劉燕 趙武

摘 要：太行山是我國重要的山脈和地理分界線，地形復(fù)雜，具有獨特的山區(qū)氣候特征，導(dǎo)致強(qiáng)對流天氣等氣象災(zāi)害多發(fā)，制約了該區(qū)域經(jīng)濟(jì)和社會發(fā)展。太行山氣象防災(zāi)減災(zāi)協(xié)作區(qū)跨河南、河北、山西、山東四個省，包括12個地市。由于協(xié)作區(qū)位于四省交界地帶，各地市所在省份開發(fā)的決策服務(wù)系統(tǒng)一般針對本省，因此至今沒有針對本協(xié)作區(qū)天氣特點的專門氣象信息共享系統(tǒng)。安陽、邢臺等多個地市氣象局基于CIMISS聯(lián)合開發(fā)了太行山區(qū)域氣象信息共享平臺，為太行山協(xié)作區(qū)各地市的預(yù)報預(yù)警及決策服務(wù)工作提供了參考，對協(xié)作區(qū)成員單位的防災(zāi)減災(zāi)能力提升具有重要的意義。

關(guān)鍵詞：CIMISS;信息共享;WebGIS;太行山;聯(lián)防

中圖分類號：TP311.52文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A文章編號：1003-5168（2020）23-0022-03

Abstract： Taihang Mountain is an important mountain range and geographical boundary in China， with complex terrain and unique mountain climate characteristics， which leads to frequent meteorological disasters such as severe convective weather and restricts the economic and social development of the region. Taihang Mountain meteorological disaster prevention and mitigation cooperation zone covers four provinces including Henan， Hebei， Shanxi and Shandong， including 12 cities. Because the cooperation area is located in the junction of four provinces， the decision-making service system developed by the provinces where the cities are located is generally aimed at the own province， so far there is no special meteorological information sharing system for the weather characteristics of the cooperation area. Based on CIMISS， Anyang and Xingtai meteorological bureaus jointly developed the Taihang mountain area meteorological information sharing platform， which provides a reference for the prediction， early warning and decision-making services of all cities in Taihang Mountain cooperation area， and is of great significance to the improvement of disaster prevention and mitigation capacity of member units in the cooperation area.

Keywords： CIMISS;information sharing;WebGIS;Taihang Mountain;joint defense

太行山是我國重要的山脈和地理分界線，地形復(fù)雜，擁有獨特的山區(qū)氣候特征，強(qiáng)對流天氣等氣象災(zāi)害多發(fā)，制約了該區(qū)域經(jīng)濟(jì)和社會發(fā)展。太行山氣象防災(zāi)減災(zāi)協(xié)作區(qū)跨河南、河北、山西、山東四個省，涉及12個地市。由于協(xié)作區(qū)位于四省交界地帶，各地市所在省份開發(fā)的決策服務(wù)系統(tǒng)一般只適用于本省，至今沒有針對本協(xié)作區(qū)天氣特點的專門氣象信息共享系統(tǒng)。隨著氣象觀測技術(shù)的進(jìn)步、氣象數(shù)據(jù)種類的增多以及公眾對氣象服務(wù)需求的提升，相對分散和獨立的數(shù)據(jù)應(yīng)用已經(jīng)制約了太行山氣象防災(zāi)減災(zāi)協(xié)作區(qū)氣象服務(wù)的進(jìn)一步發(fā)展。

中國氣象局CIMISS的推廣和應(yīng)用以及省際氣象數(shù)據(jù)的共享為跨省協(xié)作區(qū)氣象信息共享平臺建設(shè)提供了數(shù)據(jù)支撐[1]。目前，河南省氣象臺已經(jīng)依托CIMISS系統(tǒng)建立了黃河流域氣象信息共享系統(tǒng)，湖北省氣象部門基于CIMISS開發(fā)了長江流域氣象水文共享系統(tǒng)。安陽、邢臺等多個地市氣象局基于CIMISS聯(lián)合開發(fā)了太行山區(qū)域氣象信息共享平臺，為太行山協(xié)作區(qū)各地市的預(yù)報預(yù)警及決策服務(wù)工作提供了參考，對協(xié)作區(qū)成員單位的防災(zāi)減災(zāi)能力提升具有重要的意義。

1 系統(tǒng)設(shè)計

本系統(tǒng)利用WebGIS技術(shù)，采用瀏覽器/服務(wù)器（B/S架構(gòu)），依托現(xiàn)代化的信息網(wǎng)絡(luò)，以標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)范化、統(tǒng)一的CIMISS數(shù)據(jù)環(huán)境為支撐[2]，建立Web方式訪問的太行山區(qū)域氣象信息共享平臺。

1.1 設(shè)計原則

太行山區(qū)域氣象信息共享平臺的設(shè)計主要遵循以下原則[3]：一是便于共享，依托氣象部門新一通信網(wǎng)絡(luò)及現(xiàn)代化的通信技術(shù)手段，實現(xiàn)協(xié)作區(qū)各市、縣氣象局之間網(wǎng)絡(luò)的互聯(lián)互通以及氣象數(shù)據(jù)的共享;二是充分利用現(xiàn)有資源，依托CIMISS系統(tǒng)，引進(jìn)多省氣象數(shù)據(jù)，結(jié)合FTP調(diào)取等方式建立實時數(shù)據(jù)庫、歷史數(shù)據(jù)庫，建立數(shù)據(jù)存儲管理系統(tǒng);三是保證可維護(hù)性，系統(tǒng)按模塊設(shè)計，共分站網(wǎng)分布、實況監(jiān)測、氣象服務(wù)、統(tǒng)計查詢、系統(tǒng)管理5個模塊，便于系統(tǒng)管理和維護(hù);四是凸顯實用性，系統(tǒng)信息共享服務(wù)采用B/S框架，結(jié)合用戶習(xí)慣，界面友好、簡潔，操作簡單、靈活。

1.2 總體框架

太行山區(qū)域氣象信息共享平臺采用組件化、分層次的原則進(jìn)行設(shè)計，設(shè)計上采用客戶機(jī)/服務(wù)器（B/S）架構(gòu)，平臺的支撐環(huán)境由基礎(chǔ)硬件層、基礎(chǔ)軟件層組成，并且由基于以業(yè)務(wù)、技術(shù)、管理等方面的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范體系、安全保障體系和運(yùn)維管理體系作為架構(gòu)上的保障和支撐。系統(tǒng)所涉及的數(shù)據(jù)包括太行山氣象協(xié)作區(qū)站網(wǎng)信息、氣象觀測數(shù)據(jù)、氣象預(yù)報產(chǎn)品、智能網(wǎng)格預(yù)報、環(huán)保數(shù)據(jù)等，包括用戶信息數(shù)據(jù)、元數(shù)據(jù)、地理信息數(shù)據(jù)等支撐數(shù)據(jù)，還包括平臺在運(yùn)行過程中產(chǎn)生的日志文件、配置文件等。

平臺的硬件環(huán)境如下：服務(wù)器端部署在安陽市氣象局機(jī)房，數(shù)據(jù)庫服務(wù)器1臺，Web服務(wù)器1臺。外地市通過氣象業(yè)務(wù)內(nèi)網(wǎng)訪問該系統(tǒng)。平臺的軟件環(huán)境如下：服務(wù)器端操作系統(tǒng)為Windows 2003 Server，數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)為SQL Server，開發(fā)語言為Java和C#，采用模塊化進(jìn)行程序設(shè)計。客戶端要求如下：計算機(jī)操作系統(tǒng)版本高于Windows XP SP2，采用Net Framework 4.0 sp1插件，瀏覽器建議采用谷歌瀏覽器或360極速瀏覽器。

2 系統(tǒng)功能

2.1 站網(wǎng)分布模塊

站網(wǎng)分布模塊實現(xiàn)了太行山協(xié)作區(qū)各地市國家氣象觀測站、省級常規(guī)氣象觀測站、雷達(dá)站、環(huán)境氣象監(jiān)測站在GIS上的疊加顯示，點擊自動站某站點可查看站點詳細(xì)的實況數(shù)據(jù)（以折線圖和列表的方式展現(xiàn)）。

2.2 實況監(jiān)測模塊

實況監(jiān)測模塊主要實現(xiàn)了如下功能：太行山協(xié)作區(qū)成員（安陽、鶴壁、濮陽、新鄉(xiāng)等）的自動氣象站資料（溫度、風(fēng)場、實時雨量、歷史雨量、相對濕度等）在GIS上的顯示（等值線圖、等值面圖）、查詢、統(tǒng)計、下載、排序功能，其中，風(fēng)的顯示可通過控制粒子的運(yùn)動實現(xiàn)風(fēng)場自動化，雨量色斑圖可點播放按鈕以動畫形式反映雨區(qū)移動;當(dāng)實況雨量、溫度、風(fēng)場達(dá)到設(shè)置的閾值，以短信和語音形式報警;將濮陽、長治、邯鄲新一代天氣雷達(dá)數(shù)據(jù)通過算法生成太行山協(xié)作區(qū)天氣雷達(dá)拼圖，并疊加到GIS上，點擊動畫按鈕可播放動畫，為協(xié)作區(qū)成員單位天氣過程演變判斷提供依據(jù)和參考;將環(huán)保數(shù)據(jù)六參數(shù)（PM2.5、PM10、SO2、CO、NO2、O3）按參數(shù)類型查詢以及統(tǒng)計分析并在GIS上以數(shù)值圖、等值面圖等方式展示。

2.3 氣象服務(wù)

氣象服務(wù)模塊實現(xiàn)了如下功能：將協(xié)作區(qū)的天氣預(yù)報以氣象圖標(biāo)的方式疊加到GIS地圖上，點擊某市或縣圖標(biāo)可獲取該地7 d天氣預(yù)報數(shù)據(jù)并以列表展示;獲取協(xié)作區(qū)地市及縣局所發(fā)最新預(yù)警信號，以標(biāo)準(zhǔn)預(yù)警圖標(biāo)的方式疊加到地圖上，點擊圖標(biāo)顯示該條預(yù)警的詳細(xì)信息，同時，以短信形式將預(yù)警信號傳遞給協(xié)作區(qū)成員單位的相關(guān)人員[4];提供了協(xié)作區(qū)精細(xì)化5 km×5 km空間分辨率的0～10內(nèi)的智能網(wǎng)格預(yù)報（溫度、降水、風(fēng)速）產(chǎn)品，為協(xié)作區(qū)氣象預(yù)報及決策服務(wù)提供了更高準(zhǔn)確率、更高分辨率、更高更新頻率的服務(wù)產(chǎn)品。

2.4 統(tǒng)計查詢

統(tǒng)計查詢模塊主要實現(xiàn)了如下功能：一是歷史數(shù)據(jù)查詢，根據(jù)地區(qū)、站點類型、日期范圍、要素類型、站點名稱，查詢對應(yīng)的歷史數(shù)據(jù)并以折線圖（包含最低最高明顯標(biāo)識）和表格列表的方式展示;二是站點數(shù)據(jù)統(tǒng)計，根據(jù)地區(qū)、排名順序、日期范圍、站點，查詢出該站點所有氣象要素;三是環(huán)境數(shù)據(jù)統(tǒng)計，根據(jù)地區(qū)統(tǒng)計某段時間內(nèi)環(huán)境數(shù)據(jù)（PM2.5、PM10、SO2、CO、NO2、O3），將統(tǒng)計結(jié)果以列表、折線圖等方式展示;四是預(yù)警信號統(tǒng)計，將某段時間內(nèi)發(fā)布的預(yù)警信號根據(jù)預(yù)警信息發(fā)布地區(qū)、顏色、類型進(jìn)行統(tǒng)計并將統(tǒng)計結(jié)果以柱狀圖等多種方式展示。

2.5 系統(tǒng)管理

系統(tǒng)管理模塊可以實現(xiàn)對系統(tǒng)用戶的管理及重要參數(shù)的設(shè)置，包括管理員管理、角色管理、參數(shù)管理、短信用戶管理、語音短信報警管理、報警閾值設(shè)置。

3 實現(xiàn)關(guān)鍵技術(shù)

3.1 數(shù)據(jù)共享、存儲及數(shù)據(jù)庫設(shè)計

全國氣象部門新一代通信網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)實現(xiàn)了太行山協(xié)作區(qū)各省之間的氣象信息傳輸及共享，依托該網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)了太行山協(xié)作區(qū)預(yù)報預(yù)測、預(yù)警信號等氣象預(yù)報服務(wù)產(chǎn)品的收集與共享，并通過CIMISS系統(tǒng)實現(xiàn)協(xié)作區(qū)氣象觀測數(shù)據(jù)的共享。

該平臺氣象資料以文件存儲及數(shù)據(jù)庫存儲兩種方式存儲。其中，雷達(dá)數(shù)據(jù)和智能網(wǎng)格資料以文件方式存儲于指定目錄，因為智能網(wǎng)格預(yù)報數(shù)據(jù)量比較大，所以人們需要對數(shù)據(jù)讀取算法進(jìn)行優(yōu)化。自動站數(shù)據(jù)、環(huán)保數(shù)據(jù)等以數(shù)據(jù)庫方式存儲。平臺數(shù)據(jù)庫包括實時庫和歷史庫，通過定時讀取CIMISS接口建立了本地實時數(shù)據(jù)庫。實時庫存儲需要滿足高速響應(yīng)需求，根據(jù)數(shù)據(jù)入庫策略，從CIMISS接口讀取氣象資料并進(jìn)行入庫處理，將其儲存至數(shù)據(jù)庫特定位置;歷史庫從實時庫中定時追加更新;根據(jù)數(shù)據(jù)備份策略，定期對數(shù)據(jù)進(jìn)行備份;根據(jù)數(shù)據(jù)清除策略，定期對時效外的數(shù)據(jù)進(jìn)行清除;實時監(jiān)控服務(wù)器狀態(tài)、數(shù)據(jù)入庫、存儲空間情況。

3.2 CIMISS接口讀取

太行山氣象信息共享平臺的實況氣象資料主要來源于CIMISS系統(tǒng)，加載CIMISS提供的客戶端庫文件music-client-vx.x.x.dll及Ice.dll，調(diào)用CIMISS的getSurfEleInRegionByTime接口（按時間、地區(qū)減索地面要素數(shù)據(jù)），用C#編程實現(xiàn)。

params.put（"dataCode"， "SURF_CHN_MUL_HOR"） ;

params.put（"elements"， "Station_ID_C，PRE_1h，PRS，RHU，VIS，WIN_S_Avg_2mi，WIN_D_Avg_2mi，Q_PRS"） ;

params.put（"times"， "20150917000000"） ;

params.put（"orderby"， "Station_ID_C：ASC"） ;

params.put（"limitCnt"， "10"） ;

RetArray2D retArray2D = new RetArray2D（） ;

4 應(yīng)用事例

太行山氣象信息共享平臺打通了跨省氣象信息共享的壁壘，目前已經(jīng)推廣到太行山氣象協(xié)作區(qū)各市、縣氣象局。該平臺有助于精準(zhǔn)地分析、預(yù)測、定位災(zāi)害性天氣的發(fā)生和演變過程，提升了整個太行山區(qū)域氣象災(zāi)害聯(lián)防能力及服務(wù)水平，在區(qū)域協(xié)作方面發(fā)揮效益。此外，由于協(xié)作區(qū)多數(shù)成員單位都處于京津冀及周邊“2+26”城市，周邊氣象條件對大氣污染濃度具有一定影響，本平臺還對太行山氣象協(xié)作區(qū)成員單位大氣污染防治氣象保障服務(wù)提供依據(jù)和參考。

5 結(jié)語

太行山氣象信息共享平臺基于太行山區(qū)域氣象信息共享業(yè)務(wù)服務(wù)需要，實現(xiàn)了協(xié)作區(qū)域內(nèi)氣象資料互通共享、實時獲取，初步建立了具有區(qū)域特色的太行山區(qū)域氣象信息共享業(yè)務(wù)規(guī)范，有助于更精準(zhǔn)性地分析、預(yù)測、定位災(zāi)害性天氣的發(fā)生[5]。2019年5月，該平臺開始在太行山氣象防災(zāi)減災(zāi)協(xié)作區(qū)各地市氣象部門投入業(yè)務(wù)試運(yùn)行，目前運(yùn)行效果良好，它提升了太行山氣象協(xié)作區(qū)氣象災(zāi)害監(jiān)測預(yù)警能力，從而更好地發(fā)揮區(qū)域一體化力量，同時提升了區(qū)域氣象防災(zāi)減災(zāi)能力，減輕和避免災(zāi)害性天氣對人民群眾的生命財產(chǎn)造成的損失。

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