基于ArcGIS 的酒泉市气象服务一体化平台设计与研究

王海燕，于海跃，鲁 岳

（甘肃省酒泉市气象局，甘肃 酒泉 735000）

酒泉市位于甘肃省河西走廊西端的阿尔金山、祁连山与马鬃山（北山）之间[1-3]，北部少部分与蒙古国接壤，大部与内蒙古自治区阿拉善盟相邻，西接新疆维吾尔自治区，南接青海省海西蒙古族自治州和海北藏族自治州[4]。东西长约680km，南北宽约550km，总面积19.2 万km2，占甘肃省面积的42%[5]。其中，西部属温带干旱区，南部祁连山属高寒带半干旱半湿润区。其特点是热量资源充足，昼夜温差大，降水量少，蒸发量大，日照时间长，太阳能资源丰富[6-7]。

近年来，国内外学者对于酒泉市气象服务进行了大量研究，主要涉及服务决策、天气预报业务、农业气候服务、人事管理等方面[8-11]。但涵盖气象实况监测资料、天气预报资料，结合公路气象服务，建立智慧化气象服务系统，针对酒泉市地理位置和气候特点的气象服务研究较少。为加强酒泉市气象信息化建设工作，提升信息化技术水平，酒泉市气象局结合了内部实际数据环境、应用现状和新形势下的业务需求而提出的具有真正高实用性、高可靠性、易操作性、业务连续性较强的一体化业务处理平台。解决过去应用中缺乏统一规划、底层设计不牢靠、应用需求不完整等而导致的应用开发零散拼凑的问题。从智慧化天气实况监测网建设、精细化气象预报、智慧化决策服务、区域气象模拟4 个方面进行研究，以先进、成熟、高效的技术手段为支撑，建成具有规范、稳定、实用、可延续性的综合业务系统，为酒泉市气象事业发展提供有力的保障和业务科技支撑。

1 系统设计

1.1 数据组成

本平台将甘肃省CIMISS 系统为数据源，提取实时资料以及近30 年的历史资料，在酒泉市进行二次加工处理，同时存入本地数据库，“数据云”。目前，酒泉市气象局有68 个区域气象观测站，针对灾害性天气建立了预报预警流程，实现了全天候运行的气象服务体系。结合基础地理数据（行政边界、气象站点和公路铁路沿线图），实现了市县监测、预报、预警服务产品数据发布的功能。具体数据有21 种，分别为：（1）酒泉市3 个国家级自动站基础观测数据（小时数据）。（2）酒泉市所有区域站基础观测数据（小时数据）。（3）基于自动站、区域站基础数据（小时数据）需要生成的二级资料数据库，包括：①常规要素不同时间尺度数数据库；②常规气象要素之外农业气象相关要素不同时间尺度数据库；③降水量不同时间尺度资料数据库。（4）自动站、区域站加密数据数据库。（5）灾害性天气数据库。（6）指导预报数据库。（7）数值模式预报及其释用产品数据库。（8）本地预报产品数据库。（9）预报服务产品数据库。（10）A 文件资料库。（11）区域站雨量、温度校正。（12）酒泉市周边站点降水数据。（13）自动土壤墒情数据库。（14）人工测墒数据库。（15）农业气象观测数据库。（16）基于CIMMS 的自动站资料库。（17）30 年气候背景资料数据库。（18）雷达、云图本地资料库。（19）精细化预报数据库。（20）旅游景点数据库。（21）交通线路数据库。

1.2 系统结构与流程

此平台依据甘肃省气象局信息化精神和要求，搭建了以实况监测、预报预警、农业气象、旅游气象、公路预报、格点预报、资料查询、检验评估、短信管理和系统管理10 个模块的可视化平台。此平台凸显了监测、预报、预警、服务等各个环节，能够将过去、现在、未来等各个时段的产品有针对性地展示出来，兼顾了预报员的业务工作习惯，同时业务平台设计新颖、界面友好、布局科学、重点突出，如图1 所示。

图1 酒泉市气象服务一体化平台结构图

2 系统研发与功能实现

酒泉市气象局市县一体化平台基于WINDOWS平台运行，后台数据库为SQLSERVER2008，应用中间件框架为netFramework-v3.5，客户端使用IE 浏览器。该系统整合各种天气预报技术方法，实现逐级指导预报产品制作，产品统一化标准和数据产品共享，发挥逐级指导作用和各级指导预报效果，优化精细化要素预报制作业务，气象服务一体化平台首页如图2 所示。

图2 酒泉市气象服务一体化平台首页

2.1 智能化气象监测与“数据云”的建立

酒泉市气象服务系统建立气象综合基础数据库，数据主要针对3 方面的业务监测：（1）精细化预报、城镇预报以及个人预报报文的收发监控。（2）CIMISS 数据库和本地数据库的监测。本地数据库应用cn_sql_server_2008_r2 为支撑软件，在本地10 端口的服务器进行数据存储和备份。（3）气象数据产品（CIMISS 系统的历史资料、MICAPS 资料、葵花卫星资料、酒泉市雷达产品、本地开发的降水预报模式产品、酒泉市区域站资料等）的监测。为加强智能化气象监测，将以上3 方面监测数据进行了高度集成和标准化，建成集气象观测、预报预警数据、酒泉市基础地理信息数据为一体的气象综合数据库，为酒泉市气象“数据云”的建立提供了基础数据功能支撑。该系统可实现全酒泉市天气实况的监测显示。主要包括雷暴、大风、短强、冰雹、沙尘、寒潮、暴雨、雾等资料。可单一时次或者一段时间以来的聚合监测，提供逐时次的动画显示，支持图标闪烁和声音提醒等方式。

酒泉市气象服务系统可显示酒泉市和嘉峪关市两个地级市，其中包括肃州区、金塔县、玉门市、瓜州县、敦煌市以及肃北蒙古族自治县[12-15]，共计监测19.5万km2。同时使用GIS 数据（地理信息地图、乡镇区域界线、地名、交通、人口等共享信息）进行数据和图形的叠加，实现一个位置（经度、纬度）从1990 年到查询实时，以及未来一个月的智能数据整合。

2.2 精细化气象预报研发

将中国气象局和兰州中心气象台下发的相关指导产品文件以及本地客观预报方法解析，形成本地数据库，主要包括CMA、ECMOS、T639MOS、OPS等。同时，对中心台生成的各种物理量产品下载，诸如形式场、集合预报、概率预报等，形成本地非结构化数据库。针对这些数据资料，为预报员提供丰富的理论依据，同时又可更直观的对比各家模式的预报结论，从而达到提高预报服务精准度的目的。

同时格点预报的应用，是中央气象台智能网格预报基础上市县产品订正，并将订正后的格点产品通过服务模板实现对外服务。实现0.5×0.5（km）范围的预报服务。酒泉市预报业务值班全流程也可在此系统里操作，根据建立的预报流程表，将完成情况进行销号处理，形成电子留痕，气象预报员可通过此系统调用发报平台和MICAPS3.0，实现精细化预报服务，将所有制作的气象预报产品分发，方便了对各种气象预报服务产品的归类存档。其中指导预报产品的订正，预报员可自动调入近期评分较高的工具预报，或根据预报员个人喜好，选择调入相应的工具预报，在此基础上进行订正生成。

2.3 智慧化气象服务应用平台

预报预警服务系统主要是面向酒泉市气象台领导、预报员的业务工作平台，应提供资料查询统计、监测报警、各类预报产品调阅显示、产品制作与发布、检验评估等服务功能。该系统的建设，将覆盖气象台主要工作内容，为预报员提供一个能支撑其日常工作的高效工作平台，从而达到提升工作效率和质量的目的。其中各类预报产品里面的活气象指数（人体舒适度、服装指数、城市火险等级、干燥指数、晾晒指数、霉变指数），由程序根据预先设定的片定方法，自动计算等级，配合当日预报产品进行服务。

系统不仅可以对气象数据进行实时展示，还能对气象灾害性天气进行自动报警。系统可以根据人为设置监测阈值（大风瞬时风速大于12.4m/s，3h降水累积大于30mm，最高温度大于35℃），自动识别实时气象数据，并且实况数据超出监测阈值，系统以WMA 格式发送电脑音响设备，以音乐的形式提示预报员关注。而且系统可实现对外一键发布功能，分发途径包括：网格共享发布、FTP 发布、邮件发布、短信发布、传真发布（需自动传真系统支持）、APP 自动推送等，每种产品的发送途径和范围可根据实际需要进行动态配置。

2.4 交通沿线天气模拟

基于GIS/WebGIS 为应用支撑环境，将本地GIS/WebGIS 平台提供为平面GIS 服务和卫星影像GIS（酒泉市）服务两种。其中，平面GIS 服务须提供具有乡镇界线的矢量数据，同时加入国道、省道、乡村道路以及铁路，用以开展基于交通沿线空间服务的业务服务，支持公路和铁路信息的增、删、改工作；卫星影像服务用于开展基于地理影像数据的空间应用服务，要求影像数据达到15 级至17 级缩放，精度达2.5m，可清晰地看出所查询路段地理特征和地理位置。针对铁路、公路沿线气象站点的降水量、大风、冰雹、沙尘暴、闪电定位、高温、雾、霾的监测，提供10min、逐小时分析，对于超过雨量或大风阈值范围的站点进行报警。

同时将预报服务格点插入，添加沿线隐患点（隐患点类型包括崩塌、泥石流、山洪沟等信息）的配置和管理，可全天候随时查询交通沿线天气预报，实现未来一段时间的天气形势预报。配比气象信息点对应天气预报，建立影响模型，根据相关模型制作出气象服务产品。

3 小结

本系统从智能化气象监测与“数据云”的建立、精细化气象预报研发、智慧化气象服务应用平台和交通沿线天气模拟4 个方面对酒泉市气象服务进行了相关研究，建立酒泉市气象服务系统，目前，该系统已在酒泉市气象、水务、应急管理等部门的设计中广泛应用，在近几年的酒泉市防汛抗旱工作中发挥了举足轻重的作用，降低自然灾害给本地带来经济损失。但是该系统是初步尝试，还有很多值得深入研究的地方，发现数据存在传输问题，模式系统需要优化，以及为用户提供更多的功能选项。针对以上问题，这需要人们在今后的工作中继续完善，同时期待和有关专家合作，进一步提高酒泉市气象服务的能力和水平。