基于智能網(wǎng)格的分路段交通氣象預(yù)報(bào)服務(wù)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與開發(fā)

摘要 面向交通服務(wù)需求，武漢市氣象局基于智能網(wǎng)格天氣預(yù)報(bào)，設(shè)計(jì)了分路段的交通氣象預(yù)報(bào)服務(wù)系統(tǒng)。該文詳細(xì)介紹了該系統(tǒng)的總體架構(gòu)和主要功能，其依托智能網(wǎng)格預(yù)報(bào)產(chǎn)品，集成了道路信息、氣象監(jiān)測(cè)、分路段氣象預(yù)報(bào)預(yù)警等信息，實(shí)現(xiàn)了精細(xì)化、模塊化和智能化的交通氣象要素預(yù)報(bào)預(yù)警功能，為交通氣象預(yù)報(bào)服務(wù)提供了一個(gè)集約化、流程化、信息化、智能化的綜合業(yè)務(wù)平臺(tái)，有效地提高了交通氣象預(yù)報(bào)業(yè)務(wù)產(chǎn)品的工作效率。同時(shí)，該系統(tǒng)的建立，既豐富了武漢市專業(yè)氣象服務(wù)的產(chǎn)品體系，也實(shí)現(xiàn)了智能網(wǎng)格預(yù)報(bào)產(chǎn)品在專業(yè)氣象預(yù)報(bào)服務(wù)中的應(yīng)用，大幅提升了交通氣象服務(wù)能力和水平。

關(guān)鍵詞 智能網(wǎng)格；城市交通；交通氣象服務(wù)

中圖分類號(hào) U492 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A 文章編號(hào) 2096-8949（2025）05-0019-03

0 引言

隨著生活質(zhì)量的提升和科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，以常規(guī)站點(diǎn)為基礎(chǔ)的監(jiān)測(cè)預(yù)報(bào)產(chǎn)品和以行政區(qū)域劃分的氣象預(yù)報(bào)已不能完全滿足交通、水利等相關(guān)部門的專業(yè)氣象服務(wù)需求[1]。而智能網(wǎng)格預(yù)報(bào)針對(duì)每個(gè)網(wǎng)格進(jìn)行，實(shí)現(xiàn)了由站點(diǎn)到格點(diǎn)的全新變革，大大提高了多源氣象數(shù)據(jù)的融合應(yīng)用能力、預(yù)警預(yù)報(bào)關(guān)鍵信息的綜合提煉能力、預(yù)報(bào)技術(shù)的自主積累能力，以及預(yù)報(bào)與服務(wù)需求的雙向互動(dòng)能力，全面提升了氣象預(yù)報(bào)的客觀化、精準(zhǔn)化和智能化水平[2-6]，這恰好與交通信息系統(tǒng)的特點(diǎn)相匹配，通過(guò)智能網(wǎng)格預(yù)報(bào)技術(shù)可以切實(shí)解決智能交通信息系統(tǒng)的瓶頸問(wèn)題[7-8]。該文面向交通服務(wù)需求，基于智能網(wǎng)格天氣預(yù)報(bào)設(shè)計(jì)了交通氣象預(yù)報(bào)服務(wù)系統(tǒng)，其依托大數(shù)據(jù)自動(dòng)采集、建模、預(yù)警技術(shù)，最大限度地減少氣象災(zāi)害對(duì)交通的不利影響、降低道路的自然災(zāi)害受損程度、確保交通更好地服務(wù)于經(jīng)濟(jì)發(fā)展和群眾出行，具有積極意義。

該系統(tǒng)的建立，既豐富了武漢市專業(yè)氣象服務(wù)的產(chǎn)品體系，也實(shí)現(xiàn)了智能網(wǎng)格預(yù)報(bào)產(chǎn)品在專業(yè)氣象預(yù)報(bào)服務(wù)中的應(yīng)用。

1 系統(tǒng)總體構(gòu)架

武漢市城市骨干道路交通氣象服務(wù)系統(tǒng)是集硬軟件于一體的綜合性道路交通氣象服務(wù)平臺(tái)，應(yīng)用了自動(dòng)站網(wǎng)格化和省級(jí)智能網(wǎng)格預(yù)報(bào)及新一代氣象技術(shù)，是基于智能網(wǎng)格的路段交通氣象預(yù)報(bào)服務(wù)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與開發(fā)，其系統(tǒng)架構(gòu)圖如圖1所示：

從邏輯結(jié)構(gòu)上看，在運(yùn)行維護(hù)體系和安全保障體系的支撐下，自下向上可分為支撐、數(shù)據(jù)資源、應(yīng)用支撐、業(yè)務(wù)應(yīng)用、用戶及標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范體系和安全防護(hù)六個(gè)層次。

（1）支撐層

支撐層主要是構(gòu)建平臺(tái)的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境與運(yùn)行環(huán)境，是支撐平臺(tái)運(yùn)行的基礎(chǔ)。通過(guò)安全系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)、主機(jī)系統(tǒng)、存儲(chǔ)系統(tǒng)等硬件設(shè)備的支撐，為平臺(tái)提供安全保障、網(wǎng)絡(luò)聯(lián)通、服務(wù)運(yùn)行、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)等方面的支持。

（2）數(shù)據(jù)資源層

數(shù)據(jù)資源層是系統(tǒng)的核心部件，主要是對(duì)氣象觀測(cè)資料、氣象預(yù)報(bào)產(chǎn)品、氣象數(shù)據(jù)進(jìn)行采集、分析、存儲(chǔ)、管理，對(duì)外提供數(shù)據(jù)通信接口等，并匯集加工平臺(tái)生成的產(chǎn)品資源。

（3）應(yīng)用支撐層

應(yīng)用支撐層為各系統(tǒng)提供公共基礎(chǔ)模塊組件的支撐，包括OGC服務(wù)、數(shù)據(jù)接口、地圖組件、圖表組件、訂正組件、解析組件、消息總線、Weboffice組件、分發(fā)引擎、日志組件等。

（4）業(yè)務(wù)應(yīng)用層

武漢城市骨干道路交通氣象站一期建設(shè)項(xiàng)目主要包括道路交通氣象精細(xì)化預(yù)報(bào)方法研究、道路交通氣象短時(shí)預(yù)報(bào)方法研究、道路交通氣象數(shù)據(jù)收集和共享子系統(tǒng)、道路交通氣象觀測(cè)子系統(tǒng)、道路交通氣象預(yù)報(bào)子系統(tǒng)、道路交通氣象服務(wù)子系統(tǒng)、道路交通氣象發(fā)布子系統(tǒng)、道路交通氣象服務(wù)決策指揮子系統(tǒng)、系統(tǒng)配置管理等。

（5）用戶層

用戶是系統(tǒng)的服務(wù)目標(biāo)，通過(guò)平臺(tái)為業(yè)務(wù)用戶、一般用戶、管理用戶人員等提供各類信息服務(wù)和管理。

（6）標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范體系和安全防護(hù)體系

標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范體系主要包括技術(shù)、管理等各方面的標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范。在整個(gè)項(xiàng)目實(shí)施過(guò)程中必須嚴(yán)格遵循國(guó)際、國(guó)家及行業(yè)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范。

安全防護(hù)體系涉及系統(tǒng)各個(gè)層面的安全技術(shù)與措施，為整個(gè)系統(tǒng)提供鑒別，訪問(wèn)控制，抗抵賴和數(shù)據(jù)的機(jī)密性、完整性、可控性、可用性等安全服務(wù)，形成集防護(hù)、檢測(cè)、響應(yīng)、恢復(fù)于一體的安全保障防護(hù)體系。

2 系統(tǒng)主要功能

2.1 綜合監(jiān)測(cè)實(shí)況展示及預(yù)警

基于WEBGIS地圖，展示所有交通站站點(diǎn)的高影響天氣、道面溫度、能見度、路面狀況、特殊天氣數(shù)據(jù)，可切換不同的要素進(jìn)行相應(yīng)數(shù)值的查看。在地圖上選擇不同的交通站點(diǎn)，將顯示對(duì)應(yīng)站點(diǎn)的動(dòng)態(tài)分析情況，包括站點(diǎn)的累計(jì)降水、最大風(fēng)速、最低能見度、路面最低溫度、路面最高溫度，以及溫度、風(fēng)速、能見度、降水等要素的演變曲線。該模塊界面如圖2所示：

2.2 基于智能網(wǎng)格的分路段交通氣象預(yù)報(bào)預(yù)警

利用智能網(wǎng)格天氣預(yù)報(bào)數(shù)據(jù)對(duì)道路交通進(jìn)行反演，同時(shí)對(duì)反演結(jié)果設(shè)定閾值，超過(guò)閾值后將顯示預(yù)警等級(jí)，并對(duì)有預(yù)警的道路進(jìn)行渲染。預(yù)警要素分為8個(gè)道路交通要素，分別是路面高溫、路面低溫、大風(fēng)、道路積雪、爆胎指數(shù)、能見度、道路積水和色斑圖。右側(cè)面板為道路預(yù)警、橋梁預(yù)警的功能切換按鈕。該模塊界面如圖3所示。

2.3 基于智能網(wǎng)格的橋梁氣象預(yù)警

基于WEBGIS平臺(tái)，疊加武漢市主要橋梁圖標(biāo)，通過(guò)要素預(yù)報(bào)訂正的各要素預(yù)報(bào)值與系統(tǒng)設(shè)置的對(duì)應(yīng)閾值，實(shí)現(xiàn)橋梁預(yù)警，根據(jù)不同的預(yù)警等級(jí)，顯示對(duì)應(yīng)顏色的橋梁圖標(biāo)?？汕袚Q底部時(shí)間軸上的起報(bào)時(shí)間、時(shí)間間隔、預(yù)報(bào)時(shí)間查看對(duì)應(yīng)時(shí)間下的橋梁預(yù)警信息。該模塊界面如圖4所示。

2.4 產(chǎn)品制作及后臺(tái)管理功能

在制作時(shí)間段時(shí)，可新建、保存、提交預(yù)報(bào)內(nèi)容；在下方的標(biāo)題欄內(nèi)錄入所需內(nèi)容，當(dāng)保存提交后，則會(huì)在右側(cè)的對(duì)應(yīng)分類狀態(tài)中從未做變成已做。點(diǎn)擊參考欄的時(shí)間按鈕，可按時(shí)間或按崗位查看今天、昨天、前天所制作的分類內(nèi)容。

系統(tǒng)后臺(tái)具備分類管理、模板創(chuàng)建、制作時(shí)間設(shè)置、發(fā)布渠道設(shè)置、留痕管理、服務(wù)器監(jiān)控等功能。

3 結(jié)語(yǔ)

該文詳細(xì)介紹了武漢市基于智能網(wǎng)格的分路段交通氣象服務(wù)系統(tǒng)的總體架構(gòu)和主要功能。該系統(tǒng)依托智能網(wǎng)格預(yù)報(bào)產(chǎn)品，集成了道路信息、氣象監(jiān)測(cè)、分路段氣象預(yù)報(bào)預(yù)警等信息，實(shí)現(xiàn)了精細(xì)化、模塊化和智能化的交通氣象要素預(yù)報(bào)預(yù)警功能，為交通氣象預(yù)報(bào)服務(wù)提供了一個(gè)集約化、流程化、信息化、智能化的綜合業(yè)務(wù)平臺(tái)，有效地提高了交通氣象預(yù)報(bào)業(yè)務(wù)產(chǎn)品的工作效率，大幅提升了交通氣象服務(wù)能力和水平。

在以后的工作中，將繼續(xù)加強(qiáng)城市骨干道路交通氣象影響的研究工作，隨著智能網(wǎng)格預(yù)報(bào)水平的提升，該系統(tǒng)還將不斷優(yōu)化和提高。

參考文獻(xiàn)

[1]曾欣，尹朝暉，胡毓靈，等．智能網(wǎng)格預(yù)報(bào)在決策氣象服務(wù)中的應(yīng)用[J].科技與創(chuàng)新， 2022（21）：128-130+133.

[2]魏芳芳，王新偉，栗晗，等.基于智能網(wǎng)格的旅游景區(qū)氣溫預(yù)報(bào)技術(shù)研究[J].河南科技， 2021（27）：95-97.

[3]趙玉娟，武國(guó)良，袁衛(wèi)華，等.天津氣象信息綜合管理共享系統(tǒng)建設(shè)與應(yīng)用[J].計(jì)算機(jī)系統(tǒng)應(yīng)用， 2021（1）：70-77.

[4]李永生，張金標(biāo)，張敏，等.面向決策分析的海量氣象數(shù)值預(yù)報(bào)數(shù)據(jù)快速提取[J].計(jì)算機(jī)系統(tǒng)應(yīng)用， 2022（9）：319-323.

[5]何林，任杰，吉慶，等.智能網(wǎng)格天氣預(yù)報(bào)監(jiān)控平臺(tái)設(shè)計(jì)研究[J].計(jì)算機(jī)技術(shù)與發(fā)展， 2022（1）：197-203.

[6]馬苗苗，張學(xué)君，呂娟，等.遼寧省大凌河流域智能網(wǎng)格化旱情預(yù)報(bào)系統(tǒng)[J].中國(guó)防汛抗旱， 2021（6）：1-5.

[7]孫石陽(yáng)，周佐歡，蘇琳智，等.深圳市數(shù)字化智慧交通氣象服務(wù)系統(tǒng)的研用[J].廣東氣象， 2022（5）：76-80.

[8]陳悅，任曉萌，馮震，等．賽事交通及內(nèi)蒙古交通氣象預(yù)報(bào)服務(wù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J].內(nèi)蒙古氣象， 2021（3）：18-21.