王海燕，于海躍，魯 岳

（甘肅省酒泉市氣象局，甘肅 酒泉 735000）

酒泉市位于甘肅省河西走廊西端的阿爾金山、祁連山與馬鬃山（北山）之間[1-3]，北部少部分與蒙古國接壤，大部與內(nèi)蒙古自治區(qū)阿拉善盟相鄰，西接新疆維吾爾自治區(qū)，南接青海省海西蒙古族自治州和海北藏族自治州[4]。東西長約680km，南北寬約550km，總面積19.2 萬km2，占甘肅省面積的42%[5]。其中，西部屬溫帶干旱區(qū)，南部祁連山屬高寒帶半干旱半濕潤區(qū)。其特點(diǎn)是熱量資源充足，晝夜溫差大，降水量少，蒸發(fā)量大，日照時(shí)間長，太陽能資源豐富[6-7]。

近年來，國內(nèi)外學(xué)者對于酒泉市氣象服務(wù)進(jìn)行了大量研究，主要涉及服務(wù)決策、天氣預(yù)報(bào)業(yè)務(wù)、農(nóng)業(yè)氣候服務(wù)、人事管理等方面[8-11]。但涵蓋氣象實(shí)況監(jiān)測資料、天氣預(yù)報(bào)資料，結(jié)合公路氣象服務(wù)，建立智慧化氣象服務(wù)系統(tǒng)，針對酒泉市地理位置和氣候特點(diǎn)的氣象服務(wù)研究較少。為加強(qiáng)酒泉市氣象信息化建設(shè)工作，提升信息化技術(shù)水平，酒泉市氣象局結(jié)合了內(nèi)部實(shí)際數(shù)據(jù)環(huán)境、應(yīng)用現(xiàn)狀和新形勢下的業(yè)務(wù)需求而提出的具有真正高實(shí)用性、高可靠性、易操作性、業(yè)務(wù)連續(xù)性較強(qiáng)的一體化業(yè)務(wù)處理平臺(tái)。解決過去應(yīng)用中缺乏統(tǒng)一規(guī)劃、底層設(shè)計(jì)不牢靠、應(yīng)用需求不完整等而導(dǎo)致的應(yīng)用開發(fā)零散拼湊的問題。從智慧化天氣實(shí)況監(jiān)測網(wǎng)建設(shè)、精細(xì)化氣象預(yù)報(bào)、智慧化決策服務(wù)、區(qū)域氣象模擬4 個(gè)方面進(jìn)行研究，以先進(jìn)、成熟、高效的技術(shù)手段為支撐，建成具有規(guī)范、穩(wěn)定、實(shí)用、可延續(xù)性的綜合業(yè)務(wù)系統(tǒng)，為酒泉市氣象事業(yè)發(fā)展提供有力的保障和業(yè)務(wù)科技支撐。

1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1.1 數(shù)據(jù)組成

本平臺(tái)將甘肅省CIMISS 系統(tǒng)為數(shù)據(jù)源，提取實(shí)時(shí)資料以及近30 年的歷史資料，在酒泉市進(jìn)行二次加工處理，同時(shí)存入本地?cái)?shù)據(jù)庫，“數(shù)據(jù)云”。目前，酒泉市氣象局有68 個(gè)區(qū)域氣象觀測站，針對災(zāi)害性天氣建立了預(yù)報(bào)預(yù)警流程，實(shí)現(xiàn)了全天候運(yùn)行的氣象服務(wù)體系。結(jié)合基礎(chǔ)地理數(shù)據(jù)（行政邊界、氣象站點(diǎn)和公路鐵路沿線圖），實(shí)現(xiàn)了市縣監(jiān)測、預(yù)報(bào)、預(yù)警服務(wù)產(chǎn)品數(shù)據(jù)發(fā)布的功能。具體數(shù)據(jù)有21 種，分別為：（1）酒泉市3 個(gè)國家級自動(dòng)站基礎(chǔ)觀測數(shù)據(jù)（小時(shí)數(shù)據(jù)）。（2）酒泉市所有區(qū)域站基礎(chǔ)觀測數(shù)據(jù)（小時(shí)數(shù)據(jù)）。（3）基于自動(dòng)站、區(qū)域站基礎(chǔ)數(shù)據(jù)（小時(shí)數(shù)據(jù)）需要生成的二級資料數(shù)據(jù)庫，包括：①常規(guī)要素不同時(shí)間尺度數(shù)數(shù)據(jù)庫；②常規(guī)氣象要素之外農(nóng)業(yè)氣象相關(guān)要素不同時(shí)間尺度數(shù)據(jù)庫；③降水量不同時(shí)間尺度資料數(shù)據(jù)庫。（4）自動(dòng)站、區(qū)域站加密數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)庫。（5）災(zāi)害性天氣數(shù)據(jù)庫。（6）指導(dǎo)預(yù)報(bào)數(shù)據(jù)庫。（7）數(shù)值模式預(yù)報(bào)及其釋用產(chǎn)品數(shù)據(jù)庫。（8）本地預(yù)報(bào)產(chǎn)品數(shù)據(jù)庫。（9）預(yù)報(bào)服務(wù)產(chǎn)品數(shù)據(jù)庫。（10）A 文件資料庫。（11）區(qū)域站雨量、溫度校正。（12）酒泉市周邊站點(diǎn)降水?dāng)?shù)據(jù)。（13）自動(dòng)土壤墑情數(shù)據(jù)庫。（14）人工測墑數(shù)據(jù)庫。（15）農(nóng)業(yè)氣象觀測數(shù)據(jù)庫。（16）基于CIMMS 的自動(dòng)站資料庫。（17）30 年氣候背景資料數(shù)據(jù)庫。（18）雷達(dá)、云圖本地資料庫。（19）精細(xì)化預(yù)報(bào)數(shù)據(jù)庫。（20）旅游景點(diǎn)數(shù)據(jù)庫。（21）交通線路數(shù)據(jù)庫。

1.2 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與流程

此平臺(tái)依據(jù)甘肅省氣象局信息化精神和要求，搭建了以實(shí)況監(jiān)測、預(yù)報(bào)預(yù)警、農(nóng)業(yè)氣象、旅游氣象、公路預(yù)報(bào)、格點(diǎn)預(yù)報(bào)、資料查詢、檢驗(yàn)評估、短信管理和系統(tǒng)管理10 個(gè)模塊的可視化平臺(tái)。此平臺(tái)凸顯了監(jiān)測、預(yù)報(bào)、預(yù)警、服務(wù)等各個(gè)環(huán)節(jié)，能夠?qū)⑦^去、現(xiàn)在、未來等各個(gè)時(shí)段的產(chǎn)品有針對性地展示出來，兼顧了預(yù)報(bào)員的業(yè)務(wù)工作習(xí)慣，同時(shí)業(yè)務(wù)平臺(tái)設(shè)計(jì)新穎、界面友好、布局科學(xué)、重點(diǎn)突出，如圖1 所示。

圖1 酒泉市氣象服務(wù)一體化平臺(tái)結(jié)構(gòu)圖

2 系統(tǒng)研發(fā)與功能實(shí)現(xiàn)

酒泉市氣象局市縣一體化平臺(tái)基于WINDOWS平臺(tái)運(yùn)行，后臺(tái)數(shù)據(jù)庫為SQLSERVER2008，應(yīng)用中間件框架為netFramework-v3.5，客戶端使用IE 瀏覽器。該系統(tǒng)整合各種天氣預(yù)報(bào)技術(shù)方法，實(shí)現(xiàn)逐級指導(dǎo)預(yù)報(bào)產(chǎn)品制作，產(chǎn)品統(tǒng)一化標(biāo)準(zhǔn)和數(shù)據(jù)產(chǎn)品共享，發(fā)揮逐級指導(dǎo)作用和各級指導(dǎo)預(yù)報(bào)效果，優(yōu)化精細(xì)化要素預(yù)報(bào)制作業(yè)務(wù)，氣象服務(wù)一體化平臺(tái)首頁如圖2 所示。

圖2 酒泉市氣象服務(wù)一體化平臺(tái)首頁

2.1 智能化氣象監(jiān)測與“數(shù)據(jù)云”的建立

酒泉市氣象服務(wù)系統(tǒng)建立氣象綜合基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫，數(shù)據(jù)主要針對3 方面的業(yè)務(wù)監(jiān)測：（1）精細(xì)化預(yù)報(bào)、城鎮(zhèn)預(yù)報(bào)以及個(gè)人預(yù)報(bào)報(bào)文的收發(fā)監(jiān)控。（2）CIMISS 數(shù)據(jù)庫和本地?cái)?shù)據(jù)庫的監(jiān)測。本地?cái)?shù)據(jù)庫應(yīng)用cn_sql_server_2008_r2 為支撐軟件，在本地10 端口的服務(wù)器進(jìn)行數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和備份。（3）氣象數(shù)據(jù)產(chǎn)品（CIMISS 系統(tǒng)的歷史資料、MICAPS 資料、葵花衛(wèi)星資料、酒泉市雷達(dá)產(chǎn)品、本地開發(fā)的降水預(yù)報(bào)模式產(chǎn)品、酒泉市區(qū)域站資料等）的監(jiān)測。為加強(qiáng)智能化氣象監(jiān)測，將以上3 方面監(jiān)測數(shù)據(jù)進(jìn)行了高度集成和標(biāo)準(zhǔn)化，建成集氣象觀測、預(yù)報(bào)預(yù)警數(shù)據(jù)、酒泉市基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)為一體的氣象綜合數(shù)據(jù)庫，為酒泉市氣象“數(shù)據(jù)云”的建立提供了基礎(chǔ)數(shù)據(jù)功能支撐。該系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)全酒泉市天氣實(shí)況的監(jiān)測顯示。主要包括雷暴、大風(fēng)、短強(qiáng)、冰雹、沙塵、寒潮、暴雨、霧等資料?？蓡我粫r(shí)次或者一段時(shí)間以來的聚合監(jiān)測，提供逐時(shí)次的動(dòng)畫顯示，支持圖標(biāo)閃爍和聲音提醒等方式。

酒泉市氣象服務(wù)系統(tǒng)可顯示酒泉市和嘉峪關(guān)市兩個(gè)地級市，其中包括肅州區(qū)、金塔縣、玉門市、瓜州縣、敦煌市以及肅北蒙古族自治縣[12-15]，共計(jì)監(jiān)測19.5萬km2。同時(shí)使用GIS 數(shù)據(jù)（地理信息地圖、鄉(xiāng)鎮(zhèn)區(qū)域界線、地名、交通、人口等共享信息）進(jìn)行數(shù)據(jù)和圖形的疊加，實(shí)現(xiàn)一個(gè)位置（經(jīng)度、緯度）從1990 年到查詢實(shí)時(shí)，以及未來一個(gè)月的智能數(shù)據(jù)整合。

2.2 精細(xì)化氣象預(yù)報(bào)研發(fā)

將中國氣象局和蘭州中心氣象臺(tái)下發(fā)的相關(guān)指導(dǎo)產(chǎn)品文件以及本地客觀預(yù)報(bào)方法解析，形成本地?cái)?shù)據(jù)庫，主要包括CMA、ECMOS、T639MOS、OPS等。同時(shí)，對中心臺(tái)生成的各種物理量產(chǎn)品下載，諸如形式場、集合預(yù)報(bào)、概率預(yù)報(bào)等，形成本地非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)庫。針對這些數(shù)據(jù)資料，為預(yù)報(bào)員提供豐富的理論依據(jù)，同時(shí)又可更直觀的對比各家模式的預(yù)報(bào)結(jié)論，從而達(dá)到提高預(yù)報(bào)服務(wù)精準(zhǔn)度的目的。

同時(shí)格點(diǎn)預(yù)報(bào)的應(yīng)用，是中央氣象臺(tái)智能網(wǎng)格預(yù)報(bào)基礎(chǔ)上市縣產(chǎn)品訂正，并將訂正后的格點(diǎn)產(chǎn)品通過服務(wù)模板實(shí)現(xiàn)對外服務(wù)。實(shí)現(xiàn)0.5×0.5（km）范圍的預(yù)報(bào)服務(wù)。酒泉市預(yù)報(bào)業(yè)務(wù)值班全流程也可在此系統(tǒng)里操作，根據(jù)建立的預(yù)報(bào)流程表，將完成情況進(jìn)行銷號處理，形成電子留痕，氣象預(yù)報(bào)員可通過此系統(tǒng)調(diào)用發(fā)報(bào)平臺(tái)和MICAPS3.0，實(shí)現(xiàn)精細(xì)化預(yù)報(bào)服務(wù)，將所有制作的氣象預(yù)報(bào)產(chǎn)品分發(fā)，方便了對各種氣象預(yù)報(bào)服務(wù)產(chǎn)品的歸類存檔。其中指導(dǎo)預(yù)報(bào)產(chǎn)品的訂正，預(yù)報(bào)員可自動(dòng)調(diào)入近期評分較高的工具預(yù)報(bào)，或根據(jù)預(yù)報(bào)員個(gè)人喜好，選擇調(diào)入相應(yīng)的工具預(yù)報(bào)，在此基礎(chǔ)上進(jìn)行訂正生成。

2.3 智慧化氣象服務(wù)應(yīng)用平臺(tái)

預(yù)報(bào)預(yù)警服務(wù)系統(tǒng)主要是面向酒泉市氣象臺(tái)領(lǐng)導(dǎo)、預(yù)報(bào)員的業(yè)務(wù)工作平臺(tái)，應(yīng)提供資料查詢統(tǒng)計(jì)、監(jiān)測報(bào)警、各類預(yù)報(bào)產(chǎn)品調(diào)閱顯示、產(chǎn)品制作與發(fā)布、檢驗(yàn)評估等服務(wù)功能。該系統(tǒng)的建設(shè)，將覆蓋氣象臺(tái)主要工作內(nèi)容，為預(yù)報(bào)員提供一個(gè)能支撐其日常工作的高效工作平臺(tái)，從而達(dá)到提升工作效率和質(zhì)量的目的。其中各類預(yù)報(bào)產(chǎn)品里面的活氣象指數(shù)（人體舒適度、服裝指數(shù)、城市火險(xiǎn)等級、干燥指數(shù)、晾曬指數(shù)、霉變指數(shù)），由程序根據(jù)預(yù)先設(shè)定的片定方法，自動(dòng)計(jì)算等級，配合當(dāng)日預(yù)報(bào)產(chǎn)品進(jìn)行服務(wù)。

系統(tǒng)不僅可以對氣象數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)展示，還能對氣象災(zāi)害性天氣進(jìn)行自動(dòng)報(bào)警。系統(tǒng)可以根據(jù)人為設(shè)置監(jiān)測閾值（大風(fēng)瞬時(shí)風(fēng)速大于12.4m/s，3h降水累積大于30mm，最高溫度大于35℃），自動(dòng)識別實(shí)時(shí)氣象數(shù)據(jù)，并且實(shí)況數(shù)據(jù)超出監(jiān)測閾值，系統(tǒng)以WMA 格式發(fā)送電腦音響設(shè)備，以音樂的形式提示預(yù)報(bào)員關(guān)注。而且系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)對外一鍵發(fā)布功能，分發(fā)途徑包括：網(wǎng)格共享發(fā)布、FTP 發(fā)布、郵件發(fā)布、短信發(fā)布、傳真發(fā)布（需自動(dòng)傳真系統(tǒng)支持）、APP 自動(dòng)推送等，每種產(chǎn)品的發(fā)送途徑和范圍可根據(jù)實(shí)際需要進(jìn)行動(dòng)態(tài)配置。

2.4 交通沿線天氣模擬

基于GIS/WebGIS 為應(yīng)用支撐環(huán)境，將本地GIS/WebGIS 平臺(tái)提供為平面GIS 服務(wù)和衛(wèi)星影像GIS（酒泉市）服務(wù)兩種。其中，平面GIS 服務(wù)須提供具有鄉(xiāng)鎮(zhèn)界線的矢量數(shù)據(jù)，同時(shí)加入國道、省道、鄉(xiāng)村道路以及鐵路，用以開展基于交通沿線空間服務(wù)的業(yè)務(wù)服務(wù)，支持公路和鐵路信息的增、刪、改工作；衛(wèi)星影像服務(wù)用于開展基于地理影像數(shù)據(jù)的空間應(yīng)用服務(wù)，要求影像數(shù)據(jù)達(dá)到15 級至17 級縮放，精度達(dá)2.5m，可清晰地看出所查詢路段地理特征和地理位置。針對鐵路、公路沿線氣象站點(diǎn)的降水量、大風(fēng)、冰雹、沙塵暴、閃電定位、高溫、霧、霾的監(jiān)測，提供10min、逐小時(shí)分析，對于超過雨量或大風(fēng)閾值范圍的站點(diǎn)進(jìn)行報(bào)警。

同時(shí)將預(yù)報(bào)服務(wù)格點(diǎn)插入，添加沿線隱患點(diǎn)（隱患點(diǎn)類型包括崩塌、泥石流、山洪溝等信息）的配置和管理，可全天候隨時(shí)查詢交通沿線天氣預(yù)報(bào)，實(shí)現(xiàn)未來一段時(shí)間的天氣形勢預(yù)報(bào)。配比氣象信息點(diǎn)對應(yīng)天氣預(yù)報(bào)，建立影響模型，根據(jù)相關(guān)模型制作出氣象服務(wù)產(chǎn)品。

3 小結(jié)

本系統(tǒng)從智能化氣象監(jiān)測與“數(shù)據(jù)云”的建立、精細(xì)化氣象預(yù)報(bào)研發(fā)、智慧化氣象服務(wù)應(yīng)用平臺(tái)和交通沿線天氣模擬4 個(gè)方面對酒泉市氣象服務(wù)進(jìn)行了相關(guān)研究，建立酒泉市氣象服務(wù)系統(tǒng)，目前，該系統(tǒng)已在酒泉市氣象、水務(wù)、應(yīng)急管理等部門的設(shè)計(jì)中廣泛應(yīng)用，在近幾年的酒泉市防汛抗旱工作中發(fā)揮了舉足輕重的作用，降低自然災(zāi)害給本地帶來經(jīng)濟(jì)損失。但是該系統(tǒng)是初步嘗試，還有很多值得深入研究的地方，發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)存在傳輸問題，模式系統(tǒng)需要優(yōu)化，以及為用戶提供更多的功能選項(xiàng)。針對以上問題，這需要人們在今后的工作中繼續(xù)完善，同時(shí)期待和有關(guān)專家合作，進(jìn)一步提高酒泉市氣象服務(wù)的能力和水平。