天氣氣候演示系統(tǒng)在氣象影視節(jié)目中的應(yīng)用

許楊，謝霞，文敏，劉馨澤，涂建文

（1.珠海市公共氣象服務(wù)中心，廣東珠海 519000；2.珠海市氣象局，廣東珠海 519000）

目前電視天氣預(yù)報(bào)節(jié)目已成為氣象公眾服務(wù)的主要手段和窗口［1］，隨著社會(huì)公眾審美水平的普遍提高，人們對(duì)氣象影視節(jié)目?jī)?nèi)容和質(zhì)量的要求也越來越高，每個(gè)節(jié)目都需要包含豐富的氣象影視素材［2-5］。同時(shí)，氣象現(xiàn)代化建設(shè)步伐也逐步加快，氣象衛(wèi)星、多普勒雷達(dá)、高密度自動(dòng)氣象站、生態(tài)氣候探測(cè)等氣象綜合觀測(cè)系統(tǒng)逐步建成，氣象探測(cè)手段日益豐富。珠海市天氣氣候演示系統(tǒng)將大量的觀測(cè)預(yù)報(bào)數(shù)據(jù)進(jìn)行轉(zhuǎn)換，并與地理信息相結(jié)合，制作成本地化、精細(xì)化、可視化的現(xiàn)代氣象業(yè)務(wù)產(chǎn)品，使專業(yè)性極強(qiáng)的氣象業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)變成直觀的可視圖像，給氣象影視節(jié)目的制作提供了豐富素材，使得氣象影視節(jié)目生動(dòng)、直觀、可視化程度高。

1 系統(tǒng)介紹

珠海市天氣氣候演示系統(tǒng)是通過集成各種類型的天氣預(yù)報(bào)產(chǎn)品，如中間預(yù)報(bào)產(chǎn)品、精細(xì)化數(shù)值預(yù)報(bào)產(chǎn)品、天氣與氣候預(yù)測(cè)產(chǎn)品，以及多方面天氣氣候評(píng)估報(bào)告等結(jié)果，進(jìn)行綜合演示的業(yè)務(wù)系統(tǒng)。通過將大量的觀測(cè)預(yù)報(bào)數(shù)據(jù)進(jìn)行轉(zhuǎn)換，并與地理信息相結(jié)合，制作成本地化、精細(xì)化、可視化的現(xiàn)代氣象業(yè)務(wù)產(chǎn)品，使專業(yè)性極強(qiáng)的氣象業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)變成直觀的可視圖像。該模塊與相應(yīng)硬件模塊配合，可實(shí)現(xiàn)24 h不間斷地采集轉(zhuǎn)換各種氣象數(shù)據(jù)，變成標(biāo)準(zhǔn)化的、顯示系統(tǒng)可識(shí)別的數(shù)據(jù)類型，實(shí)現(xiàn)多種數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)轉(zhuǎn)換并同步播放，可以支持的數(shù)據(jù)包括城市預(yù)報(bào)產(chǎn)品，衛(wèi)星云圖、雷達(dá)數(shù)據(jù)、臺(tái)風(fēng)數(shù)據(jù)、數(shù)值預(yù)報(bào)、格點(diǎn)數(shù)據(jù)以及自動(dòng)站數(shù)據(jù)等。從數(shù)據(jù)的更新到顯示氣象圖形不存在時(shí)間延遲，能夠?qū)崟r(shí)地將采集到最新數(shù)據(jù)進(jìn)行自動(dòng)轉(zhuǎn)換，并且播出端數(shù)據(jù)能夠進(jìn)行實(shí)時(shí)變化。

該系統(tǒng)主要包括數(shù)據(jù)采集轉(zhuǎn)化、地圖生成、播放模塊，具有如下特點(diǎn)：

1）全實(shí)時(shí)的數(shù)據(jù)更新，新數(shù)據(jù)引入不用渲染；

2）自帶地理信息系統(tǒng)以及衛(wèi)星圖片，動(dòng)畫的效果和顏色都可變化；

3）系統(tǒng)可接入多種數(shù)據(jù)，如城市預(yù)報(bào)數(shù)據(jù)、降雨落區(qū)數(shù)據(jù)、衛(wèi)星云圖數(shù)據(jù)、雷達(dá)數(shù)據(jù)等；

4）系統(tǒng)軟件具備彈出視頻窗的功能，可以是支持一路外來信號(hào)的導(dǎo)入，也可以是鏈接一個(gè)場(chǎng)景；

5）整體數(shù)據(jù)支持體系，支持全部類型天氣數(shù)據(jù)內(nèi)容的顯示，并且包括自動(dòng)數(shù)據(jù)提供服務(wù)。

1.1 數(shù)據(jù)采集轉(zhuǎn)化模塊

該模塊與相應(yīng)硬件模塊配合，可實(shí)現(xiàn)24 h不間斷地采集轉(zhuǎn)換各種氣象數(shù)據(jù)，變成標(biāo)準(zhǔn)化的、顯示系統(tǒng)可識(shí)別的數(shù)據(jù)類型。實(shí)現(xiàn)多種數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)轉(zhuǎn)換并同步播放，可以支持的數(shù)據(jù)包括城市預(yù)報(bào)產(chǎn)品，衛(wèi)星云圖、雷達(dá)數(shù)據(jù)、臺(tái)風(fēng)數(shù)據(jù)、數(shù)值預(yù)報(bào)、格點(diǎn)數(shù)據(jù)以及自動(dòng)站數(shù)據(jù)等。從數(shù)據(jù)的更新到顯示氣象圖形不存在時(shí)間延遲，能夠?qū)崟r(shí)地將采集到最新數(shù)據(jù)進(jìn)行自動(dòng)轉(zhuǎn)換，并且播出端數(shù)據(jù)能夠進(jìn)行實(shí)時(shí)變化。

1.2 地圖生成模塊

此模塊中包含三維地理信息和地圖生成功能，系統(tǒng)可以繪制帶有地理信息的3D地圖。它所生成的地圖，無論是單張的靜止圖片還是變化動(dòng)畫，均可攜帶地理信息。因此在播出時(shí)，氣象數(shù)據(jù)可以直接引入，并且自動(dòng)根據(jù)投影公式疊加在地圖背景上。該地理信息庫需支持直接接入微軟Virtual Earth高清晰度衛(wèi)星照片，與三維地理信息無縫連接?？梢酝ㄟ^地圖不同配色，生成各種各樣的背景圖片以及動(dòng)畫、天氣圖形等。

1.3 播放模塊

播放模塊需要支持背景圖片和文本與地理信息和氣象數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)疊加，天氣信息從疊加到sdi視頻信號(hào)的播放過程是一個(gè)全實(shí)時(shí)的過程，不需要渲染。對(duì)于氣象數(shù)據(jù)的顯示要求做到支持根據(jù)預(yù)報(bào)時(shí)次可選擇單時(shí)次或動(dòng)畫多時(shí)次顯示方式（圖1）。

軟件支持實(shí)時(shí)1080i全高清視頻信號(hào)輸出（與相應(yīng)硬件環(huán)境配合）。對(duì)于氣象數(shù)據(jù)的顯示要求做到支持根據(jù)預(yù)報(bào)時(shí)次可選擇單時(shí)次或動(dòng)畫多時(shí)次顯示方式。在動(dòng)畫顯示方式下可實(shí)現(xiàn)天氣現(xiàn)象的動(dòng)態(tài)平滑過渡，以表現(xiàn)實(shí)況或模式預(yù)報(bào)數(shù)據(jù)動(dòng)態(tài)場(chǎng)的實(shí)時(shí)顯示。實(shí)時(shí)環(huán)境意味著用戶可以不用渲染，直接描述天氣狀況。設(shè)置一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的、習(xí)慣使用的外觀，即使是初次使用計(jì)算機(jī)的人也能夠輕而易舉地應(yīng)用并且播報(bào)所提供的氣象模版內(nèi)容。

播放模塊系統(tǒng)要求：基于電腦的實(shí)時(shí)天氣圖像和播出控制系統(tǒng)，使用技術(shù)上較為先進(jìn)的圖像處理功能。采用實(shí)時(shí)環(huán)境能夠提供最新的天氣信息，通過設(shè)備的快速數(shù)據(jù)聯(lián)動(dòng)功能可以實(shí)現(xiàn)無需等待自動(dòng)獲取數(shù)據(jù)并自動(dòng)更新輸出圖形，可以使本地化播出實(shí)現(xiàn)最準(zhǔn)確的預(yù)報(bào)和得到最佳的圖像。

圖1 地理信息疊加氣象數(shù)據(jù)和背景圖片

2 在氣象影視節(jié)目中的應(yīng)用

借助天氣氣候演示系統(tǒng)以及高清影視播控系統(tǒng)，通過實(shí)時(shí)渲染及智能分析處理技術(shù)，結(jié)合地理信息和圖形制作處理技巧，在影視節(jié)目制作中實(shí)現(xiàn)氣象數(shù)據(jù)及災(zāi)害信息在地理信息上進(jìn)行多維融合，實(shí)現(xiàn)一張圖可視化直觀展示（圖2），使專業(yè)性極強(qiáng)的氣象業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)變成直觀生動(dòng)的視頻圖像，氣象數(shù)據(jù)顯示兼具科學(xué)性和可視性。其中包括以下產(chǎn)品模塊：氣象監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)（如自動(dòng)站各要素?cái)?shù)據(jù)、雙偏振雷達(dá)及廣東省雷達(dá)拼圖、衛(wèi)星云圖等）、氣象預(yù)報(bào)數(shù)據(jù)（如海平面氣壓及變壓、溫度及變溫、風(fēng)場(chǎng)、相對(duì)濕度、降雨量等EC細(xì)網(wǎng)格數(shù)值預(yù)報(bào)以及臺(tái)風(fēng)路徑、氣象指數(shù)預(yù)報(bào)、5天預(yù)報(bào)、全國(guó)主要城市預(yù)報(bào)等）、防災(zāi)減災(zāi)數(shù)據(jù)（如地質(zhì)災(zāi)害隱患點(diǎn)、水浸易澇點(diǎn)、?；穲?chǎng)所、避難場(chǎng)所等危險(xiǎn)源及救援物資分布情況等）。

圖2 氣象數(shù)據(jù)和災(zāi)害信息疊加地理信息技術(shù)顯示圖

經(jīng)過人工檢驗(yàn)，各個(gè)模塊能夠相互疊加，并且客觀、準(zhǔn)確地展示氣象實(shí)況及預(yù)報(bào)結(jié)論，確保珠海市天氣氣候演示系統(tǒng)可視化展示的產(chǎn)品與實(shí)際觀測(cè)及預(yù)報(bào)數(shù)據(jù)保持高度一致。同時(shí)全程自動(dòng)化的工作流程、隨時(shí)更新的數(shù)據(jù)、實(shí)時(shí)展示最新的天氣信息，使得氣象影視和新媒體發(fā)布工作人員從繁瑣的人工操作中解脫出來，將更多時(shí)間與精力集中研究如何提升節(jié)目質(zhì)量，進(jìn)一步提高工作效率。

例如，2020年1月8日主持人所需節(jié)目配圖分別是全市氣溫實(shí)況、850 hPa形勢(shì)預(yù)報(bào)圖、未來3 d預(yù)報(bào)、海平面氣壓形勢(shì)預(yù)報(bào)、冷暖氣流交匯科普演示、未來5 d預(yù)報(bào)、空氣質(zhì)量預(yù)報(bào)、森林火險(xiǎn)氣象指數(shù)預(yù)報(bào)、生活指數(shù)預(yù)報(bào)以及全國(guó)部分城市天氣預(yù)報(bào)，以上配圖如編輯人員一一使用制圖軟件制作需1 h左右，而用天氣氣候演示系統(tǒng)只需運(yùn)行最新數(shù)據(jù)，進(jìn)入制作好的節(jié)目模板，選擇需展示的時(shí)間段后自動(dòng)渲染即可使用，耗時(shí)不到20 min，而且除了高效，用天氣氣候演示系統(tǒng)制作的演示圖，其統(tǒng)一性和協(xié)調(diào)性和美觀度都遠(yuǎn)超手工繪制圖片。

珠海氣象影視節(jié)目將氣象數(shù)據(jù)制作成動(dòng)態(tài)的天氣演示圖，讓觀眾能夠更加直觀的看到高空和低空大氣環(huán)流演變的過程，打造出既通俗易懂，氣象信息含量又大的氣象影視高清節(jié)目，形成本地特色、廣東領(lǐng)先的新媒體和電視天氣預(yù)報(bào)發(fā)布業(yè)務(wù)。

珠海市天氣氣候演示系統(tǒng)的建立，為影視節(jié)目制作素材查詢提供了統(tǒng)一、快捷的平臺(tái)，極大提高了各類型氣象數(shù)據(jù)的利用率和影視節(jié)目制作的工作效率，使得枯燥的氣象數(shù)據(jù)能夠快速、高效、準(zhǔn)確地轉(zhuǎn)化成圖形、動(dòng)畫，并精準(zhǔn)地顯示在集成地理信息畫面的對(duì)應(yīng)地理位置上，讓氣象影視節(jié)目生動(dòng)有趣，提升氣象影視節(jié)目的質(zhì)量。但該系統(tǒng)以點(diǎn)面的展示方式為主，并且在海洋方面展示的內(nèi)容相對(duì)不夠豐富。今后將趨向于更為直觀的三維立體展示，并開發(fā)更為豐富的海島旅游產(chǎn)品，使得該系統(tǒng)得到更充分的發(fā)展，能夠滿足人民群眾對(duì)于現(xiàn)代化氣象影視節(jié)目的需求。