数据应用、模型算法、在线分析与产品制作、综合运维等分系统,面向暴雨、台风、干旱、高温、低温等主要气象灾害,覆盖气象灾害风险管理业务的主要环节,实现灾害监测识别、影响评估、风险评估、风险预估和风险区划等功能。系统探索应用时空匹配的大数据融合、Web-GIS、空间数据分布式存储、微服务和多租户等技术。目前,系统可实现实时发布灾情监测、灾害事件识别、影响评估、风险评估、风险预估、风险区划等多类业务产品。在国家级气象业务部门的应用显示,该系统具有良好的业务能力与发展前景,有助于推进客观化、定量化、精细化气象灾害风险管理业务发展,提升防灾减灾决策服务能力。     

国务院气象数据服务系统的升级改造

为了更好地保障国务院办公厅接收中国气象局提供的各类气象数据,解决旧有系统存在的问题,对现有国务院气象数据服务系统进行升级改造。全新开发的数据收集发送功能,解决了现有系统无法进行非法文件过滤和配置灵活性问题;升级现有的监视系统,使新系统满足业务需要的检索、报警、时效计算等功能;扩充的补调下载功能更加贴近操作员的使用习惯。改造后的系统通过数据传输与时效监视功能的分离和程序的改进,增强了传输可靠性和时效性,同时能够为未来业务应用扩展提供支持。经过实际业务测试,系统运行稳定,并为2011年国务院汛期服务提供了有效支撑。     

全国综合气象信息共享平台架构设计技术特征

全国综合气象信息共享平台（CIMISS）是依托天气雷达数据共享平台工程项目建成的国省统一数据环境,实现各类气象数据的规范管理,直接支撑气象业务应用。该文介绍了CIMISS架构设计及核心内容,结合业务应用效果的实例分析,阐述架构设计如何有效提升数据和应用的集约高效。借鉴企业架构（EA）方法,建立了业务架构、数据架构、应用架构、技术架构和标准规范体系。采用一系列架构优化设计,包括实现元数据统一管理同步、数据质量控制、统一业务监控、异构数据库统一数据服务、优化信息流程、分层设计和集群技术应用等,满足CIMISS标准性、扩展性、稳定性等需求,获得良好的全流程数据服务时效,核心资料接收入库总耗时均小于3 min,数据访问效率较国家级气象资料存储检索系统提升2~5倍。继承现有CIMISS架构设计成果,正在设计中的气象大数据平台整体技术架构将向云平台、分布式存储等新技术升级。     

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。     

WebGIS技术在气象网格产品精细化服务中的应用

数值模式已经成为天气预报业务发展的主要方向，数值模式计算产生各种气象网格产品。气象网格产品具有数据量大、更新频次快、专业性强等特点，需要借助专业工具软件进行处理，不能很好满足企业和社会用户使用的需求，应用范围受到极大的限制。面对气象网格产品专业化与气象数据应用需求简单化之间的矛盾，文章提出针对气象网格产品，尤其是实况网格产品和预报网格产品，采用互联网服务手段，通过对网格数据离散化处理的方法，空间化管理的方式，将WebGIS技术应用到气象网格产品服务中。用户在客户端只需要进行简单文字检索或者GIS图形检索，系统便可以实现对气象网格产品中的有效数据进行精细化抽取，最终实现服务精细。文中提出的数据处理方法，对不同行业间气象网格产品的应用起到指导作用。     

积温效应在电力日峰谷负荷中的应用及检验

从电力气象服务需求出发,利用2001—2010年5—9月河北省南电网逐日电力日峰负荷、日谷负荷与对应时间的气象资料,探讨晴热天气和闷热天气对电力日峰负荷、日谷负荷的影响特征。分析发现持续3 d以上的闷热天气相对晴热天气使电力日峰负荷、日谷负荷增长更显著;日最高气温32℃是引起河北省南电网日峰负荷增长的初始气温敏感点,35℃为强气温敏感点,38℃为极强气温敏感点,日最低气温25℃为引起日谷负荷增加的敏感气温临界点;建立了引入积温热累积效应的日峰负荷、日谷负荷多元回归气象预测模型,经2011—2013年应用检验,日峰负荷、日谷负荷预测平均相对误差分别为4.8%和3.5%,提高了预测准确率,对电力调度具有参考价值。     

全国综合气象信息共享系统的设计与实现

为满足对海量气象数据管理和服务的需求,国家气象信息中心设计开发了全国综合气象信息共享系统 (CIMISS)。该文描述了系统基本设计思路、功能结构、基础平台体系结构、信息流程,阐述了系统为用户提供的基础数据使用环境。系统由数据收集与分发系统、数据加工处理系统、数据存储管理系统、数据共享服务系统、业务监控系统5个业务子系统组成,承担数据收集、加工处理、存储管理、共享服务和业务监控任务。系统设计和开发采用了一系列现代信息技术,包括基于消息和文件共享的平台内信息交换、气象数据标准化分类、数据处理作业调度和算法的动态扩展、元数据的设计和应用、公共配置信息管理、全流程业务监视和调度控制、面向服务的多维度数据存储策略、全局数据访问视图和统一访问接口设计等。该系统为我国国家级和省级气象业务提供了统一规范的气象数据使用环境。