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。     

微服务在气象数据服务中的应用研究

在气象数据服务逐渐接口化背景下,MUSIC作为CIMISS气象数据接口服务的主要系统,得到了各级业务部门的广泛应用,但也存在不完善和使用难等问题。基于MUSIC以微服务架构设计与开发气象数据服务系统,扩充了MUSIC接口,实现了接口编制、编排和图形化使用,提升了接口使用人性化水平,增强了MUSIC业务支撑能力和业务适应性。     

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。     

省级气象信息共享系统的设计与实现

针对省级气象业务对气象信息管理与共享服务的需求,提出了一套气象信息管理与共享服务系统建设模型。该模型实现了对海量气象信息的有效管理,能够提供气象信息的高效定位、检索,以及要素级的数据服务等功能。系统采用消息型中间件技术,为二次开发提供了便捷的接口,一方面使数据库的安全性和访问效率得到保障,另一方面支持各种不同开发环境和编程语言对数据库的访问,由此实现了开放式的气象信息共享服务。基于该模型开发了省级气象信息共享服务系统,并投入业务应用,对省级业务提供信息支撑作用。     

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。     

基于IDEA数据平台的海珠城市生态气象综合系统建设

广东省气象探测数据中心提供的历史一体化数据访问平台(IDEA)高度整合了海量气象数据,通过3种标准的数据访问接口向省、市、县级气象部门提供气象类数据支撑。基于IDEA数据访问平台,开发了面向区县级、具有特色业务功能的海珠城市生态气象综合业务显示系统(H_VIEW),该系统采用WEBGIS、动态切图和单页面显示技术,实现了省、市、区的气象观测、数值预报与指导产品、GIS多图层信息的自由组合,重点设计与实现了海珠区的生态气象观测、城市气象服务、街道预报检验和实况预警提醒等特色功能。     

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。     

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。     

基于智慧气象的数据接口的实现

物联网、云计算、移动互联、大数据等新一代智能技术的迅猛发展,为智慧气象产品提供了技术支撑。由于气象信息系统数据类型多种多样,且来自多个部门、跨越多个系统平台,数据结构和格式也不相同,因此数据读取与处理是一项异常复杂的工程。为了解决该问题,开发了基于智慧气象的气象服务数据接口。基于智慧气象的数据接口,具有跨平台性、良好的响应速度、通用的数据交换格式,可使各种应用之间相互通信,并能创建新的应用。基于智慧气象的气象服务数据接口为RESTful风格,返回格式为JSON。数据接口的开发采用JAVA语言,基于Spring MVC+Spring Security Oauth2开发框架实现。数据存储采用Oracle数据库,分为冷、热两种数据。客户端对数据接口的访问,采用HTTP GET的方式发出数据请求,访问服务资源地址,获得JSON格式的数据返回结果。为加强数据接口访问的安全性,采用HTTPS POST方式访问授权接口获取访问令牌。基于智慧气象的数据接口,已为微信、微博、手机APP、网站等多个系统及保险公司、市政等多个单位提供数据支撑,且气象服务数据接口系统安全性高,具有较好的用户体验和兼容性。     

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。     

“天擎”预报服务客户端开发及接口应用技巧

本文结合省级气象大数据云平台“天擎”业务试运行以来系统运维、业务迁移融入和应用研发经验,以气象预报服务人员的技术视角，给出在客户端开发及系统融入过程中的服务接口应用技巧，包括：采用函数式编程简化服务接口调用实现；引入“重试”机制确保接口调用成功率；运用JSON返回数据方式提高云平台气象要素信息提取和处理效率；掌握规避系统访问限额技巧以提升应用研发体验。结果表明：开源“天擎”云服务算法和系列软件包能够加深应用人员对系统运行机制及其服务理念的理解，促进气象大数据云平台高效安全使用，推动气象业务系统深度融入融合。     

基于Hadoop的数值预报产品服务平台设计与实现

数值预报产品数据与日俱增,采用传统的关系型数据库对其进行存储和管理存在效率低和存储能力不足的问题。另外,基于文件的存储方式在数据存储处理、数据读取和算法计算等方面存在性能瓶颈。针对这一问题,基于Hadoop技术体系设计了分布式的数据存储模型,实现了数值预报产品数据的分布式存储和处理,开发了数值预报产品数据接入处理模块;并实现了基于Rest Web Service的获取数值预报产品要素场数据访问接口、时间序列数据访问接口、数据下载接口等业务应用接口。多业务用户的实际业务测试表明, 该平台在诸如数值预报产品气象数据处理和业务应用方面较传统技术架构具有一定优势。     

强降水天气过程“三个叫应”业务系统的研究与实现

为提高气象服务的及时性和针对性,提高工作效率和质量,兴仁市气象局研发了强降水天气过程“三个叫应”业务系统。该系统基于省级气象大数据平台进行开发,实现了降水量监测、告警、图形化显示、自动显示叫应对象信息、自动生成服务材料、记录值班日记、生成工作总结等功能。系统操作简单,运行稳定可靠,大幅提升了业务自动化程度和气象服务能力。     

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。     

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。     

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。     

基于MICAPS 4的灾害性天气历史个例库应用系统的设计与研发

为充分利用气象信息综合分析处理系统第4版(Meteorology Information Comprehensive Analysis Process System 4,MICAPS 4)强大的气象数据显示和分析能力,在.Net Framework 4.5框架下,利用C#开发语言和MySQL数据库,基于MICAPS 4二次开发接口,设计研发了山西省灾害性天气历史个例库应用系统,实现了历史个例库管理、历史个例和相似历史个例检索与资料分析、历史个例训练与考试模拟等应用功能。目前,该系统已经较好地应用于业务中。系统不仅可扩展程度高、本地化应用方便,而且业务实用性较强,具有较高的应用推广价值。本文从系统设计、开发、功能以及实现方法等方面给予详细介绍。     

气象数据文件快速下载服务系统的设计与实现

有效地为专业和业务用户提供快速批量下载气象数据服务,需要一种新型数据服务系统,以弥补现有气象数据共享服务系统的不足。该文在分析气象资料服务系统发展阶段和技术特点的基础上,根据业务需求设计了一个基于元数据技术的、针对专业和业务用户的、能快速批量下载数据的新型气象资料服务系统。该系统基于前台应用系统和后台管理系统实现了批量下载、文件目录导航、数据同步更新、多线程断点续传、安全管理和灵活配置等功能。该系统是对气象资料服务方式的一种全新设计,系统发布后得到专业用户的肯定,具有广泛的推广价值,对气象数据服务系统的技术开发有较好的参考作用。     

西藏气象指数通用计算系统

利用人机交互方式定义气象指数计算公式,设计了西藏地区常用气象指数计算系统。该系统在统一的操作界面上定义和读取输入气象数据,包括数值预报、实况数据、预报产品等数据及站号、经度、纬度和时间信息,将相应的数据以浮点数代入公式,并支持加、减、乘、除、乘方等数学运算符,三角对数、绝对值等数学函数,且、或、否等逻辑函数,≥、＞、≤、＜、=等判断运算符及自定义的分段函数,能够完成多项气象指数的计算,数据均以通用的MICPAS格式交互存储,在统一的平台上管理气象指数及产品制作,无需预报和服务人员编程即可实现新的气象指数。     

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。