大數(shù)據(jù)時(shí)代的氣象服務(wù)應(yīng)用研究

吳松杰 何忠栩 趙順怡

摘? 要：隨著大數(shù)據(jù)時(shí)代的到來，氣象信息化不斷加快，融合技術(shù)和數(shù)據(jù)挖掘轉(zhuǎn)變?yōu)闅庀蠓?wù)的主要特征。在同一工作平臺(tái)運(yùn)行中，天氣預(yù)報(bào)和氣象決策服務(wù)將被共同融合以增強(qiáng)數(shù)據(jù)處理和編輯的性能，通過高速路徑將數(shù)據(jù)信息快速轉(zhuǎn)化為圖像信息向公眾呈遞。為了促進(jìn)氣象服務(wù)更好的發(fā)展，本文將結(jié)合大數(shù)據(jù)的主要特征分析氣象服務(wù)應(yīng)用的重點(diǎn)內(nèi)容。

關(guān)鍵詞：氣象服務(wù)應(yīng)用;大數(shù)據(jù)時(shí)代

中圖分類號(hào)：P412? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? DOI：10.11974/nyyjs.20180932210

氣象中心每天要接收大量的數(shù)據(jù)信息，普通的數(shù)據(jù)庫難以完成對(duì)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的分析和結(jié)論的準(zhǔn)確決策。但氣象服務(wù)只有獲取更多的數(shù)據(jù)和信息，才會(huì)有準(zhǔn)確的決策能力。因此在大數(shù)據(jù)的背景下，如何更好的做好氣象服務(wù)應(yīng)用工作已成為當(dāng)前首要探討的問題。

1? ? ?氣象服務(wù)現(xiàn)階段發(fā)展

在當(dāng)前的各個(gè)行業(yè)領(lǐng)域都離不開氣象信息，如農(nóng)業(yè)、林業(yè)、交通等行業(yè)對(duì)氣象服務(wù)有著不同的需求。因此以數(shù)據(jù)作為氣象服務(wù)的核心，量化氣象信息已成為重要方式和手段。我國現(xiàn)在建立了強(qiáng)大的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，高精密的監(jiān)測(cè)儀器為氣象服務(wù)提供了內(nèi)容豐富的數(shù)據(jù)和信息，但實(shí)際操作中，氣象服務(wù)的應(yīng)用效果不明顯。

2? ? ?氣象大數(shù)據(jù)服務(wù)框架

2.1? ? ?基礎(chǔ)設(shè)施層

基礎(chǔ)設(shè)施層是集中處理大數(shù)據(jù)的物理設(shè)施平臺(tái)，以云計(jì)算為前提，對(duì)原有的硬件進(jìn)行云化處理，最終形成一個(gè)基礎(chǔ)設(shè)施資源庫，其中的存儲(chǔ)和計(jì)算可以為氣象的科研人員和工作人員使用，提高資源整合的效率和利用率。

2.2? ? ?平臺(tái)層

平臺(tái)層是依靠云計(jì)算的技術(shù)，在基礎(chǔ)設(shè)施層上進(jìn)行構(gòu)建?？梢岳肏adoop框架實(shí)現(xiàn)分布式的文件存儲(chǔ);使用HBase實(shí)現(xiàn)分布式數(shù)據(jù)索引;利用Mapreduce實(shí)現(xiàn)海量數(shù)據(jù)計(jì)算;建立Hive實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)并加快數(shù)據(jù)查詢。平臺(tái)層將為應(yīng)用層提供技術(shù)支持。

2.3? ? ?應(yīng)用層

應(yīng)用層主要作用是進(jìn)行應(yīng)用的開發(fā)，包括云平臺(tái)監(jiān)控與管理、氣象服務(wù)和站點(diǎn)監(jiān)控。云平臺(tái)監(jiān)控與管理是對(duì)數(shù)據(jù)中心的服務(wù)器節(jié)點(diǎn)進(jìn)行實(shí)時(shí)的監(jiān)控與管理，包括節(jié)點(diǎn)信息管理、能耗監(jiān)控等;氣象服務(wù)包括天氣預(yù)報(bào)產(chǎn)品制作、科研和公共氣象服務(wù)、部門業(yè)務(wù)功能等;站點(diǎn)監(jiān)控是對(duì)監(jiān)測(cè)點(diǎn)和設(shè)備進(jìn)行監(jiān)控和管理，包括設(shè)備信息管理和數(shù)據(jù)源狀態(tài)監(jiān)控等。

2.4? ? ?大數(shù)據(jù)服務(wù)層

大數(shù)據(jù)服務(wù)層是為應(yīng)用層提供服務(wù)，如站點(diǎn)和云平臺(tái)監(jiān)控是利用HBase的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)檢索提供氣象服務(wù);利用Mapreduce在數(shù)值預(yù)報(bào)和預(yù)報(bào)產(chǎn)品的制作中進(jìn)行數(shù)據(jù)分布數(shù)量，以進(jìn)一步提供科研服務(wù)、公共氣象服務(wù)。

2.5? ? ?用戶層

用戶主要包括氣象業(yè)務(wù)內(nèi)部部門、氣象科研部門、其它相關(guān)行業(yè)。氣象業(yè)務(wù)部門直接通過內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)渠道獲取大數(shù)據(jù)服務(wù)，科研部門人員可通過其權(quán)限在互聯(lián)網(wǎng)獲取數(shù)據(jù)信息，其它行業(yè)的相關(guān)人員通過互聯(lián)網(wǎng)查詢獲取數(shù)據(jù)和產(chǎn)品。

3? ? ?氣象服務(wù)中的數(shù)據(jù)技術(shù)應(yīng)用研究

3.1? ? ?數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)

數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)作為氣象服務(wù)應(yīng)用一項(xiàng)重要技術(shù)和手段，其優(yōu)勢(shì)是可以在大量的信息數(shù)據(jù)中找到需要的目標(biāo)，處理預(yù)警信息、不完全信息、噪聲信息轉(zhuǎn)化為特別標(biāo)識(shí)供業(yè)務(wù)人員快速得出結(jié)論。挖掘技術(shù)的半結(jié)構(gòu)化信息極利于應(yīng)對(duì)不斷變化的氣候信息，提高了對(duì)復(fù)雜天氣預(yù)測(cè)的準(zhǔn)確度。數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)的氣象信息技術(shù)在實(shí)際應(yīng)用中較傳統(tǒng)技術(shù)更為科學(xué)、先進(jìn)、合理。挖掘數(shù)據(jù)可以將數(shù)據(jù)濃縮成為集合，再利用處理軟件將數(shù)據(jù)抽離形成一個(gè)帶說明的數(shù)據(jù)組，數(shù)據(jù)組中的每一個(gè)數(shù)據(jù)都對(duì)應(yīng)一個(gè)目標(biāo)便于工作人員了解個(gè)體信息。挖掘技術(shù)自帶共享和研究的特征，因此數(shù)據(jù)信息處理技術(shù)可以供應(yīng)統(tǒng)一的數(shù)據(jù)以便氣象人員分析天氣的階段特征。

3.2? ? ?氣候云端及應(yīng)用

氣候云端的核心還是大數(shù)據(jù)，其建立的重要條件便是云計(jì)算。氣候云端包括程序、原始系統(tǒng)、模型控制、云端申請(qǐng)的技術(shù)服務(wù)。云端申請(qǐng)的功能是在相同的時(shí)間段內(nèi)滿足多種氣候服務(wù)需求，并在云計(jì)算后滿足氣候資源的服務(wù)特質(zhì)。氣候云端主要在災(zāi)害性天氣的預(yù)測(cè)中發(fā)揮作用，通過衛(wèi)星對(duì)災(zāi)害進(jìn)行定位并為有關(guān)部門提供對(duì)策和解決方案，能夠有效解決傳統(tǒng)技術(shù)造成的延遲問題。

3.3? ? ?應(yīng)用特點(diǎn)

決策服務(wù)對(duì)氣象信息數(shù)據(jù)的獲取有著高要求，相對(duì)變量關(guān)系隨著數(shù)據(jù)的變化而改變，因此當(dāng)決策節(jié)點(diǎn)為極限時(shí)氣象服務(wù)的內(nèi)容和模式就難以更改。為了符合變量氣象服務(wù)的需求，處理技術(shù)開發(fā)了“多模型處理系統(tǒng)”，其作用可以實(shí)時(shí)獲取氣象信息、優(yōu)化模型分析功能、對(duì)決策結(jié)果進(jìn)行評(píng)價(jià)。天氣預(yù)報(bào)有實(shí)時(shí)、共享的特點(diǎn)，在氣象服務(wù)的過程中，氣象中心要向氣象服務(wù)進(jìn)行管理和統(tǒng)計(jì)，將獲得的信息直觀的反饋給公眾。所以，數(shù)據(jù)處理技術(shù)可以為天氣預(yù)報(bào)提供精準(zhǔn)、統(tǒng)一、豐富的信息數(shù)據(jù)資料，便于業(yè)務(wù)人員分析氣象變化的趨勢(shì)。

氣象大數(shù)據(jù)服務(wù)為氣象業(yè)務(wù)人員提供了目標(biāo)和方向，推動(dòng)國家信息化進(jìn)程的發(fā)展，氣象服務(wù)制作的產(chǎn)品更是惠及于民。在未來的十幾年中，氣象數(shù)據(jù)將會(huì)滲透到各領(lǐng)域的經(jīng)營策略中，通過創(chuàng)建不同的數(shù)據(jù)組合轉(zhuǎn)變服務(wù)形式，最終形成綜合有效的氣象服務(wù)應(yīng)用體系，氣象信息化將快速發(fā)展，大大提高氣象服務(wù)的能力與實(shí)踐應(yīng)用。