厦门市气候环境监测评估系统的设计与应用

杨秀敏，郭林

（厦门市气象服务中心，福建厦门 361012）

近年来，气候变化引起的环境问题越来越受到关注。城市气候的研究最初集中在对城市及其周边地区温、湿、风等气象条件的研究，以气象观测基本要素分析为主[1]；随着遥感技术的发展和计算机技术的引入，城市气候研究逐渐深入环境影响变化上。目前对于紫外线、酸雨、热岛、舒适度、体感温度、森林火险等与人的生活息息相关的一些气候环境因素，具有多年的观测资料和数据，但是缺乏实时分析和应用技术手段，无法掌握厦门气候环境方面的详细现状，无法实现一些气候环境因素的及时监测和风险评估，无法顺利地开展气候环境、生活气象等方面的气象服务工作。

开发气候环境监测评估系统，有利于掌握厦门市气候环境状况，促进气候环境服务工作的提升，为城市气候服务范围的拓宽和开展城市环境气象服务[2]提供技术支持。

1 系统建设内容

建立厦门市气候环境监测与评估系统，完善厦门市气候环境的实时监测与评估，包括对酸雨、热岛强度、紫外线、森林火险、体感温度、人体舒适度、能见度、相对湿度等气候环境要素的实时监测和分析评估。同时，通过简单操作实现各类评估报告的快速生成，提高准确度，提升城市气候服务能力。

2 系统结构与功能

2.1 系统结构

系统采用B/S（Browser/Server浏览器/服务器模式）架构设计，进行开发，用户安装浏览器，系统核心业务与数据库管理系统部署在服务器上，浏览器通过Web Server与数据库进行数据交互。前后端分离技术，保证系统未来的可扩展性及兼容性。

系统总体架构分为4个层级：基础平台层、采集与存储管理层、分析计算层、可视化层。

2.1.1 基础平台层

采用虚拟化技术及分布式计算平台构建，处理海量数据。底层存储基分布式文件系统。

2.1.2 采集与存储层

对接福建省气象局气象数据统一服务接口、厦门市气象局现有气象资料数据库，根据数据采集配置，从各类数据源中快速获取相关数据，对收集到的资料进行数据识别、文件名称检查、文件解压缩处理、文件拆分处理、文件格式的检查和转换等，并构建集约化气象观测资料的数据存储平台，为各类气象观测资料提供统一、规范的应用接口和数据环境，实现各类观测资料的统一获取、存储、管理和显示应用的无缝对接。

2.1.3 分析计算层

充分利用多核多CPU以及服务器集群的力量，根据各类观测资料的资料存储规范，对各类观测资料解析和提取，对解析得到的数据采用模型化的概念进行分析和计算，形成参数化产品。

2.1.4 可视化层

基于WEBGIS地图以及矢量化图形、HTML5、WEBGL等先进的GIS分析、图形处理和信息推送技术，建立基于B/S架构的气象要素资料显示和交互分析平台，提供友好的人机交互界面，对气象观测资料进行图形图像渲染和显示。

2.2 系统功能

系统总体功能包括数据处理、构建基于WEBGIS的地图、气候环境实时监测、气候环境历史分析、气候环境产品制作等。系统功能框架如图1所示。

图1 系统功能框架Fig.1 The system functional framework

2.2.1 数据处理功能

包括数据采集、数据解码、数据存储、数据监控等。

2.2.2 构建地图功能

在厦门市范围内构建基于WEBGIS的区和镇街边界。各类边界以不同粗细线条或色彩区分，色彩深浅偏淡，并随着缩放进行调整，以图面整洁为准。地名标识、站名可勾选。地理信息准确可靠。

2.2.3 气候环境实时监测功能

主要对气候环境的实时数据进行监控，根据不同要素的特点，按照业务规范的要求，对紫外线、酸雨、热岛强度、舒适度指数、体感温度、森林火险天气指数等气候环境服务产品指数进行实时计算，在WebGIS或图表上进行显示和实时监测，并通过与历史统计值的对比实现对气候环境情况简要实时分析。另一方面，基于格点化预报产品，对部分气候环境要素（包括人体舒适度、体感温度、森林火险天气指数）进行预报预测，实现实况和预报融合显示。

2.2.4 气候环境历史分析功能

主要对厦门市近年来的气候环境数据进行统计分析，得出各类气候环境值的统计量，建立历史数据库，并进行历史数据库月度、年度更新。可以在此基础上实现旬、月、季、年等平均计算、检索、对比和查询，形成时间演变和空间分布图，任意时段任意站点（或区域）历史演变曲线与特定年份的空间分布。

2.2.5 气候环境产品制作功能

包括厦门市气候环境监测评估报告。通过预制模板和素材的配置，实现对报告产品的快速制作。产品制作支持定期生成常规的业务产品供用户查阅，最终的服务产品支持多种文档格式（doc、docx、pdf等）输出。

3 系统应用情况

“厦门市气候环境监测与评估系统”在厦门市气象服务中心进行了推广应用。该系统使用以来，有效提升了厦门市气候环境监测数据管理和资料分析水平，为厦门市气候环境评估提供了较好的技术支撑。同时，系统的应用以及气候环境监测报告的制作，丰富了气象服务产品，提升了气象服务水平，对公众的生产和生活具有一定的指导作用。

4 结语

详细论述了厦门市气候环境监测与评估系统的建设内容、系统架构、功能结构及系统实际应用情况。通过该系统的建设和使用，完善了气候环境相关要素的监测评估手段，便于实时掌握厦门市气候环境方面的相关情况，为提升气候环境方面的服务水平提供良好的资料基础和技术支持。该系统操作简单快捷，有利于提高业务人员的工作效率。