趙 璐 趙 放 陳 列 孔照林 黃 娟 王語(yǔ)卉

(浙江省氣象臺(tái)，浙江 杭州 310017)

0 引 言

按照現(xiàn)代氣象預(yù)報(bào)業(yè)務(wù)發(fā)展的部署，合理布局各級(jí)預(yù)報(bào)業(yè)務(wù)，實(shí)現(xiàn)氣象預(yù)報(bào)業(yè)務(wù)體系集約化發(fā)展。初步建立了國(guó)家、省兩級(jí)業(yè)務(wù)指導(dǎo)和市、縣兩級(jí)綜合應(yīng)用的集約化業(yè)務(wù)布局，基本建立了預(yù)報(bào)實(shí)時(shí)共享流程和省、市、縣3級(jí)短臨業(yè)務(wù)一體化流程。加強(qiáng)短時(shí)強(qiáng)降水、雷暴大風(fēng)、冰雹等強(qiáng)對(duì)流天氣和臺(tái)風(fēng)風(fēng)雨、大霧等災(zāi)害性天氣短時(shí)臨近精細(xì)預(yù)警預(yù)報(bào)業(yè)務(wù)能力，發(fā)展分類災(zāi)害性天氣短時(shí)概率預(yù)報(bào)業(yè)務(wù)。氣象影響預(yù)報(bào)及風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警業(yè)務(wù)向國(guó)家級(jí)和省級(jí)集約，強(qiáng)化省-市縣災(zāi)害性天氣和氣象災(zāi)害實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和臨近預(yù)警上下協(xié)同的一體化業(yè)務(wù)，加快建設(shè)市縣級(jí)綜合氣象業(yè)務(wù)，構(gòu)建國(guó)家-省-市縣三級(jí)預(yù)報(bào)業(yè)務(wù)布局。逐步建成國(guó)家-省兩級(jí)天氣監(jiān)測(cè)分析、短臨預(yù)警、中短期預(yù)報(bào)、專業(yè)預(yù)報(bào)、氣候監(jiān)測(cè)預(yù)測(cè)、業(yè)務(wù)檢驗(yàn)等應(yīng)用系統(tǒng)及省市縣一體化預(yù)報(bào)預(yù)警系統(tǒng)。

目前全國(guó)氣象部門還未有省直接指導(dǎo)到縣(市)集約化扁平化系統(tǒng)或者業(yè)務(wù)經(jīng)驗(yàn)可以借鑒，而“兩級(jí)集約、三級(jí)布局”的業(yè)務(wù)要求越來越迫切，為進(jìn)一步推動(dòng)省市縣3級(jí)天氣預(yù)報(bào)業(yè)務(wù)合理分工布局和集約化發(fā)展，最大限度避免重復(fù)勞動(dòng)，根據(jù)《現(xiàn)代氣象預(yù)報(bào)業(yè)務(wù)發(fā)展規(guī)劃》和《省市縣三級(jí)天氣預(yù)報(bào)業(yè)務(wù)集約化布局指導(dǎo)意見》，結(jié)合已開展的天氣預(yù)報(bào)業(yè)務(wù)集約化試驗(yàn)所積累的經(jīng)驗(yàn)，針對(duì)省市縣3級(jí)開展的短臨監(jiān)測(cè)預(yù)警業(yè)務(wù)，浙江氣象部門于2013年初開始探索“省—縣”集約化、扁平化系統(tǒng)的建設(shè)，2014年底投入業(yè)務(wù)，經(jīng)過不斷建設(shè)和改進(jìn)，到2015年底取得良好的成果，得到了國(guó)家級(jí)、省級(jí)氣象部門領(lǐng)導(dǎo)和專家的一致肯定。

2016年6月，中國(guó)氣象局制定業(yè)務(wù)要求，進(jìn)一步規(guī)范基層臺(tái)站突發(fā)氣象災(zāi)害臨近預(yù)警服務(wù)業(yè)務(wù)工作，要求各地區(qū)于2017年建設(shè)完成具有設(shè)置突發(fā)氣象災(zāi)害閾值并自動(dòng)報(bào)警等功能的省市縣一體化短臨預(yù)警業(yè)務(wù)系統(tǒng)。因此本系統(tǒng)的成功經(jīng)驗(yàn)對(duì)全國(guó)推開此項(xiàng)業(yè)務(wù)以及業(yè)務(wù)系統(tǒng)的開發(fā)均有較高的推廣價(jià)值。

1 概 述

該系統(tǒng)的主要目標(biāo)是取代原有的雷達(dá)聯(lián)防制度，建立上級(jí)指導(dǎo)、屬地負(fù)責(zé)的氣象災(zāi)害預(yù)警指導(dǎo)機(jī)制，實(shí)現(xiàn)了“平臺(tái)一體化、業(yè)務(wù)集約化、崗位多責(zé)化”等綜合業(yè)務(wù)功能，供省、市、縣3級(jí)部門調(diào)用，實(shí)現(xiàn)省級(jí)監(jiān)測(cè)、短臨預(yù)警產(chǎn)品對(duì)縣市的直接指導(dǎo)，在短臨監(jiān)測(cè)預(yù)警業(yè)務(wù)上較好地做到集約化、扁平化。

通過該平臺(tái)實(shí)現(xiàn)了省級(jí)監(jiān)測(cè)、預(yù)報(bào)預(yù)警產(chǎn)品對(duì)縣市的直接指導(dǎo)，同時(shí)縣市的預(yù)報(bào)服務(wù)情況快速便捷的向上級(jí)匯報(bào)，實(shí)現(xiàn)了省氣象臺(tái)同時(shí)對(duì)多個(gè)縣市進(jìn)行短臨雷達(dá)聯(lián)防，實(shí)現(xiàn)了全省24 h實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和及時(shí)預(yù)警。以氣象業(yè)務(wù)上下游需求為紐帶，通過版塊間有機(jī)融合，實(shí)現(xiàn)了氣象業(yè)務(wù)的一體化“無縫銜接”，體現(xiàn)了氣象業(yè)務(wù)組織“一體化、集約化、精細(xì)化”。通過設(shè)置閾值實(shí)現(xiàn)了特殊數(shù)據(jù)的全省共享顯示，提醒預(yù)報(bào)員需特殊注意的信息，縮短了查看資料的時(shí)間，加快了短臨預(yù)報(bào)預(yù)警發(fā)布的速度。實(shí)現(xiàn)24 h監(jiān)控和多種報(bào)警方式，可以防止夜間突發(fā)災(zāi)害性天氣的漏報(bào)，給預(yù)報(bào)員夜間值班增加了又一道保險(xiǎn)。實(shí)現(xiàn)自動(dòng)檢驗(yàn)和實(shí)時(shí)評(píng)分，有助于總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，提高預(yù)警正確率。

2 系統(tǒng)架構(gòu)和流程設(shè)計(jì)

本系統(tǒng)既需要長(zhǎng)時(shí)間的后臺(tái)自動(dòng)運(yùn)行，也需要供全省各級(jí)預(yù)報(bào)員使用，單一的架構(gòu)無法滿足需要，因此本系統(tǒng)采用B/S、C/S綜合架構(gòu)，對(duì)廣泛使用的人工交互功能采用B/S架構(gòu)實(shí)現(xiàn)，包括日常的業(yè)務(wù)功能操作和系統(tǒng)的配置處理功能。對(duì)后臺(tái)自動(dòng)運(yùn)行功能采用C/S架構(gòu)，包括數(shù)據(jù)自動(dòng)采集和處理，包括各區(qū)域狀態(tài)檢測(cè)入庫(kù)；信息提示發(fā)布接口，包括短信、電話語(yǔ)音等。對(duì)極少數(shù)情況下使用的基礎(chǔ)管理功能采用C/S架構(gòu)，主要是基礎(chǔ)數(shù)據(jù)預(yù)處理。系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)如見圖1。

圖1 系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)

本系統(tǒng)在綜合處理雷達(dá)、自動(dòng)站等多源探測(cè)資料和客觀、主觀預(yù)報(bào)數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，和預(yù)先設(shè)定的閾值比對(duì)，判定所屬縣市當(dāng)前或未來一段時(shí)間的工作狀態(tài)，工作響應(yīng)狀態(tài)依據(jù)突發(fā)災(zāi)害性天氣可能造成的影響嚴(yán)重程度和時(shí)間緊迫程度，分為預(yù)警、警戒和普通3個(gè)等級(jí)工作狀態(tài)，當(dāng)某地到達(dá)預(yù)警或者警戒狀態(tài)時(shí)，市縣值班電腦、值班手機(jī)和其他相關(guān)人員的手機(jī)接收到報(bào)警提醒，省臺(tái)值班電話會(huì)收到語(yǔ)音提醒。

系統(tǒng)將影響區(qū)域依次分為關(guān)注區(qū)、警戒區(qū)和預(yù)警區(qū)，實(shí)行分級(jí)管理。關(guān)注區(qū)是指本行政區(qū)(含所轄海域)外延50 km區(qū)域，以上外延距離為最低距離，各級(jí)氣象臺(tái)根據(jù)業(yè)務(wù)實(shí)際情況延伸。警戒區(qū)是指本行政區(qū)(含所轄海域)外延30 km區(qū)域，以上外延距離為最低距離，各級(jí)氣象臺(tái)根據(jù)業(yè)務(wù)實(shí)際情況延伸。預(yù)警區(qū)通常指各級(jí)氣象臺(tái)的預(yù)報(bào)責(zé)任區(qū)，即氣象臺(tái)所在的行政區(qū)域及本級(jí)行政區(qū)所管轄的海域。關(guān)注區(qū)域內(nèi)的狀態(tài)一般只進(jìn)行關(guān)注提醒，不涉及到工作狀態(tài)提醒，而進(jìn)入了警戒區(qū)，就會(huì)按照相應(yīng)的工作狀態(tài)進(jìn)行不同形式的提醒，進(jìn)入了預(yù)警區(qū)則會(huì)發(fā)出各類預(yù)警提醒。

系統(tǒng)集成了短時(shí)強(qiáng)降水、雷電、雷雨大風(fēng)、冰雹、濃霧和重霾6類災(zāi)害性天氣。同時(shí)該系統(tǒng)還具備自動(dòng)定位：根據(jù)IP自動(dòng)定位所屬縣市的預(yù)警、警戒和關(guān)注區(qū)域，自動(dòng)設(shè)定打開平臺(tái)電腦的操作權(quán)限，防止非預(yù)報(bào)人員誤操作和預(yù)報(bào)員重復(fù)操作；實(shí)時(shí)檢驗(yàn)：統(tǒng)計(jì)檢驗(yàn)指定時(shí)段內(nèi)的報(bào)警次數(shù)、服務(wù)次數(shù)、預(yù)報(bào)提前量、網(wǎng)站使用情況等等；產(chǎn)品快速規(guī)范制作、一鍵式發(fā)布、全流程監(jiān)控、留痕管理等功能。

具體的業(yè)務(wù)流程如圖2所示。

圖2 業(yè)務(wù)流程圖

3 系統(tǒng)界面和技術(shù)實(shí)現(xiàn)

3.1 系統(tǒng)界面設(shè)計(jì)

本系統(tǒng)屬于規(guī)定流程運(yùn)行為主、主觀操作為輔的業(yè)務(wù)軟件，大部分功能都有相關(guān)的數(shù)據(jù)內(nèi)容、圖形顯示和相應(yīng)操作。根據(jù)登錄IP地址自動(dòng)識(shí)別區(qū)域，展示對(duì)應(yīng)區(qū)域的內(nèi)容，提供對(duì)應(yīng)區(qū)域的操作功能。系統(tǒng)登錄成功后，主頁(yè)面根據(jù)IP地址鎖定該電腦所屬的縣(市)，頁(yè)面地圖以該縣(市)關(guān)注區(qū)為中心展示，并判定該縣(市)當(dāng)前和未來1 h的工作狀態(tài)，將超過閾值的氣象要素信息和近期的響應(yīng)、服務(wù)動(dòng)作顯示在地圖上，如圖3、4所示。

3.2 關(guān)鍵技術(shù)實(shí)現(xiàn)

通用數(shù)據(jù)集成預(yù)警判別技術(shù)：傳統(tǒng)實(shí)現(xiàn)方法是針對(duì)某類預(yù)警規(guī)則專門定制判別程序，獨(dú)立訪問原始數(shù)據(jù)，硬編碼相應(yīng)規(guī)則，無論是擴(kuò)充指標(biāo)還是調(diào)整規(guī)則工作量都很大，本項(xiàng)目通過數(shù)據(jù)環(huán)境平臺(tái)軟件對(duì)原分散存儲(chǔ)的各類自動(dòng)站、雷達(dá)等監(jiān)測(cè)資料和數(shù)值預(yù)報(bào)、雷達(dá)分析等預(yù)報(bào)資料進(jìn)行統(tǒng)一管理接入，在此基礎(chǔ)上通過定制的配置化預(yù)警引擎，只要簡(jiǎn)單的編制少量XML文本，即可實(shí)現(xiàn)一條規(guī)則；規(guī)則引擎支持單點(diǎn)數(shù)值規(guī)則(大于，小于，介于)、綜合統(tǒng)計(jì)規(guī)則(最大值、最小值、平均值；絕對(duì)數(shù)量、相對(duì)比例)等判別條件以及時(shí)間(月份)、空間(站點(diǎn)周邊多少距離內(nèi)的格點(diǎn)等)等約束條件，各單一規(guī)則通過邏輯組合規(guī)則(或、與)，可方便的形成復(fù)雜的判別條件，為實(shí)現(xiàn)預(yù)警的有效性建立了扎實(shí)的基礎(chǔ)。

圖3 省級(jí)主界面

圖4 市級(jí)主界面

綜合GIS層次化顯示技術(shù)：多區(qū)域管理GIS是必須應(yīng)用的， 傳統(tǒng)的預(yù)警GIS直接顯示超標(biāo)站點(diǎn)/范圍，有大的天氣過程時(shí)，顯示內(nèi)容過多，造成混亂；本項(xiàng)目采用分層交互展示技術(shù)、固定顯示區(qū)域級(jí)別、預(yù)警類別圖標(biāo)、提醒及反饋情況，只有在鼠標(biāo)移到相應(yīng)類別圖標(biāo)時(shí)，才顯示對(duì)應(yīng)的超標(biāo)具體信息，解決了混亂問題。

多網(wǎng)頁(yè)交互聯(lián)動(dòng)技術(shù)：傳統(tǒng)的監(jiān)測(cè)預(yù)警軟件以C/S桌面系統(tǒng)為主，實(shí)現(xiàn)多節(jié)點(diǎn)交互方便，但是大范圍的發(fā)布更新相對(duì)困難，本項(xiàng)目涉及全省3級(jí)近百個(gè)氣象部門，采用B/S架構(gòu)十分必要，但傳統(tǒng)的B/S應(yīng)用采用單純拉方式，服務(wù)器很難主動(dòng)推送資料，只能采用定時(shí)輪詢機(jī)制，對(duì)服務(wù)器的負(fù)荷大；新的HTML5提供了相應(yīng)支持，但對(duì)瀏覽器約束大，2013年時(shí)還很少支持；為此本項(xiàng)目采用基于Silverlight的多網(wǎng)頁(yè)交互聯(lián)動(dòng)技術(shù)，建立省服務(wù)器統(tǒng)一控制下的省、市、縣3級(jí)聯(lián)動(dòng)機(jī)制，預(yù)警的產(chǎn)生和反饋都通過消息機(jī)制針對(duì)性的發(fā)送，實(shí)現(xiàn)了高實(shí)時(shí)性與低負(fù)荷的統(tǒng)一；后期還將此技術(shù)應(yīng)用于同一級(jí)氣象部門，實(shí)現(xiàn)了監(jiān)測(cè)平臺(tái)和現(xiàn)實(shí)平臺(tái)的地圖交互聯(lián)動(dòng)。

層次化多渠道提醒反饋跟蹤技術(shù)：傳統(tǒng)的常規(guī)媒體自動(dòng)化發(fā)送手段僅有短信，電話僅能自動(dòng)撥號(hào)或播放固定語(yǔ)音，并且無法獲取用戶反饋；本項(xiàng)目引入了集成多渠道提醒平臺(tái)，除了集成短信外，還實(shí)現(xiàn)了4路電話合成自動(dòng)呼叫反饋系統(tǒng)，一旦有需要可同時(shí)給多個(gè)地區(qū)播放根據(jù)情況合成的語(yǔ)音。由于電話網(wǎng)的全數(shù)字化和彩鈴技術(shù)的出現(xiàn)，常規(guī)的電話摘機(jī)檢測(cè)功能已經(jīng)失效，本項(xiàng)目改為通過播放語(yǔ)音提示對(duì)方按鍵來確認(rèn)的確人工聽到提醒。

4 業(yè)務(wù)化情況與效果

受副熱帶高壓邊緣影響，高溫積聚能量釋放，2015年7月29日午后到夜里浙江省自南而北出現(xiàn)局地冰雹、雷雨大風(fēng)、強(qiáng)雷電和短時(shí)強(qiáng)降水的強(qiáng)對(duì)流天氣，臨海、瑞安、衢州、仙居、東陽(yáng)、義烏、永康、諸暨、遂昌等地先后出現(xiàn)冰雹，冰雹直徑一般在1～2 cm。

以29日永康站為例， 12:46系統(tǒng)預(yù)報(bào)未來1 h有強(qiáng)降水，并向永康預(yù)設(shè)IP地址值班電腦點(diǎn)對(duì)點(diǎn)進(jìn)行聲音報(bào)警，同時(shí)向預(yù)設(shè)的永康站手機(jī)發(fā)送短信提醒；由于此前永康站預(yù)報(bào)員沒有做出響應(yīng)， 12:56撥打值班電話再次進(jìn)行報(bào)警； 12:57永康站預(yù)報(bào)員查看報(bào)警信息并于 13:05制作服務(wù)材料； 13:54永康站實(shí)況出現(xiàn)強(qiáng)降水； 15:50系統(tǒng)預(yù)報(bào)未來1 h有冰雹； 16:04永康站發(fā)布黃色預(yù)警信號(hào)； 16:47永康站實(shí)況出現(xiàn)冰雹； 18:20系統(tǒng)預(yù)報(bào)未來1 h有強(qiáng)雷電； 18:45實(shí)況出現(xiàn)強(qiáng)雷電； 18:59過程結(jié)束，永康站解除黃色預(yù)警信號(hào)，預(yù)警信息過程如圖5所示。

從這次服務(wù)過程來看，監(jiān)測(cè)、預(yù)報(bào)預(yù)警產(chǎn)品直接指導(dǎo)縣市、提高時(shí)效性，其中強(qiáng)降水和冰雹提前約1 h，雷電提前25 min；通過電腦聲音、短信、電話多種方式報(bào)警防止了遺漏；省縣動(dòng)作一張圖，簡(jiǎn)單明了，高效地實(shí)現(xiàn)了短臨雷達(dá)聯(lián)防。

圖5 預(yù)警信息過程圖

5 結(jié) 語(yǔ)

1) 首次建立了省—縣扁平化短臨業(yè)務(wù)平臺(tái)。省臺(tái)通過該平臺(tái)直接對(duì)縣級(jí)氣象臺(tái)提供實(shí)況監(jiān)測(cè)和預(yù)報(bào)預(yù)警信息，一旦達(dá)到閾值，省臺(tái)即刻向縣級(jí)臺(tái)站發(fā)出報(bào)警，并指導(dǎo)預(yù)警級(jí)別和提出工作狀態(tài)建議，并能監(jiān)控縣臺(tái)的反應(yīng)動(dòng)作，縣臺(tái)完成響應(yīng)后向省級(jí)反饋。實(shí)現(xiàn)了省級(jí)監(jiān)測(cè)、預(yù)報(bào)預(yù)警產(chǎn)品對(duì)縣市的直接指導(dǎo)，同時(shí)縣市的預(yù)報(bào)服務(wù)情況快速便捷的向上級(jí)匯報(bào)，實(shí)現(xiàn)了省氣象臺(tái)同時(shí)可對(duì)多個(gè)縣市進(jìn)行短臨雷達(dá)聯(lián)防，實(shí)現(xiàn)了全省24 h實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和及時(shí)預(yù)警。

2)該平臺(tái)以氣象業(yè)務(wù)上下游需求為紐帶，通過版塊間有機(jī)融合，實(shí)現(xiàn)了氣象業(yè)務(wù)的一體化“無縫銜接”，體現(xiàn)了氣象業(yè)務(wù)組織“一體化、集約化、精細(xì)化”。通過設(shè)置閾值實(shí)現(xiàn)了特殊數(shù)據(jù)的全省共享顯示，提醒預(yù)報(bào)員需特殊注意的信息，縮短了查看資料的時(shí)間，加快了短臨預(yù)報(bào)預(yù)警發(fā)布的速度。

3)平臺(tái)24 h監(jiān)控和多種報(bào)警方式，可以防止夜間突發(fā)災(zāi)害性天氣的漏報(bào)，給預(yù)報(bào)員夜間值班增加了一道保險(xiǎn)。報(bào)警包含直接顯示報(bào)警信息、發(fā)出電腦報(bào)警聲音、自動(dòng)發(fā)布短信和撥打電話，確保能通知到市縣值班預(yù)報(bào)人員。

4)各類操作自動(dòng)入庫(kù)，自動(dòng)評(píng)分。各類監(jiān)測(cè)、預(yù)報(bào)預(yù)警數(shù)據(jù)以及各類操作自動(dòng)收集入庫(kù)，自動(dòng)進(jìn)行短臨預(yù)報(bào)服務(wù)評(píng)分，有助于總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，提高預(yù)警正確率，同時(shí)方便業(yè)務(wù)管理部門檢查縣臺(tái)響應(yīng)省臺(tái)指導(dǎo)和預(yù)報(bào)預(yù)警發(fā)布情況。

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