我國(guó)氣象大數(shù)據(jù)的發(fā)展趨勢(shì)研究

劉喆玥

摘要：大數(shù)據(jù)時(shí)代的到來(lái)，使得各行各業(yè)的發(fā)展又有了新的突破，同樣也給氣象行業(yè)帶來(lái)了新的機(jī)遇與挑戰(zhàn)，相比氣象大數(shù)據(jù)發(fā)展較早的其他國(guó)家來(lái)說(shuō)，隨著我國(guó)氣象數(shù)據(jù)逐步開(kāi)放共享，氣象大數(shù)據(jù)的發(fā)展受到社會(huì)各界的廣泛關(guān)注，在我國(guó)氣象大數(shù)據(jù)的起步階段，人工智能、物聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算、大數(shù)據(jù)技術(shù)的不斷升級(jí)使得氣象大數(shù)據(jù)全方位服務(wù)于各行業(yè)成為大勢(shì)所趨，因此我國(guó)氣象大數(shù)據(jù)的發(fā)展趨勢(shì)值得深入的探討和研究。

關(guān)鍵詞：氣象;大數(shù)據(jù);人工智能;物聯(lián)網(wǎng);趨勢(shì)

中圖分類號(hào)：P409? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1009-3044（2019）21-0252-03

開(kāi)放科學(xué)（資源服務(wù)）標(biāo)識(shí)碼（OSID）：

Abstract： The arrival of the era of big data has made new breakthroughs in the development of all walks of life， and it has also brought new opportunities and challenges to the meteorological industry. Compared with other countries with early development of meteorological big data， with the meteorological data is gradually open and shared in China， as well as the development of meteorological big data has received wide attention from all walks of life. In the initial stage of China's meteorological big data， the continuous upgrading of artificial intelligence， Internet of Things， cloud computing and big data technology has made meteorological big data full service. all industries have become the trend of the times， so the development trend of China's meteorological big data is worthy of in-depth discussion and research.

Key words： meteorological ; big data; artificial intelligence; internet of things; trend

1 引言

20世紀(jì)40年代，“大數(shù)據(jù)”概念被提出，成為當(dāng)時(shí)計(jì)算機(jī)科學(xué)、統(tǒng)計(jì)學(xué)、自然科學(xué)等學(xué)科的熱門(mén)研究話題。[1]如今，“互聯(lián)網(wǎng)+”的蓬勃發(fā)展，人類社會(huì)已經(jīng)步入了“大數(shù)據(jù)”時(shí)代，我們的工作和生活無(wú)一不充斥著“大數(shù)據(jù)”的影響。金融業(yè)、農(nóng)業(yè)、醫(yī)療……各行各業(yè)都開(kāi)始著手于大數(shù)據(jù)研究，氣象部門(mén)作為與人民幸福指數(shù)息息相關(guān)的行業(yè)，它不僅僅是提供天氣預(yù)報(bào)，告知人們明天該穿什么衣服、是否適合出行，氣象行業(yè)也將迎來(lái)“氣象+”的時(shí)代，氣象大數(shù)據(jù)被廣泛應(yīng)用，可以在農(nóng)業(yè)、旅游業(yè)、交通運(yùn)輸業(yè)、保險(xiǎn)業(yè)、商業(yè)等眾多行業(yè)大放異彩，因此，抓住氣象大數(shù)據(jù)的發(fā)展方向，深入挖掘氣象大數(shù)據(jù)的潛在價(jià)值顯得尤為重要。

2 大數(shù)據(jù)發(fā)展現(xiàn)狀

2.1 大數(shù)據(jù)

“大數(shù)據(jù)”初次由Nature于2008年提出，2013年是公認(rèn)的“大數(shù)據(jù)元年”?！按髷?shù)據(jù)”被用來(lái)指：無(wú)法在一定時(shí)間內(nèi)用常規(guī)的機(jī)器和軟硬件工具進(jìn)行感知、獲取、管理、處理和服務(wù)的數(shù)據(jù)集合，具有大量、高速、多樣、低價(jià)值密度、真實(shí)的特點(diǎn)[2]。Viktor Mayer-Sch?nberger在《Big Data：A Revolution That Will Transform How We Live， Work， and Think》一書(shū)中指出：大數(shù)據(jù)是不用隨機(jī)分析法，而是對(duì)所有數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理。數(shù)據(jù)不是孤立存在的，人們相信大數(shù)據(jù)可以幫助人們更好的做出決策、找到方法、防范風(fēng)險(xiǎn)……大數(shù)據(jù)技術(shù)的真正含義不是擁有海量數(shù)據(jù)，而是對(duì)這些關(guān)聯(lián)密切的數(shù)據(jù)進(jìn)行專業(yè)化分析處理，在提高對(duì)數(shù)據(jù)“加工能力”的同時(shí)，通過(guò)“加工”實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的“增值”。

2.2 大數(shù)據(jù)的發(fā)展現(xiàn)狀

在如今這個(gè)“得數(shù)據(jù)者得天下”的時(shí)代，人工智能、機(jī)器學(xué)習(xí)等技術(shù)正蓬勃發(fā)展，大數(shù)據(jù)分析研究已經(jīng)成為時(shí)下熱門(mén)的話題，各個(gè)國(guó)家各個(gè)領(lǐng)域均在大力推動(dòng)大數(shù)據(jù)研究的發(fā)展，大數(shù)據(jù)已然成為企業(yè)與企業(yè)之間競(jìng)爭(zhēng)制勝的關(guān)鍵，推動(dòng)著各行各業(yè)的發(fā)展，它被廣泛應(yīng)用于金融、教育、安防、醫(yī)療等領(lǐng)域，改變著人們的生產(chǎn)和生活。

最早是國(guó)外開(kāi)始研究，例如：IBM、SAP、SAS、Google等[3]，從2009年開(kāi)始，美國(guó)相繼推出了數(shù)據(jù)開(kāi)放、技術(shù)創(chuàng)新、協(xié)作發(fā)展系列戰(zhàn)略與規(guī)劃，推動(dòng)了無(wú)人駕駛汽車(chē)、智能機(jī)器人、智慧城市的發(fā)展;蘋(píng)果、Facebook、微軟利用大數(shù)據(jù)建立全新商業(yè)模式，改變了市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)環(huán)境;國(guó)際零售連鎖摩爾瑪利用大數(shù)據(jù)技術(shù)分析商品的需求和庫(kù)存數(shù)實(shí)現(xiàn)對(duì)商品的實(shí)時(shí)定價(jià)[4]。2017年，英國(guó)開(kāi)放了交通、天氣和健康領(lǐng)域的核心公共數(shù)據(jù)庫(kù)，投資1000萬(wàn)英鎊建立世界上首個(gè)“開(kāi)放數(shù)據(jù)研究所”，投資200萬(wàn)建立公眾可通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)檢索的科研門(mén)戶網(wǎng)站。在2012年，中國(guó)計(jì)算機(jī)學(xué)會(huì)和中國(guó)通信學(xué)會(huì)專門(mén)成立了大數(shù)據(jù)專家委員會(huì)，并且國(guó)務(wù)院在2015年發(fā)布了《促進(jìn)大數(shù)據(jù)發(fā)展行動(dòng)綱要》，提出了建立“用數(shù)據(jù)說(shuō)話、用數(shù)據(jù)決策、用數(shù)據(jù)管理、用數(shù)據(jù)創(chuàng)新”的管理機(jī)制，旨在全面推動(dòng)我國(guó)的大數(shù)據(jù)發(fā)展[5]。

目前，我國(guó)正在全力推動(dòng)“政務(wù)大數(shù)據(jù)”的發(fā)展，所謂的“政務(wù)大數(shù)據(jù)”是指政府所擁有的和管理的數(shù)據(jù)，金融、交通、公安、社保、文化、氣象等數(shù)據(jù)都屬于“政務(wù)大數(shù)據(jù)”。其數(shù)據(jù)量龐大，種類繁多，信息復(fù)雜，若進(jìn)行深入挖掘，能夠推動(dòng)政府的精細(xì)化、科學(xué)化治理，公共服務(wù)水平的提升，帶動(dòng)全民應(yīng)用大數(shù)據(jù)[6]。在交通領(lǐng)域，上海市交通信息中心在2010年建成了“上海交通綜合信息平臺(tái)”，成為上海交通領(lǐng)域的“信息港”，在上海交通保障中發(fā)揮著重要的作用。在醫(yī)療領(lǐng)域，上海申康醫(yī)院發(fā)展中心建設(shè)的“醫(yī)聯(lián)工程”，完整收集了包括上海、廣州、武漢等城市三級(jí)甲等醫(yī)院近1億就診人群的數(shù)據(jù)，形成國(guó)際最大的電子健康檔案信息庫(kù)和醫(yī)學(xué)影像檔案庫(kù)。

3 大數(shù)據(jù)在氣象領(lǐng)域發(fā)展現(xiàn)狀

3.1 氣象大數(shù)據(jù)

氣象大數(shù)據(jù)，是政務(wù)大數(shù)據(jù)龐大家族中的一名成員，屬于自然信息類數(shù)據(jù)。氣象數(shù)據(jù)量日益龐大，當(dāng)前數(shù)據(jù)總量約為23PB，日產(chǎn)生數(shù)據(jù)流有幾十TB，主要分為“行業(yè)大數(shù)據(jù)”和“互聯(lián)網(wǎng)大數(shù)據(jù)”兩種[7]。

“行業(yè)大數(shù)據(jù)”包括與氣象部門(mén)內(nèi)部的業(yè)務(wù)工作息息相關(guān)的，由專業(yè)設(shè)備采集的內(nèi)部氣象數(shù)據(jù);與其他行業(yè)部門(mén)（例如：水利、環(huán)保、生態(tài)等）進(jìn)行數(shù)據(jù)共享、交換獲得的數(shù)據(jù);由原始?xì)庀髷?shù)據(jù)經(jīng)過(guò)處理加工產(chǎn)生的氣象服務(wù)類產(chǎn)品數(shù)據(jù);各個(gè)業(yè)務(wù)系統(tǒng)的運(yùn)行日志等?！盎ヂ?lián)網(wǎng)大數(shù)據(jù)”包括互聯(lián)網(wǎng)上所有與氣象有關(guān)的數(shù)據(jù)，可以是發(fā)布在網(wǎng)上的天氣照片，都多引擎對(duì)氣象相關(guān)的分析數(shù)據(jù)，以及所有可供氣象部門(mén)業(yè)務(wù)工作應(yīng)用的數(shù)據(jù)等。

3.2 氣象大數(shù)據(jù)的發(fā)展現(xiàn)狀

氣象作為一個(gè)歷史悠久的行業(yè)，似乎一直以來(lái)都不受外界關(guān)注，預(yù)報(bào)員們每天默默地進(jìn)行著預(yù)報(bào)工作，電視臺(tái)十年如一日的到點(diǎn)準(zhǔn)時(shí)播放天氣預(yù)報(bào)，但在“互聯(lián)網(wǎng)+”的時(shí)代，氣象服務(wù)的潛能似乎被越來(lái)越多行業(yè)所重視，中國(guó)氣象服務(wù)協(xié)會(huì)預(yù)計(jì)，氣象服務(wù)市場(chǎng)規(guī)模到2025年將達(dá)到3000億元。

在國(guó)外，福特汽車(chē)公司利用氣象大數(shù)據(jù)在德國(guó)打造氣象工廠，通過(guò)模擬天氣的方式，對(duì)汽車(chē)的安全性、耐久性、舒適性、剎車(chē)、空調(diào)等進(jìn)行測(cè)試，甚至可以模擬珠穆朗瑪峰的大雪和海拔，測(cè)試汽車(chē)在極端溫度下的性能。Weather Channel公司與沃爾瑪合作，通過(guò)對(duì)氣象數(shù)據(jù)結(jié)合銷(xiāo)售數(shù)據(jù)、訂單信息等數(shù)據(jù)分析研究，找出天氣與商品銷(xiāo)量之間存在的某種關(guān)系，幫助沃爾瑪提升商品銷(xiāo)量。

在國(guó)內(nèi)，中國(guó)氣象局于2017年12月發(fā)布了《氣象大數(shù)據(jù)行動(dòng)計(jì)劃（2017-2020年）》，致力于將氣象大數(shù)據(jù)云平臺(tái)建成氣象部門(mén)最完備、最權(quán)威的在線數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)和數(shù)據(jù)挖掘應(yīng)用平臺(tái)，打造全球國(guó)家大數(shù)據(jù)中心品牌……2015年，中國(guó)科學(xué)院自動(dòng)化研究所和中國(guó)氣象局公共氣象服務(wù)中心正式開(kāi)始共建氣象大數(shù)據(jù)與機(jī)器學(xué)習(xí)聯(lián)合實(shí)驗(yàn)室，目標(biāo)是利用機(jī)器學(xué)習(xí)、數(shù)據(jù)分析技術(shù)和氣象公共服務(wù)平臺(tái)，推動(dòng)精準(zhǔn)的氣象災(zāi)害預(yù)警等氣象服務(wù)業(yè)務(wù)的發(fā)展，培養(yǎng)具有氣象專業(yè)知識(shí)和機(jī)器學(xué)習(xí)知識(shí)的跨學(xué)科人才。

4 氣象大數(shù)據(jù)的發(fā)展趨勢(shì)分析

氣象作為與人們生產(chǎn)生活息息相關(guān)的行業(yè)，在大數(shù)據(jù)技術(shù)飛速發(fā)展的今天，如何科學(xué)地利用大數(shù)據(jù)成為關(guān)鍵。在未來(lái)，氣象大數(shù)據(jù)的科學(xué)利用不外乎是在氣象數(shù)據(jù)的接入、處理、管理、服務(wù)等方面下功夫。國(guó)家氣象中心的王若瞳在采訪中說(shuō)過(guò)：“如果將氣象大數(shù)據(jù)比作一座寶藏的話，打開(kāi)這座寶藏的鑰匙就是大數(shù)據(jù)處理和分析技術(shù)?！?/p>

4.1 多方位的氣象數(shù)據(jù)來(lái)源

在過(guò)去，氣象數(shù)據(jù)大多來(lái)源于氣象站、衛(wèi)星、雷達(dá)等觀測(cè)設(shè)備采集到的數(shù)據(jù)，包括了地面、高空、海洋、大氣、輻射等資料，這些數(shù)據(jù)只保存在氣象內(nèi)部，預(yù)報(bào)業(yè)務(wù)都是基于這些數(shù)據(jù)來(lái)進(jìn)行分析預(yù)報(bào)的[8]。在信息化高速發(fā)展的今天，多元、開(kāi)放、共享常常被人們提及，氣象數(shù)據(jù)也不應(yīng)只局限于氣象內(nèi)部資料，應(yīng)該從多方位來(lái)進(jìn)行獲取，多部門(mén)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)共享。

多方位獲取氣象數(shù)據(jù)，可以利用智能終端、物聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)拓寬氣象數(shù)據(jù)的獲取途徑，捕獲各類各樣、每時(shí)每刻的氣象數(shù)據(jù)，有物聯(lián)網(wǎng)攝像頭捕獲到的天氣實(shí)況數(shù)據(jù)、用戶在互聯(lián)網(wǎng)上發(fā)布的天氣圖片、移動(dòng)終端上傳感器的數(shù)據(jù)，例如：Weather On隨身氣象站可以個(gè)人隨身監(jiān)測(cè)氣象數(shù)據(jù)，通過(guò)APP上傳數(shù)據(jù)，等等。并且與林業(yè)、水利、生態(tài)、環(huán)保、交通等部門(mén)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)共享，這樣的氣象數(shù)據(jù)覆蓋范圍可以逐漸趨于全方位的，氣象數(shù)據(jù)類型也是多種多樣的，不僅可以提高氣象預(yù)報(bào)業(yè)務(wù)的精準(zhǔn)度，還可以打通氣象部門(mén)與其他部門(mén)的預(yù)報(bào)業(yè)務(wù)（比如：山洪災(zāi)害預(yù)報(bào)、農(nóng)田災(zāi)害預(yù)報(bào)等等），為各部門(mén)的防災(zāi)減災(zāi)工作提供服務(wù)。

4.2 高精準(zhǔn)氣象大數(shù)據(jù)輔助預(yù)報(bào)

大數(shù)據(jù)時(shí)代，氣象數(shù)據(jù)的采集、處理、存儲(chǔ)、分析將會(huì)受到深遠(yuǎn)的影響，回歸到氣象科學(xué)“溫度、氣壓、濕度、風(fēng)向風(fēng)速”的本質(zhì)，大數(shù)據(jù)將輔助傳統(tǒng)的預(yù)報(bào)方法來(lái)進(jìn)行高精準(zhǔn)的氣象預(yù)報(bào)工作。

目前國(guó)家氣象中心已有的氣象信息綜合分析處理系統(tǒng)（MICAPS）只是針對(duì)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)建立了大數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)預(yù)報(bào)應(yīng)用，對(duì)于其他的數(shù)據(jù)（比如：海量的歷史數(shù)據(jù)）并沒(méi)有發(fā)揮它們真正的價(jià)值，我國(guó)的大數(shù)據(jù)輔助預(yù)報(bào)處于剛剛起步階段，想要達(dá)到大數(shù)據(jù)高精準(zhǔn)輔助預(yù)報(bào)業(yè)務(wù)，接下來(lái)還面臨著對(duì)海量數(shù)據(jù)的清洗、集成、規(guī)約等一系列的工作。

傳統(tǒng)的數(shù)值預(yù)報(bào)方法將會(huì)與氣象大數(shù)據(jù)、人工智能有效的融合，通過(guò)對(duì)多元數(shù)據(jù)（例如：地理信息、城市環(huán)境、氣象要素）的建模，提高天氣狀態(tài)的識(shí)別準(zhǔn)確度，通過(guò)人工智能分析做到分鐘級(jí)、公里級(jí)的短時(shí)預(yù)報(bào)。氣象大數(shù)據(jù)不僅為能為機(jī)器學(xué)習(xí)、數(shù)值預(yù)報(bào)模式提供海量的數(shù)據(jù)，還能使預(yù)報(bào)員們快速地獲取天氣信息，輔助他們智慧的頭腦從而更精準(zhǔn)的進(jìn)行氣象預(yù)報(bào)工作。

4.3 高精度定制氣象服務(wù)

我國(guó)知名的外賣(mài)公司“餓了么”曾因北京的一場(chǎng)大雨，導(dǎo)致百萬(wàn)級(jí)別配送資源損失，第一次讓人們意識(shí)到了專業(yè)氣象服務(wù)的重要性，但早在2006年國(guó)外的一家氣候公司就通過(guò)氣象數(shù)據(jù)結(jié)合天氣模擬、植物構(gòu)造和土壤分析，從而向農(nóng)民提供農(nóng)作物保險(xiǎn);世界最大的快遞公司敦豪快遞利用氣象數(shù)據(jù)為其全球運(yùn)輸保駕護(hù)航;SEARS零售公司通過(guò)對(duì)全國(guó)天氣信息的掌握，從而保證各種必需品庫(kù)存的充足……

定制化氣象服務(wù)具有巨大的市場(chǎng)空間，據(jù)中國(guó)氣象局、國(guó)家統(tǒng)計(jì)局聯(lián)合統(tǒng)計(jì)，當(dāng)前中國(guó)定制化氣象服務(wù)價(jià)值超過(guò)2000億元，氣象數(shù)據(jù)幾乎是每個(gè)行業(yè)都需要重視的因素。“靠天吃飯”的行業(yè)并非只有農(nóng)業(yè)，游樂(lè)場(chǎng)通過(guò)提前了解天氣情況，能夠預(yù)知人流量，合理安排活動(dòng)、演出，給工作人員進(jìn)行排班，安排設(shè)備檢修;外賣(mài)行業(yè)通過(guò)定制氣象服務(wù)能夠合理規(guī)劃配送路線，有效縮短配送時(shí)長(zhǎng)，提高準(zhǔn)時(shí)率、動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)物流運(yùn)力，從而降低因天氣因素造成的損失。找準(zhǔn)各個(gè)行業(yè)與大數(shù)據(jù)的結(jié)合點(diǎn)打造定制氣象服務(wù)，將會(huì)創(chuàng)造出巨大的價(jià)值。

5 結(jié)束語(yǔ)

與國(guó)外氣象數(shù)據(jù)已經(jīng)數(shù)十年服務(wù)于能源、交通、零售等眾多行業(yè)相比，由于國(guó)內(nèi)在2015年之前氣象數(shù)據(jù)并不開(kāi)放給個(gè)人和商業(yè)公司，國(guó)內(nèi)的氣象數(shù)據(jù)服務(wù)仍處于起步階段，想要真正發(fā)揮海量氣象數(shù)據(jù)的作用，充分服務(wù)于各個(gè)行業(yè)，還存在著重重的困難，因?yàn)槊總€(gè)行業(yè)都好比一座“信息孤島”，想要充分利用首先需要打破的是氣象部門(mén)與行業(yè)之間的數(shù)據(jù)壁壘。從2018年國(guó)家氣象信息中心掛牌成立“國(guó)家氣象科學(xué)數(shù)據(jù)中心”，中國(guó)氣象局為推動(dòng)氣象與社會(huì)各領(lǐng)域合作共贏發(fā)展而建設(shè)的“中國(guó)氣象數(shù)據(jù)網(wǎng)”可以看出：氣象大數(shù)據(jù)開(kāi)放共享，支撐全行業(yè)、科研、教育、社會(huì)是大勢(shì)所趨。在未來(lái)，氣象大數(shù)據(jù)必將會(huì)是多方位的氣象數(shù)據(jù)來(lái)源、高精準(zhǔn)氣象大數(shù)據(jù)輔助預(yù)報(bào)、高精度定制氣象服務(wù)，使各行各業(yè)以及個(gè)人獲得權(quán)威可靠的氣象服務(wù)。

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【通聯(lián)編輯：梁書(shū)】