大數(shù)據(jù)技術(shù)在氣象服務(wù)中的應(yīng)用研究

王光輝

（濟(jì)南市濟(jì)陽區(qū)氣象局，山東 濟(jì)南 251400）

氣象服務(wù)已經(jīng)從以往單純的天氣預(yù)報功能，逐漸演化為多樣化的數(shù)據(jù)分析和信息傳遞功能。要想最大程度地發(fā)揮氣象服務(wù)工作的價值，推動氣象服務(wù)工作轉(zhuǎn)型，就必須要對相關(guān)數(shù)據(jù)實(shí)時專業(yè)化處理，進(jìn)而提高氣象服務(wù)質(zhì)量。

1.氣象服務(wù)工作的具體標(biāo)準(zhǔn)和要求

1.1 定向化要求

氣象服務(wù)工作的發(fā)展，會逐步建立科學(xué)的定向化協(xié)調(diào)機(jī)制，依據(jù)不同行業(yè)、不同產(chǎn)業(yè)對于氣象信息的相關(guān)需求，構(gòu)造針對性、個性化的氣象信息推送機(jī)制。通過相關(guān)數(shù)據(jù)的收集和應(yīng)用，取得相關(guān)參數(shù)，進(jìn)而對收集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，實(shí)施定向化的信息推送，推動各個產(chǎn)業(yè)的健康發(fā)展。與此同時，在各類信息的調(diào)整和構(gòu)造階段中，還需要構(gòu)造科學(xué)合理的應(yīng)急機(jī)制，深入挖掘各類參數(shù)信息，進(jìn)而發(fā)揮信息數(shù)據(jù)的應(yīng)用價值。

1.2 主動信息提供要求

隨著科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展，氣象服務(wù)工作模式也發(fā)生著翻天覆地的變化，其從以往的被動式信息提供方式逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)橹鲃邮叫畔⒌奶峁┓绞?。尤其是?dāng)下大數(shù)據(jù)技術(shù)、云計算平臺的應(yīng)用，能夠全方位收集氣象數(shù)據(jù)信息，這對于一些特殊產(chǎn)業(yè)來說有著重要意義。氣象服務(wù)工作在信息數(shù)據(jù)的推送方面變得更加具有主動性，其能夠提前預(yù)示相關(guān)數(shù)據(jù)，甚至可以和當(dāng)?shù)氐耐ㄐ畔到y(tǒng)相關(guān)聯(lián)，針對惡劣氣候能夠在第一時間采用信息傳遞的模式告知每一位用戶，全方位實(shí)現(xiàn)了對所有氣象數(shù)據(jù)的針對性傳遞，有效地降低了因?yàn)闅夂蜃兓葞淼呢?fù)面影響。

1.3 個性化服務(wù)要求

氣象服務(wù)工作的發(fā)展必然要建立個性化的服務(wù)需求，具體來說，我們可以從幾個層面著手。其一是針對獨(dú)立性用戶的信息數(shù)據(jù)推送，這類獨(dú)立性用戶更多是指向廣大普通用戶，他們對于氣象服務(wù)的要求不高，甚至個別時候還覺得氣象服務(wù)工作可有可無，關(guān)注價值不大。與此同時，針對這一類用戶，如果能夠及時主動的給予其全面優(yōu)化細(xì)致的主動式推送服務(wù)，并且推動的信息可靠度較高，那么這類用戶就會認(rèn)為氣象服務(wù)工作具備了更高的個性化特點(diǎn)，因此會潛移默化地逐步將精力放在氣象服務(wù)的信息接收過程中，對于氣象服務(wù)的依賴度也越來越大。其二是針對氣象服務(wù)需求較高的用戶推送。通過建立個性化的傳送機(jī)制，相對于普通用戶來說優(yōu)質(zhì)度更高，吸引度更高，所以也能較大程度的滿足對氣象服務(wù)需求較高的用戶。

2.大數(shù)據(jù)技術(shù)在氣象服務(wù)中的應(yīng)用意義

2.1 為相關(guān)行業(yè)、產(chǎn)業(yè)提供精準(zhǔn)服務(wù)

在大數(shù)據(jù)技術(shù)的支持下，氣象服務(wù)可以構(gòu)建智能化的信息采集系統(tǒng)，推動氣象觀測站、高空探測站等高效運(yùn)行，并收集龐大精準(zhǔn)的數(shù)據(jù)。如當(dāng)前的GRAPES、EWIPS 和智慧氣象等平臺，就是依托于大數(shù)據(jù)技術(shù)，轉(zhuǎn)變了數(shù)據(jù)信息獲取的速度和質(zhì)量，這也為相關(guān)行業(yè)、產(chǎn)業(yè)等提供了更加精準(zhǔn)、個性化的氣象服務(wù)，并衍生了更多服務(wù)產(chǎn)品。例如，個別省市的氣象服務(wù)工作站和保險行業(yè)展開合作，推出了農(nóng)業(yè)天氣指數(shù)保險產(chǎn)品，不僅貼合了當(dāng)?shù)剞r(nóng)業(yè)發(fā)展實(shí)際需求，還能夠提升農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)發(fā)展中承載災(zāi)害性天氣的能力。通過豐富適配性天氣指數(shù)保險險種，結(jié)合當(dāng)?shù)靥厣r(nóng)產(chǎn)品種類，依托于大數(shù)據(jù)技術(shù)來設(shè)定科學(xué)的天氣指數(shù)閾值，厘定合理的保險費(fèi)率，進(jìn)而切實(shí)有效地保障了廣大農(nóng)戶的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)利益，為其經(jīng)濟(jì)承受能力提供了保障，促進(jìn)了當(dāng)?shù)亍皻庀?保險”協(xié)同發(fā)展。

2.2 有助于提前預(yù)防災(zāi)害性天氣

氣象部門的工作核心內(nèi)容就是提前開展災(zāi)害性天氣的預(yù)警，以能夠幫助廣大群眾做好相關(guān)預(yù)防措施?；诖髷?shù)據(jù)時代下，氣象數(shù)據(jù)的收集更加精準(zhǔn)高效，對于預(yù)防災(zāi)害性天氣方面有著重要的應(yīng)用價值，其不僅能夠?yàn)闉?zāi)害性天氣提供精準(zhǔn)的數(shù)據(jù)分析，還能夠從中探索出信息規(guī)律，分析出風(fēng)險發(fā)生概率，幫助人們預(yù)防氣象自然災(zāi)害。例如，大數(shù)據(jù)技術(shù)可以對某個地區(qū)歷史上所發(fā)生的所有氣象災(zāi)害數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計，形成數(shù)據(jù)庫，同時結(jié)合該地區(qū)動態(tài)化的氣候變化規(guī)律，從植被覆蓋情況、地勢地貌等方面有效地推測出，該地區(qū)在不同季節(jié)、時間段下，可能會發(fā)生怎樣的氣象自然災(zāi)害，以及具體的氣象災(zāi)害程度大小等等，由此在政府部門的指導(dǎo)之下，廣大群眾能及時采取有效預(yù)防措施，將氣象災(zāi)害帶來的負(fù)面影響降到最低，維護(hù)了社會和諧穩(wěn)定。

3.大數(shù)據(jù)技術(shù)和氣象服務(wù)工作的結(jié)合途徑

3.1 信息傳遞方面

大數(shù)據(jù)技術(shù)的應(yīng)用優(yōu)勢主要體現(xiàn)在高效的信息傳遞速度以及信息處理精度等方面，所以新時代背景下，氣象服務(wù)工作必須要依托于這類信息的處理，充分發(fā)揮大數(shù)據(jù)技術(shù)的應(yīng)用優(yōu)勢，借助大數(shù)據(jù)技術(shù)不斷收集更多的氣象數(shù)據(jù)，并從中深入分析，獲得更有價值的氣象結(jié)果。具體來說，大數(shù)據(jù)技術(shù)的應(yīng)用一方面能夠?qū)⒂脩魧泳珳?zhǔn)分類，針對不同用戶對氣象服務(wù)工作的現(xiàn)實(shí)需求，有針對性地推送氣象信息。另一方面，氣象部門還可以對相關(guān)信息數(shù)據(jù)進(jìn)行協(xié)調(diào)和整理，建立專業(yè)化工作機(jī)制，構(gòu)建出科學(xué)合理的氣象預(yù)防方案，并指導(dǎo)廣大群眾應(yīng)對氣象災(zāi)害。

3.2 網(wǎng)絡(luò)層級建設(shè)方面

大數(shù)據(jù)技術(shù)的廣泛應(yīng)用，不僅要實(shí)現(xiàn)對軟件層面的建設(shè)，還要能夠加大硬件設(shè)施方面的投入力度，為信息的收集和使用提供一個交互平臺，由此更好地滿足工作需求。依托于大數(shù)據(jù)技術(shù)思想，氣象部門應(yīng)加大資金投入力度，不斷引入先進(jìn)的硬件設(shè)備，并構(gòu)建線上線下一體化的系統(tǒng)協(xié)同發(fā)展關(guān)系，全方位、多層次的分析使整個氣象服務(wù)系統(tǒng)能夠順利高效運(yùn)行，能夠?yàn)槠淙蘸蟮陌l(fā)展奠定扎實(shí)基礎(chǔ)。充分考慮各類氣象監(jiān)測裝置和參數(shù)的合理構(gòu)建和調(diào)整，結(jié)合大數(shù)據(jù)技術(shù)需要的機(jī)制要求，對于不同設(shè)備在不同階段的使用過程中，要最大限度發(fā)揮其精準(zhǔn)性，由此借助大數(shù)據(jù)技術(shù)對相關(guān)數(shù)據(jù)直接分析和整合，持續(xù)提升氣象服務(wù)質(zhì)量，推動氣象服務(wù)工作的長足性進(jìn)步。

3.3 數(shù)據(jù)取得支持

3.3.1 數(shù)據(jù)整合。數(shù)據(jù)整合的主要技術(shù)手段涵蓋了海量歷史數(shù)據(jù)、數(shù)據(jù)抽取工具、數(shù)據(jù)復(fù)制工具等等，由此能夠?qū)崿F(xiàn)對各項(xiàng)結(jié)構(gòu)化、非結(jié)構(gòu)化等數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確接入。我國氣象局應(yīng)用大數(shù)據(jù)技術(shù)目前已經(jīng)積累了大量的數(shù)據(jù)，并以每年數(shù)百個TB的格式增加，數(shù)據(jù)類型包含了地面觀測數(shù)據(jù)、衛(wèi)星、雷達(dá)產(chǎn)品等觀測數(shù)據(jù)。

3.3.2 數(shù)據(jù)存儲。主要是指對氣象各種數(shù)據(jù)按照統(tǒng)一的數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化格式展開長期的存儲，而后依據(jù)實(shí)際需求對相關(guān)數(shù)據(jù)庫進(jìn)行分類，包含了分布式文件系統(tǒng)、分布式數(shù)據(jù)倉庫、非關(guān)系型數(shù)據(jù)庫、關(guān)系型數(shù)據(jù)庫，由專業(yè)人員對數(shù)據(jù)庫實(shí)施集中管理，由此能夠滿足數(shù)據(jù)的多樣化，也能夠降低存儲成本。

3.3.3 數(shù)據(jù)計算。大數(shù)據(jù)技術(shù)的計算方式涵蓋了查詢計算、內(nèi)存計算等等，計算的主要目的都是確保氣象數(shù)據(jù)在不同階段下的準(zhǔn)確性，滿足相關(guān)應(yīng)用需求。如查詢計算能夠支持SQL的查詢和分析，批量計算能夠分析大批量數(shù)據(jù)中的離線數(shù)據(jù)，內(nèi)存計算能夠?qū)崿F(xiàn)交互性數(shù)據(jù)分析，流計算能夠?qū)崟r處理氣象數(shù)據(jù)。

3.3.4 數(shù)據(jù)分析。在以往的數(shù)據(jù)處理過程中，主要是采取傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)挖掘算法，探索氣象數(shù)據(jù)規(guī)律，由此制定出一套優(yōu)化分布式挖掘算法，以此來構(gòu)建氣象數(shù)據(jù)的計算模型，為氣象服務(wù)工作提供支撐。而大數(shù)據(jù)技術(shù)的應(yīng)用，能夠高效簡便的分析數(shù)據(jù)，構(gòu)建模型，選擇合理簡便的建模算法。

4.大數(shù)據(jù)技術(shù)在氣象服務(wù)工作中的具體應(yīng)用策略

4.1 更新工作理念

氣象部門工作人員必須要積極更新工作理念，實(shí)現(xiàn)大數(shù)據(jù)技術(shù)和氣象服務(wù)工作思想方面的融合。一方面，氣象部門工作人員應(yīng)結(jié)合現(xiàn)實(shí)需求和社會發(fā)展實(shí)際，依據(jù)目前工作相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，構(gòu)建專業(yè)化的氣象服務(wù)工作方案，為后續(xù)的具體操作做好鋪墊。另一方面，在各類機(jī)制的調(diào)整階段，借助大數(shù)據(jù)技術(shù)構(gòu)建有序的信息傳遞機(jī)制，充分掌握大數(shù)據(jù)技術(shù)的本質(zhì)和作用，從工作思想著手建立專業(yè)的對接機(jī)制，進(jìn)而展開培訓(xùn)，熟練全面的掌握大數(shù)據(jù)技術(shù)的應(yīng)用方法。在現(xiàn)代化技術(shù)的應(yīng)用方面，如果氣象服務(wù)工作理念和具體的服務(wù)方案之間協(xié)調(diào)互補(bǔ)，那么就能夠體現(xiàn)出氣象服務(wù)工作的整體水平較高，氣象部門人員應(yīng)進(jìn)一步完善改進(jìn)，促使大數(shù)據(jù)技術(shù)能夠?yàn)楹罄m(xù)的技術(shù)研發(fā)、氣象服務(wù)工作提供輔助。

4.2 服務(wù)農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)

氣象部門工作的開展其中最顯著的特征就是氣象數(shù)據(jù)具有動態(tài)化變化，我國各地氣象部門幾乎都有一套自己的氣象數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)和分析處理系統(tǒng)，為當(dāng)?shù)馗餍懈鳂I(yè)的發(fā)展提供便捷，也為人們提供氣象預(yù)報服務(wù)。受到氣象因素影響最大的行業(yè)當(dāng)屬農(nóng)業(yè)行業(yè)，氣象信息數(shù)據(jù)的精準(zhǔn)性直接影響到農(nóng)業(yè)行業(yè)的持續(xù)化發(fā)展。如果氣象部門能夠提供精準(zhǔn)的信息數(shù)據(jù)，就能夠有效地幫助廣大農(nóng)戶提前做好合理措施預(yù)防氣象災(zāi)害，將農(nóng)作物的損害降到最低，為不良?xì)夂虻那忠u爭取更多時間。大數(shù)據(jù)技術(shù)應(yīng)用于氣象服務(wù)中，能夠顯著提升氣象預(yù)報的精準(zhǔn)性，實(shí)現(xiàn)對氣象數(shù)據(jù)的全面分析，進(jìn)而為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)活動提供更加優(yōu)質(zhì)可靠的氣象服務(wù)。例如在某些省市中，氣象服務(wù)中心已經(jīng)研發(fā)了相關(guān)軟件，利用電子設(shè)備自動監(jiān)測和收集設(shè)施大棚內(nèi)的溫度、濕度、光照、土壤溫度、土壤濕度等七個要素的數(shù)據(jù)，實(shí)時將相關(guān)數(shù)據(jù)變化上傳到農(nóng)業(yè)智慧氣象服務(wù)智能云平臺中，這樣廣大農(nóng)戶能夠通過手機(jī)登錄平臺，隨時隨地地查看監(jiān)測數(shù)據(jù)和臨界報警信息。一旦相關(guān)數(shù)據(jù)達(dá)到臨界值，平臺就會向用戶推送災(zāi)害預(yù)警信息，以及氣象農(nóng)業(yè)部門對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)活動提出的指導(dǎo)和建議。

4.3 制定精細(xì)化定向服務(wù)

除了重要的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)活動，氣象服務(wù)工作還能為其他行業(yè)、領(lǐng)域及社會組織群體等提供數(shù)據(jù)信息，由于不同行業(yè)對于氣象服務(wù)工作的需求不同，有些行業(yè)是關(guān)注降水量，有些行業(yè)是關(guān)注大氣壓變化，有些行業(yè)是關(guān)注空氣濕度、溫度，有些行業(yè)則是著重關(guān)注風(fēng)向、風(fēng)力等等?；诖?，氣象部門可以結(jié)合不同行業(yè)領(lǐng)域的現(xiàn)實(shí)需求，制定精細(xì)化的定向服務(wù)方案，借助大數(shù)據(jù)技術(shù)、云計算技術(shù)、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)等等，為各行各業(yè)的高效健康發(fā)展奠定數(shù)據(jù)支撐，為各個領(lǐng)域的活動計劃、安排等提供數(shù)據(jù)變化參考依據(jù)。例如，大數(shù)據(jù)技術(shù)和氣象服務(wù)工作相結(jié)合，可以為政府部門提供專項(xiàng)決策，還可以為電力部門提供降水量、打雷等信息，為水利部門提供降水量信息，為交通運(yùn)輸部門提供降水量、風(fēng)力等信息。

4.4 實(shí)現(xiàn)智慧服務(wù)平臺的構(gòu)建

氣象服務(wù)工作應(yīng)緊跟時代發(fā)展潮流，緊跟社會經(jīng)濟(jì)時代的發(fā)展步伐，積極引入先進(jìn)的信息技術(shù)，由此實(shí)現(xiàn)氣象服務(wù)工作的多樣性、精準(zhǔn)性，最大程度地發(fā)揮出大數(shù)據(jù)氣象的重要服務(wù)功能，循序漸進(jìn)地滿足各行各業(yè)的現(xiàn)實(shí)需求。氣象服務(wù)部門應(yīng)依托于互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，在大數(shù)據(jù)的支撐下構(gòu)建智能化服務(wù)共享平臺，打破信息壁壘，協(xié)同多個部門，科學(xué)合理地推出針對不同領(lǐng)域的特色氣象服務(wù)板塊。不同用戶通過登錄，能夠及時了解相關(guān)數(shù)據(jù)信息，并實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)資源共享。通過信息的反饋，還能夠和專業(yè)人員交流互動，實(shí)現(xiàn)氣象服務(wù)功能的最大化。

5.大數(shù)據(jù)技術(shù)在氣象服務(wù)中的應(yīng)用趨勢

5.1 應(yīng)用范圍更廣

氣象數(shù)據(jù)是十分珍貴的數(shù)據(jù)和信息資源，其對于各個行業(yè)的影響力都很大，不僅涉及到交通部門、環(huán)保部門、農(nóng)業(yè)部門、旅游部門，還關(guān)系到人們的出行生活。為此，氣象部門應(yīng)加強(qiáng)和其他各個單位部門之間的聯(lián)動，應(yīng)用大數(shù)據(jù)技術(shù)不斷挖掘更加深層次的數(shù)據(jù)資源。例如，氣象部門可以和保險部門合作，將天氣數(shù)據(jù)和保險理賠數(shù)據(jù)相結(jié)合，開發(fā)天氣險種，創(chuàng)造商業(yè)價值。又如，氣象部門和電力部門合作，通過大數(shù)據(jù)技術(shù)的應(yīng)用，預(yù)測導(dǎo)線覆冰厚度等，為當(dāng)?shù)氐碾娋W(wǎng)安全提供決策氣象服務(wù)，降低電力部門的運(yùn)行風(fēng)險。

5.2 應(yīng)用程度更深

目前雖然氣象部門已經(jīng)和其他一些單位部門展開合作，但是對于大數(shù)據(jù)技術(shù)的應(yīng)用還不夠成熟，對于相關(guān)數(shù)據(jù)挖掘碰撞的程度還不夠深入。未來的發(fā)展中，氣象部門應(yīng)進(jìn)一步開闊思路，挖掘更深程度的部門聯(lián)動和數(shù)據(jù)融合。例如，氣象部門和旅游部門的合作中，不僅可以每天播報常規(guī)的天氣預(yù)報，還可以和景區(qū)的GIS、熱力分布等數(shù)據(jù)進(jìn)行深入挖掘，為景區(qū)設(shè)計個性化旅游路線提供數(shù)據(jù)參考。

5.3 應(yīng)用更多元化

大數(shù)據(jù)技術(shù)應(yīng)用于氣象服務(wù)部門中，應(yīng)嘗試多元化的相加。一方面，當(dāng)前的氣象部門信息處理體系已經(jīng)逐漸完善，相關(guān)工作人員對于氣象數(shù)據(jù)的獲取和分析已經(jīng)了如指掌。另一方面，互聯(lián)網(wǎng)具有開放性，針對氣象數(shù)據(jù)的獲取，大部分處于被動接受狀態(tài)。所以，氣象服務(wù)部門應(yīng)全面了解外部行業(yè)信息，熟練應(yīng)用大數(shù)據(jù)技術(shù)，并形成多元化的組合，為數(shù)據(jù)的挖掘和應(yīng)用搭建更多平臺。

5.4 數(shù)據(jù)可視化呈現(xiàn)

大數(shù)據(jù)技術(shù)的應(yīng)用不僅體現(xiàn)在獲取、挖掘、分析數(shù)據(jù)中，還體現(xiàn)在數(shù)據(jù)可視化層面。如果氣象服務(wù)部門和外部的數(shù)據(jù)分析在以文字形式呈現(xiàn)的基礎(chǔ)上，融入可視化技術(shù)，就能夠更加直觀形象地發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)變化的規(guī)律，進(jìn)而優(yōu)化氣象服務(wù)水平，幫助各個外部行業(yè)提前制定預(yù)防策略。

結(jié)語

氣象服務(wù)在其發(fā)展過程中，必須要朝著精準(zhǔn)性、個性化的方向，積極應(yīng)用大數(shù)據(jù)技術(shù)，能夠?qū)崿F(xiàn)對氣象各方面數(shù)據(jù)的整理和分析，實(shí)現(xiàn)對用戶數(shù)據(jù)的精準(zhǔn)性接收，進(jìn)而分析出數(shù)據(jù)中存在的規(guī)律，借助相關(guān)信息協(xié)調(diào)切實(shí)提升服務(wù)質(zhì)量。