龔雪鵬，郭 江，胡 偉，羅 淼，肖 蕭

(貴州省畢節(jié)市氣象局，畢節(jié) 551700)

0 引言

畢節(jié)市地處貴州省西北部，位于青藏高原東南側(cè)、云貴高原東斜坡上，是貴州省冰雹、暴雨和雷電等災(zāi)害性天氣的主要發(fā)源地。近年來(lái)，全市氣象部門堅(jiān)持“防災(zāi)減災(zāi)、氣象先行”的工作理念，推進(jìn)綜合觀測(cè)體系和氣象信息化支撐能力建設(shè)，極大提升了畢節(jié)市及周邊地區(qū)的災(zāi)害性天氣預(yù)警預(yù)報(bào)能力[1-3]。

為了進(jìn)一步加強(qiáng)氣象災(zāi)害監(jiān)測(cè)和預(yù)警信息發(fā)布能力建設(shè)，文章基于全國(guó)綜合氣象信息共享系統(tǒng)(CIMISS)統(tǒng)一數(shù)據(jù)環(huán)境，構(gòu)建了畢節(jié)市氣象災(zāi)害監(jiān)測(cè)預(yù)警系統(tǒng)[4-6]。該系統(tǒng)投入業(yè)務(wù)試運(yùn)行以來(lái)，已成為畢節(jié)市氣象部門監(jiān)測(cè)災(zāi)害性天氣、提高預(yù)警預(yù)報(bào)能力、服務(wù)社會(huì)和重點(diǎn)工程建設(shè)的重要支撐。

1 總體框架設(shè)計(jì)

畢節(jié)市集約可視化氣象防災(zāi)減災(zāi)系統(tǒng)通過(guò)對(duì)多源異構(gòu)數(shù)據(jù)融合，實(shí)現(xiàn)了跨行業(yè)、跨部門、跨系統(tǒng)的防災(zāi)減災(zāi)數(shù)據(jù)接入、融合和存儲(chǔ)。

該系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了氣象防災(zāi)減災(zāi)數(shù)據(jù)匯聚、分布式存儲(chǔ)、高效計(jì)算、可視化分析和智能服務(wù)，充分發(fā)揮了氣象服務(wù)能力在氣象災(zāi)害整體防御體系中的作用，并與貴州省氣象信息共享平臺(tái)進(jìn)行對(duì)接。

2 系統(tǒng)功能設(shè)計(jì)

該系統(tǒng)可為畢節(jié)市重大天氣氣象服務(wù)提供支撐和保障，通過(guò)建設(shè)氣象信息綜合數(shù)據(jù)庫(kù)，達(dá)到氣象災(zāi)害報(bào)警提示閾值智能化配置及自動(dòng)化監(jiān)測(cè)的目的，從而實(shí)現(xiàn)災(zāi)害監(jiān)測(cè)自動(dòng)化預(yù)警及提供精準(zhǔn)化指揮調(diào)度；同時(shí)實(shí)現(xiàn)氣象服務(wù)的可視化和多元化，市、縣級(jí)用戶協(xié)同銜接，做到工作任務(wù)分流進(jìn)行[7，8]。

該系統(tǒng)功能設(shè)計(jì)主要包含“三個(gè)叫應(yīng)”、實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)、預(yù)警預(yù)報(bào)、產(chǎn)品服務(wù)、資料查詢和用戶管理等模塊，各功能模塊代碼結(jié)構(gòu)相對(duì)獨(dú)立。

2.1 多源異構(gòu)綜合數(shù)據(jù)庫(kù)

多源異構(gòu)綜合數(shù)據(jù)庫(kù)所包含的行業(yè)數(shù)據(jù)融合了1210個(gè)地災(zāi)隱患點(diǎn)、401條河流、176個(gè)水庫(kù)、16個(gè)旅游景區(qū)、379所學(xué)校以及高速、國(guó)道、省道等地標(biāo)和路段；并融合了地面觀測(cè)、氣象雷達(dá)、衛(wèi)星云圖和數(shù)值預(yù)報(bào)等氣象數(shù)據(jù)。多源異構(gòu)氣象數(shù)據(jù)融合如圖1所示。

圖1 多源異構(gòu)氣象數(shù)據(jù)融合

2.2 基于規(guī)則的氣象災(zāi)害預(yù)警模型

以任務(wù)驅(qū)動(dòng)動(dòng)態(tài)計(jì)算，定時(shí)檢測(cè)，建設(shè)的規(guī)則庫(kù)包含10多種災(zāi)害類型(暴雨、雷電、冰雹、大風(fēng)、大霧、高溫、凝凍等)，70余條監(jiān)測(cè)規(guī)則，6類監(jiān)測(cè)點(diǎn)(河流、水庫(kù)、道路、景區(qū)、學(xué)校、地災(zāi)隱患點(diǎn))。

2.3 協(xié)同指揮調(diào)度系統(tǒng)

市、縣兩級(jí)氣象部門分工協(xié)作，構(gòu)建一個(gè)跨層級(jí)、跨部門的工作紐帶平臺(tái)，增加消息推送功能，指導(dǎo)縣級(jí)開展輔助叫應(yīng)。氣象、地理和人員等數(shù)據(jù)智能關(guān)聯(lián)，實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)、統(tǒng)一的指揮調(diào)度。該子系統(tǒng)業(yè)務(wù)流程如圖2所示。

圖2 多部門協(xié)同指揮調(diào)度業(yè)務(wù)流程

2.4 基于物聯(lián)網(wǎng)的“三個(gè)叫應(yīng)”呼叫中心

基于IVR技術(shù)實(shí)現(xiàn)應(yīng)用系統(tǒng)和終端之間的通信，構(gòu)建1市+多縣的兩級(jí)呼叫中心平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)電話撥打、語(yǔ)音播報(bào)和錄音留痕等功能，提高工作效率。該子系統(tǒng)功能設(shè)計(jì)如圖3所示。

圖3 “三個(gè)叫應(yīng)”呼叫中心業(yè)務(wù)流程

2.5 氣象資料集約化檢索

實(shí)現(xiàn)對(duì)氣溫、降水、風(fēng)、相對(duì)濕度和日照等氣象要素按照逐時(shí)、逐日、逐旬、逐月、逐年進(jìn)行統(tǒng)計(jì)檢索，同時(shí)與常年均值進(jìn)行差值和百分率比較，實(shí)現(xiàn)歷史數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析，自動(dòng)化生成色斑圖及統(tǒng)計(jì)圖；實(shí)現(xiàn)多條件綜合檢索資料數(shù)據(jù)，支持GIS疊加顯示。該子系統(tǒng)功能模塊結(jié)構(gòu)如圖4所示。

圖4 集約化檢索子系統(tǒng)功能結(jié)構(gòu)

2.6 預(yù)警預(yù)報(bào)和產(chǎn)品服務(wù)

結(jié)合數(shù)值模式省級(jí)格點(diǎn)訂正產(chǎn)品進(jìn)行單點(diǎn)預(yù)報(bào)和全景預(yù)報(bào)以及各類決策服務(wù)、指數(shù)產(chǎn)品展示等，實(shí)現(xiàn)畢節(jié)市氣象服務(wù)產(chǎn)品的匯交展示[9]。

3 系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)

3.1 分布式數(shù)據(jù)存儲(chǔ)技術(shù)

分布式數(shù)據(jù)存儲(chǔ)技術(shù)支持多種數(shù)據(jù)存儲(chǔ)方式，結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在MySQL、SQL Server和Oracle等關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)中；采用分布式NoSQL數(shù)據(jù)庫(kù)作為非事務(wù)型數(shù)據(jù)訪問(wèn)業(yè)務(wù)的存儲(chǔ)載體，為查詢、分析、計(jì)算提供數(shù)據(jù)存儲(chǔ)支持，以文本和圖片的形式存在的非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)采用基于HDFS與WeedFS分布式文件系統(tǒng)架構(gòu)實(shí)現(xiàn)對(duì)海量文件類型數(shù)據(jù)高速存取。

3.2 大數(shù)據(jù)技術(shù)

大數(shù)據(jù)技術(shù)選用基于Hadoop框架的大數(shù)據(jù)應(yīng)用環(huán)境，通過(guò)配置方式實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)接入、通過(guò)數(shù)據(jù)清洗庫(kù)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)加工處理、通過(guò)算法服務(wù)調(diào)用實(shí)現(xiàn)海量(PB級(jí))數(shù)據(jù)的檢索和分析，如距平、相關(guān)分析等應(yīng)用場(chǎng)景。

3.3 IVR呼叫中心技術(shù)

IVR(Interactive Voice Response)，即交互式語(yǔ)音應(yīng)答，可實(shí)現(xiàn)應(yīng)用系統(tǒng)與終端之間的通信。在“三個(gè)叫應(yīng)”子系統(tǒng)中，通過(guò)對(duì)叫應(yīng)聯(lián)系人管理、叫應(yīng)規(guī)則等功能模塊進(jìn)行配置，實(shí)現(xiàn)氣象災(zāi)害的智能報(bào)警功能，服務(wù)可記錄、可追蹤、可查詢，同時(shí)解決了人工撥號(hào)易出錯(cuò)的問(wèn)題，提高了工作效率。

3.4 氣象災(zāi)害閾值的動(dòng)態(tài)配置技術(shù)

氣象災(zāi)害閾值種類多且復(fù)雜，通過(guò)對(duì)閾值進(jìn)行本地化歸類梳理，使其能夠適應(yīng)不同時(shí)間、不同空間的氣候背景，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化監(jiān)測(cè)預(yù)警功能。

4 結(jié)束語(yǔ)

畢節(jié)市洪澇、干旱、冰雹、低溫冷凍、滑坡和巖體崩塌等自然災(zāi)害頻繁發(fā)生，給人民的生命財(cái)產(chǎn)安全帶來(lái)了嚴(yán)重?fù)p失。因此，以推進(jìn)氣象現(xiàn)代化建設(shè)為主線，強(qiáng)化氣象監(jiān)測(cè)預(yù)報(bào)預(yù)警能力建設(shè)，提高防災(zāi)減災(zāi)的服務(wù)能力，已成為全市氣象部門的一項(xiàng)重要任務(wù)。

畢節(jié)市氣象災(zāi)害監(jiān)測(cè)預(yù)警系統(tǒng)的建設(shè)，有力地支撐了氣象防災(zāi)減災(zāi)建設(shè)，創(chuàng)新形成了氣象數(shù)據(jù)新應(yīng)用，提高了氣象大數(shù)據(jù)價(jià)值，推動(dòng)了智慧氣象建設(shè)，顯著提升了全市氣象部門的防災(zāi)減災(zāi)服務(wù)能力，對(duì)降低氣象災(zāi)害帶來(lái)的生命財(cái)產(chǎn)損失，推動(dòng)地方經(jīng)濟(jì)建設(shè)發(fā)揮了重要作用。