王旭東，徐 娟，張 鴻

（甘肅省氣象信息與技術(shù)裝備保障中心，甘肅 蘭州 730020）

2016年底，由國家氣象信息中心牽頭組織實施構(gòu)建的全國綜合氣象信息共享平臺（CIMISS）正式通過業(yè)務化運行，標志著以全國綜合氣象信息共享平臺為核心的國省統(tǒng)一數(shù)據(jù)環(huán)境正式建立[1]，初步形成了具有標準、統(tǒng)一特性的支撐氣象核心業(yè)務系統(tǒng)的數(shù)據(jù)生態(tài)[2]。自全國綜合氣象信息共享平臺業(yè)務化運行以來，該平臺承載著國內(nèi)氣象通信業(yè)務，實現(xiàn)了國家級、省級、市級、縣級這四級氣象數(shù)據(jù)之間的數(shù)據(jù)收集與交換、質(zhì)量控制與產(chǎn)品生成、存儲管理，同時還承擔著共享服務與業(yè)務監(jiān)控的任務[3]。氣象數(shù)據(jù)統(tǒng)一服務接口（Meteorological Unified Service Interface Community，MUSIC）為氣象業(yè)務、氣象產(chǎn)品研發(fā)以及相關(guān)科研人員提供全國統(tǒng)一、標準、豐富的數(shù)據(jù)訪問服務，與此同時，還提供了應用編程接口（API），用戶可以通過業(yè)務系統(tǒng)輸入訪問參數(shù)并嵌入各數(shù)據(jù)服務接口或者是通過調(diào)用數(shù)據(jù)服務腳本命令的方式獲取全國綜合氣象信息共享平臺存儲中的氣象數(shù)據(jù)和產(chǎn)品[4]。隨著信息技術(shù)的發(fā)展和氣象現(xiàn)代化建設進程的加快，以“x86+Oracle+盤陣”為主的傳統(tǒng)信息技術(shù)構(gòu)建，在規(guī)模、性能和應用服務的針對性方面顯得能力不足[5]。面對氣象觀測產(chǎn)生的海量數(shù)據(jù)存儲方面還有一定困難，對于如何滿足氣象數(shù)據(jù)的高速交換、并發(fā)訪問、多樣性數(shù)據(jù)處理、數(shù)據(jù)挖掘應用等方面依然存在著很大的缺陷，如何降低該方面的性能缺陷亟待解決[6]，2020年氣象大數(shù)據(jù)云平臺（簡稱“天擎”）在全國范圍完成建設，“天擎”全面提升了CIMISS的能力，但其氣象數(shù)據(jù)接口訪問也基本保留了CIMISS數(shù)據(jù)服務接口的功能[7]。

1 天擎簡介

天擎是在氣象業(yè)務“云+端”新技術(shù)機制背景下的核心基礎(chǔ)軟件技術(shù)平臺，該平臺可以促進業(yè)務系統(tǒng)“云化”，形成“云+端”業(yè)務新模式格局，同時可以為氣象部門的氣象業(yè)務提供最完備、最權(quán)威地球系統(tǒng)及相關(guān)行業(yè)數(shù)據(jù)的氣象大數(shù)據(jù)管理平臺，天擎的投入使用，徹底改變了目前業(yè)務中存在的“小、低、散”低水平重復建設現(xiàn)狀，消除了“數(shù)據(jù)孤島”，對現(xiàn)有資源的整合、業(yè)務流程的再造起到積極作用，充分發(fā)揮數(shù)據(jù)聚集規(guī)模效應，實現(xiàn)業(yè)務集約化后高效、高質(zhì)量發(fā)展的關(guān)鍵。

天擎充分應用了新一代信息技術(shù)，其中包括云計算、大數(shù)據(jù)、移動互聯(lián)、人工智能等。該平臺按照統(tǒng)一規(guī)劃、統(tǒng)一設計、統(tǒng)一標準、統(tǒng)一建設的原則，根據(jù)先建設后改變的策略，建成在用戶需求方面能夠滿足，技術(shù)方面具有一定的先進性，功能相對完善的氣象大數(shù)據(jù)云平臺，能夠支持高并發(fā)、高性能、高擴展的“數(shù)算一體”氣象大數(shù)據(jù)云平臺，實現(xiàn)對氣象業(yè)務所需的地球系統(tǒng)和相關(guān)行業(yè)數(shù)據(jù)的統(tǒng)一收集、處理、融合、存儲和共享，實現(xiàn)氣象業(yè)務算法、業(yè)務功能共建共享便捷裝配、靈活快速組合應用，解決了“云+端”新機制下的氣象業(yè)務新模式，解決業(yè)務系統(tǒng)需自建單獨的、重復的數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)的業(yè)務頑疾。實現(xiàn)了技術(shù)融合、數(shù)據(jù)融合、業(yè)務融合方面有了新突破，促進了氣象觀測、預報、服務、管理業(yè)務的高效協(xié)同與高質(zhì)量發(fā)展。

2 服務接口系統(tǒng)概述及服務方式

氣象數(shù)據(jù)統(tǒng)一服務接口，基于氣象大數(shù)據(jù)云平臺，主要是面向氣象業(yè)務和氣象相關(guān)科研人員提供全國數(shù)據(jù)統(tǒng)一、格式結(jié)構(gòu)標準、內(nèi)容服務內(nèi)容豐富的數(shù)據(jù)訪問服務以及應用可編程的接口（API），為國家級、省部級、地市級、縣區(qū)四級應用系統(tǒng)提供唯一權(quán)威的數(shù)據(jù)接入服務[8]。氣象數(shù)據(jù)統(tǒng)一服務接口管理平臺是為系統(tǒng)管理員或者氣象數(shù)據(jù)工作人員設計開發(fā)的，旨在為管理員用戶提供快速方便配置管理數(shù)據(jù)服務接口的工具，有效的簡化數(shù)據(jù)接口配置管理工作，提高工作效率。

2.1 服務接口系統(tǒng)概述

氣象數(shù)據(jù)統(tǒng)一服務接口管理平臺的管理菜單包含了基本信息管理、數(shù)據(jù)庫定義、通用接口、訪問接口、氣象資料、氣象要素、模式信息、數(shù)據(jù)實體、流域信息、用戶管理、服務配置、數(shù)據(jù)寫入審核、數(shù)據(jù)同步、省際備份切換、監(jiān)視統(tǒng)計、文檔配置管理、網(wǎng)關(guān)配置管理、眾創(chuàng)接口等。其特點是能夠提供多樣的服務方式，擁有強大的服務功能，可以跨平臺、多語言地開發(fā)支撐能力，極度精簡、穩(wěn)定不變的客戶端，多種選擇的返回格式，支持異構(gòu)、不同存儲技術(shù)的多源數(shù)據(jù)庫，可配置、針對業(yè)務的訪問接口。

2.2 服務接口功能

省級天擎接口提供包括地面、高空、大氣成分、輻射、農(nóng)氣、數(shù)值預報、雷達、衛(wèi)星等在內(nèi)的14個大類200余種資料的訪問服務，天擎MUSIC可實現(xiàn)文件級氣象資料的查詢、下載，站點類資料的保存、查詢和統(tǒng)計，氣象格點資料的裁剪、解析和下載保存等功能，這基本滿足了非開發(fā)用戶對氣象數(shù)據(jù)的訪問需求。對于開發(fā)人員，接口還提供了文件產(chǎn)品、站點資料以及格點要素的數(shù)據(jù)回寫功能，并且天擎接口新的服務功能仍在發(fā)展中。

2.3 服務接口服務方式

天擎MUSIC提供包括客戶端調(diào)用、REST服務和腳本服務等多種服務方式，以數(shù)值預報為例，該平臺不但能夠滿足大數(shù)據(jù)量數(shù)據(jù)的高效傳輸和獲取，并且為前臺交互應用提供便捷的編程體驗，而且還能為廣大氣象科研人員提供非編程模式下的數(shù)據(jù)獲取服務。天擎平臺下的MUSIC支持跨平臺多語言開發(fā)，客戶端調(diào)用服務和腳本服務支持包括Windows、Linux等主流操作系統(tǒng)，并且MUSIC提供包括C#、Java、C/C++、Fortran、Python 等語言的軟件開發(fā)工具包。天擎接口調(diào)用的數(shù)據(jù)返回格式亦是十分豐富，支持序列化字符串、數(shù)據(jù)文件和內(nèi)存對象等。天擎MUSIC提供了多樣的調(diào)用方法，其中包含9個標準的調(diào)用方法，用戶可以靈活選擇合適的接口、資料類別和返回格式，靈活獲取所需的氣象數(shù)據(jù)，具有很強的應用性。

2.4 訪問接口分類

在服務接口管理平臺的列表中，主要羅列了訪問接口分類的相關(guān)信息,包括(序號、接口分類ID、接口分類名稱、描述)，用戶可進行增加、刪除、修改、查詢等操作。目前，訪問接口分為14個大類：地面資料接口、高空資料接口、海洋資料接口、輻射資料接口、農(nóng)氣資料接口、數(shù)值模式接口、大氣成分接口、歷史代用接口、氣象災害接口、雷達資料接口、衛(wèi)星資料接口、科考資料接口、服務產(chǎn)品接口和其他資料接口。

2.5 應用接入流程

（1）用戶根據(jù)自己應用所需的資料，找見應用所要實現(xiàn)的功能，然后在接口網(wǎng)站[資源共享]目錄下的[數(shù)據(jù)]欄目中查找資料。打開[資源共享]菜單欄的[接口]目錄，查看可調(diào)用該資料的接口清單。選擇自己擅長的接口，進入接口的詳細說明頁面，查看所需資料是否存在或者存在的資料是否滿足需求，如果符合條件進入第二步。在[示例代碼]欄中，可以顯示獲取此類接口所支持的開發(fā)模式、開發(fā)語言以及不同的返回對象的編程示例，也會有相對應的示例下所對應的結(jié)果。根據(jù)相關(guān)提示，在線申請注冊接口賬戶，經(jīng)管理員審核通過并激活后方可使用。

（2）用戶根據(jù)自己的實際情況選擇開發(fā)模式與語言，該平臺當前支持的訪問方式有客戶端、REST等主要服務方式。以上方式不僅支持JAVA、C#、C++，同時還支持Python等多種語言。這些服務方式各有特色，如果在進行大量數(shù)據(jù)獲取的同時能保持高效的傳輸性能。例如，數(shù)值預報，建議使用客戶端方式進行數(shù)據(jù)調(diào)用；如果需要通過編程方式并且與前臺進行交互應用，建議選擇REST服務方式。

（3）通過應用支撐門戶網(wǎng)站下載的SDK與DEMO文件中，SDK主要是支持C/S開發(fā)客戶端所需的開發(fā)包，該包中就包含了數(shù)據(jù)請求、數(shù)據(jù)解析以及數(shù)據(jù)高效傳輸?shù)缺匾墓δ埽M而參考DEMO 程序，從接口調(diào)用端選擇合適的資料與相應的接口，開發(fā)應用程序，就可獲得所需要的資料。

3 非編程用戶友好的接口訪問方式

天擎提供了豐富的氣象數(shù)據(jù)接口訪問方式，但是對于只想獲取特定時間或時間段氣象數(shù)據(jù)而不想過多考慮操作系統(tǒng)和開發(fā)語言的用戶，腳本服務作為一種簡單便捷的氣象數(shù)據(jù)獲取方式優(yōu)勢明顯。用戶只需登錄天擎業(yè)務賬戶，根據(jù)自己所申請業(yè)務賬戶的權(quán)限，在PC端修改腳本運行環(huán)境變量和參數(shù)，通過執(zhí)行相關(guān)腳本就可以進行氣象數(shù)據(jù)檢索和批量下載任務。

3.1 賬戶申請

根據(jù)天擎的管理要求，用戶首先聯(lián)系省級信息中心天擎管理人員獲取并登陸天擎應用門戶網(wǎng)站訪問界面申請業(yè)務賬戶，接口訪問需要開通數(shù)據(jù)服務接口功能權(quán)限，并且用戶要牢記申請賬戶的賬戶名和密碼，以便進行腳本配置。在業(yè)務賬戶審核通過后，用戶需要申請接口訪問的氣象數(shù)據(jù)資源并進行提交，在管理員審核通過后利用接口訪問驗證工具進行數(shù)據(jù)訪問驗證。

3.2 環(huán)境配置

在數(shù)據(jù)調(diào)取的PC端安裝1.7版本以上的JRE環(huán)境，具體安裝步驟可參考相關(guān)網(wǎng)絡教程，文中不再贅述。添加環(huán)境變量后并執(zhí)行Java -version命令進行版本確認。

3.3 參數(shù)配置

下載開發(fā)語言為Script的客戶端開發(fā)包或demo工程包，解壓至不帶中文字符的本地目錄，首先配置client.config中與訪問環(huán)境有關(guān)的music_server、music_port和music_ServiceId參數(shù)。

3.3.1 關(guān)于clinet的參數(shù)配置

3.3.2 關(guān)于配置demo.ini中接口資料調(diào)用參數(shù)

Demo文件為用戶開發(fā)所使用接口時的示范工程項目內(nèi)容，demo工程項目內(nèi)容中就已經(jīng)包含了客戶端、REST等常見的開發(fā)模式。用戶應當結(jié)合自己所使用的開發(fā)語言獲取與之相對應的demo示范工程，按照實際的IP和所申請的業(yè)務賬戶執(zhí)行操作。

關(guān)于配置注意的事項：

（1）接口名稱。第一個參數(shù)接口名稱，依據(jù)MUSIC接口規(guī)范進行接口選擇，接口名稱需用“[]”括起來。

（2）賬戶信息。userinfo為用戶申請的業(yè)務賬戶信息。

（3）保存格式。dataFormat為要保存的氣象數(shù)據(jù)類型，腳本方式支持TEXT/HTML/XML/JSON/JSONP/CSV格式。

（4）保存路徑。文件保存路徑支持相對路徑，可配置為“savePath=全路徑含文件名”或“saveDir=路徑”形式，路徑中支持正則表達式匹配日期$(YYYYMMDDHHMISS)。

（5）參數(shù)配置。時間范圍支持times時間點參數(shù)和timeRange時間段參數(shù)，可包含正則表達式匹配日期及對日期進行減操作；orderby可設置輸出內(nèi)容按照某一或某幾項要素進行升序或降序排列，desc為降序，asc為升序。臺站級別支持同類不同級別臺站同時選擇，不同級別臺站代碼之間用逗號隔開，地面觀測站站網(wǎng)代碼為01，包括基準站011、基本站012、一般站013、區(qū)域站014和其他015；高空氣球探空儀探測站站網(wǎng)代碼為04，探空站為041，測風站為042；輻射觀測站站網(wǎng)代碼為11，一級、二級、三級輻射站代碼分別為111、112和113；農(nóng)氣站站網(wǎng)代碼為12，一級站和二級站代碼分別為121和122。

3.4 程序執(zhí)行

完成參數(shù)配置后，進入程序所在目錄，Windowns環(huán)境下左鍵雙擊run.bat，Linux環(huán)境下輸入sh run.sh便可執(zhí)行程序。程序執(zhí)行時會在程序所在的當前目錄自動生成apilog日志文件夾記錄程序運行日志和異常信息，供用戶進行問題排查。

4 結(jié)束語

天擎系統(tǒng)存儲的氣象數(shù)據(jù)幾乎涵蓋了氣象部門的氣象業(yè)務所需資源，該平臺的投入使用很大程度上改變了氣象業(yè)務的傳統(tǒng)模式，為氣象業(yè)務人員在數(shù)值預報和科研方面帶來了極大的便利，但是服務接口方面并未考慮到非編程用戶的使用感受，本研究雖然提出了通過簡單的腳本訪問方式獲取所需的氣象數(shù)據(jù)，降低了非編程用戶天擎氣象數(shù)據(jù)的獲取難度，但是在操作層面上還需要一定的計算機業(yè)務常識。如何通過建立可視化界面的客戶端進行操作，才能夠真正意義上達到友好訪問的模式，才能更好地增加用戶的體驗感，同時也可以更加有效地拓寬氣象大數(shù)據(jù)云平臺的受眾范圍，為氣象事業(yè)的發(fā)展提供數(shù)據(jù)力量。