舒海燕 趙振宇 趙威 陶倩 陳藝萌 楊曉彤

摘 ?要：隨著現(xiàn)代化軟件、硬件產(chǎn)品的不斷更新，氣象內(nèi)網(wǎng)的天氣預(yù)報數(shù)值預(yù)報產(chǎn)品的不斷增加和改進，本地需發(fā)布的天氣預(yù)報服務(wù)產(chǎn)品也不斷增加，同時研究出適于本地的各種天氣的預(yù)報方法。為了便于預(yù)報值班員工作，需集成大量實況資料、氣象內(nèi)網(wǎng)的天氣預(yù)報數(shù)值預(yù)報產(chǎn)品、本地的預(yù)報方法，并把需發(fā)布的天氣預(yù)報文件通過軟件編寫程序?qū)崿F(xiàn)自動化提出數(shù)據(jù)，自動化計算，自動化翻譯，結(jié)合本地預(yù)報方法自動化預(yù)報，自動化編寫預(yù)報內(nèi)容。該文主要闡述了阜新天氣預(yù)報業(yè)務(wù)系統(tǒng)的制作與應(yīng)用情況。

關(guān)鍵詞：天氣預(yù)報;業(yè)務(wù)平臺;制作;應(yīng)用;阜新市

中圖分類號 P451 文獻標識碼 A?文章編號 1007-7731（2015）01-94-04

現(xiàn)在的天氣預(yù)報業(yè)務(wù)基本上是依靠大量的實況數(shù)據(jù)分析，多種數(shù)值預(yù)報產(chǎn)品指導，再利用本地預(yù)報方法及預(yù)報員個人經(jīng)驗結(jié)合起來完成的。天氣預(yù)報的報文編碼和天氣預(yù)報服務(wù)產(chǎn)品，需要按照不同的單位和部門的需求，編寫不同形式的天氣預(yù)報內(nèi)容，在規(guī)定的時間發(fā)送到指定地點。這在預(yù)報人員少，信息量大、工作任務(wù)多，時間緊的情況下，就需要一個自動化的預(yù)報業(yè)務(wù)系統(tǒng)來協(xié)助完成。該系統(tǒng)的完成與應(yīng)用對做好天氣預(yù)報工作，提高預(yù)報準確率起到了非常重要的作用。

1 阜新天氣預(yù)報業(yè)務(wù)系統(tǒng)簡介

阜新天氣預(yù)報業(yè)務(wù)系統(tǒng)是由自動站實況數(shù)據(jù)查詢系統(tǒng)、數(shù)值預(yù)報產(chǎn)品的數(shù)據(jù)提取與分析調(diào)用系統(tǒng)、本地預(yù)報方法的自動化制作系統(tǒng)、天氣預(yù)報制作及分發(fā)系統(tǒng)和天氣預(yù)報質(zhì)量檢驗系統(tǒng)5個部分組成。本系統(tǒng)以氣象內(nèi)網(wǎng)為依托，應(yīng)用現(xiàn)代通信技術(shù)、訪問技術(shù)及數(shù)據(jù)庫管理技術(shù)，采用C/S架構(gòu)，以Visual Basic 6.0和Microsoft .NET Framework4.0為編程開發(fā)語言的綜合業(yè)務(wù)系統(tǒng)。

1.1 自動站實況數(shù)據(jù)查詢系統(tǒng) 本子系統(tǒng)采用SQL Server數(shù)據(jù)庫和Aceess數(shù)據(jù)庫作為基礎(chǔ)的信息查詢庫，以Visual Basic 6.0為開發(fā)語言的實況數(shù)據(jù)查詢系統(tǒng)。圖1是加密自動站實況的資料查詢系統(tǒng)，每個站點在阜新地圖上有準確的位置，在站點名稱旁顯示即時實況數(shù)據(jù)、對最高溫度和最低溫度采用不同的顏色，風向風速采用標準的氣象圖標，能夠自動統(tǒng)計顯示全區(qū)站點的最高氣溫、最高氣溫的平均值、最低氣溫、最低氣溫的平均值、最大降水量、最小降水量、平均降水量，使整個程序界面簡捷、直觀、實用性強，對外服務(wù)效果顯著。除此之外，還可以對阜新境內(nèi)的所有站點的加密自動站實況降水量、最高溫度、最低溫度、最大風速及平均風速進行日數(shù)據(jù)和時數(shù)據(jù)的統(tǒng)計和查詢。為了能夠方便預(yù)報員系統(tǒng)分析本地區(qū)降水的規(guī)律，還添加了降水量等值線和等值面的功能;同時為了保障自動站能夠正常運行，還添加了實時監(jiān)控的功能，以便出現(xiàn)問題及時發(fā)現(xiàn)及時維修。圖2為國家基本站的自動站查詢統(tǒng)計系統(tǒng)，對1h1次的風向、風速、降水量、溫度、水汽壓、相對濕度、露點溫度、本站氣壓、地面溫度、5cm地溫、10cm地溫、20cm地溫、能見度、總云量進行顯示，能夠自動計算出每日的最低氣溫、最高氣溫、平均氣溫、平均濕度、平均氣壓、總降水量，并對每日的溫度、風速、氣壓進行時序圖式的顯示，把即時風向、風速、溫度、濕度、氣壓、降水量用儀器計數(shù)方式圖形化顯示，使界面清晰、查詢和分析更加直觀、方便。

圖1 加密自動站查詢與監(jiān)控系統(tǒng)

圖2 國家基本站的自動站查詢統(tǒng)計系統(tǒng)

1.2 數(shù)值預(yù)報產(chǎn)品的數(shù)據(jù)提取與分析系統(tǒng) 本子系統(tǒng)是用Visual Basic 6.0語言進行編程，程序首先是篩選出CMAcast廣播的資料經(jīng)過dataCMACAST1.9軟件處理得到需要的數(shù)值預(yù)報產(chǎn)品的網(wǎng)格點數(shù)據(jù)，根據(jù)天氣預(yù)報的制作時間和預(yù)報時段要求對所需時次進行篩選，再從數(shù)值預(yù)報產(chǎn)品中提取本地站點的網(wǎng)格點數(shù)據(jù)，進行計算、對比統(tǒng)計，重點是對數(shù)值預(yù)報產(chǎn)品關(guān)鍵數(shù)據(jù)的統(tǒng)計和計算，最后結(jié)合本地不同天氣形勢場下的重要天氣的預(yù)報指標進行對比分析，方便預(yù)報員做出預(yù)報結(jié)論，特別是對災(zāi)害性天氣和轉(zhuǎn)折性天氣有很大幫助。圖3為阜新暴雨天氣的重要指標及程序自動提取并計算出的本地格點數(shù)據(jù)。

圖3 阜新暴雨天氣指標及數(shù)值預(yù)報的本地格點數(shù)據(jù)

本子系統(tǒng)還專門對天氣在線和國家局指導預(yù)報的最高與最低溫度預(yù)報結(jié)果與實況進行了繪圖對比，可以隨時對比本月及以前任何時候的溫度預(yù)報及實況情況，使對比結(jié)果更加直觀，方便預(yù)報員參考本圖用外延法并結(jié)合數(shù)值預(yù)報產(chǎn)品，準確做出溫度預(yù)報，利用此圖預(yù)報員還可以對數(shù)值預(yù)報產(chǎn)品的進行檢驗，使檢驗分析工作更加簡單、明了、快捷，如圖4所示。

圖4 阜新縣數(shù)值預(yù)報與實況溫度對比

1.3 本地預(yù)報方法的自動化制作系統(tǒng) 經(jīng)過多年的研究，制作出了適合本地的災(zāi)害性天氣預(yù)報方法的程序系統(tǒng)，該子系統(tǒng)主要是用Visual Basic 6.0開發(fā)語言進行編寫程序，本地化預(yù)報制作系統(tǒng)有阜新春秋季暴雨預(yù)報、阜新冰雹預(yù)報、阜新暴雪預(yù)報、阜新大霧預(yù)報、阜新大風預(yù)報、阜新暴雨預(yù)報、阜新寒潮預(yù)報和阜新溫度預(yù)報。

下面以阜新冰雹預(yù)報平臺為例說明，此平臺分為冰雹短期潛勢預(yù)報（預(yù)報時限為24h預(yù)報）、冰雹短時預(yù)報（預(yù)報時限為12h）和冰雹臨近預(yù)報（預(yù)報時限為1h）。預(yù)報流程為：先選擇是否符合的4個形勢場（高空冷渦型、高空冷槽型、橫槽型及西北氣流型），如果符合則選中此形，再選擇是否符合次日08時環(huán)境場關(guān)鍵區(qū)的3個條件（①144～50°N，115～123°E為Ⅰ關(guān)鍵區(qū)，表示500hPa冷渦條件;②40～45°N，115～125°E為Ⅱ關(guān)鍵區(qū)，表示850hPa槽前暖平流條件;③40～50°N，115～125°E為Ⅲ關(guān)鍵區(qū)，表示地面冷鋒或副冷鋒條件），符合條件的則被選中，程序繼續(xù)進行判斷是否符合降雹的要求，若符合條件則程序?qū)Ρ镜卣军c數(shù)據(jù)提取，代入線性回歸方程計算所得值，并與降雹臨界值對比，當所得值大于等于降雹臨界值則預(yù)報明日有冰雹發(fā)生;當計算結(jié)果小于降雹臨界值時，預(yù)報明日無冰雹發(fā)生。其它預(yù)報方法有雷同之處不再贅述。

1.4 天氣預(yù)報制作及分發(fā)系統(tǒng) 由于氣象事業(yè)的快速發(fā)展，服務(wù)產(chǎn)品不斷增加，新舊產(chǎn)品更換頻繁，預(yù)報工作平臺需要不斷地修改程序代碼。為了適應(yīng)現(xiàn)代快速發(fā)展的步伐，此系統(tǒng)首先把系統(tǒng)菜單和樹形結(jié)構(gòu)都做成了開放式的文件配置形式，平臺增加、刪除和修改項目都不必再修改程序代碼，只需修改配置文件即可完成任務(wù)。

此子系統(tǒng)主要是以Microsoft .NET Framework 4.0為框架和開發(fā)語言，其功能為：（1）對本地制作的城鎮(zhèn)報報文進行復(fù)制，再根據(jù)報文編碼進行翻譯，翻譯成文字產(chǎn)品的天氣預(yù)報內(nèi)容，根據(jù)規(guī)范自動制作成符合各種不同要求的天氣文字產(chǎn)品;（2）建立了各種“預(yù)警”的文件格式庫，當需要發(fā)布氣象預(yù)警時，預(yù)先調(diào)入文件模板，根據(jù)此格式簡單改寫一些要素即可;（3）具有決策服務(wù)材料生成功能，根據(jù)需求裝載了各種不同格式的服務(wù)材料模板.能夠快速生成規(guī)范化的決策服務(wù)材料，滿足不同決策服務(wù)群體的需要;（4）提供了自動保存和自動發(fā)送和自動發(fā)傳真的功能;（5）對業(yè)務(wù)中各項規(guī)定進行整合：將降水量等級、風力等級、天氣現(xiàn)象代碼、氣象災(zāi)害預(yù)警信號的發(fā)布標準和防御指南等業(yè)務(wù)規(guī)定銜接到統(tǒng)一的平臺上來，快速進行預(yù)報產(chǎn)品和預(yù)警信號的制作和分發(fā)。如圖5所示。

圖5 天氣預(yù)報制作及分發(fā)平臺

1.5 天氣預(yù)報質(zhì)量檢驗系統(tǒng) 此天氣預(yù)報質(zhì)量檢驗平臺是按照“中短期天氣預(yù)報質(zhì)量檢驗辦法（試行）”進行，檢驗內(nèi)容包括降水預(yù)報和溫度的檢驗。該模塊采用 VB6.0編制，評分過程主要步驟為：選擇評分時段、評分站點、評分類型、評分項目、評分時次，分別讀取預(yù)報的天氣現(xiàn)象、最高氣溫、最低氣溫數(shù)據(jù)和天氣現(xiàn)象、降水量和最高、最低氣溫的實況數(shù)據(jù)并存放在數(shù)據(jù)庫中，根據(jù)質(zhì)量檢驗辦法對每次的預(yù)報值和實況值進行對比，漏報的記為0，空報的記為1，正確的記為2，將預(yù)報正確、漏報、空報的次數(shù)分別在各自變量中進行累加，在統(tǒng)計程序中按照日、月、季、年統(tǒng)計預(yù)報正確、漏報、空報的總次數(shù)，計算出單個站點、上級指導預(yù)報、集體和個人預(yù)報準確率，將結(jié)果輸出到查詢界面和Excel表中。

預(yù)報質(zhì)量檢驗?zāi)K可以對任意時間段內(nèi)預(yù)報質(zhì)量結(jié)果進行查詢。檢驗需要做的工作包括提取預(yù)報數(shù)據(jù)，提取實況數(shù)據(jù)，對比評分，生成檢驗結(jié)果并輸出產(chǎn)品。檢驗分為指導預(yù)報和公眾預(yù)報、單站、集體和個人，每種檢驗時間段又可劃分為日、月、季、年。單項檢驗結(jié)果顯示在查詢界面上，有各個縣詳細的預(yù)報質(zhì)量檢驗數(shù)據(jù)，包括了評分過程中所有中間數(shù)據(jù)，有每天、每個站次的預(yù)報及對應(yīng)的實況數(shù)據(jù)，預(yù)報正確的次數(shù)，預(yù)報錯誤的次數(shù)，按站點小計和按地區(qū)總計百分比等，可以方便地核實預(yù)報質(zhì)量是否計算正確。

2 阜新天氣預(yù)報業(yè)務(wù)系統(tǒng)的優(yōu)勢

經(jīng)過系統(tǒng)測試和試用，此平臺能夠滿足預(yù)報員的需要，受到預(yù)報員歡迎，其功能和設(shè)計特點如下：（1）程序采用模塊化設(shè)計。利用子程序把各個功能細化，做到一個功能對應(yīng)一個模塊（子程序），這樣既提高了代碼利用率又方便了鎖定錯誤位置和改進程序。（2）平臺操作簡單，高效，穩(wěn)定性好。針對氣象工作的特殊性，服務(wù)器端的程序可以隨時長時間地運行，實況和預(yù)報信息的查詢能夠即時顯示結(jié)果，等待時間小于3s，預(yù)報質(zhì)量檢驗結(jié)果月評分的產(chǎn)品輸出時間小于20s。由以上模塊組成的阜新市天氣預(yù)報業(yè)務(wù)平臺，使預(yù)報各項業(yè)務(wù)能夠高效、準確、規(guī)范地運行。

3 結(jié)語

該系統(tǒng)平臺利用氣象相關(guān)知識和軟件開發(fā)技術(shù)以及數(shù)據(jù)庫和Visual Basic語言對具體的業(yè)務(wù)需求做到了技術(shù)實現(xiàn)，為預(yù)報員提供了一個實用性強，操作簡單的工作平臺?？紤]到系統(tǒng)的適應(yīng)性、擴展性因素，對系統(tǒng)架構(gòu)進行了精心的設(shè)計，明確了系統(tǒng)開發(fā)的主要工作內(nèi)容和目標，根據(jù)實際業(yè)務(wù)情況和需求，采用模塊化、動態(tài)菜單式結(jié)構(gòu)，對系統(tǒng)中的業(yè)務(wù)流程進行詳細的功能設(shè)計，基本滿足了預(yù)報員目前的需要，提高了預(yù)報值班員的工作效率。

參與文獻

[1]李瑞萍.關(guān)于專業(yè)氣象發(fā)展的幾點思考[J].內(nèi)蒙古氣象，2006（3）：29-30.

[2]吉延艷，雷云，黃繼用，等.貴州省專業(yè)氣象預(yù)報系統(tǒng)[J].貴州氣象，2003，27（2）：20-23.

[3]盧娟，唐亞平，陳傳雷.遼寧省專業(yè)氣象服務(wù)工作平臺設(shè)計與實現(xiàn)[J].氣象與環(huán)境學報，2008，24（4）：36-40.

[4]胡桂杰，王志春，楊軍.赤峰市專業(yè)氣象信息服務(wù)系統(tǒng)制作方法[J].內(nèi)蒙古氣象，2003（1）：34-35.

[5]冉桂平，尹承美，梁永禮.濟南市氣象臺專業(yè)預(yù)報綜合業(yè)務(wù)系統(tǒng)[J].山東氣象，2002，22（1）：41-42.

[6]谷湘潛，李燕，陳勇，等.省地氣象臺精細化天氣預(yù)報系統(tǒng)[J].氣象科技，2007，35（2）：166-170.

[7]唐紅昇，濮梅娟，趙凱.災(zāi)害性天氣實況智能警示系統(tǒng)[J].氣象，2005，31（7）：84-87.

[8]趙凱，徐為根，唐紅昇，等.江蘇省重要天氣監(jiān)測處理系統(tǒng)[J].氣象科學，2005，25（4）：426-431.

[9]張帆.軟件開發(fā)技術(shù)[M].北京：電子工業(yè)出版社，2009.

[10]楊晶.VB6.0程序設(shè)計[M].北京：機械工業(yè)出版社，2004.

[11]孫利華，吳煥萍，鄭金偉，等基于Flex的氣象信息網(wǎng)絡(luò)發(fā)布平臺設(shè)計與實現(xiàn)[J].應(yīng)用氣象學報，2010，21（6）：754-761.

[12]劉錦泉，傅希德，曾峰.用Web Service 收發(fā)氣象服務(wù)小區(qū)廣播信息應(yīng)用系統(tǒng)[J].氣象科技，2011，39（5）：646-649.

[13]何險峰，蔣麗娟，雷升楷，等公共氣象服務(wù)網(wǎng)站數(shù)據(jù)的及時發(fā)布[J].氣象科技，2011，39（4）：483-488.

[14]矯梅燕.現(xiàn)代天氣業(yè)務(wù)（上下）[M].北京：氣象出版社，2010：608-609.

[15]柯怡明，王仁喬.湖北省新一代天氣預(yù)報業(yè)務(wù)流程介紹[A]//天氣預(yù)報技術(shù)文集（2001）[C].北京：氣象出版社，2001：230-235.

[16]劉瑞芳，楊文峰，李明，等.陜西省中期天氣預(yù)報業(yè)務(wù)系統(tǒng)[J].陜西氣象，2010（05）：30-33.

[17]孫景蘭，李平，田萬順，等.河南省新一代天氣預(yù)報業(yè)務(wù)系統(tǒng)[J].氣象，2000，26（10）：56-57.

[18]劉愛鳴，蔡義勇，楊暉，等.福建省氣象臺新一代天氣預(yù)報業(yè)務(wù)系統(tǒng)[A]//天氣預(yù)報技術(shù)文集（2000）[C].北京：氣象出版社，2001：116-122.

[19]曹春燕，蘭紅平，等.深圳市氣象臺新一代預(yù)報業(yè)務(wù)幫助系統(tǒng)[J].廣東氣象，2002，增刊：24-25.

[20]常履福，聶祥，謝明.畢節(jié)地區(qū)氣象臺預(yù)報業(yè)務(wù)工作平臺設(shè)計簡介[J].貴州氣象，2004（02）：26-28.

[21]李大為，隋東，黃振.沈陽天氣預(yù)報業(yè)務(wù)自動化平臺的開發(fā)研制[J].氣象與環(huán)境學報，2006（02）：69-71.

[22]蘇喜福，康晉偉，楊勇.地市級新天氣預(yù)報業(yè)務(wù)流程的開發(fā)研究[J].山西氣象，2001（12）：1-14.

[23]王旭仙，武麥鳳，張永紅，等.新一代天氣預(yù)報業(yè)務(wù)流程管理系統(tǒng)[J].陜西氣象，2003（4）：13-14.

[24]谷湘潛，李燕，陳勇，等.省地氣象臺精細化天氣預(yù)報系統(tǒng)[J].氣象科技，2007，35（2）：166-170.

[25]董喜春，臧曉鐘，束建，等.常州市氣象預(yù)報業(yè)務(wù)工作平臺[J].氣象科技，2008，36（2）：253-256. （責編：張宏民）