談云計(jì)算環(huán)境下氣象大數(shù)據(jù)服務(wù)應(yīng)用

摘 要 依托于信息技術(shù)的成熟，人們可以針對計(jì)算對象采取云計(jì)算的方式快速準(zhǔn)確地進(jìn)行剖析，氣象行業(yè)也因此獲得了較大的發(fā)展。當(dāng)前許多氣象部門均使用服務(wù)器和數(shù)據(jù)庫等網(wǎng)絡(luò)技術(shù)來提高編程運(yùn)算能力，而本文就針對云計(jì)算與氣象大數(shù)據(jù)服務(wù)的具體應(yīng)用展開分析。

關(guān)鍵詞 云計(jì)算;大數(shù)據(jù);氣象服務(wù)

氣象部門提供的服務(wù)需要參考許多原始數(shù)據(jù)，只有數(shù)據(jù)來源越廣泛，計(jì)算工序越科學(xué)，才能保證結(jié)果的準(zhǔn)確性。在當(dāng)前云計(jì)算的技術(shù)環(huán)境下，氣象工作者將大量的演算過程交給軟件和網(wǎng)絡(luò)，而基于大數(shù)據(jù)的強(qiáng)大計(jì)算能力，也促進(jìn)了氣象服務(wù)的更好發(fā)展。

1利用云計(jì)算的氣象大數(shù)據(jù)服務(wù)優(yōu)勢

大數(shù)據(jù)和云時(shí)代的來臨迎合了氣象部門高效處理問題的需求，通過軟件編程，可以在有限時(shí)間內(nèi)完成更多更有效的數(shù)據(jù)計(jì)算，這對于保證成果的有效性具有深遠(yuǎn)意義。

1.1 推動氣象災(zāi)害預(yù)警工作的開展

地球環(huán)境總是處于不斷變化的狀態(tài)，其中雷雨、冰雹、地震、火山都可能對大自然的正常發(fā)展造成破壞。如果能通過可靠的氣象服務(wù)數(shù)據(jù)支持，對氣象災(zāi)害做出提前警報(bào)，就可以盡量避免和減少資源的損耗和生命的損失。在云計(jì)算環(huán)境下，氣象部門更多地使用高性能計(jì)算集群和云服務(wù)器，以此對更多原始數(shù)據(jù)進(jìn)行收集和處理，其計(jì)算過程所耗費(fèi)的時(shí)間被大大減少，提高了氣象災(zāi)害預(yù)警的及時(shí)性和準(zhǔn)確性，而這是傳統(tǒng)工作方式難以企及的。

1.2 對氣象信息進(jìn)行實(shí)時(shí)和嚴(yán)密的監(jiān)控

云計(jì)算對大數(shù)據(jù)的處理能力，大大提升了氣象分析的精確性。在相應(yīng)的時(shí)間段內(nèi)，可能存在的氣象現(xiàn)象都可以被技術(shù)人員檢測并計(jì)算出來，且借助計(jì)算機(jī)大數(shù)據(jù)的長時(shí)間工作特性，相關(guān)部門可以持續(xù)地、隨時(shí)地獲取區(qū)域內(nèi)的實(shí)時(shí)信息，工作人員只需監(jiān)視顯示屏上的編程數(shù)據(jù)反饋即可，以此向社會大眾提供當(dāng)前的氣象狀態(tài)和未來氣象的動向信息[1]。

2氣象大數(shù)據(jù)服務(wù)概述

2.1 氣象工作中的大數(shù)據(jù)特點(diǎn)

在信息時(shí)代下，利用網(wǎng)絡(luò)計(jì)算機(jī)技術(shù)，人們可以根據(jù)業(yè)務(wù)需求相對應(yīng)地建立企業(yè)數(shù)據(jù)庫、服務(wù)器、前臺頁面等，在這些行業(yè)內(nèi)的大數(shù)據(jù)普遍存在的特點(diǎn)有：數(shù)據(jù)總量龐大、名稱類型多樣、運(yùn)行處理迅速、數(shù)據(jù)價(jià)值攀升等。在氣象工作中，相對比普通家用電腦，普遍存儲容量為1～2TB，而氣象數(shù)據(jù)則要達(dá)到此數(shù)值的千余倍，其數(shù)據(jù)處理負(fù)擔(dān)可見一斑。

影響數(shù)據(jù)分析結(jié)果的原始要素眾多，來源和種類也不盡相同，數(shù)據(jù)庫詞條的建立需要科學(xué)制定名稱，合理規(guī)劃類別，如此才能方便存儲和計(jì)算。面對等待處理的龐大基本數(shù)據(jù)以及迫切的社會運(yùn)作需求，氣象部門對數(shù)據(jù)的采集、儲存、計(jì)算、分析過程需要提升工作效率，利用現(xiàn)有的軟件編程系統(tǒng)，進(jìn)行長時(shí)間不間斷的氣象觀測活動。

氣象部門對于數(shù)據(jù)的計(jì)算分析與大眾的日常生活密切相關(guān)，甚至關(guān)聯(lián)地球的健康發(fā)展。通過數(shù)據(jù)的處理分析，我們可以更好地了解未來氣象環(huán)境，針對性地采取改進(jìn)策略，所以其數(shù)據(jù)本身價(jià)值不可估量。

綜上，氣象部門大數(shù)據(jù)服務(wù)是典型的行業(yè)案例，并迫切需要云計(jì)算等高新技術(shù)的應(yīng)用，為人們反饋更有價(jià)值的氣象信息。

2.2 氣象大數(shù)據(jù)服務(wù)基本架構(gòu)

氣象工作站對大數(shù)據(jù)的處理需要各種部門承擔(dān)相應(yīng)的職責(zé)，各類設(shè)備執(zhí)行相應(yīng)的功能，以此形成完整的服務(wù)架構(gòu)系統(tǒng)，并經(jīng)由云計(jì)算的技術(shù)方式完成信息和數(shù)據(jù)從收集到產(chǎn)出的過程。我國常見的氣象大數(shù)據(jù)服務(wù)架構(gòu)主要包括：

①由儲存設(shè)備、電腦主機(jī)、緩存空間、互聯(lián)網(wǎng)、數(shù)據(jù)庫等組成的基本設(shè)施。這既是幫助氣象部門完成業(yè)務(wù)的必要基礎(chǔ)，同時(shí)也是類庫服務(wù)的提供者，相關(guān)數(shù)據(jù)的存儲、調(diào)用和處理都要依靠基本設(shè)施。②使用Hadoop框架、MPP模式等構(gòu)建的大數(shù)據(jù)平臺?；谄脚_的完善人們才能完成數(shù)據(jù)操作，對于氣象部門的平臺構(gòu)建首先需要解決底層的數(shù)據(jù)備份和分布式存儲問題，保證數(shù)據(jù)的安全有序。之后要為分析計(jì)算創(chuàng)造條件，常用的有MapReduce、Hive等。③完成大數(shù)據(jù)服務(wù)和氣象業(yè)務(wù)的具體應(yīng)用環(huán)節(jié)。經(jīng)由硬件和軟件環(huán)境的基本鋪墊，此項(xiàng)工作主要是面向氣象工作者進(jìn)行數(shù)據(jù)的深入開發(fā)和業(yè)務(wù)的實(shí)際應(yīng)用，結(jié)合云計(jì)算的具體要求，需要具備對氣象時(shí)序數(shù)據(jù)的快速處理、云服務(wù)器的良好對接、云設(shè)備的管理、氣象信息監(jiān)控與預(yù)測等功能。④為氣象專業(yè)人員和相關(guān)單位提供的用戶服務(wù)。主要任務(wù)是促進(jìn)氣象大數(shù)據(jù)的傳播與咨詢，面向科研工作者和關(guān)聯(lián)人員，需要建立充滿氣象數(shù)據(jù)的信息網(wǎng)絡(luò)，使工作者以內(nèi)部賬號和等級權(quán)限訪問不同的網(wǎng)絡(luò)內(nèi)容，保證數(shù)據(jù)信息發(fā)揮出重要作用，為正常工作提供便利條件[2]。

3云計(jì)算在氣象大數(shù)據(jù)服務(wù)中的應(yīng)用——以Map Reduce為例

3.1 技術(shù)簡介

在大數(shù)據(jù)云計(jì)算的推動下，Google公司發(fā)表了Map Reduce的技術(shù)構(gòu)想，按照英文將其理解為Map（映射）和Reduce（歸約）。首先，收集原始數(shù)據(jù)，依據(jù)某種設(shè)計(jì)好的函數(shù)形式對數(shù)據(jù)進(jìn)行映射表達(dá)，從而轉(zhuǎn)換成鍵值對的形式，然后經(jīng)由重組整理使數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)有序的分布式排布，最后執(zhí)行數(shù)據(jù)的匯總輸出，以此實(shí)現(xiàn)對大數(shù)據(jù)的編程處理。

3.2 Map Reduce的降水和測溫氣象服務(wù)應(yīng)用

氣象信息的預(yù)測與傳感器收集的原始數(shù)據(jù)、當(dāng)?shù)貧v史數(shù)據(jù)、數(shù)據(jù)中心的數(shù)值存儲等都有關(guān)系。針對氣象部門的Map Reduce編程計(jì)算也要選用合適的數(shù)據(jù)處理對象。如需要分析某家氣象站的溫度和降水?dāng)?shù)據(jù)，首先要了解數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)存儲形式，并在程序中相對地做好字符串、數(shù)值、文本等類型的聲明。

Map Reduce要從映射開始數(shù)據(jù)處理，對時(shí)間、溫度、降水進(jìn)行準(zhǔn)確的提取和鍵值對設(shè)計(jì)，從而形成一個(gè)個(gè)排列有序的key和對應(yīng)的value，而后再Reduce階段則可以利用編程的邏輯設(shè)定，分別遍歷出最大溫度、最大降水等預(yù)期數(shù)值。

通過Map Reduce編程辦法獲取的氣象數(shù)值準(zhǔn)確性取決于編程程序的邏輯思路，如果能保證計(jì)算質(zhì)量，就可以為數(shù)據(jù)的整理分析提供積極幫助，使人逐年、逐月、逐日地獲取氣象數(shù)據(jù)并加以分析。

4結(jié)束語

綜上所述，氣象工作是大數(shù)據(jù)時(shí)代下的重點(diǎn)典型行業(yè)，云計(jì)算的研究和應(yīng)用為其創(chuàng)造了有利條件，工作人員需要從編程技術(shù)、系統(tǒng)管理等方面加強(qiáng)云計(jì)算的使用效果，進(jìn)而達(dá)到高效處理數(shù)據(jù)的氣象工作要求。

參考文獻(xiàn)

[1] 陳晴，高婷，楊明，等.氣象大數(shù)據(jù)平臺的設(shè)計(jì)及應(yīng)用[J].電子技術(shù)與軟件工程，2019，（11）：192-194.

[2] 劉喆玥.我國氣象大數(shù)據(jù)的發(fā)展趨勢研究[J].電腦知識與技術(shù)，2019，（21）：252-254.

作者簡介

馮超（1989-），男，吉林長春人;學(xué)歷：碩士研究生，工程師，現(xiàn)就職單位：吉林省氣象信息網(wǎng)絡(luò)中心，研究方向：計(jì)算機(jī)應(yīng)用技術(shù)專業(yè)。