GIS技術在交通氣象服務產(chǎn)品制作系統(tǒng)中的應用

魯靜 譚靜 敖銀銀 陳英英

（湖北省氣象服務中心 湖北省武漢市 430074）

GIS 技術是多種學科交叉的產(chǎn)物，以地理空間理論為基礎，應用地理模型分析方法，提供實時的動態(tài)與空間地理信息，是針對地理決策服務和地理研究所提出的一種計算機技術系統(tǒng)。GIS 技術的基本功能是對表格型數(shù)據(jù)進行轉(zhuǎn)化，顯示為地理圖形，同時瀏覽、分析、操作顯示結(jié)果。GIS 技術的顯示范圍同樣十分廣泛，從洲際地圖到街區(qū)地圖都能夠有效顯示。作為一種關鍵的空間信息系統(tǒng)，GIS 技術通過計算機軟硬件支持，對整個及部分地球空間、表層的全部地理數(shù)據(jù)進行分析、采集、處理，為交通氣象服務產(chǎn)品制作系統(tǒng)的應用提供扎實的技術支持。因此，本文針對以上問題，探討GIS技術在交通氣象服務產(chǎn)品制作系統(tǒng)中的應用。

1 交通氣象服務產(chǎn)品制作系統(tǒng)建設概述

氣象服務是對社會提供服務的氣象業(yè)務產(chǎn)品，是一切氣象工作的出發(fā)點和落腳點。目前，國外許多國家的氣象部門已經(jīng)實現(xiàn)了對不同風格下氣象服務產(chǎn)品的有效整合，給予用戶高度一致的體驗。同時，隨著我國氣象服務產(chǎn)品制作研究工作的發(fā)展，也在不斷突破中取得了較大成果。包括氣象決策服務系統(tǒng)、地理信息系統(tǒng)、氣象信息綜合處理系統(tǒng)等。但總體來看，良好勁頭下，仍存在如下幾點問題：

（1）交通氣象服務產(chǎn)品不夠豐富且缺乏針對性，無法滿足日益增長的用戶需求；

（2）交通服務產(chǎn)品尚未形成統(tǒng)一的規(guī)范，不同單位業(yè)務產(chǎn)品制作存在風格、范圍等內(nèi)容上的明顯差異；

（3）工作內(nèi)容繁瑣，工作人員工作量大，交通服務產(chǎn)品制作時間長，不利于氣象業(yè)務持續(xù)發(fā)展。

因此針對以上問題，立足氣象服務及時性、準確性、針對性發(fā)展需求，有關部門須進一步落實氣象服務產(chǎn)品自動化前進道路，對氣象服務產(chǎn)品規(guī)范進行完善、對工作人員工作量進行縮減，有效導入GIS 技術，科學設計交通氣象服務產(chǎn)品制作系統(tǒng)。

2 基于GIS技術交通氣象服務產(chǎn)品總體設計

2.1 GIS技術應用系統(tǒng)業(yè)務流程

構(gòu)建“跟蹤網(wǎng)格預報、滾動信息發(fā)布、上下協(xié)同服務”的氣象服務流程，實現(xiàn)業(yè)務數(shù)據(jù)存儲接入流程由傳統(tǒng)“本地存儲、本機處理、多方式獲取”向“統(tǒng)一存儲、云處理、統(tǒng)一接口獲取”轉(zhuǎn)變，實現(xiàn)氣象產(chǎn)品分發(fā)流程由“本地制作、本地單一發(fā)布”到“統(tǒng)一平臺制作、統(tǒng)一多渠道發(fā)布”轉(zhuǎn)變。調(diào)整氣象服務值班人員的工作職能和產(chǎn)品應用方式，實現(xiàn)氣象服務由服務固定站點、固定時次發(fā)布向服務任意地點、預報滾動發(fā)布轉(zhuǎn)變。具體如下：

（1）開發(fā)氣象行業(yè)所需工具組件，協(xié)調(diào)ModelBuilder 環(huán)境下ArcGIS 工具及二次開發(fā)工具與數(shù)據(jù)之間的聯(lián)系。包括數(shù)據(jù)—數(shù)據(jù)、數(shù)據(jù)—工具、工具—工具。

（2）模板調(diào)用；運行監(jiān)測。

圖1：系統(tǒng)總體架構(gòu)

圖2：交通氣象服務產(chǎn)品制作系統(tǒng)框架圖

（3）氣象服務產(chǎn)品輸出。GIS 技術應用氣象業(yè)務往往伴隨著巨大的數(shù)據(jù)處理量，以及負責的數(shù)據(jù)處理過程。但集中式計算及2 層C/S 體系結(jié)構(gòu)本身又無法滿足海量數(shù)據(jù)處理需求，需通過Remoting 技術來實現(xiàn)分布式模型運行要求，推動海量數(shù)據(jù)處理任務在高性能服務器中基礎解決，并同步實現(xiàn)方法接口對焦遠程編程用戶，達到分散部署、集中處理效果。系統(tǒng)采用 3 層 C/S 架構(gòu)，包括客戶端、數(shù)據(jù)層和服務層，總體框架如圖 1所示。

2.2 服務產(chǎn)品制作發(fā)布系統(tǒng)

交通氣象服務產(chǎn)品制作發(fā)布系統(tǒng)包括5 個子系。系統(tǒng)基于CIMISS（全國綜合氣象信息共享平臺）數(shù)據(jù)庫或者天擎（數(shù)算一體氣象大數(shù)據(jù)云平臺）、地理信息數(shù)據(jù)、地圖數(shù)據(jù)等，集成交通氣象業(yè)務相關的分析算法（數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析算法、災害性天氣風險評估方法等），實現(xiàn)各類氣象數(shù)據(jù)的查詢檢索及災害天氣評估，并生成可供服務產(chǎn)品直接調(diào)用的文檔、圖形、圖表；按照服務需求智能提取天氣、氣候、環(huán)境等不同業(yè)務平臺的信息，智能獲取新建決策信息庫里的風險預警建議、災害防御對策等信息，實現(xiàn)各類交通氣象服務產(chǎn)品的智能制作、審核、簽發(fā)、發(fā)布；通過微信、手機APP及服務產(chǎn)品共享平臺實現(xiàn)氣象信息共享和各類服務產(chǎn)品向?qū)I(yè)用戶的實時推送。

5 個子系統(tǒng)分別為氣象服務基本信息庫、氣象服務數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析系統(tǒng)、氣象災害分析和災害評估系統(tǒng)、服務產(chǎn)品智能制作發(fā)布系統(tǒng)、以及服務產(chǎn)品共享平臺。其中氣象服務基本信息庫為服務產(chǎn)品制作系統(tǒng)提供服務建議的規(guī)則自動匹配；氣象服務數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析和氣象災害分析和災害評估系統(tǒng)為服務產(chǎn)品制作系統(tǒng)提供數(shù)據(jù)分析文字、圖片、表格數(shù)據(jù)素材；服務產(chǎn)品智能制作發(fā)布系統(tǒng)主要支持交通氣象各級各類服務產(chǎn)品的快速制作、一鍵發(fā)布、留痕管理功能；服務產(chǎn)品共享平臺用于交通氣象產(chǎn)品共享下載。如圖2所示。

3 技術路線

交通氣象服務產(chǎn)品制作系統(tǒng)開發(fā)采取網(wǎng)頁瀏覽和地理信息系統(tǒng)相融合（WEBGIS）方式，充分利用上級部門統(tǒng)一數(shù)據(jù)環(huán)境和計算資源的智能化眾創(chuàng)型業(yè)務平臺的技術成果，按照“一張網(wǎng)、一張圖”的設計，以分類分級的用戶為中心，以預報服務產(chǎn)品的智能化、自動化快速制作工作場景為支撐，以氣象對行業(yè)影響的信息融合分析評估應用場景為亮點，采取整合集成原有系統(tǒng)的功能、對接專業(yè)預報系統(tǒng)和全新開發(fā)部分系統(tǒng)功能等方式，開展智慧型、自動化、模塊化、可定制的網(wǎng)頁平臺設計，形成具備用戶分類管理、界面應景構(gòu)建、信息綜合共享、工作智能提醒、產(chǎn)品自動制作、服務一鍵分發(fā)、流程隨時監(jiān)控、影響即時反饋功能的綜合軟件系統(tǒng)平臺。

系統(tǒng)針對氣象實況分析、預報預警、產(chǎn)品制作分發(fā)、氣象災害影響評估的實時業(yè)務開展和流程管理需求，面向業(yè)務服務、決策對象和工作管理，為專業(yè)用戶的預報服務、輔助決策和業(yè)務管理提供統(tǒng)一入口平臺。

4 系統(tǒng)功能

對接現(xiàn)有業(yè)務平臺，基于數(shù)據(jù)、統(tǒng)計結(jié)果、信息庫信息、預報信息、各業(yè)務平臺信息等自動生成不同類型的服務產(chǎn)品，建立交通氣象服務產(chǎn)品的審核、簽發(fā)、分發(fā)、質(zhì)量考核與存檔模塊，進行留痕管理；將現(xiàn)有產(chǎn)品通過Email、QQ 群、微信群、共享平臺等多個渠道手工上傳轉(zhuǎn)變成智能化實現(xiàn)一鍵上傳及發(fā)布。其核心模塊包括：服務產(chǎn)品模板、信息提取、服務產(chǎn)品智能制作、審核管理、產(chǎn)品智能一鍵分發(fā)和產(chǎn)品發(fā)布監(jiān)控。

4.1 服務產(chǎn)品模板

根據(jù)交通氣象服務產(chǎn)品制作要求，設計制作不同服務產(chǎn)品模板。包括：字體、字號、行間距、圖表大小、圖例標題、報送單位、簽發(fā)人。針對4 種不同類別決策服務產(chǎn)品，設計產(chǎn)品模板，規(guī)范產(chǎn)品形式、字體、間距、標題格式、圖例、圖表大小等。自動調(diào)取服務模板、建議庫，值班、審核、簽發(fā)人員默認上一期相同產(chǎn)品，并具備編輯功能。

模板管理部分以市區(qū)各單位已有或新增服務產(chǎn)品為基礎，結(jié)合標簽工具完成制作，同一產(chǎn)品可對應多個標簽。模板制作的內(nèi)容分為固定內(nèi)容形式和標簽內(nèi)容形式。固定內(nèi)容形式指固定不變的文字內(nèi)容，如服務產(chǎn)品標題、文件紅線等信息；而標簽內(nèi)容形式則是指隨某些條件變化而變化的內(nèi)容，如產(chǎn)品制作人的變化，時間的變化，數(shù)據(jù)源的變化等等。

4.2 信息提取

智能提取業(yè)務平臺、數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析系統(tǒng)信息，讀取網(wǎng)格預報數(shù)據(jù)實現(xiàn)將網(wǎng)格數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為預報文字信息，將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為圖表、文字插入到制作指定位置。

服務產(chǎn)品智能制作功能主要是在精細化氣象要素預報編輯基礎上，針對各種精細化災害性天氣預警產(chǎn)品和其它決策產(chǎn)品制作并保存的功能。具備將數(shù)字產(chǎn)品，依照產(chǎn)品模板，根據(jù)預報、實況等信息自動生成圖形、圖表以及描繪性的文字語言，能夠?qū)崿F(xiàn)網(wǎng)格和站點預報的快速轉(zhuǎn)化、圖形填色等功能。依據(jù)規(guī)則自動將氣溫、降水的最大、最小值跨度、空間分布等轉(zhuǎn)化為描述性文字。如：北部降水量在**--**毫米之間，東部氣溫在**--**℃之間等。

4.3 服務產(chǎn)品智能制作

定時自動制作日、旬、月、季度、年氣溫、降水、日照實況和距平圖形產(chǎn)品；根據(jù)服務需求選取模板，將提取到的信息自動寫入產(chǎn)品模板之中，直接生成服務產(chǎn)品。開通天氣、氣候、環(huán)境等端口，供不同用戶通過該端口對服務產(chǎn)品進行人工修訂。給定規(guī)則后自動判定不同降雨等級、大風、高溫、嚴寒等。

4.4 審核管理

實現(xiàn)交通氣象產(chǎn)品報送時間、質(zhì)量自動考核，服務產(chǎn)品制作、審核、首席把關、簽發(fā)、質(zhì)量考核的流程管理，記錄各流程流轉(zhuǎn)時間、修改情況等，各個環(huán)節(jié)留痕。

4.5 產(chǎn)品發(fā)布監(jiān)控

實現(xiàn)多個報送渠道上傳產(chǎn)品結(jié)果的實時監(jiān)控，顯示成功上傳時間，未上傳的任務窗口提示。產(chǎn)品監(jiān)控程序通過監(jiān)聽產(chǎn)品分發(fā)狀態(tài)，可實時統(tǒng)計各類產(chǎn)品的制作及發(fā)布情況，并提供相應的產(chǎn)品發(fā)布報表統(tǒng)計工具，便于有關業(yè)務管理部門的業(yè)務數(shù)據(jù)統(tǒng)計工作。

5 結(jié)束語

綜上所述，基于GIS技術在交通氣象服務產(chǎn)品制作系統(tǒng)中的應用，堅持創(chuàng)新、協(xié)調(diào)、綠色、開放、共享的發(fā)展理念，以無縫隙、精準化、智慧型為發(fā)展方向，推進標準統(tǒng)一、成果共享、眾創(chuàng)眾試的交通氣象服務業(yè)務平臺建設，實現(xiàn)多元氣象信息的開放共享，預報服務的協(xié)調(diào)一致，服務供給的便捷高效，大力提升交通氣象預報準確率和精細化氣象服務能力。