劉燕 趙武

摘 要：太行山是我國重要的山脈和地理分界線，地形復雜，具有獨特的山區(qū)氣候特征，導致強對流天氣等氣象災害多發(fā)，制約了該區(qū)域經(jīng)濟和社會發(fā)展。太行山氣象防災減災協(xié)作區(qū)跨河南、河北、山西、山東四個省，包括12個地市。由于協(xié)作區(qū)位于四省交界地帶，各地市所在省份開發(fā)的決策服務系統(tǒng)一般針對本省，因此至今沒有針對本協(xié)作區(qū)天氣特點的專門氣象信息共享系統(tǒng)。安陽、邢臺等多個地市氣象局基于CIMISS聯(lián)合開發(fā)了太行山區(qū)域氣象信息共享平臺，為太行山協(xié)作區(qū)各地市的預報預警及決策服務工作提供了參考，對協(xié)作區(qū)成員單位的防災減災能力提升具有重要的意義。

關鍵詞：CIMISS;信息共享;WebGIS;太行山;聯(lián)防

中圖分類號：TP311.52文獻標識碼：A文章編號：1003-5168（2020）23-0022-03

Abstract： Taihang Mountain is an important mountain range and geographical boundary in China， with complex terrain and unique mountain climate characteristics， which leads to frequent meteorological disasters such as severe convective weather and restricts the economic and social development of the region. Taihang Mountain meteorological disaster prevention and mitigation cooperation zone covers four provinces including Henan， Hebei， Shanxi and Shandong， including 12 cities. Because the cooperation area is located in the junction of four provinces， the decision-making service system developed by the provinces where the cities are located is generally aimed at the own province， so far there is no special meteorological information sharing system for the weather characteristics of the cooperation area. Based on CIMISS， Anyang and Xingtai meteorological bureaus jointly developed the Taihang mountain area meteorological information sharing platform， which provides a reference for the prediction， early warning and decision-making services of all cities in Taihang Mountain cooperation area， and is of great significance to the improvement of disaster prevention and mitigation capacity of member units in the cooperation area.

Keywords： CIMISS;information sharing;WebGIS;Taihang Mountain;joint defense

太行山是我國重要的山脈和地理分界線，地形復雜，擁有獨特的山區(qū)氣候特征，強對流天氣等氣象災害多發(fā)，制約了該區(qū)域經(jīng)濟和社會發(fā)展。太行山氣象防災減災協(xié)作區(qū)跨河南、河北、山西、山東四個省，涉及12個地市。由于協(xié)作區(qū)位于四省交界地帶，各地市所在省份開發(fā)的決策服務系統(tǒng)一般只適用于本省，至今沒有針對本協(xié)作區(qū)天氣特點的專門氣象信息共享系統(tǒng)。隨著氣象觀測技術的進步、氣象數(shù)據(jù)種類的增多以及公眾對氣象服務需求的提升，相對分散和獨立的數(shù)據(jù)應用已經(jīng)制約了太行山氣象防災減災協(xié)作區(qū)氣象服務的進一步發(fā)展。

中國氣象局CIMISS的推廣和應用以及省際氣象數(shù)據(jù)的共享為跨省協(xié)作區(qū)氣象信息共享平臺建設提供了數(shù)據(jù)支撐[1]。目前，河南省氣象臺已經(jīng)依托CIMISS系統(tǒng)建立了黃河流域氣象信息共享系統(tǒng)，湖北省氣象部門基于CIMISS開發(fā)了長江流域氣象水文共享系統(tǒng)。安陽、邢臺等多個地市氣象局基于CIMISS聯(lián)合開發(fā)了太行山區(qū)域氣象信息共享平臺，為太行山協(xié)作區(qū)各地市的預報預警及決策服務工作提供了參考，對協(xié)作區(qū)成員單位的防災減災能力提升具有重要的意義。

1 系統(tǒng)設計

本系統(tǒng)利用WebGIS技術，采用瀏覽器/服務器（B/S架構），依托現(xiàn)代化的信息網(wǎng)絡，以標準化、規(guī)范化、統(tǒng)一的CIMISS數(shù)據(jù)環(huán)境為支撐[2]，建立Web方式訪問的太行山區(qū)域氣象信息共享平臺。

1.1 設計原則

太行山區(qū)域氣象信息共享平臺的設計主要遵循以下原則[3]：一是便于共享，依托氣象部門新一通信網(wǎng)絡及現(xiàn)代化的通信技術手段，實現(xiàn)協(xié)作區(qū)各市、縣氣象局之間網(wǎng)絡的互聯(lián)互通以及氣象數(shù)據(jù)的共享;二是充分利用現(xiàn)有資源，依托CIMISS系統(tǒng)，引進多省氣象數(shù)據(jù)，結合FTP調(diào)取等方式建立實時數(shù)據(jù)庫、歷史數(shù)據(jù)庫，建立數(shù)據(jù)存儲管理系統(tǒng);三是保證可維護性，系統(tǒng)按模塊設計，共分站網(wǎng)分布、實況監(jiān)測、氣象服務、統(tǒng)計查詢、系統(tǒng)管理5個模塊，便于系統(tǒng)管理和維護;四是凸顯實用性，系統(tǒng)信息共享服務采用B/S框架，結合用戶習慣，界面友好、簡潔，操作簡單、靈活。

1.2 總體框架

太行山區(qū)域氣象信息共享平臺采用組件化、分層次的原則進行設計，設計上采用客戶機/服務器（B/S）架構，平臺的支撐環(huán)境由基礎硬件層、基礎軟件層組成，并且由基于以業(yè)務、技術、管理等方面的標準規(guī)范體系、安全保障體系和運維管理體系作為架構上的保障和支撐。系統(tǒng)所涉及的數(shù)據(jù)包括太行山氣象協(xié)作區(qū)站網(wǎng)信息、氣象觀測數(shù)據(jù)、氣象預報產(chǎn)品、智能網(wǎng)格預報、環(huán)保數(shù)據(jù)等，包括用戶信息數(shù)據(jù)、元數(shù)據(jù)、地理信息數(shù)據(jù)等支撐數(shù)據(jù)，還包括平臺在運行過程中產(chǎn)生的日志文件、配置文件等。

平臺的硬件環(huán)境如下：服務器端部署在安陽市氣象局機房，數(shù)據(jù)庫服務器1臺，Web服務器1臺。外地市通過氣象業(yè)務內(nèi)網(wǎng)訪問該系統(tǒng)。平臺的軟件環(huán)境如下：服務器端操作系統(tǒng)為Windows 2003 Server，數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)為SQL Server，開發(fā)語言為Java和C#，采用模塊化進行程序設計?？蛻舳艘笕缦拢河嬎銠C操作系統(tǒng)版本高于Windows XP SP2，采用Net Framework 4.0 sp1插件，瀏覽器建議采用谷歌瀏覽器或360極速瀏覽器。

2 系統(tǒng)功能

2.1 站網(wǎng)分布模塊

站網(wǎng)分布模塊實現(xiàn)了太行山協(xié)作區(qū)各地市國家氣象觀測站、省級常規(guī)氣象觀測站、雷達站、環(huán)境氣象監(jiān)測站在GIS上的疊加顯示，點擊自動站某站點可查看站點詳細的實況數(shù)據(jù)（以折線圖和列表的方式展現(xiàn)）。

2.2 實況監(jiān)測模塊

實況監(jiān)測模塊主要實現(xiàn)了如下功能：太行山協(xié)作區(qū)成員（安陽、鶴壁、濮陽、新鄉(xiāng)等）的自動氣象站資料（溫度、風場、實時雨量、歷史雨量、相對濕度等）在GIS上的顯示（等值線圖、等值面圖）、查詢、統(tǒng)計、下載、排序功能，其中，風的顯示可通過控制粒子的運動實現(xiàn)風場自動化，雨量色斑圖可點播放按鈕以動畫形式反映雨區(qū)移動;當實況雨量、溫度、風場達到設置的閾值，以短信和語音形式報警;將濮陽、長治、邯鄲新一代天氣雷達數(shù)據(jù)通過算法生成太行山協(xié)作區(qū)天氣雷達拼圖，并疊加到GIS上，點擊動畫按鈕可播放動畫，為協(xié)作區(qū)成員單位天氣過程演變判斷提供依據(jù)和參考;將環(huán)保數(shù)據(jù)六參數(shù)（PM2.5、PM10、SO2、CO、NO2、O3）按參數(shù)類型查詢以及統(tǒng)計分析并在GIS上以數(shù)值圖、等值面圖等方式展示。

2.3 氣象服務

氣象服務模塊實現(xiàn)了如下功能：將協(xié)作區(qū)的天氣預報以氣象圖標的方式疊加到GIS地圖上，點擊某市或縣圖標可獲取該地7 d天氣預報數(shù)據(jù)并以列表展示;獲取協(xié)作區(qū)地市及縣局所發(fā)最新預警信號，以標準預警圖標的方式疊加到地圖上，點擊圖標顯示該條預警的詳細信息，同時，以短信形式將預警信號傳遞給協(xié)作區(qū)成員單位的相關人員[4];提供了協(xié)作區(qū)精細化5 km×5 km空間分辨率的0～10內(nèi)的智能網(wǎng)格預報（溫度、降水、風速）產(chǎn)品，為協(xié)作區(qū)氣象預報及決策服務提供了更高準確率、更高分辨率、更高更新頻率的服務產(chǎn)品。

2.4 統(tǒng)計查詢

統(tǒng)計查詢模塊主要實現(xiàn)了如下功能：一是歷史數(shù)據(jù)查詢，根據(jù)地區(qū)、站點類型、日期范圍、要素類型、站點名稱，查詢對應的歷史數(shù)據(jù)并以折線圖（包含最低最高明顯標識）和表格列表的方式展示;二是站點數(shù)據(jù)統(tǒng)計，根據(jù)地區(qū)、排名順序、日期范圍、站點，查詢出該站點所有氣象要素;三是環(huán)境數(shù)據(jù)統(tǒng)計，根據(jù)地區(qū)統(tǒng)計某段時間內(nèi)環(huán)境數(shù)據(jù)（PM2.5、PM10、SO2、CO、NO2、O3），將統(tǒng)計結果以列表、折線圖等方式展示;四是預警信號統(tǒng)計，將某段時間內(nèi)發(fā)布的預警信號根據(jù)預警信息發(fā)布地區(qū)、顏色、類型進行統(tǒng)計并將統(tǒng)計結果以柱狀圖等多種方式展示。

2.5 系統(tǒng)管理

系統(tǒng)管理模塊可以實現(xiàn)對系統(tǒng)用戶的管理及重要參數(shù)的設置，包括管理員管理、角色管理、參數(shù)管理、短信用戶管理、語音短信報警管理、報警閾值設置。

3 實現(xiàn)關鍵技術

3.1 數(shù)據(jù)共享、存儲及數(shù)據(jù)庫設計

全國氣象部門新一代通信網(wǎng)絡已經(jīng)實現(xiàn)了太行山協(xié)作區(qū)各省之間的氣象信息傳輸及共享，依托該網(wǎng)絡實現(xiàn)了太行山協(xié)作區(qū)預報預測、預警信號等氣象預報服務產(chǎn)品的收集與共享，并通過CIMISS系統(tǒng)實現(xiàn)協(xié)作區(qū)氣象觀測數(shù)據(jù)的共享。

該平臺氣象資料以文件存儲及數(shù)據(jù)庫存儲兩種方式存儲。其中，雷達數(shù)據(jù)和智能網(wǎng)格資料以文件方式存儲于指定目錄，因為智能網(wǎng)格預報數(shù)據(jù)量比較大，所以人們需要對數(shù)據(jù)讀取算法進行優(yōu)化。自動站數(shù)據(jù)、環(huán)保數(shù)據(jù)等以數(shù)據(jù)庫方式存儲。平臺數(shù)據(jù)庫包括實時庫和歷史庫，通過定時讀取CIMISS接口建立了本地實時數(shù)據(jù)庫。實時庫存儲需要滿足高速響應需求，根據(jù)數(shù)據(jù)入庫策略，從CIMISS接口讀取氣象資料并進行入庫處理，將其儲存至數(shù)據(jù)庫特定位置;歷史庫從實時庫中定時追加更新;根據(jù)數(shù)據(jù)備份策略，定期對數(shù)據(jù)進行備份;根據(jù)數(shù)據(jù)清除策略，定期對時效外的數(shù)據(jù)進行清除;實時監(jiān)控服務器狀態(tài)、數(shù)據(jù)入庫、存儲空間情況。

3.2 CIMISS接口讀取

太行山氣象信息共享平臺的實況氣象資料主要來源于CIMISS系統(tǒng)，加載CIMISS提供的客戶端庫文件music-client-vx.x.x.dll及Ice.dll，調(diào)用CIMISS的getSurfEleInRegionByTime接口（按時間、地區(qū)減索地面要素數(shù)據(jù)），用C#編程實現(xiàn)。

params.put（"dataCode"， "SURF_CHN_MUL_HOR"） ;

params.put（"elements"， "Station_ID_C，PRE_1h，PRS，RHU，VIS，WIN_S_Avg_2mi，WIN_D_Avg_2mi，Q_PRS"） ;

params.put（"times"， "20150917000000"） ;

params.put（"orderby"， "Station_ID_C：ASC"） ;

params.put（"limitCnt"， "10"） ;

RetArray2D retArray2D = new RetArray2D（） ;

4 應用事例

太行山氣象信息共享平臺打通了跨省氣象信息共享的壁壘，目前已經(jīng)推廣到太行山氣象協(xié)作區(qū)各市、縣氣象局。該平臺有助于精準地分析、預測、定位災害性天氣的發(fā)生和演變過程，提升了整個太行山區(qū)域氣象災害聯(lián)防能力及服務水平，在區(qū)域協(xié)作方面發(fā)揮效益。此外，由于協(xié)作區(qū)多數(shù)成員單位都處于京津冀及周邊“2+26”城市，周邊氣象條件對大氣污染濃度具有一定影響，本平臺還對太行山氣象協(xié)作區(qū)成員單位大氣污染防治氣象保障服務提供依據(jù)和參考。

5 結語

太行山氣象信息共享平臺基于太行山區(qū)域氣象信息共享業(yè)務服務需要，實現(xiàn)了協(xié)作區(qū)域內(nèi)氣象資料互通共享、實時獲取，初步建立了具有區(qū)域特色的太行山區(qū)域氣象信息共享業(yè)務規(guī)范，有助于更精準性地分析、預測、定位災害性天氣的發(fā)生[5]。2019年5月，該平臺開始在太行山氣象防災減災協(xié)作區(qū)各地市氣象部門投入業(yè)務試運行，目前運行效果良好，它提升了太行山氣象協(xié)作區(qū)氣象災害監(jiān)測預警能力，從而更好地發(fā)揮區(qū)域一體化力量，同時提升了區(qū)域氣象防災減災能力，減輕和避免災害性天氣對人民群眾的生命財產(chǎn)造成的損失。

參考文獻：

[1]史彩霞，黎穎智，張許斌.基于CIMISS的廣西氣象服務信息綜合業(yè)務系統(tǒng)的設計與實現(xiàn)[J].氣象研究與應用，2016（4）：82-85.

[2]饒灶鑫，藍秋萍.氣象要素實時監(jiān)測預警平臺的設計與實現(xiàn)[J].數(shù)字技術與應用，2018（10）：159.

[3]趙芳，熊安元，張小纓，等.全國綜合氣象信息共享平臺架構設計技術特征[J].應用氣象學報，2017（6）：750-758.

[4]賀音，何林.陜西省氣象信息服務系統(tǒng)的設計與實現(xiàn)[J].陜西氣象，2017（2）：19-21.

[5]謝道奇.基于HXGIS的流域氣象信息共享服務平臺[J].人民長江，2017（9）：103-107.