李海勝 薛 冰 惠建忠 賀姍姍

（中國(guó)氣象局公共氣象服務(wù)中心，北京100081）

臺(tái)風(fēng)與海洋氣象信息綜合服務(wù)平臺(tái)數(shù)據(jù)集成應(yīng)用

李海勝 薛 冰 惠建忠 賀姍姍*

（中國(guó)氣象局公共氣象服務(wù)中心，北京100081）

1 數(shù)據(jù)分類及應(yīng)用

臺(tái)風(fēng)與海洋氣象信息綜合服務(wù)平臺(tái)對(duì)臺(tái)風(fēng)信息、預(yù)警信息、云圖、雷達(dá)圖、降水量、風(fēng)力風(fēng)向、海平面氣壓場(chǎng)和形勢(shì)場(chǎng)等數(shù)據(jù)進(jìn)行收集和整理。數(shù)據(jù)讀取方式包括以下3種：直接訪問(wèn)信息中心實(shí)時(shí)庫(kù)，讀取臺(tái)風(fēng)實(shí)況數(shù)據(jù)；實(shí)時(shí)檢索數(shù)據(jù)庫(kù)中最新到達(dá)站點(diǎn)資料，將所需氣象要素形成文件及時(shí)推送到接口目錄，由平臺(tái)數(shù)據(jù)處理子系統(tǒng)進(jìn)行處理；衛(wèi)星、雷達(dá)數(shù)據(jù)分別由國(guó)家衛(wèi)星氣象中心、中國(guó)氣象局氣象探測(cè)中心將產(chǎn)品推送至國(guó)家氣象信息中心，再通過(guò)ftp的方式將產(chǎn)品推送到平臺(tái)數(shù)據(jù)處理子系統(tǒng)，對(duì)到達(dá)的產(chǎn)品進(jìn)行再加工處理，如添加水印、更改圖像格式和大小等，最后生成所需的數(shù)據(jù)模型。

將采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行應(yīng)用，主要包括臺(tái)風(fēng)實(shí)況演示、臺(tái)風(fēng)預(yù)報(bào)預(yù)警、整體態(tài)勢(shì)演示。其中，實(shí)時(shí)庫(kù)觀測(cè)數(shù)據(jù)、衛(wèi)星數(shù)據(jù)、雷達(dá)數(shù)據(jù)用于實(shí)況演示，路徑預(yù)報(bào)、降水預(yù)報(bào)、臺(tái)風(fēng)預(yù)警、近海海區(qū)預(yù)報(bào)用于臺(tái)風(fēng)預(yù)報(bào)預(yù)警，環(huán)流場(chǎng)數(shù)據(jù)用于整體態(tài)勢(shì)演示。

1.1 臺(tái)風(fēng)數(shù)據(jù)應(yīng)用

臺(tái)風(fēng)數(shù)據(jù)中主要臺(tái)風(fēng)信息內(nèi)容眾多，包括臺(tái)風(fēng)發(fā)生時(shí)間、移動(dòng)軌跡、移動(dòng)速度、移動(dòng)方向、中心氣壓、登陸地點(diǎn)、七級(jí)風(fēng)圈、十級(jí)風(fēng)圈以及相關(guān)的天氣系統(tǒng)等信息，這些對(duì)氣象工作者特別是預(yù)報(bào)人員來(lái)說(shuō)均為有用信息，但普通用戶最關(guān)注的是臺(tái)風(fēng)登陸地點(diǎn)、臺(tái)風(fēng)路徑經(jīng)過(guò)區(qū)域以及臺(tái)風(fēng)造成的大風(fēng)降雨等影響，普通用戶關(guān)注的信息同時(shí)也是氣象工作者檢索最多的信息。

1.2 衛(wèi)星云圖應(yīng)用

氣象衛(wèi)星云圖的特點(diǎn)是連續(xù)性、實(shí)時(shí)性和高頻次。這些信息在天氣預(yù)報(bào)、環(huán)境和自然災(zāi)害預(yù)報(bào)特別是局部水災(zāi)的監(jiān)視中發(fā)揮了直觀和客觀的作用。衛(wèi)星云圖直觀地反映了云團(tuán)、云系的變化和運(yùn)動(dòng)是大氣環(huán)流以及大氣和地面相互作用過(guò)程，通過(guò)仔細(xì)分析不同時(shí)段云系特征，可以清晰了解大氣中多種尺度天氣系統(tǒng)的發(fā)生和發(fā)展過(guò)程，從而摸索規(guī)律、探尋機(jī)理。通過(guò)衛(wèi)星云圖可以判斷出臺(tái)風(fēng)發(fā)生發(fā)展的趨勢(shì)、登陸的位置及其登陸后減弱成熱帶低氣壓的全部過(guò)程。利用衛(wèi)星云圖可以較早發(fā)現(xiàn)臺(tái)風(fēng)的動(dòng)向，并能準(zhǔn)確確定它的位置、強(qiáng)度，從而預(yù)測(cè)它的移向、移速等發(fā)展變化趨勢(shì)，還可以很好地監(jiān)測(cè)、記錄全部臺(tái)風(fēng)及其運(yùn)動(dòng)軌跡，并能夠通過(guò)建立臺(tái)風(fēng)查詢平臺(tái)，對(duì)其進(jìn)行分析和比較，研究其演變規(guī)律，記錄其降雨及災(zāi)情。

1.3 雷達(dá)圖應(yīng)用

多普勒天氣雷達(dá)可以獲得高時(shí)空分辨率的降水強(qiáng)度信息，是監(jiān)測(cè)臺(tái)風(fēng)、強(qiáng)對(duì)流等天氣并進(jìn)行臨近預(yù)報(bào)的重要手段之一。對(duì)臺(tái)風(fēng)暴雨強(qiáng)回波的識(shí)別與追蹤、降水估測(cè)以及環(huán)流結(jié)構(gòu)快速診斷分析技術(shù)的研究和應(yīng)用具有重要意義。當(dāng)臺(tái)風(fēng)正面登陸或臨近時(shí)，通過(guò)對(duì)臺(tái)風(fēng)的連續(xù)定位、位置移動(dòng)、結(jié)構(gòu)演變、暴雨落區(qū)、流場(chǎng)變化等特征的分析，可以對(duì)臺(tái)風(fēng)的臨近預(yù)報(bào)和氣象服務(wù)提供極為重要的指導(dǎo)依據(jù)，特別是臺(tái)風(fēng)降水的強(qiáng)度常常極不均勻，每小時(shí)滾動(dòng)輸出的精細(xì)預(yù)報(bào)等信息，可為政府決策等部門在指揮搶險(xiǎn)救災(zāi)、水庫(kù)錯(cuò)峰排洪、官兵警力的調(diào)動(dòng)和部署等方面的工作提供決策依據(jù)。

1.4 風(fēng)雨影響數(shù)據(jù)應(yīng)用

臺(tái)風(fēng)的破壞性表現(xiàn)在臺(tái)風(fēng)帶來(lái)的大風(fēng)和暴雨。因此，臺(tái)風(fēng)的風(fēng)雨影響是臺(tái)風(fēng)信息的另一個(gè)重要方面，也是用戶最關(guān)心的一個(gè)方面。每次臺(tái)風(fēng)經(jīng)過(guò)，人們最關(guān)心其影響區(qū)域及影響程度。特別是影響臺(tái)風(fēng)的最大風(fēng)速、最大降水量以及臺(tái)風(fēng)過(guò)程中沿海地區(qū)城市風(fēng)雨分布情況。為滿足這一需求，風(fēng)雨影響查詢功能是平臺(tái)必不可少的，將各要素的影響區(qū)域進(jìn)行疊加分析，得到可能受影響的行政區(qū)域范圍，同時(shí)將風(fēng)雨分布、站點(diǎn)降水量以及風(fēng)速、風(fēng)向在地圖上疊加顯示。

1.5 近海海區(qū)氣象預(yù)報(bào)

近海海區(qū)氣象預(yù)報(bào)功能實(shí)現(xiàn)對(duì)渤海、渤海海峽、黃海北部、黃海中部、黃海南部、東海北部、東海南部、臺(tái)灣海峽、臺(tái)灣以東洋面、巴士海峽、北部灣、瓊州海峽、南海西北部、南海東北部、南海中西部、南海中東部、南海西南部、南海東南部等我國(guó)近海區(qū)域的未來(lái)72 h天氣現(xiàn)象預(yù)報(bào)信息進(jìn)行動(dòng)態(tài)展示。

1.6 環(huán)流場(chǎng)綜合顯示功能

環(huán)流場(chǎng)綜合顯示功能對(duì)高空分析場(chǎng)、海平面氣壓場(chǎng)及預(yù)報(bào)場(chǎng)按照12 h，24 h，48 h等逐日綜合顯示，并提供豐富的用戶交互功能。

2 多源數(shù)據(jù)集成方法

選擇GIS中間件技術(shù)作為平臺(tái)數(shù)據(jù)集成的主要方法。GIS中間件是指在遵循統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)的前提下，能夠嵌入各類GIS系統(tǒng)的一種軟件插件，類似于一種即插即用的驅(qū)動(dòng)程序。GIS客戶端通過(guò)中間件提供的統(tǒng)一接口，直接訪問(wèn)和操作其他數(shù)據(jù)源。GIS中間件是在語(yǔ)義層對(duì)異構(gòu)數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換，是數(shù)據(jù)模型間的映射，采用相應(yīng)的應(yīng)用程序來(lái)處理多源空間數(shù)據(jù)。它允許用戶在轉(zhuǎn)換過(guò)程中重新構(gòu)造數(shù)據(jù)，使用戶可以根據(jù)其特定要求，提取相同數(shù)據(jù)源不同層面的內(nèi)容，而不是以單一的格式輸入數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)空間數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù)的重構(gòu)，避免由要素語(yǔ)義不同而造成的信息丟失；還避免了在直接數(shù)據(jù)訪問(wèn)模式下，每一個(gè)數(shù)據(jù)軟件都要在其內(nèi)部實(shí)現(xiàn)讀取相應(yīng)數(shù)據(jù)的驅(qū)動(dòng)程序重復(fù)性勞動(dòng)的缺點(diǎn)，增強(qiáng)了可擴(kuò)展性。

針對(duì)平臺(tái)與中間件接口之間數(shù)據(jù)傳輸項(xiàng)目多、結(jié)構(gòu)復(fù)雜的特點(diǎn)，采用XML封裝和傳遞參數(shù)，將數(shù)據(jù)集成在一起。XML的自描述性、可擴(kuò)展性便于復(fù)雜的接口參數(shù)能夠以統(tǒng)一的、透明的方式進(jìn)行封裝傳遞，也便于以統(tǒng)一規(guī)范化的方式進(jìn)行讀取與解析。而且XML的自描述性使其非常適合業(yè)務(wù)系統(tǒng)之間通過(guò)自定義數(shù)據(jù)集（Dataset）進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，而且不以預(yù)先規(guī)定數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)為前提，因此具備很強(qiáng)的開放性和伸縮性。

通過(guò)多源數(shù)據(jù)集成和基于XML參數(shù)傳遞的中間件接口，平臺(tái)在實(shí)際運(yùn)行中可以根據(jù)需要隨時(shí)對(duì)臺(tái)風(fēng)某一方面的屬性特征信息進(jìn)行可視化、空間定位、空間分布分析以及空間統(tǒng)計(jì)分析，甚至進(jìn)行緩沖區(qū)分析。研究發(fā)現(xiàn)，這種數(shù)據(jù)與功能集成的前提是為非空間數(shù)據(jù)庫(kù)的相關(guān)數(shù)據(jù)表定義空間特征類型，并在運(yùn)行過(guò)程中與空間數(shù)據(jù)庫(kù)建立動(dòng)態(tài)開放式連接。

3 應(yīng)用實(shí)例

臺(tái)風(fēng)與海洋氣象信息綜合服務(wù)平臺(tái)是集成臺(tái)風(fēng)實(shí)況預(yù)報(bào)信息、衛(wèi)星雷達(dá)信息、近海天氣預(yù)報(bào)、城市風(fēng)情雨情實(shí)況、災(zāi)害預(yù)警信息等多源數(shù)據(jù)的綜合信息發(fā)布平臺(tái)，實(shí)際運(yùn)行在中國(guó)氣象局公共氣象服務(wù)中心的中國(guó)天氣臺(tái)風(fēng)網(wǎng)（typhoon.weather.com.cn），主要實(shí)現(xiàn)臺(tái)風(fēng)路徑查詢、多種氣象信息服務(wù)、地理信息多功能操作、預(yù)警信息快速發(fā)布等多功能的網(wǎng)絡(luò)化服務(wù)。

數(shù)據(jù)集成處理技術(shù)作為一種信息綜合處理技術(shù)，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行多層次、多方面的綜合處理，通過(guò)多類數(shù)據(jù)協(xié)調(diào)優(yōu)化組合推導(dǎo)出更多有效信息，得到最佳的數(shù)據(jù)協(xié)同作用結(jié)果。該技術(shù)主要解決了平臺(tái)數(shù)據(jù)來(lái)源多樣、數(shù)據(jù)量大、精度不一、內(nèi)容繁雜的問(wèn)題，滿足了公眾、專業(yè)用戶獲取多維度信息及衍生信息的應(yīng)用需求，利用中間件的集成方法對(duì)多源異構(gòu)數(shù)據(jù)進(jìn)行集成顯示處理，形成統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)、統(tǒng)一體系的臺(tái)風(fēng)海洋氣象信息服務(wù)庫(kù)，實(shí)現(xiàn)更加豐富的臺(tái)風(fēng)海洋信息綜合展示。具體應(yīng)用實(shí)例見圖1。

該平臺(tái)解決了數(shù)據(jù)多源異構(gòu)問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)了多種類型數(shù)據(jù)以WebGIS富客戶端方式形象直觀地集成展現(xiàn)，較好地滿足了公眾、專業(yè)用戶同時(shí)獲取更多臺(tái)風(fēng)海洋信息及其衍生信息的系統(tǒng)功能需求。

該平臺(tái)實(shí)現(xiàn)了臺(tái)風(fēng)與海洋氣象災(zāi)害預(yù)警信息、風(fēng)雨影響信息、衛(wèi)星云圖、雷達(dá)圖和形勢(shì)場(chǎng)等多類信息動(dòng)態(tài)疊加，建立了面向政府部門、臺(tái)風(fēng)災(zāi)害防御機(jī)構(gòu)、海事工作者、漁業(yè)人員和社會(huì)公眾的臺(tái)風(fēng)與海洋氣象災(zāi)害預(yù)警信息第一時(shí)間發(fā)布流程。

該平臺(tái)提高了臺(tái)風(fēng)與海洋多類數(shù)據(jù)在面向政府部門、研究機(jī)構(gòu)和公共氣象服務(wù)領(lǐng)域的利用率。臺(tái)風(fēng)與海洋氣象科學(xué)數(shù)據(jù)在平臺(tái)中實(shí)現(xiàn)了空間數(shù)據(jù)與非空間數(shù)據(jù)的緊密結(jié)合，不僅可以大力推進(jìn)數(shù)據(jù)的共享工作，而且能夠更好地與其他行業(yè)的空間要素相結(jié)合，充分提高其利用效率，更好地為社會(huì)發(fā)展和經(jīng)濟(jì)建設(shè)服務(wù)。

該平臺(tái)結(jié)合WebGIS技術(shù)發(fā)布臺(tái)風(fēng)海洋多源集成數(shù)據(jù)，能夠同時(shí)對(duì)災(zāi)害天氣影響的地理區(qū)域進(jìn)行區(qū)域性相關(guān)分析，對(duì)安排當(dāng)?shù)毓まr(nóng)業(yè)生產(chǎn)、有效采取防御措施具有指導(dǎo)意義，能夠滿足專業(yè)用戶需求。

該平臺(tái)還滿足了新浪、搜狐等大型門戶網(wǎng)站和中小型網(wǎng)站在其專題或新聞等頁(yè)面中引用的需求，進(jìn)一步擴(kuò)大了臺(tái)風(fēng)與海洋氣象預(yù)警信息的覆蓋面，產(chǎn)生了顯著的社會(huì)服務(wù)效益。

圖1 臺(tái)風(fēng)與海洋氣象信息業(yè)務(wù)綜合服務(wù)平臺(tái)多源數(shù)據(jù)集成處理技術(shù)的應(yīng)用Fig.1 Application of the multi-source data integration technique to WebGIS Typhoon and Marine Meteorological Information Integrated Service Platform

4 多源數(shù)據(jù)無(wú)縫集成應(yīng)用前景

多源數(shù)據(jù)無(wú)縫集成應(yīng)用是網(wǎng)絡(luò)氣象服務(wù)的重要組成部分。一方面是解決氣象信息查詢中存在“信息孤島”的有效策略，通過(guò)空間數(shù)據(jù)與非空間數(shù)據(jù)相結(jié)合的多源數(shù)據(jù)集成應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)不同數(shù)據(jù)格式、不同組織方式、不同精度的多來(lái)源、多尺度、時(shí)空一體信息的共享和互操作；另一方面通過(guò)多源數(shù)據(jù)的集成應(yīng)用加強(qiáng)了網(wǎng)絡(luò)氣象綜合服務(wù)平臺(tái)展示的可視化表達(dá)，在實(shí)現(xiàn)了對(duì)數(shù)據(jù)多重分析的同時(shí)，衍生、挖掘出更具豐富度的新產(chǎn)品，提升氣象科技服務(wù)水平。多源數(shù)據(jù)無(wú)縫集成應(yīng)用更是目前新媒體氣象服務(wù)的有力支撐，能夠更好地滿足公眾服務(wù)不斷增長(zhǎng)的海量信息獲取需求。另外，多源數(shù)據(jù)無(wú)縫集成還應(yīng)在數(shù)據(jù)融合、集成數(shù)據(jù)分析等方面深入研究和拓展。

李海勝，薛冰，惠建忠，等.臺(tái)風(fēng)與海洋氣象信息綜合服務(wù)平臺(tái)數(shù)據(jù)集成應(yīng)用.應(yīng)用氣象學(xué)報(bào)，2014，25（5）：638-640.

2013-11-07收到，2014-05-27收到再改稿。

*通信作者，email：29858667＠qq.com