高婷 陳晴 孫曉燕 徐海明 楊明 陸明

（1 浙江省氣象信息網絡中心，杭州 310017；2 浙江省氣象局，杭州 310002）

0 引言

近年來，中國氣象局提出“加快集約整合、推動氣象大數(shù)據(jù)資源共建共享”的目標。各地氣象部門積極推進本部門與交通、水利等氣象相關行業(yè)的數(shù)據(jù)共享，以實現(xiàn)跨行業(yè)的數(shù)據(jù)價值挖掘。目前浙江省氣象局已獲取來自環(huán)保、水利、交通、電力、海洋等氣象相關行業(yè)的共享數(shù)據(jù)。行業(yè)的特種觀測數(shù)據(jù)不僅可以補充氣象站點數(shù)量的不足，還可以擴展觀測內容與種類，對氣象監(jiān)測起到有益的補充與擴展作用，充分利用多種數(shù)據(jù)源，可以為氣象預警預報與防災減災提供更高的保障。

由于行業(yè)氣象數(shù)據(jù)標準各不相同，導致各類數(shù)據(jù)在共享方式、數(shù)據(jù)格式、數(shù)據(jù)質量上均有較大的差異，且與氣象部門對觀測數(shù)據(jù)的要求也有很大偏差，難以直接應用在氣象業(yè)務中。隨著氣象現(xiàn)代化信息化的不斷發(fā)展，國家及各級政府都在強調標準體系的建立及完善[1]，氣象標準化是氣象現(xiàn)代化的表征之一[2]。因此，設計氣象相關行業(yè)間共享數(shù)據(jù)的標準化處理流程，實現(xiàn)從數(shù)據(jù)接收到數(shù)據(jù)存儲共享的全流程規(guī)范化管理，制作出行業(yè)間共享觀測數(shù)據(jù)標準化數(shù)據(jù)集，具有重要的意義，可為加快推進多源信息在氣象中的應用，實現(xiàn)各類數(shù)據(jù)的融合提供基礎與保障。對氣象數(shù)據(jù)起到了很好的補充與擴展作用，在氣象服務中不可或缺。

1 數(shù)據(jù)介紹

目前浙江省氣象局已獲取海洋、交通等共計6個部門的共享數(shù)據(jù)，具體資料情況匯總如表1。

表1 行業(yè)間共享數(shù)據(jù)匯總表Table1 The summary of sharing data between industries related to meteorology

從表1可見，行業(yè)間數(shù)據(jù)種類豐富，觀測要素中既有氣象中常用的溫壓濕風等數(shù)據(jù)，又有水位、流量、AQI、NO2等行業(yè)特色數(shù)據(jù)，大大擴展了氣象觀測數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)種類。分析表1，還可以看出不同來源的行業(yè)間數(shù)據(jù)在共享方式、觀測頻率、數(shù)據(jù)計量單位等方面均有差異與不同。

利用站點的經緯度信息，可獲取氣象相關行業(yè)間共享數(shù)據(jù)在空間的分布特征，其中交通站、電力站、水文站的空間分布如圖1所示。

圖1 目前浙江省行業(yè)間已共享數(shù)據(jù)站點空間分布Fig. 1 Distribution of sharing weather stations between industries in Zhejiang Province

從圖1中可以看出，行業(yè)間自動站在全省數(shù)量眾多、覆蓋密集，且所在位置與氣象站互不重疊，充分利用行業(yè)間的數(shù)據(jù)，可以填補氣象監(jiān)測的盲點與空白。

2 設計原則與方法

行業(yè)間共享數(shù)據(jù)的處理流程設計應充分考慮以下三個方面：一是盡量保持原始觀測數(shù)據(jù)的完整性，二是確保數(shù)據(jù)的可靠性，三是滿足數(shù)據(jù)查詢的便捷性。同時，應考慮在保留各類行業(yè)間特色數(shù)據(jù)的基礎上，盡量將其中常用的氣象觀測要素與本部門的觀測數(shù)據(jù)進行統(tǒng)一?；谝陨显瓌t，初步設計了行業(yè)間共享數(shù)據(jù)標準化處理流程（圖2）。

圖2 行業(yè)間共享數(shù)據(jù)標準化處理流程設計方案Fig. 2 The design flow of the standard preprocess for sharing data between

針對氣象相關行業(yè)間共享數(shù)據(jù)標準化處理流程，主要內容有以下幾個方面。

2.1 建立行業(yè)間報文型數(shù)據(jù)的存儲標準

2.1.1 文件目錄結構規(guī)范

為了實現(xiàn)行業(yè)間觀測數(shù)據(jù)與氣象數(shù)據(jù)的統(tǒng)一，考慮依據(jù)數(shù)據(jù)分類，以樹形結構為存儲目錄結構。參考中國氣象局制定的《氣象要素分類與編碼》（QXT 102—2009），將數(shù)據(jù)分為16大類，其中第16大類，為“其他數(shù)據(jù)”，其解釋為其他行業(yè)觀測獲得或收集加工的各種資料及相應數(shù)據(jù)產品。故可將行業(yè)間數(shù)據(jù)劃分到此類中，作為目錄的第一層次；其次，根據(jù)行業(yè)間數(shù)據(jù)的生產單位，進行目錄第二層次的分類；若在以上兩層次的基礎上，數(shù)據(jù)還未能劃分，則可根據(jù)數(shù)據(jù)的格式、時空屬性等不同特點進行第三到第四層次的劃分。

依據(jù)以上數(shù)據(jù)分類原則，結合各類行業(yè)間數(shù)據(jù)的實際特點，設計了浙江省行業(yè)間共享報文數(shù)據(jù)目錄結構（表2）。

2.1.2 文件命名的規(guī)范

參考《國家氣象中心文件命名規(guī)范》《全國公共氣象服務產品庫文件命名規(guī)范》《氣象數(shù)據(jù)傳輸文件命名》（QX/T 129—2011），并結合行業(yè)間數(shù)據(jù)的實際特點，將行業(yè)間觀測文件命名格式規(guī)范如下：

Pflag_productidentifier_department_oflag_originator_yyyyMMddhhmmss_Ftype_Timer.type

1）pflag字段：用來指示對后面productidentifier字段如何進行解碼。目前pflag 的取值均為Z，表示文件為國內交換的資料。

2）productidentifier字段：用來標識文件中數(shù)據(jù)的實際類型，當pflag為Z時，編碼如表3。

3）department：用來指示數(shù)據(jù)生產的機構。

4）oflag：用來指示對后面的originator字段如何進行編碼。目前，oflag字段可以有以下允許的值：C、I、S，分別表示后面originator字段按四位編碼（即CCCC碼）進行解碼、按目前臺站區(qū)站號5位碼或站名進行編碼、按站號+子站號進行編碼。

5）originator：不定長，用來代表文件的生成地點，一般可用臺站號或臺站名代替。

6）yyyyMMddhhmmss：文件生成時間“年月日時分秒”。

7）Ftype：代表文件的屬性，常見取值有B（代表業(yè)務通知）、O（代表觀測資料）、P（代表加工產品、反演資料、預報產品、服務產品）、C（代表測站站點信息）、R（代表各種統(tǒng)計信息、質量管理信息）、L（代表系統(tǒng)運行l(wèi)og文件）。由于行業(yè)間報文數(shù)據(jù)均為觀測數(shù)據(jù)，故Ftype取固定值O。

8）Timer：指示是否為定時觀測，定時觀測用FTM、非定時觀測用ITM表示。

9）Type字段：是一個可變長度的字段，用以標識文件的一般格式類型。

依據(jù)以上命名規(guī)范，將現(xiàn)有的行業(yè)間報文型數(shù)據(jù)命名如表4所列。

2.2 行業(yè)共享數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)庫的設計

由于報文型數(shù)據(jù)不方便用戶讀取，考慮以數(shù)據(jù)庫形式存儲共享行業(yè)間數(shù)據(jù)。依據(jù)各類行業(yè)間數(shù)據(jù)觀測要素的不同，分別建立各行業(yè)間數(shù)據(jù)的獨立數(shù)據(jù)庫。數(shù)據(jù)庫設計包括數(shù)據(jù)庫名、表名、字段名的設計，字段類型、數(shù)據(jù)單位的規(guī)范，具體設計以《氣象數(shù)據(jù)庫存儲管理命名》（QX/T233—2014）為標準。對于其中的氣象要素，需保證其記錄單位與本部門的一致。對于行業(yè)間的特色觀測要素，結合行業(yè)應用為設計實施準則。

依據(jù)以上，將行業(yè)間數(shù)據(jù)庫命名規(guī)范為：數(shù)據(jù)庫分級代碼_數(shù)據(jù)管理中心代碼_數(shù)據(jù)分類代碼_數(shù)據(jù)所屬大類_數(shù)據(jù)生產單位標識代碼。如行業(yè)間共享海洋數(shù)據(jù)庫命名為：P_BEHZ_D_OTHE_ oceanDB。

數(shù)據(jù)表的命名規(guī)范為：氣象數(shù)據(jù)存儲管理代碼[_氣象數(shù)據(jù)存儲管理代碼]_數(shù)據(jù)庫對象代碼[_數(shù)據(jù)庫對象代碼][_數(shù)據(jù)庫對象擴展屬性代碼]。如海洋小時數(shù)據(jù)表命名為：OTHE_ OCEAN_BEHZ_MUL_HOR_TAB。

數(shù)據(jù)表中的相關字段采用V、Q、C和D等字母作為前綴，用以表示其數(shù)據(jù)類型（表5）。

表5 字段類型前綴說明Table 5 The description for the prefix of field type

對于其中的氣象要素相關字段命名，氣象要素代碼由XXYYY[_ZZZZ]組成。XX為要素類型碼，YYY為要素碼，[_ZZZZ]是要素特殊碼，為自由碼。氣象要素以外的其他要素字段采用帕斯卡（Pascal）命名規(guī)則執(zhí)行。

2.3 基于行業(yè)間共享數(shù)據(jù)的接口設計與開發(fā)

在建立統(tǒng)一規(guī)范的數(shù)據(jù)環(huán)境的基礎上，充分考慮在多種環(huán)境下的適用性，基于全國綜合氣象信息共享平臺（CIMISS）系統(tǒng)開發(fā)部門間共享數(shù)據(jù)的訪問接口，實現(xiàn)部門間共享數(shù)據(jù)的集約、高效共享。

開發(fā)的數(shù)據(jù)訪問接口提供全面的數(shù)據(jù)獲取功能，包括：行業(yè)間站點資料的按站檢索、按時間檢索、按要素檢索以及數(shù)據(jù)的按時間、按區(qū)域、按站統(tǒng)計等功能，并提供多種選擇的返回格式。

3 結論

參照行業(yè)共享數(shù)據(jù)的標準化業(yè)務流程，將行業(yè)數(shù)據(jù)進行相應的規(guī)范化處理，實現(xiàn)了行業(yè)共享數(shù)據(jù)的標準化管理，并建設了存儲行業(yè)共享數(shù)據(jù)的存儲數(shù)據(jù)庫，通過接口調用，實現(xiàn)行業(yè)間共享數(shù)據(jù)的實時訪問。如圖3 為“浙江氣象決策服務云平臺”中接入的水文、交通、電力站數(shù)據(jù)的實時數(shù)據(jù)。從圖3中可以看出，通過數(shù)據(jù)接口獲取行業(yè)間的氣象數(shù)據(jù)，實現(xiàn)了各類部門間資料與本部門數(shù)據(jù)的一張圖顯示，體現(xiàn)了多源信息在氣象中的融合，保障了行業(yè)間數(shù)據(jù)的應用。

圖3 浙江氣象決策服務云平臺中行業(yè)間數(shù)據(jù)的實時顯示Fig. 3 Display for the sharing data between industries in meteorological decision service platform for Zhejiang

本文表明，行業(yè)共享數(shù)據(jù)進行標準化的業(yè)務流程管理，符合中國氣象局提出的“加快集約整合、推動氣象大數(shù)據(jù)資源共建共享”的目標，有利于各類業(yè)務平臺方便獲取行業(yè)間資料，為行業(yè)間數(shù)據(jù)的應用提供了基礎性保障。由于目前中國氣象局還未頒發(fā)針對行業(yè)間共享數(shù)據(jù)的處理辦法，此文中提出的標準化處理流程可為各省、市氣象部門提供參考，具有實用意義。