基于移動互聯(lián)網(wǎng)的手機(jī)氣象服務(wù)客戶端軟件設(shè)計(jì)

何登科，沈文建，吳 鏈，陳 婷，陳 勇

（長沙市氣象局，湖南 長沙410205）

隨著智能手機(jī)的普及，越來越多的用戶習(xí)慣通過手機(jī)客戶端來獲取信息，各種手機(jī)APP 以及應(yīng)用軟件層出不窮。氣象智能終端服務(wù)系統(tǒng)就是其中一種。該服務(wù)系統(tǒng)包含了日常氣象信息、氣象防災(zāi)減災(zāi)、公共氣象服務(wù)、生態(tài)文明保障服務(wù)等信息，非常貼近人們的生活。近年來，隨著全球氣候變暖，各種極端氣候事件頻繁發(fā)生。國內(nèi)外學(xué)者對天氣預(yù)報(bào)軟件做了大量的開發(fā)研究工作[1-4]。北京、上海、深圳等發(fā)達(dá)省市先后推出了3G、4G 氣象智能終端服務(wù)系統(tǒng)，如“墨跡天氣”、“雅虎天氣”等，其氣象數(shù)據(jù)覆蓋全國3 000個(gè)縣級以上城市及地區(qū)，為廣大手機(jī)用戶提供了天氣、溫度、風(fēng)力、災(zāi)害預(yù)警等氣象信息服務(wù)[5-8]。

1 “變天了”氣象服務(wù)客戶端概況

長沙屬于內(nèi)陸省會城市，位于湖南省東部偏北，湘江下游東岸，屬亞熱帶季風(fēng)濕潤氣候區(qū)，常年主導(dǎo)風(fēng)向以西北風(fēng)為主，夏季以東南風(fēng)為主。“變天了”氣象服務(wù)客戶端軟件，將先進(jìn)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)與現(xiàn)代化氣象業(yè)務(wù)相結(jié)合，體現(xiàn)本土特色，注重天氣變化及其影響，只在災(zāi)害性天氣來襲、晴雨轉(zhuǎn)換、溫度驟降5℃以上、最低氣溫低于8℃以下，最高氣溫高于30℃以上、風(fēng)力增至4 級以上、空氣質(zhì)量中度污染以上等情況下，為用戶提供天氣有變的貼心提醒服務(wù)；如果沒收到提醒推送，則天氣無憂，用戶盡可放心工作、愉快生活及出行。該客戶端界面直觀，簡潔明快，突出重點(diǎn)，軟件容量小、易下載、較實(shí)用，提醒方式圖文并茂、精美形象，依據(jù)天氣影響程度的不同分級提醒；用戶可自定義提醒時(shí)間和模塊、設(shè)置提醒閥值，客戶端會根據(jù)用戶位置將天氣情況、預(yù)警預(yù)報(bào)及災(zāi)情等精細(xì)化氣象信息服務(wù)產(chǎn)品第一時(shí)間傳遞給用戶，實(shí)現(xiàn)個(gè)性化天氣有變時(shí)預(yù)警提醒服務(wù)。該軟件大大提升了手機(jī)氣象信息服務(wù)能力，在減輕或避免災(zāi)害損失過程中發(fā)揮重要作用。

2 “變天了”氣象服務(wù)客戶端系統(tǒng)平臺的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

2.1 技術(shù)要求

整體上，系統(tǒng)平臺要求界面簡潔、美觀、布局合理。采用分層構(gòu)架和模塊化的方式設(shè)計(jì)開發(fā)，各功能模塊之間以數(shù)據(jù)接口為紐帶，原則上相互獨(dú)立，對各功能模塊建權(quán)，可根據(jù)需要對不同用戶群開放權(quán)限。后臺數(shù)據(jù)加工處理服務(wù)以.NET 平臺為基礎(chǔ)；前端以Ios 系統(tǒng)（6.0 以上）、Android 系統(tǒng)（2.2 以上）為服務(wù)框架，前端GIS 采用webGIS 模式，支持WMS、WFS、WCS 等GIS 服務(wù)；后臺地圖服務(wù)采用REST 技術(shù)架構(gòu)；通過網(wǎng)格化數(shù)據(jù)生成和解析M ICAPS 等多種氣象通用格式數(shù)據(jù)，并在ios 客戶端、Android 客戶端實(shí)現(xiàn)等值線、等值面等多種圖形化產(chǎn)品展示。

2.2 模塊設(shè)置與實(shí)現(xiàn)

“變天了”客戶端系統(tǒng)依托長沙市氣象臺信息網(wǎng)絡(luò)中心提供的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，開發(fā)了用戶注冊、要素監(jiān)測、災(zāi)害預(yù)警、晴雨轉(zhuǎn)換、空氣污染、氣溫驟降、晝夜溫差、交通出行、舒適度、紫外線，城市管理等11個(gè)功能模塊，同時(shí)還提供豐富優(yōu)質(zhì)的氣象服務(wù)內(nèi)容以及后臺預(yù)報(bào)制作、數(shù)據(jù)管理、數(shù)據(jù)監(jiān)控和統(tǒng)計(jì)、人機(jī)交互控制等強(qiáng)大的信息服務(wù)功能，實(shí)現(xiàn)客戶端軟件預(yù)報(bào)制作、數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)監(jiān)控、報(bào)警，維護(hù)、管理及用戶分類、活躍度等相關(guān)數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)及圖表展示。用戶通過“220.168.31.93:5015/csfzzst”下載安裝，即可體驗(yàn)長沙市氣象臺豐富優(yōu)質(zhì)的氣象服務(wù)內(nèi)容和強(qiáng)大的信息功能服務(wù)，再輔以過去24 h 的溫度、降水、空氣質(zhì)量實(shí)況以及未來72 h的精細(xì)化預(yù)報(bào)、一周預(yù)報(bào)、全國各地旅游天氣預(yù)報(bào)等。軟件支持ios、Android 等手機(jī)及平板電腦的操作系統(tǒng)，點(diǎn)擊軟件主界面左上角的設(shè)置鍵即可獲取詳細(xì)的軟件使用說明。

3 系統(tǒng)特點(diǎn)及功能

3.1 界面顯示與管理

如圖1 所示，主界面上方有點(diǎn)擊菜單，如雨雪、污染、降溫、溫差、出行、舒適度，點(diǎn)擊菜單則在中間位置展示相關(guān)信息及提醒圖文；下方顯示過去24 h 內(nèi)的溫度、相對濕度、風(fēng)向、風(fēng)力及空氣質(zhì)量等信息；城市管理模塊可任意添加全國縣級以上城市，提供天氣有變時(shí)的貼心提醒服務(wù)；上下拉動刷新。后臺數(shù)據(jù)監(jiān)控制作管理模塊，主要實(shí)現(xiàn)各模塊數(shù)據(jù)的更新、監(jiān)控、預(yù)報(bào)制作、報(bào)警，數(shù)據(jù)維護(hù)管理統(tǒng)計(jì)，用戶分類、活躍度等相關(guān)數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)及圖表展示。

圖1 “變天了”客服端軟件應(yīng)用界面

3.2 功能模塊的用途

3.2.1 災(zāi)害預(yù)警 當(dāng)未來24 h 有暴雨、暴雪、雷電、冰雹、霜凍、大風(fēng)、高溫、干旱、大霧、霾、寒潮、道路積冰及臺風(fēng)等災(zāi)害性天氣來襲時(shí)，GIS 服務(wù)可實(shí)現(xiàn)全市預(yù)警圖標(biāo)、預(yù)警等級的顯示，并及時(shí)將預(yù)警信息推送給用戶。根據(jù)其嚴(yán)重性、緊急程度和影響程度分級確定天氣關(guān)鍵詞及圖文，如暴雨的天氣關(guān)鍵詞：暴雨紅色預(yù)警信號，圖標(biāo)使用暴雨紅色預(yù)警信號圖標(biāo)，提醒用語即為暴雨紅色預(yù)警提醒語言，其他以此類推，如圖1（a）長沙寒潮預(yù)警標(biāo)識（向下箭頭）。

3.2.2 雨雪 當(dāng)未來24 h 由無雨、無雪轉(zhuǎn)為有雨、有雪，或者相反從有雨、有雪轉(zhuǎn)為無雨、無雪時(shí)，“變天了”客戶端將根據(jù)雨雪量級，分7 級提醒，并依據(jù)24 h預(yù)報(bào)中降水最大量級及其出現(xiàn)時(shí)間來確定與之對應(yīng)的天氣關(guān)鍵詞及圖文。

3.2.3 污染 當(dāng)未來24 h 內(nèi)空氣質(zhì)量指數(shù)預(yù)報(bào)或?qū)崨r值達(dá)到中度污染以上級別時(shí)，“變天了”客戶端將根據(jù)空氣質(zhì)量指數(shù)強(qiáng)度分3 級提醒，并依據(jù)空氣質(zhì)量指數(shù)預(yù)報(bào)結(jié)果或?qū)崨r值確定與之對應(yīng)的天氣關(guān)鍵詞及圖文。例如：預(yù)報(bào)未來24 h 空氣質(zhì)量指數(shù)201～300，則天氣關(guān)鍵詞為：重度污染，圖形為：鬼，提醒用語：一般人群減少戶外活動，易感人群盡量避免外出，如圖1（d）所示。

3.2.4 降溫 當(dāng)未來24 h 內(nèi)出現(xiàn)氣溫驟降5～6℃、7～8℃、9～10℃、11～12℃及≥13℃的情況時(shí)，“變天了”客戶端將根據(jù)氣溫下降幅度分5 級提醒，并依據(jù)明天與今天的最高氣溫預(yù)報(bào)值與最低氣溫預(yù)報(bào)值之間的降溫最大值來確定與之對應(yīng)的天氣關(guān)鍵詞及圖文，如圖1（b）所示。

3.2.5 溫 差 當(dāng)未來24 h 晝夜溫差為8～10℃、11～13℃及＞13℃時(shí)，“變天了”客戶端將根據(jù)溫差大小分3 級提醒，并依據(jù)24 h 預(yù)報(bào)中最高氣溫與最低氣溫差值確定與之對應(yīng)的天氣關(guān)鍵詞及圖文，如圖1（c）所示。

3.2.6 出行 當(dāng)未來24 h 內(nèi)出現(xiàn)影響交通出行的大霧、強(qiáng)降水及高溫等不利天氣時(shí)，“變天了”客戶端將根據(jù)天氣危害性和影響程度分5 級提醒，并依據(jù)24 h精細(xì)化預(yù)報(bào)結(jié)果確定與之對應(yīng)的天氣關(guān)鍵詞及圖文，如表1 所示。

表1 交通出行影響因素與天氣關(guān)鍵詞及提醒圖文對照

3.2.7 舒適度 當(dāng)舒適度指數(shù)SSD 達(dá)到冷提醒標(biāo)準(zhǔn)（26～50）、熱提醒標(biāo)準(zhǔn)（76～88）時(shí)，“變天了”客戶端將根據(jù)舒適度指數(shù)分3 級進(jìn)行冷提醒、熱提醒，并依據(jù)舒適度指數(shù)計(jì)算值對應(yīng)的等級結(jié)果確定與之對應(yīng)的天氣關(guān)鍵詞及圖文。人體舒適度指數(shù)計(jì)算公式：SSD=（1.818 t＋18.18）（0.88＋0.002 f）＋（t-32）/（45-t）-3.2 v＋18.2，其中，t 為平均氣溫，f 為相對濕度，v 為風(fēng)速。

3.2.8 紫外線 當(dāng)紫外線強(qiáng)度指數(shù)達(dá)到中等以上等級時(shí)，“變天了”客戶端將根據(jù)紫外線強(qiáng)度指數(shù)分3 級提醒，并依據(jù)紫外線指數(shù)計(jì)算值對應(yīng)的等級結(jié)果確定與之對應(yīng)的天氣關(guān)鍵詞及圖文。

3.2.9 預(yù)報(bào) 基于智能化精細(xì)化天氣、降水、氣溫、風(fēng)、空氣質(zhì)量等預(yù)報(bào)信息的制作分享功能，每天3 次更新。

4 小結(jié)

“變天了”客戶端軟件將先進(jìn)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)與現(xiàn)代化氣象業(yè)務(wù)應(yīng)用緊密結(jié)合，體現(xiàn)本土特色，注重天氣變化及其影響，只在災(zāi)害性天氣來襲、晴雨轉(zhuǎn)換、溫度驟降5℃以上、最低氣溫低于8℃以下，最高氣溫高于30℃以上、空氣質(zhì)量中度污染以上等情況下，為用戶提供天氣有變時(shí)的貼心提醒服務(wù)，也為氣象信息的發(fā)布提供一個(gè)便捷快速的綠色通道，減輕了氣象災(zāi)害造成的損失。

該客戶端軟件支持ios、Android 等手機(jī)和平板電腦操作系統(tǒng)；用戶可通過“220.168.31.93:5015/csfzzst”鏈接下載安裝，點(diǎn)擊軟件主界面左上角設(shè)置鍵可獲取詳細(xì)的軟件使用說明。同時(shí)，該軟件容量小、易下載、較實(shí)用，提醒方式圖文并茂、形象精美，界面直觀，簡潔明快；用戶可自定義提醒時(shí)間和模塊，設(shè)置提醒閥值，并根據(jù)用戶位置將天氣情況、預(yù)警預(yù)報(bào)及災(zāi)情等精細(xì)化氣象信息產(chǎn)品第一時(shí)間傳遞給用戶，實(shí)現(xiàn)個(gè)性化天氣有變時(shí)預(yù)警提醒服務(wù)。

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