双鸭山市气象服务产品自动化设计与应用

陈玉鑫?宋宏芸?吕军

摘 要：为了能够更快速、精准地向公众及政府部门提供气象服务，采用python和matlab程序设计语言，实现了包括预报预警、实况监测、气候评价在内的双鸭山市气象服务产品自动制作、自动分发的全流程自动化。首先利用selenium库爬取图片并实现临近预报产品自动化、利用tkinter库设计GUI界面并实现风险预警产品自动化；其次利用docx库设计实现实况监测产品自动化；再次利用requests库从天擎气象大数据云平台自动下载历史数据，利用com接口技术设计实现每月、每年气候评价产品自动化；最后利用PyOfficeRobot库实现微信文件自动发布、利用smtp库实现邮箱自动发布。

关键词：气象服务产品；自动化；程序语言

中图分类号：P409 文献标志码：B文章编号：2095–3305（2024）01–0-03

气象服务是指气象部门基于大气科学的理论与技术，根据社会、经济、军事、生态、防灾减灾等的需要，向社会提供各类工作[1]，是我国气象事业的立业之本[2-5]。目前，我国气象服务体系由决策气象服务、公众气象服务、专业专项气象服务和气象科技服务构成[6-7]。国内气象部门通过电视、广播、传真、手机短信、手机APP、电子邮件、微信、微博等各种方式，向社会公众发布气象信息。而国外气象服务以商业性为主，使用技术手段发展气象服務[8-11]。气象服务工作不仅可以指导人们的出行和社会活动，还对防灾减灾、应对气候变化等具有重要作用，因此加快气象服务的发展节奏，提高气象服务质量和效率已迫在眉睫[12]。本研究采用python和matlab程序设计语言，实现了包括预报预警、实况监测、气候评价在内的双鸭山市气象服务产品自动制作、自动分发的全流程自动化，助力双鸭山市气象服务工作水平全面提高。

1 数据和方法

1.1 数据来源

“天擎”气象大数据云平台是由国家气象信息中心牵头联合部分省（区、市）气象局、国家级直属单位共同开发的产品，数据资源全面、丰富。主要按时间、站号、要素质控码以及按时间段、经纬度范围、要素质控码从“天擎”平台检索地面要素资料。

1.2 实况图绘制方法

将实况站点数据按四舍五入的方法选择最近点，最邻近插值到130.5°～134.5°E，45.5°～47.75°N，分辨率0.05°×0.05°网格上，填色后利用标准边界文件掩膜，同时将站点数据的散点图绘制在色斑图上，保证站点雨量的准确性。

2 预报预警产品自动化

2.1 临近预报产品自动化

原产品除了文字信息，还需加入最新时刻雷达图，手动填写当前时间、下载插入图片等操作易分散预报员的注意力。现程序调用selenium、docx等python库，爬取下载中央气象台网站单站雷达图，读取值班顺序表，自动填写制作时间、制作人员等信息，在指定文件夹中生成word文档。程序打包后运行，弹出网页，爬取结束后关闭，预报员按照实际情况更改发布区域即可，从而实现临近预报产品自动化。

2.2 地质灾害风险预警产品自动化

原产品需不定时绘制风险预警图，并将其发给相关部门，制作时间较长，易与值班人员当前的任务工作产生冲突。现程序调用matplotlib、tkinter、shapefile等python库，建立GUI界面，读取指定县区边界并填色，输出图片到指定文件夹中。程序打包后运行，弹出界面（如图1），预报员依次输入预警时间和各县区风险等级，最后输出结果（如图2），从而实现地质灾害风险预警产品自动化。

3 实况监测产品自动化

原产品除了气象站，还需加入水文站、农垦站，不定时增加监测次数，人工更改错误站点信息、调整表格样式等，从制作到发布需消耗40 min左右，占用了预报员大量的工作时间并严重影响了气象服务的效果。现程序调用pandas、numpy、scipy、cnmaps、docx、tkinter等python库，UI界面先后读取降水和风速数据，自动在指定文件夹中生成含标题、期数、降水实况、大风实况、服务建议、制作人等内容的word文档。程序打包后运行，先后弹出两个对话框，分别选择雨量和风速数据，无数据时直接关闭对应对话框，自动生成word文档，从而实现实况监测产品自动化，其中，降水实况图如图3所示，程序主要功能如表1所示。

4 气候评价自动化

原产品需要向市县两级观测站索要数据并输进Excel表，结合气温、降水六级评分制用语及各等级划分标准判断各气象要素指标，过程冗杂且易出现失误[13]。

现程序首先调用requests、json、openpyxl等python库，访问“天擎”门户网站，自动读取指定时段双鸭山各站平均温度、20：00～20：00降水量、日照时数和最大积雪深度数据并写入工作簿；然后参照《WMO气候平均值计算指南》，根据所选月份或年份的气温、降水、日照气候要素与常年平均值进行比较和计算，得到与历年比和评分用语等结果；最后设计评价材料通用模板，将结果插入模板的固定位置，可视化生成word文档，从而实现气候评价材料自动化。其中逐月平均温度和降水量如图4、图5所示，程序主要功能如表2所示。

5 产品发布自动化

5.1 邮箱发布自动化

日常工作中需登录相关邮箱并上传附件，发送给群组，偶尔出现发送不及时、忘记发送等情况。程序调用smtplib、email、tkinter等pyhon库，获取双鸭山气象邮箱授权码，完善邮箱服务器信息、邮件内容，登录并可视化选择文件批量发送到双鸭山气象对外服务的指定邮箱，从而实现邮箱发布自动化[14-15]。

5.2 微信发布自动化

日常工作中因微信号所加服务群及好友过多，发送时需依次选择，偶尔有材料发错联系人、漏发联系人等情况出现。程序调用PyOfficeRobot、tkinter等python库，使用在当前打开的双鸭山气象微信号窗口，寻找窗口句柄的操作方式，可视化选择文件并依次发送到双鸭山气象微信号对外服务指定的微信群，从而实现微信发布自动化[16-17]。

6 结论

本研究实现了包括预报预警、实况监测、气候评价在内的双鸭山市气象服务产品，从制作到发布的全流程自动化，改变了传统人工查询、抄录、计算、判断、输入的工作模式。应用后每项产品从制作到发布的所用时间可控制在5 min以内，大幅提高了气象服务的效率，解决了服务材料发布不及时、漏发、错发等问题。未来可以通过制作预报质量检验的服务产品，解决多站点、多起报时次、多预报时效、多预报评分检验难题，也可以进一步增加服务产品类型，涵盖交通、林业、水文、农业、环境、卫生、旅游等行业，设计更多气象服务产品并实现自动化，挖掘出更直观实用的统计信息，在提升公众气象服务满意度的同时，大幅降低气象服务人员的劳动强度。目前，双鸭山市气象服务工作正处在起步探索阶段，有待于借鉴更多地市优秀气象服务案例，加强经验交流，为今后研发更精细的气象服务产品打下坚实基础。

参考文献

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