智慧氣象服務(wù)融入智慧城市時(shí)空信息云平臺(tái)的思考與探索

■ 段文廣 范飛勇 劉燕 張玲 王驥 石永瑋

“十三五”期間，全國有超過500座城市建設(shè)智慧城市，中國氣象局辦公室于2018年印發(fā)的《智慧氣象服務(wù)發(fā)展行動(dòng)計(jì)劃（2019—2023年）》，明確了發(fā)展智能感知、精準(zhǔn)泛在、情景互動(dòng)、普惠共享的智慧氣象服務(wù)的總體要求。由于部分地區(qū)氣象部門大數(shù)據(jù)觀念不強(qiáng)、資金技術(shù)投入有限、具體措施抓手不夠等原因，氣象服務(wù)仍舊停留在傳統(tǒng)服務(wù)領(lǐng)域，服務(wù)產(chǎn)品單一、智慧含金量不足，已難以滿足各地政府部門及公眾對(duì)精準(zhǔn)化、精細(xì)化氣象服務(wù)的需求。全國各大城市正在開展智慧城市時(shí)空信息云平臺(tái)建設(shè)，為氣象部門智慧氣象服務(wù)發(fā)展提供了新機(jī)遇，如何順應(yīng)時(shí)代潮流，抓住新機(jī)遇，推進(jìn)智慧氣象服務(wù)融入與智慧城市時(shí)空信息云平臺(tái)建設(shè)，并發(fā)揮相應(yīng)的效益，是增強(qiáng)氣象服務(wù)軟實(shí)力，提升服務(wù)效益的有效途徑。

1 智慧城市時(shí)空信息云平臺(tái)建設(shè)概要

時(shí)空信息云平臺(tái)是以時(shí)空為基準(zhǔn)，以位置服務(wù)為核心，通過大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算等新一代信息技術(shù)，實(shí)時(shí)匯集城市各種時(shí)空信息而形成的感知更透徹、互聯(lián)更廣泛、決策更智能、服務(wù)更靈活和更加安全可靠的地理信息服務(wù)平臺(tái)，是智慧城市建設(shè)的重要空間信息基礎(chǔ)設(shè)施，是城市服務(wù)與治理轉(zhuǎn)型升級(jí)的有力推手，也是新興產(chǎn)業(yè)高速發(fā)展的重要引擎。

為適應(yīng)智慧城市對(duì)信息資源共享應(yīng)用的需求，滿足城市運(yùn)行、管理與服務(wù)的自動(dòng)化、智能化應(yīng)用，2012年底，國家測繪地理信息局提出智慧城市時(shí)空信息云平臺(tái)建設(shè)試點(diǎn)工作。目前，在全國啟動(dòng)40多個(gè)云平臺(tái)建設(shè)試點(diǎn)，有重慶、武漢、寧波、廣州、蘭州、咸陽、徐州、濰坊、嘉興等一批城市完成了城市時(shí)空信息大數(shù)據(jù)中心和時(shí)空信息云平臺(tái)的前期建設(shè)，并不斷拓展多項(xiàng)面向政務(wù)和公眾的應(yīng)用領(lǐng)域，開展面向行業(yè)的智慧示范應(yīng)用建設(shè)，全面推進(jìn)智慧城市建設(shè)，提升城市智慧化治理與服務(wù)水平。

智慧城市時(shí)空信息云平臺(tái)項(xiàng)目以時(shí)空信息為載體，整合了城市人口、法人、房屋等基礎(chǔ)信息，構(gòu)建了統(tǒng)一的時(shí)空大數(shù)據(jù)中心。各試點(diǎn)城市在城市規(guī)劃、國土資源管理、社會(huì)管理創(chuàng)新、智慧稅務(wù)、智慧水務(wù)、網(wǎng)上群眾服務(wù)、智慧城管、應(yīng)急指揮、智慧工地、區(qū)域研究及公眾服務(wù)等多個(gè)領(lǐng)域開展應(yīng)用，取得了顯著的社會(huì)及經(jīng)濟(jì)效益。

為加快智慧城市建設(shè)提供了時(shí)空大數(shù)據(jù)支撐。智慧城市80%以上的數(shù)據(jù)與時(shí)間、空間有關(guān)。時(shí)空信息云平臺(tái)基于統(tǒng)一的時(shí)空基準(zhǔn)，提供高精度的位置信息，解決了城市數(shù)據(jù)由于基礎(chǔ)不統(tǒng)一而產(chǎn)生的障礙，大大縮短機(jī)構(gòu)與機(jī)構(gòu)、公眾與政府之間的距離。

為促進(jìn)智慧城市管理轉(zhuǎn)型升級(jí)提供了集約共享資源。將城市的管理資源統(tǒng)一整合，讓城市中的各個(gè)功能協(xié)調(diào)運(yùn)作，提升城市管理效率；同時(shí)借助遍布城市的傳感網(wǎng)絡(luò)，將城市的事件變化及時(shí)掌握，使政府對(duì)經(jīng)濟(jì)社會(huì)管理等問題做出快速反映，不斷提高管理決策能力。

為提升行業(yè)服務(wù)效率提供了跨部門業(yè)務(wù)應(yīng)用協(xié)同?；跁r(shí)空信息云平臺(tái)的共享交換服務(wù)，根據(jù)部門間共享協(xié)同的需求，通過云服務(wù)，實(shí)現(xiàn)跨部門跨區(qū)域的資源共享與應(yīng)用協(xié)同，通過平臺(tái)提供的數(shù)據(jù)、接口服務(wù)及時(shí)空大數(shù)據(jù)挖掘分析技術(shù)，實(shí)現(xiàn)“數(shù)據(jù)協(xié)同、業(yè)務(wù)共享”，高效提升行業(yè)服務(wù)能力。

為提升公眾智慧服務(wù)能力提供了豐富的應(yīng)用場景。時(shí)空信息云平臺(tái)提供了GIS＋信息融合框架，充分融合了互聯(lián)網(wǎng)地圖數(shù)據(jù)、部門業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)、公眾行為數(shù)據(jù)等，為社會(huì)公眾提供更為豐富的信息服務(wù)。通過移動(dòng)客戶端，結(jié)合公眾切實(shí)需求，提供公眾信息查詢、網(wǎng)上辦事、便民服務(wù)等應(yīng)用場景，充分發(fā)揮信息融合在社會(huì)公眾生活中的巨大價(jià)值。

為推動(dòng)新興產(chǎn)業(yè)高速發(fā)展提供了重要引擎。時(shí)空信息云平臺(tái)是融合城鎮(zhèn)化、信息化、工業(yè)化發(fā)展戰(zhàn)略的重要載體，為城市新興產(chǎn)業(yè)發(fā)展提供機(jī)遇，將有力地促進(jìn)大數(shù)據(jù)、云計(jì)算、物聯(lián)網(wǎng)、智能終端制造等產(chǎn)業(yè)高速發(fā)展，優(yōu)化城市產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)，還將拉動(dòng)大量小微創(chuàng)新型產(chǎn)業(yè)的誕生，極大地推動(dòng)城市的創(chuàng)新活動(dòng)。

2 發(fā)展智慧氣象的機(jī)遇與挑戰(zhàn)

智慧城市時(shí)空信息云平臺(tái)建設(shè)，對(duì)發(fā)展智慧氣象帶來的機(jī)遇主要體現(xiàn)在以下方面：

1） 開拓了新思路。發(fā)展智慧氣象是當(dāng)前全面推進(jìn)氣象現(xiàn)代化的重要內(nèi)容和重要標(biāo)志。各地氣象部門積極探索智慧氣象建設(shè)，建成的國—省兩級(jí)氣象大數(shù)據(jù)云平臺(tái)、集約化的智能網(wǎng)格預(yù)報(bào)業(yè)務(wù)系統(tǒng)、智能氣象服務(wù)平臺(tái)、手機(jī)App等公眾智能應(yīng)用平臺(tái)等，有力提升了智慧氣象服務(wù)業(yè)務(wù)支撐能力。但是，由于部門行業(yè)之間的信息壁壘，缺乏部門行業(yè)大數(shù)據(jù)的支撐，對(duì)如何發(fā)展更高質(zhì)量的智慧氣象服務(wù)，還沒有找到新的突破口、切入點(diǎn)，并沒有形成明確的工作思路。如何有效利用各地智慧城市時(shí)空信息云平臺(tái)提供的大數(shù)據(jù)共享資源，為發(fā)展精準(zhǔn)、高效的決策氣象服務(wù)，發(fā)展基于影響的行業(yè)氣象服務(wù)，構(gòu)建開放協(xié)同的氣象服務(wù)生態(tài)等更高維度的智慧氣象服務(wù)帶來了難得的機(jī)遇和全新的工作思路。

2）開辟了發(fā)展新空間。例如智慧交通、智慧旅游、智慧應(yīng)急等示范應(yīng)用子平臺(tái)，堅(jiān)持以政府主導(dǎo)，有效融入智慧城市建設(shè)，不僅為新形勢下新型智慧氣象服務(wù)發(fā)展開辟了廣闊的發(fā)展空間，同時(shí)也為政府防災(zāi)減災(zāi)智慧應(yīng)用、民生應(yīng)用與產(chǎn)業(yè)發(fā)展提供氣象信息支持，助力提升政府治理能力，實(shí)現(xiàn)雙方共贏。

3）提供了支撐新平臺(tái)。依托智慧城市時(shí)空信息云平臺(tái)提供的通用平臺(tái)構(gòu)建專業(yè)化的智慧氣象服務(wù)平臺(tái)，不僅能夠充分利用云平臺(tái)提供的云空間和互聯(lián)網(wǎng)出口資源，而且有效解決高分辨率的基礎(chǔ)地理信息、部門數(shù)據(jù)共享和城市氣象服務(wù)組織管理體系的諸多難題，市縣基層氣象部門無需再操心基礎(chǔ)平臺(tái)的建設(shè)和安全維護(hù)，只需充分利用好國—省兩級(jí)氣象大數(shù)據(jù)云平臺(tái)和當(dāng)?shù)卣峁┑闹涡缕脚_(tái)，構(gòu)建起氣象“云＋端”業(yè)務(wù)服務(wù)生態(tài)鏈，為當(dāng)?shù)卣?、行業(yè)、公眾提供更加優(yōu)質(zhì)的智慧氣象服務(wù)。

4）激發(fā)了創(chuàng)新新動(dòng)力。智慧城市時(shí)空信息云平臺(tái)提供了海量的行業(yè)大數(shù)據(jù)，為開展多領(lǐng)域、多維度共享大數(shù)據(jù)挖掘與融合帶來了便利條件，必將激發(fā)廣大氣象科技、業(yè)務(wù)人員的創(chuàng)新動(dòng)力。通過對(duì)行業(yè)大數(shù)據(jù)的有效融合和挖掘應(yīng)用，建立基于影響的行業(yè)氣象服務(wù)指標(biāo)、算法，構(gòu)建以用戶為中心的行業(yè)氣象服務(wù)供給體系，實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)、交通、能源、旅游等重點(diǎn)行業(yè)全過程、全鏈條的氣象服務(wù)，不斷提升智慧氣象服務(wù)核心技術(shù)。

智慧城市時(shí)空信息云平臺(tái)建設(shè)，對(duì)發(fā)展智慧氣象也面臨更多挑戰(zhàn)：

1）對(duì)氣象預(yù)報(bào)智能化提出了更高要求。由于氣象數(shù)值預(yù)報(bào)模式與國際先進(jìn)水平存在明顯差距，智能網(wǎng)格預(yù)報(bào)質(zhì)量和智能化程度不高，需要?dú)庀蟛块T大力提升科技水平，為滿足各行各業(yè)不同場景的服務(wù)需求提供高質(zhì)量的預(yù)報(bào)產(chǎn)品。

2）對(duì)氣象服務(wù)智慧化提出了更高要求。智慧城市時(shí)空信息云平臺(tái)本身以服務(wù)為宗旨，開展基于場景定制、用戶行為自動(dòng)感知、精準(zhǔn)推送的智慧公眾氣象服務(wù)；構(gòu)建以用戶為中心的全過程、全鏈條行業(yè)氣象服務(wù)供給體系，必然要求氣象部門大力發(fā)展人工智能，提升氣象服務(wù)智慧內(nèi)涵，目前這方面的氣象應(yīng)用卻十分有限。

3）對(duì)氣象科技創(chuàng)新能力提出了更高要求。智慧城市時(shí)空信息云平臺(tái)是一個(gè)交互式的、開放的大數(shù)據(jù)平臺(tái)，只有真正實(shí)現(xiàn)氣象信息與各行各業(yè)信息的深度融合應(yīng)用，才能延長其生命周期。如何將氣象信息與多源數(shù)據(jù)有效融合，如何利用時(shí)空大數(shù)據(jù)挖掘分析技術(shù)，挖掘出針對(duì)行業(yè)有價(jià)值的氣象服務(wù)信息，開展有針對(duì)性的服務(wù)，這是對(duì)氣象科技創(chuàng)新能力的巨大挑戰(zhàn)。

3 融入建設(shè)思考與探索

3.1 借力構(gòu)建“氣象云+政務(wù)云”大數(shù)據(jù)平臺(tái)，創(chuàng)新氣象服務(wù)模式

目前，由于缺少一個(gè)與政府各部門互聯(lián)互通的共享平臺(tái)，難以有效融合行業(yè)大數(shù)據(jù)、提供有針對(duì)性的氣象服務(wù)，一直制約著氣象服務(wù)智能化發(fā)展。氣象部門可通過申請(qǐng)當(dāng)?shù)卣鲗?dǎo)建設(shè)的政務(wù)云資源，不但可有效推進(jìn)氣象服務(wù)與數(shù)據(jù)上云，解決市縣氣象部門信息上云通道和維護(hù)成本。而且借力“氣象云＋政務(wù)云”構(gòu)建大數(shù)據(jù)服務(wù)供給鏈路，一方面通過國—省兩級(jí)氣象大數(shù)據(jù)云平臺(tái)提供的各類數(shù)據(jù)接口，為智慧城市時(shí)空信息云平臺(tái)提供豐富的氣象數(shù)據(jù)資源，另一方面可通過平臺(tái)方便獲取行業(yè)數(shù)據(jù)，有效開展數(shù)據(jù)融合應(yīng)用。同時(shí)利用政務(wù)云提供的高速帶寬和互聯(lián)網(wǎng)出口，實(shí)現(xiàn)氣象“云＋端”業(yè)務(wù)服務(wù)新模式。這方面，深圳市氣象局已經(jīng)提供了可借鑒的經(jīng)驗(yàn)。

3.2 主動(dòng)有機(jī)融入智慧城市建設(shè)，打造智慧氣象應(yīng)用子平臺(tái)

蘭州市交通大數(shù)據(jù)公共平臺(tái)、廈門市數(shù)據(jù)安全開放平臺(tái)等十余個(gè)應(yīng)用平臺(tái)榮獲了2019年智慧中國年會(huì)“數(shù)據(jù)應(yīng)用領(lǐng)先獎(jiǎng)”。鼓勵(lì)各地氣象部門爭取當(dāng)?shù)卣谡?、?xiàng)目、資金、數(shù)據(jù)、技術(shù)等方面的支持，利用智慧城市時(shí)空信息云平臺(tái)提供的資源，建設(shè)智慧氣象應(yīng)用子平臺(tái)，并打造成智慧城市時(shí)空信息云平臺(tái)的重要應(yīng)用平臺(tái)。以咸陽市為例，咸陽市氣象局早在2015年就緊抓咸陽國家智慧城市試點(diǎn)建設(shè)機(jī)遇，主動(dòng)融入、積極作為，率先啟動(dòng)智慧氣象建設(shè)，不僅探索了融入智慧城市發(fā)展智慧氣象工作新思路，成為共享資源受益者和數(shù)據(jù)應(yīng)用的主導(dǎo)者；通過部門協(xié)作，共同繪就防災(zāi)減災(zāi)“一張圖”，有效填補(bǔ)了智慧城市在防災(zāi)減災(zāi)領(lǐng)域的應(yīng)用空白，成為咸陽自然災(zāi)害監(jiān)測預(yù)警指揮平臺(tái)不可或缺的組成部分，實(shí)現(xiàn)了智慧氣象建設(shè)和智慧城市發(fā)展的雙贏結(jié)合。

3.3 構(gòu)建“智慧行業(yè)+氣象”應(yīng)用場景，有效融入政府公共服務(wù)體系

智慧城市時(shí)空信息云平臺(tái)的建成，將形成良性的數(shù)據(jù)生態(tài)城市模式，滿足智慧城市建設(shè)過程中對(duì)各類時(shí)空信息資源集約共享與協(xié)同應(yīng)用的需求，最終實(shí)現(xiàn)時(shí)空大數(shù)據(jù)服務(wù)政府部門、行業(yè)單位及公眾。氣象數(shù)據(jù)只有與各行各業(yè)的業(yè)務(wù)需求深度融合，才能發(fā)揮氣象部門獨(dú)特優(yōu)勢，切實(shí)助力提高行政效率，提升服務(wù)效能，增加經(jīng)濟(jì)效益。因此，依托時(shí)空信息云平臺(tái)建設(shè)的智慧氣象應(yīng)用子平臺(tái)，在解決氣象服務(wù)智慧化、行業(yè)獲取氣象數(shù)據(jù)便利化的基礎(chǔ)上，推進(jìn)行業(yè)大數(shù)據(jù)的深度融合，利用大數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)，找出行業(yè)需求與氣象數(shù)據(jù)高度關(guān)聯(lián)的結(jié)合點(diǎn)，構(gòu)建“智慧行業(yè)＋氣象”應(yīng)用場景，將氣象信息發(fā)布變?yōu)闅庀竽芰Ψ?wù)，是智慧氣象服務(wù)更高層次的體現(xiàn)。比如“智慧交通＋氣象”應(yīng)用中，將提前發(fā)布的城市內(nèi)澇風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警點(diǎn)、道路結(jié)冰路段與交通導(dǎo)航、路況播報(bào)相結(jié)合，提前告知駕駛員繞行或限速通行等，有效避免交通擁堵和事故發(fā)生。“智慧水務(wù)＋氣象”應(yīng)用中，對(duì)流域內(nèi)降水量與中小河流及山洪溝道基礎(chǔ)數(shù)據(jù)相關(guān)聯(lián)，進(jìn)行時(shí)空大數(shù)據(jù)挖掘計(jì)算，建立基于時(shí)空特征的洪水及山洪風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警模型，將精細(xì)化到中小河流及山洪溝道的風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警與防汛部門的決策指揮系統(tǒng)相結(jié)合，提高中小河流及山洪溝道防洪工程治理及應(yīng)急指揮決策能力。蘭州市氣象局在“智慧觀光農(nóng)業(yè)＋氣象”方面做了有益的探索，通過建設(shè)設(shè)施農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)、觀光農(nóng)業(yè)大數(shù)據(jù)服務(wù)平臺(tái)等，在為種植用戶提供設(shè)施農(nóng)業(yè)氣象服務(wù)指標(biāo)的同時(shí)，將設(shè)施農(nóng)業(yè)種植、農(nóng)產(chǎn)品采摘、農(nóng)業(yè)休閑及公眾出行等農(nóng)業(yè)觀光大數(shù)據(jù)與精細(xì)化氣象服務(wù)相融合，深度挖掘各類應(yīng)用場景，建立智能服務(wù)引擎，推出農(nóng)產(chǎn)品采摘指數(shù)、農(nóng)業(yè)觀光休閑指數(shù)，有力提升了融入式觀光農(nóng)業(yè)氣象服務(wù)的技術(shù)含量。

3.4 開發(fā)各類場景服務(wù)接口，構(gòu)建氣象服務(wù)眾智眾創(chuàng)新生態(tài)

氣象資料先天具有時(shí)空大數(shù)據(jù)的屬性，隨著智能預(yù)報(bào)技術(shù)的發(fā)展，“云＋端”氣象服務(wù)格局的形成，借助智慧城市時(shí)空信息云平臺(tái)，發(fā)揮氣象動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)優(yōu)勢，搭建智慧氣象大數(shù)據(jù)交換共享平臺(tái)。平臺(tái)充分挖掘各類用戶需求，以API接口方式為各行業(yè)及大數(shù)據(jù)應(yīng)用服務(wù)公司提供各類主題數(shù)據(jù)產(chǎn)品與主題服務(wù)，形成數(shù)據(jù)及服務(wù)的產(chǎn)品供需鏈，如為路政部門應(yīng)用提供“公路養(yǎng)護(hù)天氣指南”，為建筑企業(yè)應(yīng)用提供“高空作業(yè)天氣提示”、為公眾出行服務(wù)應(yīng)用提供“出行天氣提醒”等，這些服務(wù)均以API接口方式在智慧氣象大數(shù)據(jù)交換共享平臺(tái)上提供在線服務(wù)，用戶只需下載API接口程序，無縫嵌入到自己的應(yīng)用場景即可得到所需的氣象服務(wù)。

目前深圳市氣象局已通過API接口方式入駐“i深圳”App為市民提供15項(xiàng)氣象查詢服務(wù)，其中“停課天氣預(yù)警”已在中小學(xué)校園App中深入應(yīng)用。同時(shí)，還可以此搭建氣象服務(wù)眾創(chuàng)平臺(tái)，通過API接口方式開放基礎(chǔ)氣象資料，建立面向社會(huì)的氣象服務(wù)集智創(chuàng)新機(jī)制，不斷豐富API接口功能，拓展服務(wù)場景，延伸服務(wù)觸角，逐步探索智慧氣象從大數(shù)據(jù)交換共享平臺(tái)走向氣象大數(shù)據(jù)交易平臺(tái)。不僅提高專業(yè)氣象服務(wù)創(chuàng)新供給能力，更好服務(wù)于國民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展，而且構(gòu)建起眾智眾創(chuàng)的氣象服務(wù)創(chuàng)新生態(tài)，促進(jìn)氣象服務(wù)良好生態(tài)發(fā)展。

深入閱讀

郭樹軍, 張洪廣, 周勇, 2016. 關(guān)于發(fā)展智慧氣象的若干思考. 中國氣象報(bào), 2016-12-29(3).

何宇華, 劉東華, 張立杰, 等, 2019. 深圳氣象信息化發(fā)展現(xiàn)狀和展望. 氣象科技進(jìn)展, 3(3): 108-111.

沈文海, 2015. 大數(shù)據(jù)時(shí)代的氣象信息化發(fā)展. 氣象軟科學(xué), (1): 23-30.熊翔宇, 2018. 基于智慧城市建設(shè)的信息智能服務(wù)模式研究（應(yīng)用案例分析—以寧波市智慧城市建設(shè)為例）. 南京: 南京大學(xué), 56-58.

于新文, 2015. 智慧氣象：全面推進(jìn)氣象現(xiàn)代化的新境界. 中國氣象報(bào), 2015-10-26(3).

張樹譽(yù), 朱海利, 王小克, 等, 2017. 基于智慧城市的咸陽智慧氣象建設(shè)探索與實(shí)踐//中國氣象學(xué)會(huì). 第七屆氣象服務(wù)發(fā)展論壇論文集. 北京: 中國氣象學(xué)會(huì).

周勇, 胡愛軍, 楊詩芳, 等, 2016. 智慧氣象的內(nèi)涵與特征研究. 中國信息化, (3): 83-88.

朱焱, 嚴(yán)明良, 韓笑, 等, 2016. 大數(shù)據(jù)視域下的蘇州智慧氣象服務(wù)探索. 氣象軟科學(xué), (3).