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。     

基于网格数据的内蒙古决策气象服务技术研究与实现

智能网格气象产品包括智能网格预报和cldasV2.0实况分析产品,将智能网格气象产品应用于决策气象服务,可提高内蒙古决策气象服务精细化水平。利用智能网格产品建立内蒙古地区决策气象服务敏感性分析启动阈值,采用动态数据库sql语句对智能网格格点预报数据和格点实况数据进行检测,当检测达到阈值后,自动启动制作决策气象服务材料。基于WebGis的Openlayers技术实现智能网格格点气象要素数据可视化动态展示和图形下载,根据需求设计自治区、盟市、旗县三级不同层级色斑图和格点图下载及预报图和实况图的自动生成；采用Postgres分布式集群数据库快速统计方法实现cldas2.0实况数据统计、计算和查询。     

基于CIMISS全国精细化格点预报业务数据环境系统设计与实现

随着精细化预报业务不断发展,迫切需要建立支撑国省网格预报实时同步、协同一致的全国精细化格点预报业务数据环境。本文分析了精细化预报业务的特点,阐述了基于全国综合气象信息共享平台(CIMISS)的精细化格点业务数据环境的系统架构、数据流程、核心功能及相关技术实现。业务运行结果表明,数据环境实现了国省间格点预报实时同步和共享,有效支撑了预报产品的及时订正和发布,保证了国省格点预报一致性。     

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。     

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。     

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WebGIS的气象服务产品自动加工关键技术

针对融媒体时代对气象服务产品加工个性化、准实时、智能化新诉求,以SOA架构组件式开发思想为指导,归纳气象服务产品加工业务共性,提出一套集成应用WebGIS、并行计算和大数据技术的气象服务产品自动化加工解决方案。利用组件开发和工作流引擎技术,搭建面向服务体系架构的产品加工模型装备框架,对产品加工组件进行模型编排,实现无须编程情况下的产品加工模型快速构建;利用基于分布式架构的加工服务器集群技术,搭建加工服务器集群环境,对产品加工模型服务进行发布和管理,实现产品加工任务的秒级高并发处理;利用基于消息和定时机制的加工任务调度技术,开发了产品加工任务调度器,通过设置消息主题和定时计划策略,实现加工任务参数智能解析和适配应用,统一协调触发各加工模型服务进行自动化作业。智能化气象服务产品自动加工系统自业务化运行以来,在加工效率、美观性和扩充性等方面表现出很好的应用价值。以温度、降水、风速、相对湿度全国实况格点服务产品加工为例进行实验,加工耗时由797 s缩减至14 s,效率提高50倍以上。     

气象网格数据的快速渲染研究与应用

随着更高精度的气象网格数据在气象业务中的广泛应用，使用高精度网格数据为社会公众提供精细化气象服务的需求越来越旺盛。针对气象网格数据文件大，网页前端动态渲染效率低等问题，提出基于瓦片金字塔模型的网格数据快速传输和渲染技术的研究及应用。采用服务器端的金字塔模型的瓦片动态切割、压缩传输以及浏览器终端的插值和渲染等技术，实现基于B/S框架下HTML5的气象网格数据快速展示的流程。同时，利用中国区域1 km分辨率多源融合实况分析产品，基于微信小程序终端进行检验发布，试验结果表明，百兆级气象网格数据可视化更新时间达毫秒量级，可以广泛应用于各类空间网格数据高效可视化的页面渲染。     

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。     

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。     

江西省下行气象资料实时监视平台设计与实现

下行气象资料是省级气象部门重要的数据源。在分析下行气象资料接收流程基础上,提出了江西省下行气象资料实时监视平台的构建思路。基于日志分析,采用MVC架构、SQL Server数据库和HTML、JavaScript等Web技术对平台进行设计与实现。平台实现了对江西省实时下载资料和CMACast系统广播资料等下行气象资料的实时监视。平台具有对下行气象资料年、月、日和任意时段的统计分析和对后台日志处理系统的异常报警。平台投入业务应用后,大大提高了江西省下行资料接收和监控效率。     

基于B/S架构和开源WebGIS平台的气象观测站网可视化系统

基于B/S结构、开源WebGIS进行系统构建和网页发布,并采用Flex、Jsp和applet等技术搭建起全国气象观测台站的空间可视化管理平台,实现了台站信息多方位、多表现形式的展示,能充分满足当前对气象观测系统综合、高效、精确管理的需要.该平台的应用解决了近年来综合气象观测管理水平不能满足气象事业高速发展需求的问题,为设备保障、站网优化布局等提供了决策支持,全面提高了综合观测管理水平.     

MICAPS4网络平台设计与实现

针对多源、海量、实时气象数据的特点和高交互天气预报预警的业务需求,设计开发了MICAPS4网络平台,该平台包括服务器和网络前端结构,该平台可以实现网络气象数据叠加显示和交互分析等功能。该平台基于统一气象数据模型和分布式实时计算处理框架对多源海量、实时气象数据进行快速处理、计算分析、网络传输和发布,基于HTML5渲染绘制技术实现了浏览器端气象数据的标准实时渲染绘制和交互操作等。MICAPS4网络平台及基于该平台搭建的国家级、省级专业气象网络应用业务系统运行稳定,实现了海量气象数据的网络快速处理分析、高效渲染绘制、预报预警制作交互操作等功能,对建设国家级和省级气象网络应用系统具有重要意义。     

河南省气象观测数据综合服务平台的设计与实现

概述了河南省气象观测数据综合服务平台整合、集约的设计原则及总体框架,介绍了平台的数据收集、质量控制、站网管理和平台展示等主要功能及SqlServer存储视图、SOA架构、Android定位、WebGIS及等值线等关键技术的实现。该平台以用户为中心,坚持集约、统一、智能、易扩展、易维护的原则,采用分层架构进行科学设计和布局,分四个层次、五类用户对整个平台进行开发。气象部门、外部门共享数据业务人员均可通过河南省气象观测数据服务平台获取需要的数据,提高了业务人员的工作效率。该系统业务化后,实现了自动气象站、区域站、土壤墒情、雷达回波、卫星云图等实时观测资料及外部门(环保、水利)数据在全省实时共享,充分发挥了这些数据的效益,促进了河南省气象信息化能力进一步提升。同时,气象业务人员及外部门决策用户可随时通过手机APP获取气象数据,为各级政府防灾减灾科学决策提供参考。     

气象GIS网络平台关键技术研究与实现

针对WebGIS在气象业务应用系统的现状和存在问题,开发了具有自主知识产权的气象GIS网络平台。该文介绍了平台开发的背景、目标、功能结构,结合气象数据特点和业务需求分析,对系统建设中的关键技术进行详细探讨,包括智能缓存技术,基于RIA (Rich Internet Application, 富互联网应用程序) 的渲染绘制技术,气象数据监视机制以及地图服务聚合技术。基于气象GIS网络平台搭建了国家级和省级气象应用业务系统,系统运行稳定,实现了海量气象数据的网络高效发布、快速渲染绘制、数据自动监视更新以及地图服务定制等功能,对气象信息网络服务具有重要意义和应用价值。     

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。     

智能移动端等值线实时绘制技术及其应用

利用C#开发语言结合WebService,提供了一套智能移动端的等值线实时绘制技术方案。方案采用了等值线算法实时分析气象网格数据,通过二进制编码压缩技术对等值线分析结果进行编码压缩,生成二进制等值线数据。移动端通过调用WebService接口实时下载解析二进制等值线数据,结合WebGIS的API函数实时绘制等值线色斑图。应用结果表明,所讨论的方案避免了传统图片显示方式带来的图片模糊不清、失真等问题,更加精细的展示气象要素数值。