陜西氣象信息化現狀及發展趨勢

韓 濤，王 壘

(1.陜西省氣象局，西安 710014；2.陜西省氣象信息中心，西安 710014)

習近平總書記指出“沒有信息化，就沒有現代化”，信息化已經成為國家發展戰略。黨的十九大報告提出的“數字中國”“智慧社會”等新的信息化發展理念，為國家信息化發展指明了方向，也為氣象部門的信息化工作提出了更高的要求。氣象信息化是氣象事業適應信息技術革命的必然選擇，是氣象現代發展現階段的重要特征[1]，是落實創新驅動發展戰略和國家信息化發展戰略的重要舉措。氣象部門是信息部門，氣象業務的基礎以空-天-地一體的立體綜合氣象觀測數據為支撐，氣象預報的本質是氣象數據的計算，公共氣象服務的關鍵是高時效、高質量氣象信息的有效供給，氣象信息業務能力是氣象業務發展的基礎支撐能力。因此，在這樣的政策背景下正確理解和認識當前陜西氣象信息化工作是值得探討的課題。

1 發展現狀

陜西省氣象局的信息化工作是按照中國氣象局氣象信息化規劃要求開展的，是全國氣象信息化工作的重要組成部分，同時又具有陜西特色。一方面按照全國統一部署，以全國氣象信息共享系統(CIMISS)為核心，為氣象業務、氣象服務提供重要的保障支撐作用，初步實現了信息基礎設施資源、氣象數據的集約化；另一方面陜西以西安氣象大數據應用中心建設為核心，構建扁平化業務布局，提高數據應用服務能力，著力提升全省信息化水平，全力推動陜西氣象現代化發展。

1.1 氣象信息通信網絡系統持續發展

目前，陜西省氣象部門已建成集合了地面寬帶、移動通信和互聯網備份的通信網絡系統，覆蓋省、地、縣三級氣象部門，支持氣象數據和產品傳輸、共享服務和縣級綜合業務系統等集約化業務應用。地面寬帶速率，國—省為36 Mbit/s，省—市為26 Mbit/s，市—縣為12 Mbit/s。氣象數據衛星廣播系統(CMACast)日接收數據量近300 GB。互聯網接入速率省級300 Mbit/s，各市100～200 Mbit/s不等。

1.2 基礎資源池初具規模

陜西省氣象局信息基礎設施資源池提供虛擬服務器400余臺，存儲487 TB，內存7 680 GB；并建成陜西省氣象基礎設施云平臺，30余套省級業務系統在云端部署運行。初步實現了省級基礎硬件資源的整合集約，集中管理，統一運維，實現了服務器資源從申請到業務部署的自動化。

1.3 數據環境集約統一

基于全國氣象信息共享系統(CIMISS)的省級平臺，構建了省級集約化數據環境，初步實現對省、市、縣三級核心業務系統的數據支撐。開展了以CIMISS為核心的統一數據環境建設和業務流程再造[2]，全省主要業務系統都已實現與CIMISS系統對接。

1.4 數據服務能力不斷提升

全省主要觀測數據傳輸指標穩居全國前列，自動站、區域站等傳輸及時率達99.79%和98.87%。觀測數據到達預報員桌面的時間大幅度提前，實現了自動站數據1分鐘、區域站數據2分鐘、雷達數據3分鐘、省際數據5分鐘到達預報員桌面。建成陜西省氣象數據共享網，提升了數據服務水平。

1.5 業務系統豐富多樣

為服務政府防災減災決策需要，為社會生產、百姓生活提供更加精細、精準的預報服務，各類預報系統、公共氣象服務系統也應需而生，呈現出多樣性、針對性、特色化明顯等特征。據統計，省級各業務單位使用的主要業務系統達70多個，市級業務系統平均10多個，縣級業務系統平均3～4個，這些系統都具有很強的針對性和專業性，對氣象預報服務工作產生了很好的推動力。

2 存在問題

近年來，陜西氣象信息化工作通過持續建設取得了顯著發展，基礎資源池供給能力明顯加強、統一數據環境基本形成、數據服務能力快速發展，為率先在西部基本實現氣象現代化提供了有力保障。但是仍然存在一些亟待解決的問題。

2.1 信息基礎設施供給能力支撐不足

通信系統自成體系，但敏捷響應不夠。現有氣象通信體系是按照傳統“本地計算、本地服務和文件交換”的業務模式設計，以支撐觀測數據采集傳輸和產品分發為主。隨著高分辨衛星、雷達和數值模式數據增長迅猛，對網絡帶寬需求急劇增大，廣域網和互聯網的數據流量明顯提高，現有系統不足以提供大量在線訪問、在線協同和海量并發的支撐能力。提高預報準確率和預警提前量，對氣象網絡系統提出了“分秒必爭”的亞分鐘級別數據傳輸敏捷性需求。

高性能計算能力無法滿足精細化業務服務需求。現有集群系統包括16個計算節點，2個管理節點，2個I/O節點，浮點計算能力只有1.8 TFLOPS(TFLOPS指每秒1萬億次浮點運算)，有效存儲10 TB。隨著氣象業務的不斷發展，高性能計算能力遠不能滿足需求。

2.2 氣象業務支撐能力有待提升

業務系統豐富多樣，但孤島現象嚴重。按需設計的業務系統，沒有很好的頂層設計、統一標準和數據基礎，系統的多樣性沒有構成良好的業務生態，系統之間互不聯通，類似功能重復開發，系統自成體系，自有數據環境，造成產品結果不同步、不一致的信息孤島現象嚴重。

數據環境集約統一，但業務系統集約化程度低。基于傳統架構的CIMISS系統在數據管理能力和信息訪問效率上都難以滿足大規模數據應用的并發和計算需求，仍有業務系統將CIMISS作為數據源，采用數據同步等方式在本地重復建設數據庫，產生了新一輪的信息孤島和應用煙囪。

數據共享和分析能力水平需要進一步加強。氣象數據傳輸存在回路交叉，導致數據時效滯后；數據標準缺失，服務接口不規范，導致應用能力不足，難以滿足業務支撐；數據共享水平低下，數據價值的挖掘能力不足，尚未開展跨部門、跨產業融合應用，數據效益尚未充分發揮。

2.3 氣象數據服務供應能力不足

氣象部門內部，傳統的數據管理模式無法對預報和服務提供按需有效供給，大量數據還無法在線、實時共享。傳統的計算能力和計算方式，更加捉襟見肘，在有效的時間內，無法及時高效處理、分析和應用各類資料，凸顯了大數據時代無法處理好兩個V(Volume 和Velocity)問題，不能夠提供對內的并發服務。

氣象部門外部，依托部門合作、秦云工程實現數據共享不足，氣象部門開展數據分析由來已久，而在大數據分析領域還是新手[3]，同時氣象數據與行業數據的關聯分析和融合利用不足。

2.4 氣象信息安全保障防護能力不足

氣象信息保障初具規模，重要業務系統按照等級保護要求實施了分級保護，但突發網絡安全事件應急處置能力不足。從整體上看，全省各級氣象部門信息系統的安全水平比較薄弱，技術層面缺乏體系化安全加固建設，業務應用系統多暴露于威脅之下，網絡安全風險較大。

基于邊界的網絡安全防護能力有待提高。基于集約化資源池的業務模式下，網絡邊界模糊，信息安全技術架構需重建，信息安全需要新手段。隨著網絡覆蓋面的擴大和業務應用的增加，全系統的網絡安全仍存在漏洞，應用安全隱患凸顯，缺少內容級安全管理，與國家網絡安全要求有一定差距。

2.5 氣象信息綜合治理能力有待提升

氣象信息化發展較快，但缺乏與之相適應的技術標準、管理制度及運行手段，標準體系不能完全滿足陜西氣象信息化的發展需求。在氣象管理信息化方面，缺乏頂層設計和約束機制。綜合管理信息系統在使用過程中出現數據共享難、業務協同難、決策支撐難等情況，不能有效支撐管理能效的提升；在氣象管理數據方面，大量氣象管理數據以異構格式存在，存在不易管理、不易共享、不易復用的現象。

2.6 氣象信息技術人才隊伍有待加強

信息技術專業人才不足。信息化技術是新興產業，發展日新月異，全省氣象部門缺乏信息化技術、大數據分析、人工智能、云計算、氣象資料同化和再分析等專業領域的人才，沒有專門從事信息化、大數據、云計算等具體工作的技術人員，相關的培訓課程更是鳳毛麟角[4]，針對從事氣象信息化相關工作的技術人員開展的新技術專項培訓不足。

信息化人才相應激勵政策不足。缺乏針對信息化人才的引進、培養、扶持等相關政策；需加強對現從事信息化相關的技術人員的新技術教育，壯大專業人才隊伍；需加強完善信息化人才考核和激勵機制，改善績效考評、職稱評審等制度，充分調動信息化工作人員的積極性和主動性，發揮其工作潛力。

3 幾點思考

3.1 構建先進的信息資源體系，加強基礎設施供給能力

(1)建設信息基礎設施云平臺和大數據云平臺

利用自建、租用結合的方式，構建“陜西氣象云+公共云”的混合云，實現應用系統的快速部署、資源的靈活配置和高效應用。建設省級氣象大數據云平臺，支撐發展“云+端”的氣象業務。支撐全省氣象部門數據資源的匯聚、管理和服務，實現數據多源采集、加工處理、共享服務。

(2)構建高速扁平化氣象通信網絡系統

利用電子政務外網和氣象寬帶網聯合組網方式，構建省市、省縣直連的扁平化網絡，提升網絡數據承載能力和氣象數據傳輸能力，完成氣象通信系統2.0(CTS2.0)陜西分系統業務運行，實現數據流傳輸，時效達到秒級。

(3)開展氣象高性能計算技術應用

建設陜西高性能計算資源，開展業務應用，提高省級網格化預報、短時臨近預報的計算能力，加快對天氣雷達、氣象衛星、自動氣象站和其它新型觀測資料以及各類數值分析預報產品的應用處理，提升對氣象核心業務的支撐。

3.2 建立信息化的氣象業務體系，提升業務支持能力

(1)“云+端”模式再造氣象業務系統，實現業務系統集約高效

依照集約整合、統管共用的原則，打造“省級部署，多級應用”的省市(縣)兩級扁平化業務布局。融合綜合觀測、預測預報、公共服務數據和加工處理功能，實現技術融合、數據融合、業務融合，完成陜西省氣象業務系統“云+端”模式再造，實現陜西氣象業務應用集約化發展。

(2)推進管理信息系統的整合升級，助力氣象管理能力現代化

采用面向服務架構(SOA)，整合行政辦公、業務管理、人力資源、計劃財務等綜合管理數據與功能，開展決策支撐應用、各類政務管理和業務管理應用系統建設，打造綜合管理信息系統，實現管理信息化的全面發展。

3.3 建立完備的數據共享體系，發揮數據服務能力

(1)建立氣象數據資源目錄，強化數據收集匯交

全面梳理陜西多源數據資源，編制氣象大數據資源目錄。建設陜西氣象數據管理系統，規范資源目錄及數據管理，實現氣象大數據資源的在線查詢、申請、審核與發布；推進信息資源應用共享，提高氣象信息服務供給能力。

(2)集約發展數據實況業務，提高氣象數據供應能力

開展各類觀測資料的質量控制，建立涵蓋多源實況觀測數據的質控評估業務體系。針對各種觀測資料，基于圖像識別+機器學習[5]的方式研究相應的質控方法，加強全省氣象觀測資料實時質控和偏差訂正業務能力。加快建立多要素、網格化、多源數據融合數據業務。

3.4 建立共治共用的信息安全體系，加強安全保障能力

(1)完善信息安全管理體系

健全安全責任制度，加強安全管理體系建設。加強對信息安全體系維護人員的安全意識教育和培訓，強化安全事件應急處置能力，加強組織演練、不斷完善，提升感知預警能力。

(2)健全信息安全技術體系

提升網絡邊界防護能力，實現對網絡和重要業務系統的防護功能。增加資源池虛擬化防護能力，實行網絡行為安全審計，提升氣象業務內網和移動互聯的網絡安全威脅感知與預警能力。

3.5 構建規范有序的信息治理體系，強化治理能力

(1)健全業務集約化發展機制

基于省級氣象大數據云平臺，實現內部集約，將數據處理和應用操作分離，將產品與展示分離，便于下級部門進行跨領域的業務整合集約。建立信息系統建設的項目中試平臺，對信息化項目實現設計、建設、驗收和運行環節的強約束機制。

(2)加快氣象信息化標準體系建設

有序推進和落實中國氣象局標準規范。建立面向陜西省、覆蓋氣象業務、服務和管理信息化等各領域，貫穿氣象數據全流程的氣象信息化標準體系框架。

3.6 營造持續的信息化人才成長體系，優化發展環境

(1)加強人才隊伍建設

加大對云計算、大數據、人工智能、氣象資料同化和再分析等信息化領域優秀人才的培養力度；組建氣象大數據應用支撐團隊和衛星遙感應用支撐團隊，培養造就一支信息化技術人才隊伍，促進核心業務系統自主可控、可持續發展。善用競爭性機制選拔特殊人才，造就一批領軍人才[6]。

(2)建立開放合作的發展運行機制

全面深化與政府部門的合作，爭取政策支持，深化與部門、地方的合作，擴大開放共享資源。加強與科研院校的合作，開展協同創新，提升核心技術水平。推動與社會資本的合作，在優勢互補、互惠互利的基礎上，合力推進氣象信息基礎設施發展。

4 結束語

氣象信息化是實現氣象現代化的重要保障，新一代信息技術的發展為氣象信息化轉型發展提供了良好的機遇和有力的技術支撐。以分布式計算、分布式存儲為主要特征的云計算技術為氣象基礎設施云平臺提供了實現基礎，為解決氣象信息化建設中大規模分布式數據管理、高并發的分布式氣象計算、面向服務應用集成等問題提供了有力手段。大數據、人工智能為氣象信息化提供了“智慧引擎”，助力無縫隙、精準化、智慧型的氣象預報以及專業化、個性化、便捷化氣象服務的發展，助推氣象信息跨界融合創新。