基于数据湖的省级卫星直收站数据共享服务设计

针对省级卫星直收站数据存储分散造成共享应用不便的问题,提出卫星多源数据便捷高效访问和安全分级管理方案。引入数据湖技术,按照全国统一规范构建了基于气象大数据云平台的省级气象数据湖系统,基于此实现了FY-3、FY-4卫星地面直收站原始接收数据、加工处理产品等多种卫星数据入湖集中管理,并提供统一的数据共享服务,解决了海量多源异构数据的存储、管理和共享服务等技术难题。通过数据湖统一权限控制,实现对用户访问数据的分级管理,保障了数据应用的稳定性和安全性。通过数据湖统一文件目录服务,实现长时间序列文件的便捷快速获取,有效支撑卫星数据的服务应用和挖掘分析。     

基于天气事件的公共气象服务产品制作系统

产品服务是公共气象服务的重要手段之一。新媒体技术的进步、发布渠道的拓展给气象服务产品制作带来了更高的时效性和美观性要求。现有的气象业务平台多依赖于第三方GIS (地理信息系统) 组件完成气象数据的分析和产品的输出,系统设计基于GIS的理论模型,在用户交互、图形质量控制等方面受到限制。通过分析公共气象服务产品制作的业务难点,提出了一种基于天气事件的公共气象服务产品制作框架,通过将气象知识形式化,建立天气事件与服务产品之间的联系;同时采用流行的轻量级系统设计思想,应用多种图形处理技术,实现天气事件快速响应,服务产品快速生成。关键性技术主要包括气象知识抽取、数据分析技术、地理边界裁剪和图形质量控制等。基于该框架建设的原型系统,其结构完整、功能性强,在网站和手机气象服务中取得了很好的应用成果。     

专业气象服务产品制作平台技术与实现

伴随气象服务精细化水平不断提高,气象服务产品面临更高的效率要求,快速整合数据、建立规范的业务流程、及时高效的制作气象产品已成为专业气象服务的难题之一。在不采用第三方商业组件的基础上,本文以专业气象服务产品制图规范为核心,在矢量图、位图等图形要素管理、地理区域裁剪、等值线提取等方面提出了完整的解决方案,实现了专业气象服务产品制作平台。该平台作为后台支撑已在专业气象服务门户得到应用。     

海量气象数据计算处理及可视化在决策气象服务移动平台上的应用

针对高效智能的决策气象服务需求及海量气象数据在移动端应用瓶颈,国家气象中心气象大数据处理及网络应用团队设计研发了中央气象台决策气象服务移动平台,本文介绍了该平台服务器和移动终端总体结构,及其在气象实况监测、基于位置服务的精细化网格预报、预报预警、决策服务产品快速推送、灾害性天气智能提醒等方面的功能特点,并通过分布式实时计算处理框架、HTML5和移动GIS等关键技术实现了对海量气象数据高效处理计算、移动网络传输、网络服务、移动端实时渲染和交互操作等。该平台在国家、省级决策气象服务业务应用中运行稳定,在台风登陆、暴雨灾害、重大活动等气象服务保障中发挥了重要作用,为决策气象服务人员提供了基于位置服务的气象实况、预报预警、决策服务产品推送、灾害性天气智能提醒等综合服务功能,对建设智慧型气象服务系统具有重要意义。     

基于消息驱动的气象图形产品加工系统

高质量的气象图形产品是融媒体时代气象信息服务的重要载体。本文综合运用并行计算和大数据等技术,构建消息驱动的气象图形产品加工系统(WeatherStudio),分析了公共气象服务图形产品加工共性问题,探讨了基于消息驱动的产品加工系统的优势,设计了基于消息驱动和定时驱动相融合的气象图形产品加工系统的框架和功能,并以高速公路交通气象灾害风险预警业务为应用实例进行验证,显示出了其较好的应用前景。     

基于公有云的山东省公共气象服务数据产品支撑系统的设计与实现

面对公共气象服务数据产品支撑能力不足的局面,借鉴“互联网+智慧气象”的思路,提出了基于公有云的公共气象服务数据产品支撑系统的技术架构和业务流程。简要介绍了系统功能分层设计,采用API和WEB前端开发等关键技术实现了公共气象服务数据和产品的开发利用,通过实践有效提升了公共气象服务技术水平。     

公共气象服务集约化业务研究与平台设计

为提升公共气象服务基础技术支撑能力,对服务业务流程进行了概括,综合分析了气象服务过程中的"时间、空间、内容、表现、协同"等要素特征及在业务平台设计中的应用,提出了集约化平台物理共享及逻辑独立的内涵。以SOA为基础架构,提出了平台设计总体业务流程架构,依托省局气象大数据资源平台,构建面向服务应用的轻量化数据支撑环境,设计开发了产品处理、前端应用及业务协调管理等子系统,建立了基于互联网应用的公共气象服务集约化业务技术支撑平台,可为各级气象部门的气象服务提供数据接口和产品展示服务,实现服务产品在各类服务应用中的及时性、准确性、统一性和稳定性目标。项目成果已应用到江西省气象政府网站、江西天气微信服务及专业气象服务网站等系统,实践证明,平台的业务应用稳定可靠、便捷高效。     

基于WebGIS的实况网格产品应用分析平台及关键技术

实况网格产品是智能网格预报业务重要数据源。为满足气象业务及气象服务对实况网格产品的服务需求,在实时收集和处理各种实况网格产品基础上,采用JavaScript、HTML、CSS等web技术,构建了基于WebGIS的实况网格产品应用分析平台。采用Leaflet、Canvas等技术搭建了基于HTML5的WebGIS框架,实现了各种实况网格产品叠加地理信息统一展示。通过格点与站点观测数据的对比分析,提供产品的实时数据质量评估分析。基于网格格点,实现任意区域、不同要素等级的格点面积及面积比例等定量指标的统计分析。平台自投入业务应用以来,为各级业务应用和精细化气象服务提供了数据支撑。平台基于全国统一的数据环境和参数配置方式,具有很强的应用推广价值。     

基于数据湖的智能网格气象预报业务产品服务模式初探——以江西省为例

随着智能网格业务不断发展,智能网格气象预报业务产品种类、数量日益增长,给产品的存储管理带来挑战。针对江西省智能网格气象预报业务产品收集及存储现状,采用PostgreSQL、Kibana、Elasticsearch等开源技术,提出了基于气象大数据云平台的气象数据湖建设思路,实现产品集中存储和管理,并提供统一共享服务,解决了海量多源数据产品存储、管理和共享等技术难题,为业务用户能够高效共享和应用数据产品提供数据环境支撑。     

基于MVC架构新媒体公众气象服务技术研究

基于MVC框架的新媒体平台开发,已经成为现代J2EE开发中一种常用模式。为深入开展气象新媒体公众服务产品研发和平台应用,通过“模型视图控制器”设计典范,设计支撑新媒体公众气象服务的MVC架构,实现气象服务产品从采集到加工处理再到终端显示等功能,使其具备简约化、规范化、开放性、高效性和可扩展性等优点,便于与外围系统实现数据的交互、共享和内部功能模块间的数据交互。通过基于MVC架构新媒体公众气象服务技术研究,为气象新媒体平台提供拓展接口和技术支撑,使其可与水文、环境、农业、交通等多部门数据共享,利用这些部门的监测数据,结合气象观测数据、GIS数据等,实现气象资料自动采集分析、智能产品制作分发、精细化预报服务、实况监测预警、灾害天气分析处理等功能,为公众提供精细化气象服务、气象为农服务、水情信息服务、地质灾害预警、灾害天气预报预警等多种气象服务产品。     

气象综合指挥平台建设与应用北大核心CSCD

在重大活动、突发气象灾害以及汛期会商服务等特定时空气象保障过程中,采用各单位逐一汇报及展示专业产品或系统等传统方式,形成的产品及系统深度专业,但无法互动且运行协同不足,影响实时保障服务效益。气象综合指挥平台充分利用现有气象业务数字化成果,面向气象保障服务的时空及可视化需求,采用混合存储、接口服务以及图层组件发布等技术,实现多源数据的标准化处理、功能集约建设以及图层渲染等组件松耦合发布,首次在气象保障服务中接入空间天气、风云四号气象卫星高分辨率数据、秒级观测以及百米融合实况等数据及产品,实现气象产品全在线服务与中国气象局电视会商、云会商系统音视频信号的同步实时调度,为实时气象保障调度指挥提供服务支撑。该平台集成113种气象产品,发布1106个图层服务,成功完成2022年北京冬奥会和冬残奥会等国家重大气象保障工作,未来可为各类气象保障系统开发及专题气象保障服务提供支撑应用。     

MICAPS4网络平台设计与实现

针对多源、海量、实时气象数据的特点和高交互天气预报预警的业务需求,设计开发了MICAPS4网络平台,该平台包括服务器和网络前端结构,该平台可以实现网络气象数据叠加显示和交互分析等功能。该平台基于统一气象数据模型和分布式实时计算处理框架对多源海量、实时气象数据进行快速处理、计算分析、网络传输和发布,基于HTML5渲染绘制技术实现了浏览器端气象数据的标准实时渲染绘制和交互操作等。MICAPS4网络平台及基于该平台搭建的国家级、省级专业气象网络应用业务系统运行稳定,实现了海量气象数据的网络快速处理分析、高效渲染绘制、预报预警制作交互操作等功能,对建设国家级和省级气象网络应用系统具有重要意义。     

中国农业气象业务系统(CAgMSS)设计与实现

中国农业气象业务系统(CAgMSS)是基于C/S架构,研发的面向国家级和省级农业气象服务的业务工作平台,主要包括农业气象监测评价、作物产量预报、灾害监测评估、农用天气预报等子系统,是农业气象业务的基础性软件。系统融合现代信息技术和农业气象业务技术,实现了全部子系统数据管理、模型运算、产品制作等业务流程的一体化。系统采用大型关系型数据库规范了农业气象各类业务数据,基于插件技术集成各项业务功能,实现多元数据、多指标、多模型在农业气象监测、评价、预报等领域的综合应用,提高了农业气象产品的定量化、精细化、客观化水平。系统于2012年投入业务应用,基于该系统制作的农业气象情报、作物产量气象预报、农业气象灾害影响评估、关键农时农事气象保障等服务产品,在指导全国农业生产和防灾减灾中发挥了重要作用,明显提高了农业气象业务能力和业务工作效率。     

积温效应在电力日峰谷负荷中的应用及检验

从电力气象服务需求出发,利用2001—2010年5—9月河北省南电网逐日电力日峰负荷、日谷负荷与对应时间的气象资料,探讨晴热天气和闷热天气对电力日峰负荷、日谷负荷的影响特征。分析发现持续3 d以上的闷热天气相对晴热天气使电力日峰负荷、日谷负荷增长更显著;日最高气温32℃是引起河北省南电网日峰负荷增长的初始气温敏感点,35℃为强气温敏感点,38℃为极强气温敏感点,日最低气温25℃为引起日谷负荷增加的敏感气温临界点;建立了引入积温热累积效应的日峰负荷、日谷负荷多元回归气象预测模型,经2011—2013年应用检验,日峰负荷、日谷负荷预测平均相对误差分别为4.8%和3.5%,提高了预测准确率,对电力调度具有参考价值。     

气象灾害风险管理系统设计与应用

为满足我国气象灾害风险管理业务体系建立和发展的需求,有效支撑防灾减灾决策服务,设计并建设了气象灾害风险管理系统。该系统包括大数据应用、模型算法、在线分析与产品制作、综合运维等分系统,面向暴雨、台风、干旱、高温、低温等主要气象灾害,覆盖气象灾害风险管理业务的主要环节,实现灾害监测识别、影响评估、风险评估、风险预估和风险区划等功能。系统探索应用时空匹配的大数据融合、Web-GIS、空间数据分布式存储、微服务和多租户等技术。目前,系统可实现实时发布灾情监测、灾害事件识别、影响评估、风险评估、风险预估、风险区划等多类业务产品。在国家级气象业务部门的应用显示,该系统具有良好的业务能力与发展前景,有助于推进客观化、定量化、精细化气象灾害风险管理业务发展,提升防灾减灾决策服务能力。     

全国综合气象信息共享系统的设计与实现

为满足对海量气象数据管理和服务的需求,国家气象信息中心设计开发了全国综合气象信息共享系统 (CIMISS)。该文描述了系统基本设计思路、功能结构、基础平台体系结构、信息流程,阐述了系统为用户提供的基础数据使用环境。系统由数据收集与分发系统、数据加工处理系统、数据存储管理系统、数据共享服务系统、业务监控系统5个业务子系统组成,承担数据收集、加工处理、存储管理、共享服务和业务监控任务。系统设计和开发采用了一系列现代信息技术,包括基于消息和文件共享的平台内信息交换、气象数据标准化分类、数据处理作业调度和算法的动态扩展、元数据的设计和应用、公共配置信息管理、全流程业务监视和调度控制、面向服务的多维度数据存储策略、全局数据访问视图和统一访问接口设计等。该系统为我国国家级和省级气象业务提供了统一规范的气象数据使用环境。     

MESIS信息检索及可视化产品制作平台实现

MESIS (气象服务信息系统) 是国家气象中心及各个省级气象部门用于制作气象服务材料的新一代业务服务系统,该系统运用了GIS、数据库、可视化、多媒体和Web等综合技术实现了决策气象服务产品的共享体系、服务产品的显示与综合集成、统计分析检索、制作、分发,以及重大气象灾害辅助决策支持与气象应急服务等功能。该文重点对MESIS中气象信息检索平台的架构体系、功能设计、GIS应用等关键技术进行了探讨,介绍了MESIS中气象信息检索及可视化产品制作平台的设计和实现。     

基于MICAPS4的智能网格预报平台设计与实现

随着我国智能网格预报业务的开展,海量高分辨率客观数据需要便捷的分析显示及产品制作平台高效处理。该文基于MICAPS4（Meteorological Information Comprehensive Analysis and Processing System Version 4.0,人机交互气象信息处理和天气预报制作系统）设计并实现智能网格预报平台,采用MVVM（模型-视图-视图模型,model-view-viewmodel）设计模式,实现业务逻辑与视图的分离,通过对各子功能模块的划分,降低模块之间的耦合度,具有良好的可扩展性。平台实现了高分辨率网格预报数据的显示分析和产品输出,开发了基于等值线、网格、关键点等智能化预报制作工具,集成了降水时间拆分、温度极值订正等客观预报方法,开发了降水、温度、相对湿度等要素一致性处理方法,可有效帮助预报员提高工作效率,同时能够确保产品之间的一致性。平台继承MICAPS4的微内核组件服务、高性能渲染引擎和开放式插件扩展管理等优良特性,实现面向智能网格预报的业务编排、智能编辑和算法集成。目前,该平台已经实现业务应用,为全国智能网格预报业务提供重要支撑。     

基于超融合架构的虚拟化技术在气象行业的应用效果对比

随着当前气象行业的硬件、数据、系统的集约化程度越来越高,气象基础设施资源云平台已经成为省级最重要的两个基础平台之一,为了让省级基础设施资源池在气象行业得到更好的应用,本文对传统虚拟化技术与超融合架构两种不同技术构建的资源池开展架构灵活性、扩展性、技术特点、差异性等方面的对比,重点分析在气象行业场景中的实际应用效果,得出超融合架构在虚拟化存储和安全方面优势明显,为省级基础设施资源池的技术选型提供参考。