天气气候演示系统在气象影视节目中的应用

许杨，谢霞，文敏，刘馨泽，涂建文

（1.珠海市公共气象服务中心，广东珠海 519000；2.珠海市气象局，广东珠海 519000）

目前电视天气预报节目已成为气象公众服务的主要手段和窗口［1］，随着社会公众审美水平的普遍提高，人们对气象影视节目内容和质量的要求也越来越高，每个节目都需要包含丰富的气象影视素材［2-5］。同时，气象现代化建设步伐也逐步加快，气象卫星、多普勒雷达、高密度自动气象站、生态气候探测等气象综合观测系统逐步建成，气象探测手段日益丰富。珠海市天气气候演示系统将大量的观测预报数据进行转换，并与地理信息相结合，制作成本地化、精细化、可视化的现代气象业务产品，使专业性极强的气象业务数据变成直观的可视图像，给气象影视节目的制作提供了丰富素材，使得气象影视节目生动、直观、可视化程度高。

1 系统介绍

珠海市天气气候演示系统是通过集成各种类型的天气预报产品，如中间预报产品、精细化数值预报产品、天气与气候预测产品，以及多方面天气气候评估报告等结果，进行综合演示的业务系统。通过将大量的观测预报数据进行转换，并与地理信息相结合，制作成本地化、精细化、可视化的现代气象业务产品，使专业性极强的气象业务数据变成直观的可视图像。该模块与相应硬件模块配合，可实现24 h不间断地采集转换各种气象数据，变成标准化的、显示系统可识别的数据类型，实现多种数据实时转换并同步播放，可以支持的数据包括城市预报产品，卫星云图、雷达数据、台风数据、数值预报、格点数据以及自动站数据等。从数据的更新到显示气象图形不存在时间延迟，能够实时地将采集到最新数据进行自动转换，并且播出端数据能够进行实时变化。

该系统主要包括数据采集转化、地图生成、播放模块，具有如下特点：

1）全实时的数据更新，新数据引入不用渲染；

2）自带地理信息系统以及卫星图片，动画的效果和颜色都可变化；

3）系统可接入多种数据，如城市预报数据、降雨落区数据、卫星云图数据、雷达数据等；

4）系统软件具备弹出视频窗的功能，可以是支持一路外来信号的导入，也可以是链接一个场景；

5）整体数据支持体系，支持全部类型天气数据内容的显示，并且包括自动数据提供服务。

1.1 数据采集转化模块

该模块与相应硬件模块配合，可实现24 h不间断地采集转换各种气象数据，变成标准化的、显示系统可识别的数据类型。实现多种数据实时转换并同步播放，可以支持的数据包括城市预报产品，卫星云图、雷达数据、台风数据、数值预报、格点数据以及自动站数据等。从数据的更新到显示气象图形不存在时间延迟，能够实时地将采集到最新数据进行自动转换，并且播出端数据能够进行实时变化。

1.2 地图生成模块

此模块中包含三维地理信息和地图生成功能，系统可以绘制带有地理信息的3D地图。它所生成的地图，无论是单张的静止图片还是变化动画，均可携带地理信息。因此在播出时，气象数据可以直接引入，并且自动根据投影公式叠加在地图背景上。该地理信息库需支持直接接入微软Virtual Earth高清晰度卫星照片，与三维地理信息无缝连接。可以通过地图不同配色，生成各种各样的背景图片以及动画、天气图形等。

1.3 播放模块

播放模块需要支持背景图片和文本与地理信息和气象数据的实时叠加，天气信息从叠加到sdi视频信号的播放过程是一个全实时的过程，不需要渲染。对于气象数据的显示要求做到支持根据预报时次可选择单时次或动画多时次显示方式（图1）。

软件支持实时1080i全高清视频信号输出（与相应硬件环境配合）。对于气象数据的显示要求做到支持根据预报时次可选择单时次或动画多时次显示方式。在动画显示方式下可实现天气现象的动态平滑过渡，以表现实况或模式预报数据动态场的实时显示。实时环境意味着用户可以不用渲染，直接描述天气状况。设置一个标准的、习惯使用的外观，即使是初次使用计算机的人也能够轻而易举地应用并且播报所提供的气象模版内容。

播放模块系统要求：基于电脑的实时天气图像和播出控制系统，使用技术上较为先进的图像处理功能。采用实时环境能够提供最新的天气信息，通过设备的快速数据联动功能可以实现无需等待自动获取数据并自动更新输出图形，可以使本地化播出实现最准确的预报和得到最佳的图像。

图1 地理信息叠加气象数据和背景图片

2 在气象影视节目中的应用

借助天气气候演示系统以及高清影视播控系统，通过实时渲染及智能分析处理技术，结合地理信息和图形制作处理技巧，在影视节目制作中实现气象数据及灾害信息在地理信息上进行多维融合，实现一张图可视化直观展示（图2），使专业性极强的气象业务数据变成直观生动的视频图像，气象数据显示兼具科学性和可视性。其中包括以下产品模块：气象监测数据（如自动站各要素数据、双偏振雷达及广东省雷达拼图、卫星云图等）、气象预报数据（如海平面气压及变压、温度及变温、风场、相对湿度、降雨量等EC细网格数值预报以及台风路径、气象指数预报、5天预报、全国主要城市预报等）、防灾减灾数据（如地质灾害隐患点、水浸易涝点、危化品场所、避难场所等危险源及救援物资分布情况等）。

图2 气象数据和灾害信息叠加地理信息技术显示图

经过人工检验，各个模块能够相互叠加，并且客观、准确地展示气象实况及预报结论，确保珠海市天气气候演示系统可视化展示的产品与实际观测及预报数据保持高度一致。同时全程自动化的工作流程、随时更新的数据、实时展示最新的天气信息，使得气象影视和新媒体发布工作人员从繁琐的人工操作中解脱出来，将更多时间与精力集中研究如何提升节目质量，进一步提高工作效率。

例如，2020年1月8日主持人所需节目配图分别是全市气温实况、850 hPa形势预报图、未来3 d预报、海平面气压形势预报、冷暖气流交汇科普演示、未来5 d预报、空气质量预报、森林火险气象指数预报、生活指数预报以及全国部分城市天气预报，以上配图如编辑人员一一使用制图软件制作需1 h左右，而用天气气候演示系统只需运行最新数据，进入制作好的节目模板，选择需展示的时间段后自动渲染即可使用，耗时不到20 min，而且除了高效，用天气气候演示系统制作的演示图，其统一性和协调性和美观度都远超手工绘制图片。

珠海气象影视节目将气象数据制作成动态的天气演示图，让观众能够更加直观的看到高空和低空大气环流演变的过程，打造出既通俗易懂，气象信息含量又大的气象影视高清节目，形成本地特色、广东领先的新媒体和电视天气预报发布业务。

珠海市天气气候演示系统的建立，为影视节目制作素材查询提供了统一、快捷的平台，极大提高了各类型气象数据的利用率和影视节目制作的工作效率，使得枯燥的气象数据能够快速、高效、准确地转化成图形、动画，并精准地显示在集成地理信息画面的对应地理位置上，让气象影视节目生动有趣，提升气象影视节目的质量。但该系统以点面的展示方式为主，并且在海洋方面展示的内容相对不够丰富。今后将趋向于更为直观的三维立体展示，并开发更为丰富的海岛旅游产品，使得该系统得到更充分的发展，能够满足人民群众对于现代化气象影视节目的需求。