基于消息驱动的气象图形产品加工系统

高质量的气象图形产品是融媒体时代气象信息服务的重要载体。本文综合运用并行计算和大数据等技术,构建消息驱动的气象图形产品加工系统(WeatherStudio),分析了公共气象服务图形产品加工共性问题,探讨了基于消息驱动的产品加工系统的优势,设计了基于消息驱动和定时驱动相融合的气象图形产品加工系统的框架和功能,并以高速公路交通气象灾害风险预警业务为应用实例进行验证,显示出了其较好的应用前景。     

全球天气分析服务系统的设计与实现

气象服务业务系统的开发和建设是实现优质气象服务的基础和保障。针对气象服务业务系统建设滞后的现状,根据气象服务的特点,应用三维地理信息技术(3DGIS),研发了全球天气分析服务系统(Global Weather Analysis Service System Version 1.0GWASS V1.0)。该系统实现基于GIS的气象信息处理与集成分析、气象服务产品制作、显示和输出等功能,为气象服务业务提供基础支撑平台,达到所见即所得的气象服务效果。文章介绍系统设计与实现的思路,给出基于.net平台开发的GWASS的总体架构设计以及分层设计,说明系统中的核心子系统和功能子系统的功能与作用,分析面向气象服务应用的3DGIS关键技术,最后给出系统的应用实例。     

基于“天擎”的沈阳智慧气象数据应用

基于气象大数据云平台（“天擎·辽宁”）的数据应用服务,结合JavaScripts、HTML,CSS、Echarts、Vue、高德API等Web技术和Meteoinfo、SpringBoot等后端框架技术,采用前后端分离开发模式,建立适用于沈阳市的智慧气象数据应用服务平台。平台通过数据可视化和数据产品叠加地理信息实现数据查询、天气监测和报警提醒,通过Meteoinfo库实现灾害性服务产品制作,通过Echartsjs和高德API技术实现不同气象要素图表信息分析和地理信息联动。平台投入业务应用以来,为沈阳市县两级气象业务应用和服务提供了数据支撑,提升了气象服务能力效率,具有应用推广价值。     

市县级公共气象服务集约化业务平台设计

为了适应气象业务发展的需要,开发了市县级公共气象服务集约化业务平台,设计了业务面板,使基层台站软件操作简单化,并以气象服务产品为主线,将产品贯穿软件使用的全过程,实现气象服务产品管理标准化,业务规范化。该平台系统开发了气象服务业务发现引擎、气象资料实时计算引擎、气象信息可视化引擎、服务产品制作模板引擎和综合工具引擎,为产品制作智能化提供了有力的技术支撑。平台基于服务任务调度模型,采用多线程、多进程和负载均衡技术实现真正的气象服务产品一键式发布,解决了气象服务产品制作和发布环节的主要难点,提高了公共气象服务的能力和水平。     

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。     

短时临近天气预警集约化业务系统研究

为实现短时临近预警业务集约化智能化运行和管理,采用B/S结构模式及Web GIS技术开发了省、市、县三级一体化的短时临近天气预警集约化业务系统。该系统集天气监控、预报预警产品制作、服务分发和业务管理为一体,具有业务整体性强、集约化程度高、有一定智能化功能等特点。系统开发集成的主要关键技术包括突发天气短时临近预报概念模型的建立,预警产品的制作与订正,强对流天气区的自动识别和追踪技术等。目前该系统已投入业务运行,成为广西区、市、县三级短临监测、预报一体化平台,实现了各级台站之间气象信息的快速交流共享,达到上下级台站短时天气快速联防互动的效果,预警产品制作比旧的业务系统效率更高效,流程更规范,生成的产品内容更标准,上下级业务互动更快速。该系统推进了气象业务的集约化、智能化运行及维护,服务器布置于省局,客户端以网页方式推送、展示,用户通过浏览器就能完成天气监测及预报预警产品制作到发布的所有流程。     

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。     

基于Surfer平台的乡镇精细化预报服务产品制作

开展乡镇精细化预报是当前气象业务发展趋势,主要体现在突发气象灾害临近预警、气象风险预警等强天气的公众及决策气象服务方面,制作美观、大方的图形服务产品对提高气象服务水平有现实意义,也是基层台站亟待解决的技术问题。使用Surfer平台开展乡镇精细化预报服务产品制作,具有以下意义:①软件操作简单、功能强大,上手较快,适合在基层台站推广使用;②与当前流行的GIS软件文件格式通用性好,配合使用可实现专业性更强的服务产品制作;③支持制作出各种精细化的服务产品;④利用多种预报数据叠加,可以综合显示各类预报结果;⑤支持短临预警、风险预警产品的分级分类显示;⑥支持多种影像图叠加,便于基层业务人员积累经验,更好地了解、掌握地方性小气候,也适用于针对不同行业开展的专业气象服务产品制作。利用Surfer平台,可以实现快速丰富制作乡镇精细化预报产品,节省自行开发、维护平台的费用。     

公共气象服务集约化业务研究与平台设计

为提升公共气象服务基础技术支撑能力,对服务业务流程进行了概括,综合分析了气象服务过程中的"时间、空间、内容、表现、协同"等要素特征及在业务平台设计中的应用,提出了集约化平台物理共享及逻辑独立的内涵。以SOA为基础架构,提出了平台设计总体业务流程架构,依托省局气象大数据资源平台,构建面向服务应用的轻量化数据支撑环境,设计开发了产品处理、前端应用及业务协调管理等子系统,建立了基于互联网应用的公共气象服务集约化业务技术支撑平台,可为各级气象部门的气象服务提供数据接口和产品展示服务,实现服务产品在各类服务应用中的及时性、准确性、统一性和稳定性目标。项目成果已应用到江西省气象政府网站、江西天气微信服务及专业气象服务网站等系统,实践证明,平台的业务应用稳定可靠、便捷高效。     

地面气象资料统计处理系统设计与实现

为实现6万余个地面气象站资料实时统计处理,设计并实现了地面气象资料统计处理系统。系统采用灵活易扩展的技术框架,应用大数据分布式流处理技术实现高效的数据处理,较传统统计处理框架统计时效提升10掊以上,主要功能包括基于任务调度的定时统计、针对迟到数据和数据更正信息的统计结果滚动更新、自定义统计、统计处理通用算法服务等,采用国家级一级部署、各省同步应用的业务布局保证数据的一致性。2017年1月投入业务运行后,实时计算800余个多种尺度的统计项并通过全国综合气象信息共享平台（CIMISS）数据统一服务接口提供统计产品服务。分析表明:地面气象资料统计产品2017年月平均下载次数达到1951.4万次,在CIMISS所有400余种观测资料或产品中排名第三,为天气监测预报预警、气象决策服务、气候监测业务、公共气象服务等提供重要的基础数据支撑。     

辽宁省决策气象服务平台的实现与应用

为实现辽宁决策气象服务从产品内容、产品类型、产品形式、产品制作、产品签发和产品分发的规范化、系统化,采用Visual C#语言在.Net Framework系统框架下以决策气象服务的工作思路、方法和流程为基础,开发了辽宁省决策气象服务工作平台,实现了决策气象信息的统计分析、模板化编辑、规范化发布、知识库信息查询等功能。系统可在决策服务中心的业务工作中应用。     

智慧港口气象服务系统建设——以天津港为例

灾害性天气会给港口航道通行、港口作业和港区货物的存储转运等带来安全隐患和经济损失,提升港口精细化预报服务水平对保障港口安全以及发展港口经济有重要意义。以天津港为例,结合港口对气象服务需求,探讨构建集灾害性天气实况分析与报警、数据计算处理与存储、服务产品自动制作与订正、数据服务、产品发布等功能于一体的气象服务系统,为智慧港口气象服务系统建设提供思路。     

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。     

北京奥运气象服务产品制作系统设计与实现

介绍了专用于2008年北京奥运会、残奥会气象保障任务的奥运气象信息服务系统(OMIS)的核心分系统之一——"北京奥运气象服务产品制作系统"的设计思路与实现技术。该系统根据北京奥运气象服务的开放性、稳定性、灵活性等高标准要求,首次在奥运气象服务中引入TeX技术,并结合产品模版以及关系数据库等技术策略,构建一套稳定、灵活、针对性强的奥运气象服务产品生成的解决方案。该系统使用C++STL开发,适用于Linux,Windows平台,能快速实现数十种气象服务预报产品的制作,并可根据奥运会、残奥会需求的变化灵活修改以生成新的服务产品。该系统作为中国气象局北京奥运服务中心的"奥运气象信息服务系统"的关键部分,在北京奥运会、残奥会期间运行稳定,前后共产生数万个气象服务产品,圆满完成北京奥运气象服务保障任务。     

辽宁省专业气象服务工作平台设计与实现

介绍了辽宁省专业气象服务工作平台的总体结构,并对平台所包含的信息产品数据库、专业气象服务产品制作子系统、信息产品编辑子系统和服务信息反馈子系统进行了概述。平台的建设有效地规范了专业气象服务工作流程,可进一步提高服务产品的科技含量,并为省级专业气象服务业务系统的建设提供设计思路。     

宁夏智能化综合气象业务服务共享管理平台设计与实现

文章按照标准化、集约化、智能化的理念,基于云端部署技术,提出了宁夏智能化综合气象业务服务共享管理平台的设计思路和总体架构,建设了宁夏气象基础数据库、业务产品库、服务产品库,构建了业务产品自动化生成系统、服务产品智能化制作系统、服务信息智慧型发布系统和信息共享与管理系统。通过数据存储、数据服务接口、数据资源管理、数据加工流程的标准化,设计了以标准化体系为基础的集约化数据环境。通过数据环境集约和业务系统集约,设计了以数据驱动为特征的集约化产品加工系统,形成统一的数据加工流水线。突出智能化要求,设计了以智能化为目标的数据分析算法和智能化系统运行控制,并在业务产品自动化生成、服务产品智能化制作、服务信息智慧型发布方面进行了探索。平台设计理念先进,技术前沿,流程简洁,功能完备,运行高效,充分体现了数据资源标准化、业务系统集约化和计算运行智能化的要求,平台的开发建设将极大地推进宁夏气象现代化进程,对于发展智慧气象具有重要的参考价值。     

长江流域雨情监测分析系统及其关键技术

介绍长江流域雨情监测分析系统的总体设计与关键技术实现。系统利用新一代气象通信系统及现代信息存储技术,实现了长江流域12个省(市)气象部门的703个国家级自动气象站、12000余个区域级自动站等资料的实时收集、监控、质量控制、存储及共享,满足了流域雨情资料实时监测、分析业务的高时效性、高质量性的应用需求;利用长江流域气象历史和实时资料,实现了长江流域及其子流域日、月、季、年等固定时间尺度及任意时段的雨情监测,并利用物理统计方法,提炼出长江流域不同年代不同季节的降水空间分布;采用基于Flex的WebGIS框架设计,实现了人机交互实时分析,满足了在多用户并发条件下高密度自动站数据的快速响应。该系统的建成为三峡梯调中心提供了一个集气象信息收集、整理、加工分析、基于WebGIS展示分析产品等功能为一体的业务应用系统,为长江三峡水利枢纽综合调度和上游水资源开发利用提供气象服务技术支撑。     

基于WebGIS的实况网格产品应用分析平台及关键技术

实况网格产品是智能网格预报业务重要数据源。为满足气象业务及气象服务对实况网格产品的服务需求,在实时收集和处理各种实况网格产品基础上,采用JavaScript、HTML、CSS等web技术,构建了基于WebGIS的实况网格产品应用分析平台。采用Leaflet、Canvas等技术搭建了基于HTML5的WebGIS框架,实现了各种实况网格产品叠加地理信息统一展示。通过格点与站点观测数据的对比分析,提供产品的实时数据质量评估分析。基于网格格点,实现任意区域、不同要素等级的格点面积及面积比例等定量指标的统计分析。平台自投入业务应用以来,为各级业务应用和精细化气象服务提供了数据支撑。平台基于全国统一的数据环境和参数配置方式,具有很强的应用推广价值。     

大量气象数据小文件自适应优化传输

为满足气象实时资料传输中大量气象数据小文件的高时效传输需求,对其中的数据传输服务进行优化,提出一种基于实时网络状况的自适应数据传输优化方法。该方法采用优化网络传输协议并使用文件压缩技术,通过获取网络传输线路上的实时参数,实时调整压缩参数和网络传输参数以优化传输性能。在自适应压缩时,通过试验分析和归纳,确立了气象数据小文件标准为文件小于50 KB;根据网络实时状况,设计了基于实时网络状况自适应调整压缩等级的算法。在自适应传输参数调优中,研究了TCP缓冲区大小和TCP并发连接数在GridFTP协议中的重要性,针对实时网络状况,分别设计了自适应调整TCP缓冲区大小和TCP并发连接数的算法,算法提升传输性能65%。对以上提出各自适应参数调整算法进行试验验证表明,融合压缩和网络传输的自适应调优方法能显著提升气象小数据文件的传输性能近500倍。