重大活动气象服务保障中智能网格预报的应用

于 晨，陈 丹

（1.福建省气象灾害防御技术中心，福建 福州 350001；2.福州市气象局，福建 福州 350001）

近几年，我国气象局不断发展现代天气业务的相关内容，在天气预报发展中，形成了完善的智能网格化管理形式，在实施过程中要按照现有的规范和要求，合理地进行数据编程。以MICAPS3.2框架系统为例，在实施中研制了编辑平台，可对各个单点以及区域进行修改，提供了等值压缩等功能。经过智能化的系统推广之后，浏览器/服务器（B/S）架构的大城市精细化格点预报系统及站点预报模型，可应用到不同“面”预报中，结合预报的具体要求和注意事项，建立精细化格点预报服务一体化系统。

1 智能网格预报数据分析和平台概述

1.1 智能网格预报数据特点

智能网格预报服务系统以多模式数据为主，涉及到ES模式和GRAPES模式，集成化的管理形式有突出的作用，采取现有的技术可形成一套预报产品，本身的分辨概率比较高，适用性强。具体的产品有全网网格预报产品、国家级网格预报指导产品和省级网格预报产品等。在具体检测中，可进行温度、最高温度、最低温度、湿度等检测，根据24 h、12 h、6 h、3 h的降水情况，风向风速、天气情况和云量等，进行基本要素的分析。基本要素空间分辨率是5 km，预报时间可达到1个月。在不同的要素网格预报分析中，其预报的时效是1个星期，空间分辨率10 km，针对具体情况，采取的是二进制的通用原则进行GRIB格式的存储[1]。

1.2 平台需求

MOAP的平台涉及的业务数据种类比较多，数据量大，要求管理平台对各项问题及时处理。针对智能网格建设的概况，及时分析各种气象数据的基本情况，对网格传输以及网络共享等服务形式进行分析，解决无缝隙智能网络的相关问题。在实施阶段，通过空间分析和统计的方式，可不断地融合其他数据，进行数据的统一分析，实现检测和预警，效果突出[2]。

1.2.1 智能网格预报数据加工处理

具体的气象服务管理是从全国的综合服务系统中获得数据，在整个阶段应用到网络传输和信息分析等。在信息共享的过程中，要以标准化的数据形式作为基础，针对网格数据的标准化文件类型进行处理，减少网络传输的压力。如果其中的各项服务无法满足网络服务的要求，可借助MOAP平台，高效准确地获取相关数据内容。此外，分层分块的加工处理形式也有一定的作用，在数据平台分析中，进行交互处理后，获得预报服务信息的时间不超过10 s。

1.2.2 任意位置的智能网格数据共享服务需求

智能网格预报系统中涉及到的服务形式也较多，要明确其中的基础条件。MOAP平台建设模式以多数据形式为基础，在数据操作中，借助标准的网络服务形式，实现一定范围内的气象数据共享。在具体的管理过程中，该平台研发出气象数据网络共享服务接口，对对应的数据进行分析，将其提供给预报业务系统以及气象服务系统。在移动终端上，可提供相对精确的服务形式，对实况天气进行分析。为了确保平台共享服务的效率，接口要具备支持秒级响应的能力和应对800个用户并发访问的要求[3]。

1.2.3 历史气象服务系统分析

在平台建设的阶段，融合现有的历史站点，依据网格实际情况和预报情况，掌握海量格点/站点数据的各项内容。其中，历史站点数据涵盖的范围比较广，自动站从建站以来，气象要素值和历史极值等形成了一套支持历史-现在-预报一体化的网格气象大数据分析系统。

1.2.4 预报数据的可视化分析

在平台建设中，要实现网格数据在不同的环境下的应用，经过技术的合理采用之后能确保GIS系统发挥作用，实现数据的可视化操作。合理化采用后，从数据获取到更新，总体显示时间不能超过1.5 s。结合气象应用服务场景的差异，以GIS空间分析作为基础，要对灾害天气影响区域的各种数据统计进行智能化展示，主要包括影响区的人口经济和重要目标等，通过合理化管理，满足不同服务场景的要求[4]。

1.3 架构设计

MOAP平台设计上游对接涉及到的内容也比较多，例如国家级网格预报业务指导产品和国省融合拼接产品，结合数值模式等业务内容提供以网格预报应用为核心的实况监测预警。在平台设计中采取B/S架构形式，针对MICAPS4网络平台架构的开发，对框架进行智能网格预报专业应用的定植和扩展。其中MICAPS4网络平台提供的通用模块和良好的扩展接口，在各项数据资料获取中占据重要的地位。平台设计有3层，第1层以数据库为主，数据主要是来自CIMISS数据环境，第2层基础地理信息数据库是服务层，在不同的服务系统中都要明确服务器的终端要求，提供必要的服务，第3层是表示层，采取的是MICAPS4网络前端框架提供的数据模型，在系统框架周进行了接口预设，合理地进行网格数据获取，借助可视化系统，按照设计流程要求实施。

2 重大活动气象服务保障中智能网格应用

本次研究中以“环广西”赛道气象服务设计作为基础，在整个架构过程中，需要注意的是必须明确服务机制的具体要求，通过合理化预设之后，及时获取数据信息。

2.1 数据库设计

平台设计中采取的是集中方式和三层结构结合的形式进行预设，搭建模式以基于Microsoft SQL Server 2008的数据库为主。合理的预设可减少系统的处理瓶颈，提升系统的整体性能。在具体管理中，平台数据库分为文件数据库、赛道信息库以及气象信息库等，在文件中，需要掌握“环广西”赛事LOGO、赛事关键点图标、赛道周边景点图片等信息。各个信息库中的数据分为系统表、业务表和码表等。系统表主要应用在管理系统中，可确保系统的正常使用。业务系统的开展比较复杂，业务表一般显示的是具体的业务功能，能对信息数据进行存储。随着业务形式的不断扩展，码表形式主要存在业务表中，其中包括的是code和text 2个字段，业务表中存储码表code有助于处理相关信息，在具体的业务形式中，关联查询test，可实现信息数据的及时维护。

2.2 后台自动数据入库平台设计

后台数据自动入库的平台设计采取的是C/S架构形式，在实施中利用的是PYTHON的多线程并行处理技术以及CIMISS系统提供的MUSIC接口，能对全区智能网格预报的气温、湿度和风向风速等进行提取，结合对应的数据转换形式要求，经过2次加工之后，将其传输到信息库中，可实现数据的采集、传输和存储等。

2.3 B/S环广西赛道气象服务产品共享平台建设

环广西赛道服务产品的共享平台建设分布在不同的结构中，例如，SOA的B/S架构可采取WebGIS、JAVA以及Open Layers和HTML等技术开发一个智能化、集约化的赛事气象服务产品共享平台。在平台的预设中对沿线的天气情况进行查询，可提供服务产品的展示模块，对赛道产品进行滚动更新。在平台部署的阶段，用户通过媒介平台，制作对环广西赛道预报产品，形成中英文产品之后，对外发布。

3 结语

智能网格预报形式在具体发展中，能实现“环广西”气象服务的合理操作，能为重大活动提供对应的气象需求。要不断完善气象服务平台的相关功能，实现全方位和全程性的气象服务供给，进一步提升了气象服务的能力。