基于移动场景的预警信息精准传播技术研究

赵 凯，刘汉博，李永杰，林 棽

（华风气象传媒集团有限责任公司，北京 100081）

0 引言

当下的移动通信技术已经深刻地影响了信息的传播及应用方式。 而移动场景中的信息传播本质上是信息在某一特定场景中通过移动通信技术被传播、应用的过程,包括对用户所处场景的感知、信息需求的提取、服务的输出一系列过程［1-4］。 如何在气象服务领域中,研究气象预警信息的精准、快速传播技术,提升气象预警服务的效率与精准性,发挥其作为“防灾减灾第一道防线”的战略价值,是气象部门在今后需要着重加研究的课题［5］。 与实际需求相呼应,我国政府也对强化预警信息传播做了统一部署及安排:国务院办公厅早在“关于加强气象灾害监测预警及信息发布工作的意见”(2011 年33 号文)就提出要“强化预警信息传播”［6］。 针对突发性天气的地域性显著、突发性强、影响性高等特点,研究提升气象预警信息快速、精准发布能力的技术方案是本文的研究目标。

本文以研究气象预警信息在移动通信场景下的精准、快速传播为技术目标,设计了一套基于移动场景的气象预警信息传播解决方案。 方案以数字化标签为手段,将用户需求与气象预警信息实现标签化,通过标签匹配的方法实现用户时空信息与需求信息与气象预警信息的精准匹配,解决气象预警传播的精准性问题。场景标签化传播与网络广播方式相比,端到端的方式具备更短的传播路径,更适合移动互联网时代以移动终端设备为载体的传播场景。 除此以外,气象预警信息既可以主动地基于用户场景需求进行风险提示,也可以按用户需求定制分发策略。 尽管最终传播的数据量有减少但每条预警信息的传播价值将得到明显提升。

1 预警信息标签化解析

我国2016 年发布的气象行业标准《气象灾害预警信息编码规范(QX/T342—2016)》为预警信息的标准化解析基础。 依据此行业标准,预警信息共包括51 个内容元素,其中必须包含的元素有23 个。 元素内容包括预警信息类型、标识类信息、时间类信息、空间类信息以及发布单位、发布渠道、发布方式等内容。 标准包括台风、暴雨、高温、寒潮、大雾等在内的16 种预警和38 种预警信息,预警级别代码分为7 种。 各项预警信息类型可分为发布、更新、解除、确认和错误5 种。 针对预警信息的描述,其空间类信息包括了影响区域、区域描述、大地坐标系、区域类型、地理区域编码、海拔、影响测站等11 种信息。 时间类信息包括起报时间、过期时间和预警时效等信息。

预警信息解析就是建立预警信息的数字化标签,其中标签主要对应预警信息的元素内容。 为实现快速匹配,还需要建立服务场景类标签。 其中,预警信息是依据气象灾害预警信息行业标准,主要包括预警类型、空间位置类信息和时间类信息。 服务场景标签主要包括空间位置类信息、时间类信息、场景类信息。 由于移动终端作为信息接收载体,开展基于移动互联网的WAP 网站或App 等服务中,服务提供商可根据访问的IP 或访问特定内容提供定向位置的预警信息发布。 其中,如车载导航、航空服务、物流货运、高铁等移动生活场景下的服务App,还可以根据用户行动路线,通过预警时间信息进行进一步精准匹配,进一步提升提前预警的服务能力。 移动场景信息与预警信息通过时空标签快速匹配精准传播,通过场景与预警灾害种类融合,进一步推送相应的提示内容,形成高效的信息传播应用机制。

2 软件技术架构

方案技术架构(见图1)包含预警信息模块、服务场景模块和快速发布服务系统3 部分。 各部分功能介绍如下。

图1 技术架构

2.1 预警信息模块

预警信息模块由读取解析、空间位置、时间信息、数据存储4 个子模块组成。 读取解析子模块实现预警数据的统一接入、标签化解析；空间位置模块和时间信息模块分别负责分析、识别、提取预警信息中的空间类信息和时间类信息；数据存储子模块负责将经过解析、标注、标签化处理后的预警信息数据存入高性能数据库,待快速发布服务系统调用。

2.2 服务场景模块

服务场景模块由位置识别模块和场景匹配模块两部分功能组成。 位置识别包括基于IP 与经纬度的区域识别算法和位置匹配算法。 IP 区域识别主要负责互联网IP 对应的行政区域位置数据的处理与存储；经纬度区域识别模块负责建立区域坐标库,由区域坐标库存储区域地理空间信息,将位置信息对应到具体行政区域。 匹配算法负责根据访问设备的IP,在IP 资源库匹配其对应位置或根据经纬度坐标计算该位置是否在预警信息影响区域中。

2.3 快速发布服务系统

快速发布服务系统采用B/S 架构,以HTTP/HTTPS 作为通信协议。 客户端可以是用户设备上运行的Web 浏览器、气象服务App 以及其他应用软件。 客户端负责向服务端发起请求,传递IP、经纬度、预警需求或场景等标签参数,接收服务端返回预警服务信息请求,并完成信息的解析与可视化呈现。 服务端由负载均衡处理器、预警API、预警(处理后)数据库组成。其中负载均衡用于分摊终端设备请求压力；预警API负责接收客户端请求参数,调用IP 区域识别或经纬度区域识别模块,检索标签化存储的气象预警数据。 标签化存储的气象预警数据由开启持久化的Redis 进行存储,提供分布式、可扩展的标签化预警数据库服务。

3 预警信息发布流程

预警信息发布流程(见图2)包括预警读取解析、场景标注、预警数据存储、分场景预警数据分发4 个部分:预警读取解析负责从预警数据源接收预警数据文件,解析预警数据文件为系统识别的数据文件格式和标签化内容；场景标注负责从预警数据中根据配置的场景分析策略,分析预警所影响的场景信息,并与系统内的预警信息建立对应关系；预警数据存储负责将预警读取解析后的数据与场景标注后的数据存入高性能发布数据库中,待预警API 使用；分场景预警数据分发负责根据IP、经纬度、场景等信息提取与之关联的预警数据,并以Web 接口方式对特定App、移动WAP 网站或移动终端设备提供服务。

图2 发布流程

4 实验及个例分析

根据上述技术方案在中国天气网进行实验性应用。 下面分别以2020 年第16 号台风“浪卡”和2021年720 郑州特大暴雨两个高影响天气的服务情况为例,进行分析。

4.1 台风“浪卡”

“浪卡”于2020 年10 月12 日上午加强生成为台风,于13 日19 时20 分前后在海南省琼海市沿海登陆,登陆时中心附近最大风力为10 级,中心最低气压为988 百帕。 “浪卡”登陆后强度由强热带风暴减弱为热带风暴,14 日凌晨由海南岛移入北部湾海面。

受“浪卡”影响,沿海多地发布台风预警、暴雨预警和大风预警,相关预警分别发布在中国天气网PC 端预警频道(http:/ /www.weather.com.cn/alarm/)与中国天气网移动WAP 端(http:/ /e.weather.com.cn/)。 由于中国天气网WAP 端提供基于访问用户位置的气象预警信息服务,并将预警信息匹配在网站上至受影响区域的服务页面,供用户快速获取。 统计2020 年10 月13日,PC 端预警信息的日浏览量为845 次,WAP 端约为80 万次。 相较之下,移动WAP 端基于位置的预警信息传播效果为没有精准位置匹配的PC 端的传播效果的近1 000 倍。

4.2 720 郑州特大暴雨

2021 年7 月17 日至22 日,河南省出现极端的特大暴雨,暴雨天气过程持续达6 天,强降雨中心位于郑州、鹤壁、新乡和安阳,最强时段发生在7 月19 日至21日。 河南省中北部大部分地区累计降雨量超过500 mm,各地市平均降雨量前三依次为: 鹤壁588.1 mm、郑州532.5 mm、新乡467.4 mm。 郑州观测到的最大过程累计雨量为993.1 mm。 本次特大暴雨过程中,河南省相关多个国家气象站日降雨量突破建站以来历史极值,累计雨量多、降雨强度大,极端性突出。

通过7 月15 日到7 月25 日10 天的中国天气网地市级预警页的用户访问量(UV)来看,突发性天气的公众传播效应非常明显。 7 月15 日到7 月18 日郑州市的用户访问量(UV)均在50 000 以下,到了7 月20 日则陡增超过90 000。 这表明公众对突发性天气精准的预报预警信息非常关注。 同时,页面访问时长变化也非常明显,日平均访问时长由约100 秒增加了近30 s(见图3)。

图3 720 郑州特大暴雨用户访问量

通过上述两个案例分析,公众对高影响性天气的预警非常敏感,通过移动终端快速访问获取预警信息的方式,在访问量、访问时间、停留时间、用户规模等方面都有明显变化,说明相较传统发布方式,基于位置、时间的标签化传播精准性和效率更高。

5 结语

为提升预警信息传播效果,实现预警信息的精准快速传播,本文研究了基于移动场景的预报信息精准传播技术。 通过尝试抽象预警信息和场景信息的标签,构建场景与预警信息的快速匹配,从而通过精准发布提高发布速度和效率。 基于目标,研究了移动场景位置识别、预警数据处理和快速发布等面向移动场景的预警信息精准传播技术方案。

本研究依托中国天气网的预警发布渠道,应用该传播技术方案进行了实验性服务。 针对2020 年第16号台风“浪卡”与2021 年720 郑州特大暴雨两个高影响个例,通过对PC 和WAP 网站用户上网行为进行统计分析,结果均表明,基于移动场景下的预警信息精准传播可更好地满足用户获取预警信息的需求。

在实验性服务过程中,随着对于预警信息精准传播技术认知的持续加深,我们也发现了一些有待优化和提升的问题。 例如,在对于场景的标签化可以进一步具象,可进一步提升精准性和服务的提前时间；可建立向社会App 提供时空标准的标签接口,扩大预警信息的精准传播的应用范围。 这些工作可作为下一步应用探索的方向。 随着5G 和更广泛的网络技术的应用发展,预警信息结合场景的有效精准传播将愈发高效。