重大活動氣象服務保障中智能網格預報的應用

于 晨，陳 丹

（1.福建省氣象災害防御技術中心，福建 福州 350001；2.福州市氣象局，福建 福州 350001）

近幾年，我國氣象局不斷發展現代天氣業務的相關內容，在天氣預報發展中，形成了完善的智能網格化管理形式，在實施過程中要按照現有的規范和要求，合理地進行數據編程。以MICAPS3.2框架系統為例，在實施中研制了編輯平臺，可對各個單點以及區域進行修改，提供了等值壓縮等功能。經過智能化的系統推廣之后，瀏覽器/服務器（B/S）架構的大城市精細化格點預報系統及站點預報模型，可應用到不同“面”預報中，結合預報的具體要求和注意事項，建立精細化格點預報服務一體化系統。

1 智能網格預報數據分析和平臺概述

1.1 智能網格預報數據特點

智能網格預報服務系統以多模式數據為主，涉及到ES模式和GRAPES模式，集成化的管理形式有突出的作用，采取現有的技術可形成一套預報產品，本身的分辨概率比較高，適用性強。具體的產品有全網網格預報產品、國家級網格預報指導產品和省級網格預報產品等。在具體檢測中，可進行溫度、最高溫度、最低溫度、濕度等檢測，根據24 h、12 h、6 h、3 h的降水情況，風向風速、天氣情況和云量等，進行基本要素的分析。基本要素空間分辨率是5 km，預報時間可達到1個月。在不同的要素網格預報分析中，其預報的時效是1個星期，空間分辨率10 km，針對具體情況，采取的是二進制的通用原則進行GRIB格式的存儲[1]。

1.2 平臺需求

MOAP的平臺涉及的業務數據種類比較多，數據量大，要求管理平臺對各項問題及時處理。針對智能網格建設的概況，及時分析各種氣象數據的基本情況，對網格傳輸以及網絡共享等服務形式進行分析，解決無縫隙智能網絡的相關問題。在實施階段，通過空間分析和統計的方式，可不斷地融合其他數據，進行數據的統一分析，實現檢測和預警，效果突出[2]。

1.2.1 智能網格預報數據加工處理

具體的氣象服務管理是從全國的綜合服務系統中獲得數據，在整個階段應用到網絡傳輸和信息分析等。在信息共享的過程中，要以標準化的數據形式作為基礎，針對網格數據的標準化文件類型進行處理，減少網絡傳輸的壓力。如果其中的各項服務無法滿足網絡服務的要求，可借助MOAP平臺，高效準確地獲取相關數據內容。此外，分層分塊的加工處理形式也有一定的作用，在數據平臺分析中，進行交互處理后，獲得預報服務信息的時間不超過10 s。

1.2.2 任意位置的智能網格數據共享服務需求

智能網格預報系統中涉及到的服務形式也較多，要明確其中的基礎條件。MOAP平臺建設模式以多數據形式為基礎，在數據操作中，借助標準的網絡服務形式，實現一定范圍內的氣象數據共享。在具體的管理過程中，該平臺研發出氣象數據網絡共享服務接口，對對應的數據進行分析，將其提供給預報業務系統以及氣象服務系統。在移動終端上，可提供相對精確的服務形式，對實況天氣進行分析。為了確保平臺共享服務的效率，接口要具備支持秒級響應的能力和應對800個用戶并發訪問的要求[3]。

1.2.3 歷史氣象服務系統分析

在平臺建設的階段，融合現有的歷史站點，依據網格實際情況和預報情況，掌握海量格點/站點數據的各項內容。其中，歷史站點數據涵蓋的范圍比較廣，自動站從建站以來，氣象要素值和歷史極值等形成了一套支持歷史-現在-預報一體化的網格氣象大數據分析系統。

1.2.4 預報數據的可視化分析

在平臺建設中，要實現網格數據在不同的環境下的應用，經過技術的合理采用之后能確保GIS系統發揮作用，實現數據的可視化操作。合理化采用后，從數據獲取到更新，總體顯示時間不能超過1.5 s。結合氣象應用服務場景的差異，以GIS空間分析作為基礎，要對災害天氣影響區域的各種數據統計進行智能化展示，主要包括影響區的人口經濟和重要目標等，通過合理化管理，滿足不同服務場景的要求[4]。

1.3 架構設計

MOAP平臺設計上游對接涉及到的內容也比較多，例如國家級網格預報業務指導產品和國省融合拼接產品，結合數值模式等業務內容提供以網格預報應用為核心的實況監測預警。在平臺設計中采取B/S架構形式，針對MICAPS4網絡平臺架構的開發，對框架進行智能網格預報專業應用的定植和擴展。其中MICAPS4網絡平臺提供的通用模塊和良好的擴展接口，在各項數據資料獲取中占據重要的地位。平臺設計有3層，第1層以數據庫為主，數據主要是來自CIMISS數據環境，第2層基礎地理信息數據庫是服務層，在不同的服務系統中都要明確服務器的終端要求，提供必要的服務，第3層是表示層，采取的是MICAPS4網絡前端框架提供的數據模型，在系統框架周進行了接口預設，合理地進行網格數據獲取，借助可視化系統，按照設計流程要求實施。

2 重大活動氣象服務保障中智能網格應用

本次研究中以“環廣西”賽道氣象服務設計作為基礎，在整個架構過程中，需要注意的是必須明確服務機制的具體要求，通過合理化預設之后，及時獲取數據信息。

2.1 數據庫設計

平臺設計中采取的是集中方式和三層結構結合的形式進行預設，搭建模式以基于Microsoft SQL Server 2008的數據庫為主。合理的預設可減少系統的處理瓶頸，提升系統的整體性能。在具體管理中，平臺數據庫分為文件數據庫、賽道信息庫以及氣象信息庫等，在文件中，需要掌握“環廣西”賽事LOGO、賽事關鍵點圖標、賽道周邊景點圖片等信息。各個信息庫中的數據分為系統表、業務表和碼表等。系統表主要應用在管理系統中，可確保系統的正常使用。業務系統的開展比較復雜，業務表一般顯示的是具體的業務功能，能對信息數據進行存儲。隨著業務形式的不斷擴展，碼表形式主要存在業務表中，其中包括的是code和text 2個字段，業務表中存儲碼表code有助于處理相關信息，在具體的業務形式中，關聯查詢test，可實現信息數據的及時維護。

2.2 后臺自動數據入庫平臺設計

后臺數據自動入庫的平臺設計采取的是C/S架構形式，在實施中利用的是PYTHON的多線程并行處理技術以及CIMISS系統提供的MUSIC接口，能對全區智能網格預報的氣溫、濕度和風向風速等進行提取，結合對應的數據轉換形式要求，經過2次加工之后，將其傳輸到信息庫中，可實現數據的采集、傳輸和存儲等。

2.3 B/S環廣西賽道氣象服務產品共享平臺建設

環廣西賽道服務產品的共享平臺建設分布在不同的結構中，例如，SOA的B/S架構可采取WebGIS、JAVA以及Open Layers和HTML等技術開發一個智能化、集約化的賽事氣象服務產品共享平臺。在平臺的預設中對沿線的天氣情況進行查詢，可提供服務產品的展示模塊，對賽道產品進行滾動更新。在平臺部署的階段，用戶通過媒介平臺，制作對環廣西賽道預報產品，形成中英文產品之后，對外發布。

3 結語

智能網格預報形式在具體發展中，能實現“環廣西”氣象服務的合理操作，能為重大活動提供對應的氣象需求。要不斷完善氣象服務平臺的相關功能，實現全方位和全程性的氣象服務供給，進一步提升了氣象服務的能力。