省级基础气象数据共享优化方案

栾永明

辽宁省气象信息中心 110166

气象观测数据一直是气象预报的基础，如果没有各类观测数据，预报人员将无法准确的预报天气过程，而如果数据获取不及时，不仅浪费了各类气象观测资源，同样影响预报人员及时预测预报天气过程甚至延误灾害性天气预警及信息的发布,直接威胁到人民群众的生命财产安全。因此如何及时准确地获取各类气象观测数据，发挥各类资料的最大效能，提高气象预报预测能力已成为气象事业发展的一个关键。

1.现状及弊端

目前辽宁省基础气象数据共享主要由新一代气象通信系统负责，其数据来源主要为省内收集并上传的各类气象数据以及从我国气象部门正在使用的中国气象局卫星数据广播系统(CMACast系统)(图1)接收到的数据。该系统已经成为我国气象部门获取全国以及部分国外气象数据资料的主要手段，这套系统较以往系统有了很大的提高，其广播的数据不仅种类繁多，而且数量庞大，日均文件数量超过50万条，累计大小超过200G完全可以满足当前气象基础资料传输需求。但是，由于该系统为卫星广播数据接收系统，易受天气、环境、辐射、电磁干扰等诸多因素的影响，产生系统无接收信号、数据未完整接收等现象。并且此类现象时常出现于重大天气过程时，造成各类数据的不完整甚至缺失，严重影响了预报人员对天气形势的判断和灾害性天气预测预报的准确性。为了降低各类环境因素对系统的影响，中国气象局对其卫星广播系统进行了相应的升级，增加了依托地面宽带网络的气象数据补调功能，从而提高了气象数据补充获取与对外共享的及时准确性。但是随着科技的发展，新增气象信息在为气象服务工作提供了更好的数据支撑的同时，也给全国气象信息传输、处理、共享带来了新的压。特别是风云三系列卫星的相继应用使目前这种数据补调传输及共享模式的几个弊端也越发突显。

1）由于目前各省的CMACast系统与上行服务器同属于新一代气象通信系统集群，且上、下行气象数据传输共用同一条地面宽带线路，气象数据的下载，特别是各类气象卫星数据的补调与共享将过多的占用服务器系统及网络资源，如果不对数据下载及共享进行有效限制，将会给数据上传带来不稳定因素，影响本省气象数据上行传输的时效性，降低本省气象数据在全国各气象部门的使用效能，而如果限制系统的下载与共享所占用的系统资源，则又无法满足全省气象部门及用户对基础气象数据特别是风云系列卫星数据的需求，从而大大降低了新增气象数据在气象服务工作中的实际应用效果，造成气象信息资源的极大浪费。

2）数据补调功能需要依托新一代通信系统，该系统为集群系统软件平台，目前只能提供给省级气象部门。而市、县级气象机构不具备安装该系统的软、硬件条件，致使市、县级在遇到影响卫星接收效果的重大天气过程时无法对缺失的数据进行自主补调。同时，在遇到重大天气过程时往往省级中心为保证上行气象数据传输的时效性、准确性，会不同程度的降低数据下载及共享所占集群系统资源的比例，使原本就无法满足市、县级单位使用的省级气象数据共享资源更加稀缺。从而影响市、县级预报人员对天气形势的判断和灾害性天气预测预报的准确性。

3）由于市、县级气象机构对省内其他地区的各类气象资料及受环境影响而导致的卫星广播系统缺失数据的需求，省级中心需要对市县级气象机构共享上述数据，大量人员、机构需要拥有省级核心传输服务集群的访问权限，这样一来不但会给省级数据传输带来极大的安全隐患，还提高了省级系统的运行风险。

4）由于目前我国的气象数据上行传输多为定时传输，数据传输时间较为集中，所以在特定的时间段，气象数据的上行传输需要较大的网络带宽支持，而下行补调系统又不支持数据下载时间的限定功能，不仅无法合理利用空闲时间段的带宽资源，还极易造成网络拥堵影响数据上传的及时、准确性。

从目前省级气象数据传输流程及软硬件配置来看，如果只从软件层面上进行调整已很难从根本上解决系统资源占用及用户对共享数据的需求问题。而解决问题最有效的办法就是从软、硬件两个层面将数据共享系统与上行传输系统有效的分离开，从而建立起两套相对独立的气象数据处理系统。

2.独立的气象数据上行传输系统的优点

独立的气象数据上行传输系统不仅能够更好分配和利用现有的系统资源，还将有效的降低因大量机构人员访问而带来的诸多安全隐患，极大的提高省级气象数据上行传输系统安全及稳定性。而独立于上行系统集群的数据接收、存储、共享系统也因此而具备以下几个方面的优点。

1) 能够满足上行气象传输系统在数据补调及资料共享时对系统资源的需求，提高气象资料存储时长，增加可供用户使用的历史气象数据存储时长，及时的补充更多在数据传输中缺失的气象数据，进一步提高气象数据资源的利用率。

2) 与上行集群分离后系统可以将全部资源应用于对气象数据的下载及共享，不仅能够支持和满足更多用户对数据共享的需求，还大量减少访问核心服务器机构人员数量，方便对各级用户进行管理和限制，提高各系统的安全稳定性。

3)能够更好的对数据补调系统进行科学的限制及管理。通过对软件或硬件简单的设置就能够对下行数据对带宽占用进行时间限定，不仅有效提高了上行气象传输时效性，避免造成网络拥堵。还能够对空闲的网络资源进行合理的利用，提高网络使用效率。

4)能够更加合理的对气象数据资料进行多级的、细致的分类存储，以便为共享用户提供更多的数据检索方式，方便气象预报人员对其进行检索，还将对未来气象数据共享开发提供更有力的支持。

图1 中国气象局卫星数据广播系统(CMACast系统)

3.独立的数据共享系统的不足

1) 由于气象数据量庞大该系统需要较大的存储及配套设备。且如果该系统为单机系统一旦系统故障很难在短时间恢复，影响面广。而如果增加备份服务器则进一步增加了建设难度以及建设成本。

2) 该系统建设初期为了更有效的对数据下载进行管理，需要对所有共享的气象数据的文件命名规律、文件类型、传输及下载时间、数据文件大小、传输时效等信息进行采集，建立庞大的资料检索及归档存放信息数据库，建设难度较大。

综上所述如要建立起一套完整、方便、快捷、稳定的气象数据共享系统，必须将上下行气象资料传输系统进行有效的分离，提高各系统的独立性，使之互不影响，才能提高各系统的安全稳定性，充分发挥各类气象观测资料的最大效能，提高气象预测预报的及时、准确性，更好的为人民服务。