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摘要：為滿足氣象監測、預報、服務等多方面氣象業務需求，需建設全面支撐的一體化氣象業務平臺。石嘴山市氣象業務綜合平臺構建了立體氣象監測網，融合多種監測資料，結合GIS技術實時展示和處理氣象信息，實現了氣象實時監測到服務產品一體化生成，簡化了氣象服務流程，提高了氣象預警時效，有效提升了石嘴山市氣象服務的工作效率和服務效果。

關鍵詞：地理信息；業務一體化；數據可視化；氣象服務；氣象預警

在氣象服務過程中，氣象監測、預報、預警、服務各類氣象業務軟件獨立、分散，各系統之間氣象資料生成和制作依賴人工轉化，存在監測不夠精密，預警時效低，服務材料編輯制作繁瑣等諸多問題，滿足氣象監測、預報預警、決策服務的業務需求，需要建設一套全面支撐的氣象一體化平臺。實現氣象信息的集約處理和實時應用。石嘴山市氣象業務平臺是以寧夏氣象局建立的省級數據庫為核心[1]，利用地理信息空間技術，結合石嘴山市生態環境、應急管理以及農業電力等民生需求建立的一體化氣象業務平臺。做到實時監測氣象信息、自動化生成預報產品、及時發布預警、決策材料等功能，面向石嘴山市各重點領域，提供各類氣象服務。

1總體設計

石嘴山氣象業務綜合平臺整體設計遵循氣象“一張圖”模式，通過充分整合全市基礎地理信息、氣象監測站點、環境監測站點、電力站點、交通局路網、氣象視頻監控等信息數據，為氣象信息日常監測提供了可視化平臺；開發日常實況監測、天氣預報、天氣預警、氣象決策、專業氣象服務、應急響應、氣象資料檢索等七大模塊，實現雷達圖、云圖、溫度、濕度、風速風力、氣壓、降水以及能見度等氣象要素的綜合監測和超閾值報警，可查詢和統計任意時段、任意氣象要素，并生成可分級顯示的氣象要素落區圖、統計圖表，有針對性地研發了專業氣象服務產品，方便不同用戶調閱相關氣象信息。

1.1數據庫設計

業務平臺基于省級氣象基礎數據、業務產品、服務產品三大數據庫，整合石嘴山市氣象局地理信息和其他相關部門數據資源信息。采用關系型數據庫和HDFS分布式系統分別存儲結構化和非結構化數據[2]，提高計算資源、存儲資源的利用效率。數據庫表結構命名與全國綜合氣象信息共享平臺（CI-MISS）保持一致，保證氣象數據、服務標準的統一性，同時做到對省級數據庫備份和補充[3]。

1.2平臺的技術選型

開發模式采用前端、后端、地圖端三端分離的模式[4]，前后端利用Vue+SpringBoot框架,地圖端使用SuperMapiServer9D服務式的GIS平臺,用Apacheweb服務器，Orecle作為數據庫,采用Java語言,并使用HTML+CSS+JS作為前端開發的輔助語言工具。利用此組合框架可以前端、后端、地圖端三段開發獨立并同時進行,可以提升開發效率,系統運行穩定性也得到保障。

1.3網絡部署方式

業務平臺涉及大量信息交互傳輸、共享服務，包括石嘴山氣象局與自治區氣象局的業務網絡，石嘴山氣象局與服務部門的政務外網，服務社會公眾的互聯網，以及各類監測站的網絡連接。各類氣象監測站點通過移動通信或有線方式接入省級網絡中，市級業務平臺部署在市級局域網上，通過氣象專網進行數據交換。市級網絡通過防火墻接入石嘴山市電子政務外網，通過端口映射，使石嘴山市其他部門可以通過政務網訪問業務平臺。各類服務產品通過省級互聯網統一出口向公眾發布。網絡部署圖如圖2：圖2市級綜合業務平臺網絡架構圖

2關鍵技術

2.1風場模擬演示

基于實況監測的風速、風向數據，以GIS為基礎結合echarts圖形庫，將格點數據與風場圖庫相結合，將風速、風向值動態寫入，最終按照時間序列在圖上模擬風場的變化，在地形圖上形成石嘴山區域的風場模擬。

2.2平臺業務文件模板化技術

提供智能網格天氣預報和專業預報參數接口，通過播音詞、一周天氣預報、近期天氣預報、報社天氣預報、交通音樂臺天氣預報等常規服務材料文件模板樣式，快速生成文件。

2.3氣象數據統計

提供氣象統計學算法，明確任意時段氣象要素平均值、最大值、最小值、累計值等計算方法，以及與歷史同期值（近10年、近20年、近30年）的對比分析等。

2.4落區圖生成

依據格點數據服務獲取離散點坐標和氣象要素實況監測值，結合GIS單值專題圖，以及符合氣象行業標準的12小時和24小時標準顏色配置，利用supermap9D自帶的簡單克里金插值分析算法[5-6]進行內插和外推，對未知網格點進行最優估計,從而形成氣象要素落區圖。克里金（Kriging）法為地統計學上一種空間數據內插處理方法，主要的目的是利用各數據點間變異數（variance）的大小來推求某一未知點與各已知點的權重關系，再由各數據點的值和其與未知點的權重關系推求未知點的值。

3系統實現

系統軟件架構采用面向服務SOA的軟件架構。系統應用的集成開發環境采用Apache+Orecle+SpringBoot+Vue+SuperMapiServer[7]的組合框架。系統主要功能如下：

3.1實況監測

基于寧夏氣象數據庫數據接口，接入各類氣象信息，能夠對氣象實時數據的進行監測，可通過地圖切換查看監測站、云圖、雷達、格點等實時氣象信息和24小時動態圖，也可自定義查看最近24小時內某個時間點的氣象數據，當出現最新的氣象災害預警信息時，自動出現報警信息，點擊可鏈接至詳情頁。

3.2氣象預報

以寧夏氣象局數據庫中智能網格預報和專業預報為基礎，根據不同業務需求，按照不同的產品模版制作相應氣象預報產品，并且實現指定產品發布到指定地方。也可根據業務需求制作文檔模板。一鍵式快速生成各類氣象預報材料，大大提高了預報材料的制作效率。

3.3天氣預警

主要包括災害性天氣預警，以及山洪、地質、城市內澇、重污染天氣、森林火險等各類氣象風險預警。該平臺可實現上述預警通知單（或簽批單）的一鍵生成，并將國家突發預警信息發布系統、手機短信、傳真、12121自動答詢電話、電子郵件等發布方式進行集約，方便開展預警服務。

3.4氣象決策

業務人員可根據需求制作匯報材料模板，定期生成各類專題氣象材料，實現自動制作和快速編輯等功能，為生態環境、應急管理等不同部門開展決策氣象服務提供技術支撐。

3.5專業氣象服務

主要包括環保、電力、交通等三個專業氣象服務專題，可通過手機微信公眾號獲取基于位置的天氣實況、精細化預報、空氣質量預報等信息。圖5專業氣象服務監測平臺.

3.6應急響應

通過自動監測實況和預報數據，達到應急啟動、升級、降級、解除標準則自動生成相應的應急命令，提醒應急值班員進行處置。應急信息啟動功能可以根據氣象格點預報數據及監測數據，判斷應急當前應急響應級別，并自動生成響應的應急信息發布信息，推送給業務人員審核。

4平臺應用效果

4.1提高服務材料制作和發布效率

平臺在氣象業務運行過程中取得良好效果，近2年的試運行，累計制作電視天氣預報播音詞800份，一周天氣預報120余份，近期天氣預報近800份，發布交通音樂臺天氣預報2000余份，編發手機短信20000余條。各類預報服務產品實現了自動發布效率提高了20%~40%。

4.2提高預警發布時效

發生災害性天氣時，平臺能及時生成各類氣象風險預警產品，并實現與水務、自然資源、住建等部門的網上快速聯合會簽，提高了預警發布時效，為防災減災的前期準備提供了充足時間。

4.3在重大活動氣象保障發揮重要作用

基于位置的實況監測信息顯示和閾值報警功能，為石嘴山市各類重大社會活動提供精細、準確、及時的氣象保障服務。

5結語

石嘴山市氣象局大力推進氣象數據融合應用，助推氣象業務向實用型、智慧型、智能化方向發展，建設完成石嘴山市綜合業務平臺，平臺以省級數據庫為基礎，充分整合全市基礎地理信息，氣象監測站點、環境監測站點等信息數據，為氣象信息日常監測提供了可視化平臺。通過日常實況監測，天氣預報、天氣預警、氣象決策、專業氣象服務、應急響應、氣象資料檢索等七大模塊，以實現多種氣象要素的綜合監測和超閾值報警，任意時段、任意氣象要素查詢和統計、生成可分級顯示的氣象要素落區圖，統計圖表，有針對性地研發了專業氣象服務產品，方便不同用戶調閱相關氣象信息等功能。解決石嘴山市氣象局實況監測可視化程度不高、預警和氣象服務產品制作服務不及時、服務覆蓋范圍不全面等問題。石嘴山市氣象業務綜合平臺的建成，對外為用戶高效、便捷推送量身定制產品；對內集約資源，簡化了流程、節約了人力，降低了成本，在投入業務運行后，較好的發揮了趨利避害的氣象效益。

參考文獻：

[1]李新慶,陳玉華,衛建國,等.基于CIMISS的寧夏氣象數據存儲應用擴展研究[J].江西科學,2017,v.35;NO.164(06):961-967.

[2]曾樂,陳東輝,肖衛青,等.基于Hadoop的氣象數據存儲檢索應用研究[J].信息系統工程,2014(8):138-140.

[3]衛建國,李新慶,馬寧,劉文毫.寧夏氣象綜合數據庫應用技術框架[J].計算機技術與發展,2019,v.29;No.268(08):167-172.

[4]宋關福,鐘耳順,李紹俊,蔡文文,王少華.大數據時代的GIS軟件技術發展[J].測繪地理信息,2018,v.43;No.193(01):1-7.

[5]陳許霞,季民,寧方志.基于GIS的格點精細化預報插值方法的研究[J].測繪與空間地理信息,2016,39(10):69-71,74,78.

[6]王艷萍,李新慶,劉垚,姜娜娜.不同插值算法對氣溫空間插值效果評估分析[J].信息技術,2020,v.44;No.343(06):31-35.

[7]丁菊薇.地理信息系統(GIS)不同開發平臺的比較研究[J].科學技術創新,2018,(21):64-65.

作者：吳曉 岳勇 陳增境 單位：中國氣象局旱區特色農業氣象木災害監測預警與風險管理重點實驗室 石嘴山市氣象局 寧夏氣象信息中心