山東省重大活動氣象保障服務(wù)平臺的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

張 紅，褚 希，李玉華，尤 軍

（山東省氣象服務(wù)中心，濟(jì)南 250031）

隨著社會經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，各個領(lǐng)域組織的活動越來越多，隨著活動組織質(zhì)量的不斷進(jìn)步，活動的規(guī)模化、標(biāo)準(zhǔn)化、產(chǎn)業(yè)化在不斷提升，活動越發(fā)呈現(xiàn)大型化、室外化等特點(diǎn)［1，2］。重大活動是公眾活動事件，也是重要的社會化事件，受到社會的廣泛關(guān)注，且活動受天氣因素影響大。因此，氣象保障服務(wù)工作已經(jīng)成為有效協(xié)助重大活動順利舉辦的重要因素，氣象服務(wù)被很多大型活動列為重要的組成部分。服務(wù)重大活動作為提升氣象服務(wù)水平、檢驗(yàn)科技成果和拓寬合作領(lǐng)域的重要載體，可使氣象部門通過重大活動氣象保障，不斷提高氣象服務(wù)的能力和水平，能進(jìn)一步得到公眾的認(rèn)可，氣象工作的社會關(guān)注度也與日俱增。因此，重大活動氣象保障服務(wù)技術(shù)的開發(fā)與應(yīng)用具有較為急迫的現(xiàn)實(shí)服務(wù)需求。氣象保障服務(wù)需要?dú)庀蟛块T盡快適應(yīng)活動保障的需求，由傳統(tǒng)氣象服務(wù)向精細(xì)化活動保障服務(wù)轉(zhuǎn)變［3，4］。

山東省重大活動氣象保障服務(wù)平臺是基于Html5 技術(shù)開發(fā)的WEB 服務(wù)端，通過對接重大活動氣象保障，利用LBS 服務(wù)技術(shù)、WEB GIS 技術(shù)，對活動位置信息進(jìn)行精準(zhǔn)獲取，實(shí)現(xiàn)基于活動位置的精準(zhǔn)氣象服務(wù)；依托氣象觀測和預(yù)報(bào)信息，將氣象服務(wù)與活動服務(wù)需求結(jié)合，結(jié)合氣象實(shí)時監(jiān)測信息、預(yù)報(bào)預(yù)警信息等，開展重大活動全過程的保障氣象服務(wù)。山東省重大活動氣象保障服務(wù)平臺為重大活動氣象保障提供服務(wù)支撐，可較好地滿足重大活動氣象保障服務(wù)的需求。

1 平臺設(shè)計(jì)

山東省重大活動氣象保障服務(wù)平臺利用Web Service 服務(wù)進(jìn)行軟件開發(fā)，利用FSO（File System Object）組建技術(shù)讀取文件服務(wù)器中的文本文件內(nèi)容，獲取氣象服務(wù)信息，基于重大活動的舉辦位置，生成重大氣象服務(wù)保障的氣象服務(wù)信息和產(chǎn)品，將短時天氣預(yù)報(bào)、短期天氣預(yù)報(bào)、中期天氣預(yù)報(bào)、海洋天氣預(yù)報(bào)等預(yù)報(bào)內(nèi)容，以文本、圖形或地圖疊加等方式顯示在網(wǎng)頁中。通過對網(wǎng)站進(jìn)行瘦型優(yōu)化，架構(gòu)重大活動氣象保障服務(wù)平臺。

1.1 平臺模塊設(shè)計(jì)

重大活動氣象保障服務(wù)平臺的首頁提供基礎(chǔ)的氣象服務(wù)信息和產(chǎn)品，包括預(yù)報(bào)服務(wù)、預(yù)警信息、天氣咨詢等服務(wù)模塊。其中，短時天氣預(yù)報(bào)為用戶提供時效為6 h 內(nèi)短時臨近天氣預(yù)報(bào)；短期天氣預(yù)報(bào)為用戶提供時效為72 h 內(nèi)的山東天氣預(yù)報(bào)；中期天氣預(yù)報(bào)為用戶提供未來4～7 d 山東天氣變化趨勢的預(yù)報(bào)；海洋天氣預(yù)報(bào)為用戶提供時效為72 h 內(nèi)的山東近海海區(qū)天氣預(yù)報(bào)。各個模塊要采用塊狀結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，便于維護(hù)，易擴(kuò)展。一旦某些內(nèi)容出現(xiàn)問題，不會造成整個網(wǎng)站癱瘓。另外，背景圖大部分采用矢量圖制作，保障下載速度，減少瀏覽者的等候時間。

重大活動氣象保障服務(wù)平臺中重點(diǎn)突出活動現(xiàn)場天氣服務(wù)，主要提供當(dāng)?shù)匚磥? h 的天氣預(yù)報(bào)，包括當(dāng)時的溫度、風(fēng)向、風(fēng)速、相對濕度實(shí)況，全省逐3 h 氣溫預(yù)報(bào)，24 h 最高最低氣溫預(yù)報(bào)，包括風(fēng)向風(fēng)速、相對濕度預(yù)報(bào)以及相應(yīng)的交通氣象服務(wù)產(chǎn)品。

1.2 開發(fā)工具及關(guān)鍵技術(shù)

山東省重大活動氣象保障服務(wù)平臺基于Microsoft Windows Server? 2012 操作系統(tǒng)，利用Web Service 服務(wù)進(jìn)行軟件開發(fā)，綜合運(yùn)用了WEB GIS、HTML5、JavaScript 等多種網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，架構(gòu)平臺的網(wǎng)絡(luò)展示系統(tǒng)，將預(yù)報(bào)信息服務(wù)技術(shù)與Web Gis 技術(shù)相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)基于位置的精準(zhǔn)氣象服務(wù)信息的推送，從而實(shí)現(xiàn)重大活動的氣象保障服務(wù)［5-8］。

平臺的關(guān)鍵技術(shù)主要包括，圖形展示技術(shù)，將預(yù)報(bào)制作系統(tǒng)每天制作出的各類預(yù)報(bào)圖上傳到文件服務(wù)器中，由實(shí)時調(diào)用程序?qū)⑵鋫魉偷綌?shù)據(jù)處理服務(wù)器中，通過web 技術(shù)、圖片壓縮等進(jìn)行加工處理，再傳送到web 服務(wù)器中，通過瀏覽器訪問web 服務(wù)器上的共享資源，實(shí)現(xiàn)各類預(yù)報(bào)的圖形顯示；利用圖片輪番技術(shù)自動輪番調(diào)用國內(nèi)港口城市天氣預(yù)報(bào)，山東省內(nèi)港口城市天氣預(yù)報(bào)、活動現(xiàn)場天氣和濟(jì)南遙墻機(jī)場天氣預(yù)報(bào)，通過圖片輪番程序調(diào)用腳本文件，利用Flash 技術(shù)實(shí)現(xiàn)預(yù)報(bào)產(chǎn)品的圖片輪番顯示；基于GIS 的預(yù)報(bào)顯示技術(shù)。通過對城市進(jìn)行地理坐標(biāo)標(biāo)注，利用WEB GIS 技術(shù)，識別鼠標(biāo)是否觸及地圖的某一城市，識別程序?qū)⒃摮鞘械拿Q與放在緩存中的氣象信息進(jìn)行匹配，匹配成功后，利用HTML5 技術(shù)把該城市所對應(yīng)的氣象信息輸出和顯示；圖形的動畫展示技術(shù)，利用圖像曲線處理技術(shù)，每個時次制作出圖，將最高溫度預(yù)報(bào)圖、最低溫度預(yù)報(bào)圖、氣象數(shù)據(jù)、每小時降水量圖和每小時溫度實(shí)況等進(jìn)行曲線圖形展示，生成時次序列圖，利用程序設(shè)置時間和播放長度將序列圖自動進(jìn)行Flash 循環(huán)展示。

2 平臺實(shí)現(xiàn)

2.1 平臺首頁及功能

由圖1 可知，重大活動氣象保障服務(wù)平臺首頁主要有預(yù)報(bào)服務(wù)、雷達(dá)監(jiān)測、實(shí)況監(jiān)測、山東省17 城市24、48、72 h 天氣預(yù)報(bào)、山東省17 城市氣溫、相對濕度、降水量和風(fēng)向風(fēng)速整點(diǎn)天氣實(shí)況、國內(nèi)主要港口城市天氣預(yù)報(bào)、山東省主要港口城市天氣預(yù)報(bào)、濟(jì)南遙墻機(jī)場天氣預(yù)報(bào)、山東省17 城市天氣實(shí)況、天氣預(yù)警信息發(fā)布、山東17 城市天氣候特點(diǎn)、天氣資訊、科普知識、氣象保障APP 等版塊組成。提供重大活動所需的天氣預(yù)報(bào)服務(wù)，以及相關(guān)的全省范圍內(nèi)的天氣預(yù)報(bào)服務(wù)，包括全省24、48、72 h 城市天氣預(yù)報(bào)。提供基于位置的整點(diǎn)天氣實(shí)況，包括氣溫、相對濕度、降水量和風(fēng)力風(fēng)向。

圖1 重大活動氣象保障服務(wù)平臺首頁

預(yù)報(bào)服務(wù)以圖形和動畫方式顯示。利用天氣預(yù)報(bào)制作系統(tǒng)每天制作出的各類預(yù)報(bào)圖，上傳到文件服務(wù)器后，由實(shí)時調(diào)用程序?qū)⑵鋫魉偷綌?shù)據(jù)處理服務(wù)器中，分別進(jìn)行加工處理，傳送到web 服務(wù)器中，再通過瀏覽器來訪問web 服務(wù)器上的共享資源，即各類預(yù)報(bào)以圖形顯示的預(yù)報(bào)。包括24 h 最高溫度預(yù)報(bào)、24 h 最低溫度預(yù)報(bào)、最高溫度預(yù)報(bào)圖（24、48、72 h）、最低溫度預(yù)報(bào)圖（24、48、72 h）等預(yù)報(bào)產(chǎn)品，另外還包括空氣質(zhì)量預(yù)報(bào)、空氣污染預(yù)報(bào)、霧預(yù)報(bào)等環(huán)境氣象預(yù)報(bào)。此外，最高溫度預(yù)報(bào)圖、最低溫度預(yù)報(bào)圖、全國雷達(dá)拼圖、山東雷達(dá)拼圖、濟(jì)南雷達(dá)拼圖、每小時降水量圖和每小時溫度實(shí)況，利用每天每個時次制作出的各類圖，通過程序調(diào)用把序列圖自動地按設(shè)置時間和播放長度在平臺循環(huán)播放。

首頁的背景圖采用矢量圖制作而成，下載速度快，瀏覽用戶等候時間短。首頁的網(wǎng)頁結(jié)構(gòu)由6 大塊組成，包括港口城市天氣預(yù)報(bào)、預(yù)警信息、網(wǎng)頁頭（top.asp）、72 h 全省17 城市天氣預(yù)報(bào)、全省17 城市整點(diǎn)的天氣實(shí)況（溫度、相對濕度、降水量、風(fēng)向和風(fēng)速）、山東17 城市氣候特點(diǎn)以及預(yù)報(bào)服務(wù)、雷達(dá)監(jiān)測和實(shí)況監(jiān)測（圖2）。

圖2 重大活動氣象保障服務(wù)平臺首頁網(wǎng)頁結(jié)構(gòu)

2.2 重大活動現(xiàn)場天氣保障服務(wù)

提供重大活動現(xiàn)場氣象保障服務(wù)，在重大活動氣象保障服務(wù)平臺中提供活動現(xiàn)場的天氣實(shí)況，活動現(xiàn)場未來3 h 的天氣預(yù)報(bào)，預(yù)報(bào)要素主要包括溫度、風(fēng)向、風(fēng)速、相對濕度、降水等，另外，還要保障重大活動所在位置的天氣預(yù)警信號的及時發(fā)布，以及提供保障賽事所需的交通氣象服務(wù)等。

2.2.1 重大活動現(xiàn)場天氣服務(wù) 提供重大活動現(xiàn)場預(yù)報(bào)服務(wù)。基于位置以WEB GIS 形式為重大活動現(xiàn)場提供實(shí)時及預(yù)報(bào)服務(wù)。利用Web GIS 開發(fā)包，使用ArcGIS API for JS、OpenLayers、LeafLetjs 所封裝的功能調(diào)用GIS 庫。基于一個點(diǎn)在瀏覽器屏幕的位置，采用百度地圖定位庫，自動獲取地圖中重大活動的當(dāng)前經(jīng)緯度，實(shí)現(xiàn)其經(jīng)緯度坐標(biāo)和屏幕坐標(biāo)的轉(zhuǎn)換［9，10］。找到最近的國家級氣象觀測站和區(qū)域氣象觀測站，匹配當(dāng)前位置的氣象預(yù)報(bào)信息和數(shù)據(jù)，在Arcgis online 上的瓦片地圖獲取地圖瓦片，結(jié)合FSO組建技術(shù)讀取文件服務(wù)器中的文本內(nèi)容，再通過前端瓦片繪制技術(shù)，在平臺地圖上顯示重大賽事活動位置的實(shí)況、預(yù)報(bào)預(yù)警信息（圖3）。

圖3 重大活動現(xiàn)場天氣服務(wù)模塊

2.2.2 重大活動現(xiàn)場天氣預(yù)警信號發(fā)布 針對重大活動氣象服務(wù)，開發(fā)天氣預(yù)警信號自動處理程序，實(shí)現(xiàn)天氣預(yù)警信號自動處理和顯示。天氣預(yù)警信號自動處理流程為，監(jiān)控氣象臺是否發(fā)布天氣預(yù)警信號，通過tq_yujing.inc.asp 程序?qū)崿F(xiàn)3 min 監(jiān)控一次，當(dāng)檢測到發(fā)布預(yù)警信號時，該程序就發(fā)出預(yù)警指令，自動調(diào)用天氣預(yù)警信號符號，再利用FSO 組建技術(shù)調(diào)用預(yù)警信號內(nèi)容，把原有的當(dāng)天預(yù)報(bào)內(nèi)容更換為預(yù)警信號內(nèi)容，同時“天氣預(yù)警”標(biāo)志不斷閃爍。當(dāng)預(yù)警信號解除時，系統(tǒng)將自動地把天氣預(yù)警信息關(guān)閉，重新顯示當(dāng)天預(yù)報(bào)信息，系統(tǒng)恢復(fù)原狀（圖4）。

圖4 重大活動天氣預(yù)警信號自動處理流程

2.2.3 重大活動的港口交通預(yù)報(bào)服務(wù) 圖片輪番顯示港口交通預(yù)報(bào)服務(wù)產(chǎn)品。利用圖片輪番技術(shù)，通過輪番程序?qū)崿F(xiàn)自動輪番調(diào)用國內(nèi)港口城市天氣預(yù)報(bào)，山東省內(nèi)港口城市天氣預(yù)報(bào)、活動現(xiàn)場天氣和濟(jì)南遙墻機(jī)場天氣預(yù)報(bào)。圖片輪番程序gangkou_yb.htm，程序調(diào)用腳本文件gangkoutqyb.js，以及4 個程序，China34city-yb.asp（中國主要港口城市預(yù)報(bào)）、sd_gangkou_yb.asp（山東省港口城市天氣預(yù)報(bào)）、weather-live.asp（活動現(xiàn)場天氣）、jinan_jichang_yb.asp（濟(jì)南機(jī)場天氣預(yù)報(bào)）實(shí)現(xiàn)圖片輪番顯示。

中國主要港口城市預(yù)報(bào)、山東省港口城市天氣預(yù)報(bào)、濟(jì)南機(jī)場天氣預(yù)報(bào)采用地圖式展示，系統(tǒng)后端將地圖主要城市進(jìn)行地理坐標(biāo)標(biāo)注，當(dāng)鼠標(biāo)放在城市上方時，鼠標(biāo)識別程序?qū)⒃摮鞘械拿Q與放在緩存中的氣象信息進(jìn)行比較，把該城市所對應(yīng)的氣象信息、氣象符號及相關(guān)的信息進(jìn)行輸出，即可完成基于位置的氣象信息的顯示，如濟(jì)南機(jī)場天氣預(yù)報(bào)的展示（圖5）。

圖5 濟(jì)南機(jī)場天氣預(yù)報(bào)的展示

3 平臺應(yīng)用

山東省重大活動氣象保障服務(wù)平臺是山東省氣象局通過網(wǎng)絡(luò)服務(wù)社會公眾的公益性服務(wù)平臺，為賽事舉辦方及社會公眾提供全方位的氣象服務(wù)資訊。重大活動的參與者可通過該平臺，清楚地了解到活動現(xiàn)場的天氣預(yù)報(bào)預(yù)警、實(shí)時監(jiān)測、短時臨近預(yù)報(bào)、交通和環(huán)境預(yù)報(bào)、活動現(xiàn)場天氣、山東省17 城市的天氣氣候特點(diǎn)等信息。山東省重大活動氣象保障服務(wù)平臺為重大活動及公眾提供了有力的氣象服務(wù)保障，該平臺頁面瀏覽量已過億，社會公眾不出門就能全面詳細(xì)地了解到天氣情況和氣象信息，不僅保障了重大活動的順利舉行，還方便了社會公眾的出行、辦公，取得了明顯的社會經(jīng)濟(jì)效益。同時，平臺的研發(fā)和應(yīng)用對促進(jìn)氣象業(yè)務(wù)智能化發(fā)展，提高氣象數(shù)據(jù)應(yīng)用能力具有重要作用。此外，平臺中的部分模塊及插件已應(yīng)用到山東氣象網(wǎng)、山東興農(nóng)網(wǎng)、山東天氣網(wǎng)和山東省人民政府網(wǎng)站中，進(jìn)一步拓寬了氣象服務(wù)領(lǐng)域，具有廣闊的應(yīng)用前景。

4 小結(jié)

山東省重大活動氣象保障服務(wù)平臺，以重大活動氣象服務(wù)需求為指引，將氣象與重大活動服務(wù)需求進(jìn)行融合，提供全面的精細(xì)化氣象服務(wù)，平臺運(yùn)用了Web 技術(shù)、數(shù)據(jù)庫技術(shù)、緩存技術(shù)、舌簽效果、插件鑲嵌、圖像曲線處理、HTML5、VBScript、JavaScript等多種網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，利用Web Service 服務(wù)進(jìn)行軟件開發(fā)，實(shí)現(xiàn)了重大活動氣象保障服務(wù)。平臺為省、市、縣三級氣象部門參與重大活動的氣象保障提供支撐，滿足了社會活動對氣象精細(xì)化服務(wù)需求，已在山東省氣象部門推廣應(yīng)用。此外，平臺的相關(guān)功能模塊和插件可在政府決策、環(huán)保、農(nóng)業(yè)、水利等部門中推廣應(yīng)用，為更多的行業(yè)開展安全生產(chǎn)提供氣象服務(wù)。