“智慧气象”内涵及特征分析

沈文海

一、引言

信息化对气象业务可能产生的影响以及目前气象信息化工作中存在的问题等，笔者在过去的一段时间里已有一定程度的分析，不再赘述。本文主要从当前信息化的主流趋势及其给气象信息化建设带来的启示入手，对目前至2020年左右气象信息化的主题、内涵和特征进行研究和探讨，并提出自己的结论和建议。

二、目前信息化呈现的新态势

当前信息化在云计算、物联网、移动互联以及大数据等声势浩大的技术主题推动下，呈现出纷繁复杂的发展态势，其中尤以四个“无处不在”、德国工业4.0、大平台微应用和智慧城市等内容，以未来发展的标志以及当前信息化的主题而引起人们广泛的关注。

（一）四个“无处不在”

“四个无处不在” （即：计算无处不在、网络无处不在、数据无处不在、软件无处不在）的局面，正在全球和中国形成，并已成为人类进入信息时代的基本特征。

1、计算无处不在

目前，计算机已以各种形式渗透到人类社会和人们日常生活的各个角落。众所周知，电脑的处理效率远高于人脑。既然计算机无处不在，如何最大限度地用好计算机，便成为衡量一个部门、单位乃至个人能力和水平的标志，“智慧”、“智能”的概念也由此而产生。

既然计算无处不在，那么“智慧”、“智能”也就有可能无处不在；正是在“计算”普及的情况下，各种“智慧”和“智能”的概念才有可能产生和不断发展起来。计算机的应用水平，决定了”智慧”、“智能”的广度和深度，因为“智慧”、“智能”都是基于“计算”的。

2、网络无处不在

几乎所有的信息化向高端的发展都以宽带做为需求基础，宽带是人类走向网络时代的必然结果之一。在宽带网络建设方面.世界各国目前基本上以100Mbps为目标。以美国《国家宽带计划》为例，其目标是到2020年至少1亿家庭实现下行大于100Mbps上行大于50Mbps的宽带接入，德国的国家宽带战略是到2018年实现50Mbps覆盖100%全部家庭，到2020年50%的家庭至少100Mbps接入；而瑞典甚至已于今年提前实现了2015年40%的家庭和企业接入带宽100Mbps的目标。其它如澳大利亚、芬兰、韩国等亦都有相应的国家宽带计划、措施和已实现的宽带接入速率。

在宽带网络发展的汹涌大潮中，移动宽带是引导宽带建设走向广度和深度的重要内容。

中国早在本世纪初，便由国家发改委、中国工程院、科技部、教育部等8个部门于2003年开始酝酿发起基于我国自主研发的有别于目前互联网的下一代互联网，该项工作于近年来取得取得重大突破。下一代互联网的示范工程已于201 3年开始陆续启动，北京、上海、沈阳、南京、苏州、无锡、杭州等22个城市已获批成为第一批示范城市。

3、数据无处不在

在信息社会的今天，数据做为人类不可或缺的基本资源，其重要性已达到空前的高度。因为人类社会所涉及到的一些，从宇宙天体到海滩的沙粒、从自然界的森林湖泊到学校课堂的书桌课本、从人类感官的图像声音嗅觉到情感的喜怒哀乐乃至思维的痕迹和知识的记载，无不可以用数据来加以精确描述，人们已在物理世界和数字世界之间建立起近乎完美的桥梁。而当今我们所面对的浩如烟海的数据，无论这些数据代表的物理现象（温度、气压、雨量、文字、声音、图片、视频、嗅觉触觉等）多么复杂，归根结蒂只有“1、0”两个代码。就是这两个代码的无穷组合代表了极其复杂且变化万千的物理世界、情感世界和精神世界。

毋庸置疑的是，我们今天已处于繁杂缤纷的数据时代，在这个时代里，社会生活所必需的资源除能源物质外，还必须包含信息（即：数据）。现代信息技术的飞速发展，使得人们可以方便地检索、传播、处理和利用数据。因此，数据时代（或大数据时代），是信息时代固有的内涵之一。

4、软件无处不在

支撑“计算、网络和数据”无处不在，为人类的经济、政治、社会、文化、军事、科技活动做出贡献的是“软件” 软件是信息社会中知识和智慧最重要的载体，计算、网络和数据出现在何处，便一定会有相应的软件在该处运行，否则计算机和网络便无法运行，数据资源也无法利用。没有软件，计算机、网络和数据的价值将无从体现。

在信息社会中，对于基本业务是信息业务的气象部门而言，软件是衡量该部门业务能力强弱的重要维度软件不强，计算、网络、数据、以及探测、预报、服务等都不可能强——因为支撑业务系统运转的是软件。

（二）德国工业4.0

“工业4.O”的基本目标是建立一个高度灵活的个性化、数字化的产品与服务的生产模式在这种模式中，传统的行业界限将消失，并会产生各种新的活动领域和合作形式。

工业4.0的核心是连接，要把设备、生产线、工厂、供应商、产品、客户紧密地连接在一起“工业4.0”将无处不在的传感器、嵌入式终端系统 智能控制系统、通信设施等通过信息物理系统（CPS）形成一个智能网络，使得产品与生产设备之间 不同的生产设备之间以及数字世界和物理世界之间能够互联，使得机器、工作部件、系统以及人类会通过网络持续地保持数字信息的交流.从而实现横向 纵向和端对端的高度集成。

“工业4.0”的要点是：建设一个网络（信息物理系统CPS），研究两大主题（智能生产、智能工厂），实现三个集成（横向集成、纵向集成和端到端集成）。在“工业4.O”的模式下，生产方式将发生革命性变化，由目前的大规模集中式同质化、单向度向小规模、分散式、个性化、参与型转变。

鉴于市面上介绍和分析德国工业4 0的材料日渐丰富，限于篇幅，不予展开介绍

（三）大平台、微应用

1、移动互联推动应用“碎片化”

移动互联技术的迅猛发展极大改变了人们的生活和工作模式，已成为最核心的IT变革驱动力 深刻地改变着企业级应用软件。

移动互联的泛在化导致移动智能终端的广泛普及，而移动智能终端在带给企业级软件用户使用便利，个性化体验、业务急速创新的同时，也将以往客户端/服务器运行级别的“大应用”前所未有的碎片化。过去的企业级软件多是“部门级”的 “ 大”软件，这些软件往往模块众多，功能复杂，以适应部门级的企业团队协同工作，但在移动互联的驱动下，人们工作的流程从长流程变成短流程，鼠标点击变成手指触屏，线性协作变成点状聚合 大软件系统不得不为适应这种变化而被拆解为更小功能服务的小软件服务。智能移动设备推动软件碎片化，让工作无时无处都可以被处理，而越来越多的碎片化的需求又进一步反身强化更多智能设备的推广使用。未来，企业级用户将被更强大的移动互联力量夹裹着，进入碎片化应用时代。

2、“碎片化”带来新趋势、“大平台”+“微应用”

碎片化应用的基础是基于可提供良好基础计算能力的应用基础平台。该平台重点解决碎片化的应用间的标准统一、差异屏蔽、组件复用等问题，以实现可持续的软件应用运营与创新支撑。应用软件的碎片化导致应用系统的平台化。

平台化的本质是一个产业成熟到一定阶段后，人们用来简化复杂生产，实现规模化定制的一种方法。企业应用架构的平台化早就发生，但在云、移动互联技术的推动下，这个平台将变得更大和更为有力。

3、DevOps

DevOps应用于应用软件开发项目，其特点是摒弃传统软件工程长周期、里程碑、瀑布式的开发模式，代之以短周期开发、高频率发布、在用户应用反馈的基础上不断循环迭代，以新功能替代旧功能的开发方式，是一组过程、方法与系统的统称。

DevOps认为，新的软件功能只有在用户手中才能发挥出自身的价值，因此越早发布新的软件功能越好，因为这意味着新的软件功能所带来的价值实现的越快。DevOps的诉求是 更小、更频繁的变更——意味着更少的风险，让开发人员更多地控制生产环境，更多地以应用程序为中心来理解基础设施，定义简洁明了的流程，尽可能地自动化，促成开发与运营的协作。而要实现DevOps的目标，开发、技术运营和质量保障需要紧密协作，有机运行，从这个意义上说，DevOps体现的是项目承担机构的一种能力。而具备DevOps能力的组织，由于团队间协作关系的改善，整个组织的效率因此得到提升，伴随频繁变化而来的生产环境的风险也能得到降低。

（四）智慧城市

智慧城市是从智慧地球发展引伸而来的。有关智慧城市的参考分析书籍、材料和应用案例俯拾皆是，碍于篇幅，本文对智慧城市不做概述。总之，智慧城市的本质在于信息化与城市化的高度融合，是城市信息化向更高阶段发展的表现。

“智慧城市”需要具备四大特征，即：全面透彻的感知、宽带泛在的互联、智能融合的应用、以人为本的可持续创新。

智慧城市理念在我国城市信息化建设中已有较广泛的应用，如：智慧医疗、智慧健康、智慧交通、智慧城管、智慧水务、智慧物流等等。该理念在政府行业部门的信息化建设中亦有一定范围和规模的运用，其中尤以国家林业局2013年8月颁布的《中国智慧林业发展指导意见>为突出。此外，国家电网总公司在智能电网方面的设计和建设思路，对气象部门的信息化建设也有相当的借鉴意义和作用。

三、信息化新态势的影响分析

（一）未来信息化发展的方向

1、移动应用成为优先

智能手机的使用极大地推动了移动互联网的发展：2014年6月，中国手机网民规模已达到5.27亿超过了使用计算机上网的网民数量，预计2020年中国的网民人数因智能手机的普及将超过9亿。

移动互联网的重要性很快将超越固定互联网，而移动互联空间的扩展又促进移动应用的发展。目前，移动应用优先已成为越来越多企业的共识。

2、云计算改变信息化发展模式

云计算是计算技术发展的一次重大变革，必将重塑信息化的发展模式，对我国信息化的未来发展影响深远，也是气象部门业务大发展不可错过的历史机遇。

目前制约云计算发展的主要障碍在于数据安全和隐私保护。发展并广泛利用自主可控的核心技术，可以解决我国发展云计算所带来的安全问题

3、信息系统：走向一体化

德国工业4.0强调企业信息系统的一体化，包括横向一体化和纵向一体化。

纵向一体化 整合不同层次（如执行装置、 传感装置、控制、生产管理、制造、执行及企业计划）的各种信息系统。目标是提供端到端的解决方案。

横向一体化： 整合制造和业务规划流程不同阶段使用的各种信息系统，涉及公司内部（如进出厂物流、生产、营销）和公司外部（价值网络）的材料、能源、信息交换。目标同样是提供端到端的解决方案。

一体化将使企业信息系统升级为大系统或超巨系统是一个由量变到质变的过程。

4、嵌入式“计算”催生了“智能物理系统”

在很多物理系统当中，由于嵌入了“计算”，使得原有的系统由单一的物理系统变成由两个主要部分组成的系统，即：物理（ physical）部分和计算（cyber）部分，由此构成一类新的、工业时代所不曾有过的系统——智能物理系统：Cyber-PhysicalSystem （CPS）。

计算部分与物理部分一起工作，计算部分的计算过程与物理部分的物理过程同时进行，信息、计算、通信和控制在一个系统中完成。物理系统因此智能化了

德国工业4.0要求在企业层面构造智能物理系统，也就是将企业所有的计算机系统、网络，和企业的各种物理系统，如研发、生产、管理、营销等，实现一体化，变成一个大的、企业级的智能物理系统。

5、软件的碎片化和应用软件的去理念化

（1）软件碎片化

所谓软件碎片化，是指软件将会以软件组件群的方式出现在企业或者网络服务领域，每一个软件组件实现特定的有限功能，并在松耦合框架下，支持用户的任意组合以实现其所需要的服务，其中每一个软件组件可以视作一个碎片。

软件碎片化并不意味着碎片之间毫无关联，尤其是企业级的应用，需要组合，需要数据通信，需要数据和计算资源，这就需要一个整体逻辑进行支撑。因此，位于其下以支撑上述需求的应用开发组件（应用基础平台）是必须的，所有的软件碎片的产生与部署运行都依赖于这个组件（平台），软件碎片之间可以在松耦合基础上实现有效共享和整合。 所以说，软件碎片化是实现动态资源伸缩、面向服务基础上的整合。最终软件碎片化的发展将会导向形成大平台+微应用的格局。

（2）应用软件去理念化

个性化定制时代到来，要求企业必须面对企业个性化的挑战，按照长流程、紧耦合搭建的企业级业务系统将会演变为系统的“单元即服务”的方式，如通信即服务、绘图即服务等从这个角度，企业整体设计一套完整的应用系统软件已经没有必要，企业更需要的是面向这些子服务的应用软件，以及实现这些服务可进行任意组合的平台，这就是企业的未来需求。而软件适应这种需求的方式就是按照企业业务的服务单元形成软件组件，在此基础上通过松耦合的方式构建整体业务目标。从气象业务的角度来看原来诸如MICAPS、SWAN、CIPAS等这些庞大系统终将面临碎片化的趋势。而原来这些庞大系统中的每一个功能都可能会成为应用基础平台中的一个服务组件（或者说软件碎片），以搭积木的方式提供给用户并根据需求的变化不断增减“积木”中的组件模块应用系统的边界变得越来越模糊，理念也变得越来越含混。

6、产品生产方式变革巨大

生产方式将发生革命性变化 由目前的大规模集中式、同质化、单向度向小规模、分散式 个性化、参与型转变。产品与用户之间的契合将达到前所未有的深度。

（二）对气象信息化的启示

1、“四个无处不在”标志着环境和方法发生巨大变化

“四个无处不在“说明，与本世纪初相比信息系统在终端处理能力、网络传输能力、系统所涉及的范围以及通过知识创新达到技术创新、业务创新和产品创新等方面，其能力均有大幅提高，并以此提升部门和单位的竞争力。 “四个无处不在”的局面，是关于信息化发展新思维在视角、理念、战略、方法学、标准规范、管理理论等方面的基础。

面对技术、环境和系统能力的深刻变化，气象部门是否依然能够循规蹈矩，墨守成规地埋头继续前行？

以气象通信系统为例：9210工程首次实现了常规观测资料的实时收集和应用，但随着电信公网的广泛普及和能力的急速提升，2002年起气象部门开始改租地面光纤通道作为气象通信系统的主体，9210则逐渐退为辅助通信手段。而面对目前移动宽带的迅速泛在化.气象通信系统是否仍然坚持采用以地面光纤通道作为主体的气象通信专网形式，而不考虑依托互联网的移动宽带的可用性问题7事实上，河南省信息中心早在二年前便已实现了利用GPRS收集全省2000多个地面雨量站实时数据等移动宽带的应用工作，其他省局也有类似的应用，效果良好。

再如：Warehouse-scale computer（wsc，仓库级计算机）是目前云计算背景下大规模云计算数据中心计算资源的一种主流形态，其表现形式是由数千台乃至数十万台基本同构（硬件、软件）的服务器构成一个巨大的计算资源池，以提供诸如搜索、社交网络、在线地图、视频分享、在线商店、电子邮件、文件共享、云计算等等为主要特征的大规模互联网应用服务。

较之普通数据中心，wsc因其规模经济带来的效益是巨大的：存储成本可减少5.7倍，管理成本可减少7.1倍，网络成本可减少7.3倍，等等；这一切都是普通数据中心穷尽各种方法而无法达到的。wsc使云服务成为一种可盈利的商业模式。

2011年亚马逊曾根据用户需要，在其弹性计算云（EC2）上开始提供wsc架构的高性能计算资源服务，一套由17，024颗核、65，968GB内存、Linpack和Theoretical Peak-生能测试值分别为240.1Tflops和364.1Tflops的高性能计算资源，其租价仅为$700/小时，而该套高性能计算资源曾在2011年11月的Top500中排名42，直至两年后的2013年11月中仍排名165。

面对如此态势，以“高性能计算资源永远短缺”为特征的气象数值预报业务，有必要从现在起就开始探索气象数值预报模式在由云计算数据中心所提供的高性能计算资源中运行的可能、方法以及关键技术的解决方案，因为云计算数据中心可提供的高性能计算资源具有组合灵活、弹性巨大、自组带宽、提供迅速、计费合理、免于维护等许多以购买和定制高性能计算机所无法具备的优势。

2、德国工业4.O昭示着智能化是增强企业竞争力的必由之路

（1）整体整合

信息化在各个业务单位发展阶段的水平刻度，就是该单位（或业务版块）内部的集成是在哪一个层次、哪一个环节、哪一个水平上的，是业务系统内的集成，还是业务系统之间的集成，还是整个业务流程的集成。工业4.0所要追求的就是在单位（或业务版块）内部实现所有环节信息的无缝链接，即所谓“纵向集成”，这是所有智能化的基础。

单位（或业务版块）内的纵向集成固然是单位（业务版块）智能化的基础，但在目前需求瞬息万变、市场竞争激烈的当下，需要完成新的目标：从单位内部的信息集成外延到业务链的信息集成，从单位内部协同研发体系发展到单位间的研发网络的重构，即所谓“横向集成”。横向集成是单位（业务版块）之间通过信息网络实现的一种资源整合，为实现各单位间的无缝合作提供实时产品与服务，推动业务管理与业务流程控制的无缝衔接和综合集成，实现探测、预报预测、决策和公共服务以及业务管理等在不同单位之间的信息共享和业务协同。

（2）产品与用户的深度契合

通过纵向集成、横向集成以及端到端集成，可以使一个部门在所有业务环节上做到信息的畅通无阻，从而使之能在第一时间获得用户对新产品的需求信息，迅速由最适当的业务部门完成新产品的设计和制作，甚至可以实现与用户在设计和制作过程中的信息交互，从而使得产品更加贴近用户实际需求，而其中的制作过程甚至可选用社会上质优价廉的中小企业承担。由于全面的信息集成，业务链上的各业务节点在地理空间上的聚合变得不再重要，可按专业化分工而更加细碎化，而由于每个节点的更加专业化和节点承担单位候选范围的扩大，那些以专业、灵活、价廉且物美的中小企业成为决策者青睐的目标，从而使得各节点的运行成本更加低廉，导致新产品制作总成本的大幅降低。而产品制作总成本的最低化，又使得产品的盈利不需要依靠规模化生产，从而使得该部门完成从大规模生产向个性化定制的转型、从生产型制造向服务型制造的转型，进而实现产品生产方式由大规模、集中式、同质化和单向度向小规模、分散式、个性化和参与型的转变 使部门的产品与用户的需求达到前所未有的深度契合，进而提升部门的服务水平、效果和市场竞争力。

（3）信息物理系统的应用

信息物理系统的普及，使得企业中所有设备均不同程度地具备了智能的基本特征，这为系统整体的智能化奠定了基础

在气象预报产品制作过程中，时常遇到观探测资料数值不可信问题。究其原因，多与探测设备自身的状态不稳定以及周边环境发生异常改变有关，前者可导致气象要素值的可疑甚至错误，而后者的气象要素值则是异常甚至灾害性天气的实况反映，由于这些设备和环境状态信息目前系统是无法得到的，质控系统（数据清洗）一般将这些不可信数据一律标识为“不可信”，从而可能会丧失掉捕捉局地灾害性天气的机会。如果探测设备具备了一定的智能能力.非但探测气象要素，而且能将自身状态及周边环境状态的信息连同气象要素一同实时上传给系统，则“不可信”的观探测数据的身份便可清晰鉴别了

3、软件的服务化使创新环境大幅改善

为满足用户的个性化需求，定制化生产模式已成为今天企业和单位必须要面对和采用的方式一个既要满足用户个性化需求，又不相应地增加成本的企业或单位，其生产模式应具备以下特点 生产能力能够动态组合、分工更加细碎但更加专业以及生产组织和管理的网络化等 定制化生产时代的到来，要求必须面对个性化挑战，按照长流程 紧耦合搭建的业务组织将会演变为组织的“单元即服务”的方式，如：数据即服务、接口即服务 绘图即服务、算法即服务等等。如此，在业务版块整体视野内，把业务版块变成由动态的组件网络构成的灵动的业务版块，以便整合版块内外部资源 以应对个性化挑战。此外，在形成专业服务大组件的情况下，这些大组件一般可进一步细分成更多的细分业务组件服务，如：netCDF码压/解码服务、教据库各类资料检索接口服务、等值线/矢量图绘制服务数据统计分析各算法服务等等，这些组件服务可以进行更多的符合逻辑的组合协作每种新的组合都可能意味着一种新的业务能力的产生，业务能力的创新将因此变得更加便捷高效。

4、“智慧气象”应当成为当前气象信息化的一面旗帜

与“智慧城市”相类似，“智慧气象把气象部门本身看成一个完整的生态系统，由单位（人）、探测、预报预测、人工影响天气、决策服务和公共服务等几个核心实体和业务版块组成这些实体和版块形成一个普遍联系、相互促进、彼此影响的整体。

在未来，借助于新一代的物联网、云计算、决策分析优化等智慧技术，可以将气象各业务版块、各业务子系统之间的关系更加协调地整合起来。 如同装上网络神经系统，使整个气象部门像一个有智慧的人那样，具有较为完善的感知、认知、学习、成长创新、决策、调控能力和行为意识，使之成为感知敏锐、理解正确、措施得当，状态健康的具有旺盛活力的生命体。

从技术内涵来说，智慧气象是对现有宽带移动互联技术、气象观探测技术、智能物理系统技术、人工智慧及物联网、云计算等信息技术的高度集成，形成机器“智慧”的综合技术；是实体基础设施与信息基础设施的有效结合，是信息技术在气象业务领域的一种大规模的综合普适应用。

（1）智慧气象的基础

智慧气象是把气象部门看作一个有机体，着力培养它的监控、学习、反应、调整和适应能力。因而有关信息的感知（含探测）、获取、传输、处理和应用的设施及系统构成智慧气象的基础。借助于信息技术，将气象系统中的观探测设备、人影作业设备、信息基础设施和服务基础设施连接起来，成为智慧化的基础设施。

（2）智慧气象的实质

智慧气象理念的实质是借助于信息技术和德国工业4.0智能生产、智能工厂构想，以一种更智慧的方法感测、分析、整合气象运行核心系统的各项关键信息，对各种需求做出快速和智能化的响应，从而提高气象系统的智慧水平。

（3）智慧气象的目的

智慧气象意味着更透彻的感知、更广泛的互联互通、更深入的智能化，也意味着在不同气象业务版块、业务单位和业务系统之间实现信息共享和协同，更合理的资源利用、最优化的决策制定、及时预测和应对自然界和自身潜在风险以及社会不断变化的气象服务需求。目的是协调各业务和决策部门，整合优化现有资源，提供更好的气象服务。

（4）智慧气象的标志

全面互联探测设备、智能传感设备、服务窗口和社会服务需求感知系统等将所有气象设施、系统、单位、个人和社会气象服务受众联接在一起，对自然界气象状态、探测设备自身、业务系统等核心系统实时探测，对外界气象服务需求实施获取，具有更全面灵活的物与物、物与人、人与人、气象业务与服务受众的互联互通和相互感知能力。

充分整合：全面的互联，将数据整合为气象核心系统的运行布局和流程全图。借助于发达的智慧基础设施，提升信息处理和信息资源整合能力。充分的纵向整合，将各业务版块内功能和系统整合成结构更简单、效率更高、成本更低的业务构成。

协同运作：完整的横向整合，基于智慧的基础设施，将各业务版块由业务群岛整合成业务大陆，达到各业务版块之间全面的互联、互通和互操作。各业务版块之间的各个关键系统和参与者进行和谐高效地协作，提高跨单位、多层级、异地的合作能力，实现并保持气象业务运行的最佳状态。

激励创新：大幅降低业务创新的门槛、成本和代价，提供良好便捷的业务创新环境，引导单位和个人在智慧基础设施之上进行科技和业务的创新应用，为业务提供源源不断的发展动力，实现气象事业的可持续的健康发展。

所以，智慧气象应当成为当前和未来气象信息化的一面旗帜。

四、 “智慧气象”的内涵

气象信息化是气象现代化不可或缺的重要内容，没有气象信息化，就没有气象现代化。以“气发[2014]92号、98号”文件为内容的气象现代化方案，确定了在2014-2020年期间追赶国际气象先进业务科技水平、提升我国气象业务“硬实力”的纲领性指标，而借助先进理念和信息技术手段，以“智慧气象”为主题，以”高效率、高效益、高效能“为标志、以“全面提升气象业务综合能力”为目标的气象信息化的深度开展和全面贯彻，则可大大加强气象业务的“软实力”，促进气象业务全面、稳步、健康和持续发展。

笔者认为，智慧气象的内涵至少包括“完整适用的感知、全面准确的预测、及时满意的服务、生动持续的创新“等内容。

1、完整适用的感知

其中， “完整”：指气象业务体系非但具有感知自然界气象要素的能力.而且具备感知社会对气象服务新需求、以及气象业务系统自身实际状态的能力。

“适用”.指不盲目追求探测及感知系统的规模，而是根据科学规划以及业务发展对感知系统的相对准确的实际需求逐步科学理性地建设和完善气象感知系统。

具体内容有以下三个方面：

（1）自然界感知（气象探测）

在气象信息资源规划的指导下，适当调整全国地面自动气象站的管理归属格局，以满足国省两级常规气象预报业务对观探测资料的需求，在此基础上，针对灾害性天气、森林灭火、人影作业、特色农业、专业气象服务等特殊业务需求，充分应用物联网、移动互联、大数据等技术，进一步开拓和丰富加密观测、移动观测、临时综合观测等多种观测和通信手段，以适应特殊业务对观测资料在时空密度、观测种类和时效、可移动等方面的特殊需求，同时补充完善与之配套的数据清洗（质量控制）和分析方法，并形成完备高效的协调调度机制，实现“需要的信息可全部及时地感知并获取”。

（2）社会需求感知

通过门户网站、自助式气象服务平台、互联网媒体等多种渠道.及时收集社会上各行业、企业、团体乃至社区和公众对气象服务的需求信息，使具备及时感知社会服务需求的能力。

（3）系统状态感知

借鉴“信息物理系统（CPS）”思路，通过嵌入式技术等方法.研究并改造气象观探测仪器设备使之成为既可感知自然界气象要素的变化、又能真实反映自身状态情况的智能探测仪器设备，在建立并完成气象业务信息系统状态信息规范的基础上，完成对所有气象业务信息系统状态信息的获取能力改造，使所有气象业务系统的运行状态白盒化、透明化、可视化。

2、全面准确的预测

这里的“全面”是指除具备预报业务能力外，还应具备在大量分析用户信息的基础上预测用户潜在的新的服务需求，以及通过分析气象业务系统状态信息的基础上预测系统潜在故障点和影响范围的能力.“准确”则是指上述预测在时效、趋势、范围和量级等方面都能达到精准程度的能力、具体包括。

（1）气象预报

在大力提升天气预报、气候预测科技水平和预报能力的基础上，在强化和提高天气和气候常规业务的同时，稳步提升专业化、个性化的预报预测能力 水平和产品制作时效，全面满足政府和社会等各个层面对气象预报的各种需求。

（2）服务需求预测

通过对各种渠道广泛收集到的气象服务受众的大量行为信息的数据分析，预测出气象服务受众对新的服务在内容、形式和获取方式等方面的需求，为新服务产品的研制提供依据。

（3）系统状态预测

通过网络全面及时地感知部门业务体系和各业务版块整体运行状态，辨识出现的变化，准确预测可能发生的故障及其影响范围，并作出正确反应。

3、及时满意的服务

所谓“及时”，是指气象服务在时效上应达到能充分满足受众的服务时效要求的程度，而 “满意”则是指气象服务单位与用户之间的契合达到空前的深度，以达到服务效果的最优化。

（1）服务团队能力建设

合理运用敏捷制造思路和信息技术手段 构建扁平化的产品制作机构和业务平台，打造水平较高，一专多能、制作迅速、注重研发和具备柔性化服务产品制作能力的技术团队，同时，综合运用各种通信技术手段和分析方法，准确识别受众的身份和服务需求使受众及时得到其所需要的服务产品。

（2）服务产品制作方法

适当吸收德国工业4.0的理念，将服务产品的制作方式由过去的同质化、单向度逐步向个性化参与型方向扩展，使气象服务对每个受众个体都能达到服务有效、充分满足个性化的服务需求，以适应决策服务和预警信息的既需要产品质量优良，更需要制作迅速、发布及时和受众准确的特征和需求。

（3）智慧人影体系的建立和有效运行

有效运用移动互联和智慧城市等信息化理念和方法，将常规业务与人影作业所需特殊业务相结合，平时各司其职，用时即刻组合并有效运转，通过信息的集约化组合展示以及有效的作业平台，将探测、预报、调度、作业和评估等环节结合成一个有机整体，构成智慧的人影体系，做到 常规与专业观测相结合，以捕捉每一个可能的天气过程：常规与专业预报相结合，以正确识别捕捉到的天气过程，扁平高效的指挥调度和现场监测，以不错过任何一个天气过程，合理有效的作业步骤和手段，以实现预期的人影作业目标，科学的评估方法，以准确评价作业效果，

4、生动持续的创新

创新就气象业务领域而言，除通过科技攻关达到在气象学科和业务能力关键领域接近甚至达到国际先进水平的科技创新外，还包括业务创新和教学创新。

（1）业务创新

通过应用功能构件化和应用系统平台化等方法，优化业务功能的制作能力，简化制作方法，大幅降低业务创新的成本，改善创新环境，并使之以良性循环方式永远持续下去。具体包括：在优化创新激励机制的同时，有效运用云计算、大数据、移动互联等理念、方法和技术手段，营造丰沛高效的基础资源环境、完备可靠的数据资源环境，构成IT永远就绪的基础资源服务态势，适时引进并在全部门逐步推广、最终全面应用基于SOA的面向构件的应用开发平台，形成全部门的气象业务构件库，建成基于SOA的应用基础平台，实现气象业务在该平台上基于气象业务构件库的自由组装、便捷测试和快速部署应用，以大平台、微应用的形式大幅降低创新工作的准入门槛和过程成本，丰富创新的工作形式和内容，开放创新的工作环境，以利于部门乃至全行业持续的技术创新、功能创新、系统创新和服务创新。

（2）教学创新

在完善气象培训体系、构建动态典型灾害性天气案例库、雷达典型个例库等基础教学数据资源的基础上，运用先进的虚拟化模拟技术、计算机三维显示技术以及声光电等设备，完成集预报预测、数值预报释用、天气雷达分析应用等功能在内、具有创新应用条件的培训环境的建设，实现搭建教学创新环境的目标。

五、 “智慧气象”的特征和关键点

（一）智慧气象的十个特征

“智慧气象”展现在公众面前的应当是以下十个特征适度灵活的感知、需求引导的预报、敏捷智能的月艮务、智慧有效的人影、充分共享的数据、移动便捷的应用、激励创新的环境、规范标准的技术、集约高效的资源、统一简约的管理。分别概述如下：

1、适度灵活的探测

既满足常规气象业务对观探测资料的需求，也满足灾害性天气、森林灭火、人影作业、特色农业、专业气象服务等特殊业务所需加密时空观测资料的获取，同时还可满足气象科研工作对观探测资料的基本需求：形成固定观测与移动观测相结合、常规观测与加密观测相补充的，平时常规观测，特殊/临时/应急时加密和移动观测予以补充的，管理层级界面清晰、指挥调度灵活、反应快捷到位的气象观探测业务系统。

2、需求引导的预报

在决策和公众服务需求的引领下，构建既能够制作高水平的常规预报产品，也能够快速适应外界变化需求，敏捷地制作能满足各种决策服务、专业服务、公众服务以及个性化服务的高水平的预报产品的预报预测业务系统。

3、敏捷智能的服务

除高水平的常规气象服务能力外，逐步培养具有及时获悉并正确理解公众和社会团体对气象服务的新需求的能力和业务系统，以分布式专业化分工格局制作个性化气象服务产品，并尽可能做到用户在服务产品制作过程中的适当参与，以使气象服务效果在时效和用户需求契合度方面都能达到最优化。

4、智慧有效的人影

具备捕捉每一个可能的天气过程、正确识别捕捉到的天气过程的作业潜力、灵活高效的指挥调度和现场监测、合理有效的作业步骤和手段、客观科学的评估方法等方面的能力。

5、充分共享的数据

气象部门和行业内部实现气象观探测数据、预报预测和服务产品数据、科研产品数据等所有信息资源的充分共享，在政策法规范围内，实现气象数据顺畅的对外共享，以及行业间的数据充分共享。

6，移动便捷的应用

气象业务应用系统广泛云端/客户端化，业务人员可使用iphone、ipad等移动智能终端，通过移动宽带网使用云端的业务资源、业务功能和业务系统，在远程和移动中完成业务工作，改善并拓宽国、省尤其是地市和县级气象业务工作者的业务工作环境，实现县级业务系统“零维护”。

7、激励创新的环境

通用和专用气象业务功能模块和气象算法完成功能组件封装，通过逐步积累形成完备的气象业务功能构件库，使业务开发人员在气象业务应用基础平台上可实现基于构件库的可视化拖拽式应用软件组装，在不编写代码的基础上完成气象应用软件的构建，从而大大降低气象应用软件的开发难度，大幅度提高软件的研发速度，使业务创新成本达到最小化。

8、规范标准的技术

以气象探测技术标准规范气象观探测仪器的生产过程和产品规格，以气象数据技术标准规范气象数据的格式、传输方式、处理和存储管理方式、检索方式以及发布方式，以IT技术架构规范各级业务和科研人员的应用开发产品，以标准使各专业领域之间的工作形成合力，加快业务发展和与国际接轨的步伐

9、集约高效的资源

通过气象云建设.实现气象数据资源、计算资源和存储资源的集约化管理，大幅提高数据 计算、存储资源和场地环境资源的使用效率，大幅降低能耗节省气象业务信息系统运行成本，实现效率和效益的成倍提升。

10、统一简约的管理

在气象数据、计算、存储和场地环境资源集约化管理的基础上，实现气象部门全业务系统的统一管理和运行维护，提高业务系统运维的专业化水平，降低运维成本，提高运维效率。基于设备/系统状态信息的获取和分析，形成气象业务整体和各业务版块的实时运行态势图，进而完成对气象业务整体的监控，以及各业务版块的分级监控。

（二）三个关键点

这里的所谓关键点，是指那些在未来气象信息化过程中作用十分重要，而又被人们长期忽视的环节和技术，已达成共识并已着手开始操作的关键点（如“气象云”等）不再列入讨论。

1、气象信息资源梳理（规划）

气象信息资源梳理（规划）是指对气象部门业务运行及业务管理所需要的信息，全面系统的做好从采集、处理、传输到使用的规划。其核心是运用信息工程和数据管理理论及方法，通过总体数据规划，打好数据管理和资源管理的基础，从而作用到应用架构层次，促进集成化开发应用的实现要使各单位内部，单位之间，部门与外部门的频繁、复杂的信息流畅通，充分发挥信息资源的作用，就必须要进行统一全面的规划。

对于一个气象信息业务系统，必须首先明了系统运行所必需的信息资源情况，即：需要哪些信息（数据），这些信息从哪里来，以及它的时空范围频次、质量等等，如果这些条件无法全部满足 那么对它的最低要求是什么，它的替代信息（数据）是什么，替代的数据源在哪里等等，对于业务单位和业务部门而言，也是如此。

信息资源规划是一个完备的信息化建设体系中不能跨过的工作任务。做好气象信息资源梳理（规划）工作对信息化工作的进一步深入和提高有极其深远的意义：首先，信息资源规划作为气象信息化战略规划的重要组成部分，是基石，也是有益的补充，能帮助完善整个气象信息化建设的框架思路.对气象部门做好信息化建设工作提供更好更全面的指导。另外，信息资源规划遵循信息工程原理，强调数据规范化处理在气象信息化建设中的中心和基础作用，强调气象部门中各种业务信息系统和管理信息系统间的协调和信息流的通畅。通过气象信息资源规划建立信息资源管理基础标准，才能进行合理有序的气象信息资源整合，在真正意义上消除“信息孤岛”，为实现应用系统的集成奠定坚实的基础。

通过信息资源规划，可帮助理清并规范表达业务流程上各业务节点做为用户对上游业务节点的信息资源需求，落实“应用主导”，从而完成流程整体的信息需求梳理。在此基础上，建立气象信息标准和信息系统模型，用这些标准和模型来衡量现有的气象业务系统及各种应用，符合的就继承并加以整合，不符合的就进行改造优化或择机重新开发。

2、气象信息化战略规划

进行气象信息化战略规划的目的，一是为了识别气象信息化的关键需求，制定切合实际的气象信息化目标和长远计划，二是为了设计气象信息化体系架构，实现全局性的资源、功能和业务系统的优化整合，三是为了形成气象信息化的治理结构，为具体业务系统的建设提供管理规范和标准：四是为了在气象部门内部达成信息化建设共识，创造变革的有利环境。

气象信息化战略规划至少应包括：

“战略性的气象信息系统计划” 在总的业务规划（含组织计划）和气象信息系统计划之间建立明确的关联；

“业务架构的信息需求分析”：在气象信息资源梳理（规划）的基础上，识别并整理出整体业务架构的完备的气象信息资源需求，建立起战略性的气象信息系统总体结构，以指导具体的气象业务应用系统开发规划；

“资源分配”：对气象业务应用系统的开发资源进行管理。

需要注意的是，气象信息化战略规划不是“大而全”，而是“准而精”，不是“热点组合”、而是“需求点组合”，不是“盲目跟风”、而是“为我所用”，不是“形成报告”、而是“达成共识“。因此，气象信息化战略规划应当是动态的、可变的、渐进的，在基本蓝图明确后，根据实际情况不断对细节进行调整，采用逐步迭代方式向目标靠拢。

3、SOA：应用软件碎片化的基石

所谓软件碎片化，是指气象应用软件将会以应用软件组件群的方式出现在气象业务平台或者网络服务等各领域，每一个应用软件组件实现特定的有限功能（如：解码、绘图、数据库接口、特定算法等），并在松耦合框架下，支持用户的任意组合，以实现其所需要的业务功能组合，气象业务的创新环境将因此而变得异常宽松和自由。

SOA主要是用来解决松耦合系统的集成问题的.它把松耦合的应用封装成服务组件，屏蔽掉底层的复杂性，然后在服务组件之间通过简单的精确定义的接口进行信息交互，从而实现应用的集成、SOA不关心底层的变化，即便服务组件内部发生变化，由它封装的服务组件依然能够继续使用。

所以，在气象云平台搭建之后，所谓SaaS层面的具体呈现，是气象业务应用软件的碎片化。而实现软件碎片化的基础和依据，便是SOA的引入和实际应用。

当然，原教旨意义上SOA所提供的服务与云计算提供的SaaS有所不同，但就软件碎片化所能够给气象业务创新带来的蓬勃生机而言，两者在理念和效果上都是相同的、

六、结语

信息化是人类社会永恒的话题，气象部门也是如此。然而气象信息化与气象学科的科技攻关不同，后者是努力在瞄准的几个关键性指标上接近、达到甚至超过国际先进水平，而气象信息化则更多地关注气象部门乃至行业整体生态状况的全面改善：通过以“智慧气象”为主题的气象信息化建设，气象部门的感知能力将更加敏锐完整而透彻，对外界变化的判识理解能力将更加准确细微，做出的反应更加及时到位.同时其周身将持续保持着旺盛的生命活力。

气象信息化是气象部门整体的工作 而不单单是气象信息技术部门的工作。气象信息化涉及到气象业务的方方面面，而不仅限于以公共IT资源建设。管理和服务为主业的气象IT部门业务范围。气象信息化是一个漫长的过程，考验着我们的知识、智慧、心胸、勇气和耐力。气象信息化需要所有气象人的共同努力。