温州乡镇精细化预报一体化平台的设计和实现

吴孟春++朱景++袁慧珍++周必高++周捷

摘 要精细化预报业务运行已多年，各市县预报制作和订正主要是站点方式为主。随着预报精细化到乡镇服务后，多站点、多要素的预报制作和订正方式，不但给预报员带来很繁重的工作量，同时也难以满足快速增长的精细化气象服务需求，所以调整和优化现有的精细化预报模式已十分必要。2015年开始对全市乡镇精细化要素预报业务进行整合和优化，并组织开发了集乡镇气象要素预报制作、订正及发布的温州乡镇精细化预报一体化平台。该平台实现了基于GIS的乡镇精细化产品的站点和格式化模式的制作、订正、发布功能的统一发布平台，促进了本地区乡鎮精细化气象预报业务服务的规范化、流程化和统一化。文章先介绍了温州乡镇精细化预报的现状和需求，再从温州乡镇精细化预报一体化平台的设计思路、主要应用功能和特点等方面进行了介绍。

【关键词】乡镇精细化天气预报 WebGIS 格点订正 数据联动 一键发布

气象预报的精细化是当代气象预报技术发展的趋势。目前气象部门通过各级高性能计算平台，已经可以获取基于GFS/OCF/RUC等数值模式以及QPF雷达降雨评估方法的网格精度从0.01度到0.05度各级不等、时间跨度从3小时到196小时、间隔从3小时到24小时不等的多种精细化预报结果，但在实际工作中，单一的数值预报结果都有其局限性，需要人工根据经验进行干预才能得到更准确的预报，同时对社会服务的预报单位是行政区划、地理位置等进行描述，而不是原始的网格，目前也需要人工处理才能实现从规则网格到实际服务对象的转换。

1 一体化平台的需求分析

平台要以B/S网络架构，利用GIS技术，将各客观预报产品要素在GIS上显示出来，并通过相应的工具对各要素格点化、图形化，可进行快速的订正及发布。

需要实现功能：

（1）多种预报数据分析：多种数值天气预报时空分辨率和预报准确率不断提高已经能为乡镇精细化要素预报提供一个基本的参考。

（2）预报订正：可随时对预报数据进行修订，订正方法可用格点化、图形化订正。

（3）快速发布：一键发布是对制作完成的预警产品、预报产品以及服务产品提供一键式发布功能。

（4）平台需要建立模块化、标准化的数据接口，可用于二次开发应用，如预留提交国家局LWFD接口等。

（5）平台设计通用性，配置简单快捷，以便能在全省、市范围内应用。

2 一体化平台设计和实现

乡镇精细化预报一体化平台采用B/S网络架构，利用WebGIS高交互技术，基于各种客观模式数据（WARRS、WARMS、OCF、EC）及检验算法形成各乡镇的客观预报初始场数据，结合多功能多方法的订正和校验，形成主观精细化预报产品，基于主观精细化数据生成精细化预报产品，再通过一键发布把各种预报产品分发出去。其流程如图1所示。

2.1 基于WebGIS的底层设计

一体化平台底层应用webgis和html5技术，实现海量矢量数据以及格点数据快速渲染，满足高分辨率下的显示性能。基于地理信息技术，实现业务数据在空间上的各种显示与分析功能，包括地理掩膜，空间计算和空间分析等。

2.2 多种客观模式结合的精细化预报分析

系统首先对各种客观模式数据（WARRS、WARMS、OCF、EC）进行处理，根据时空分辨率形成相应的客观NC数据，并根据需要对客观模式进行插值处理。客观NC数据根据不同的要素（如温度、降水）、年月日、起报时间、预报时效分别进行存储。对站点格点数据进行统一存储，站点数据直接从格点数据中获取，站点订正以及格点订正对数据进行一致性处理。

2.3 预报订正

2.3.1 格点订正

※ 格点效订正

提供格点单时效订正的多种订正工具，订正工具包括凹槽、凸脊、盖章、赋值、等值线、梯度、魔棒、克隆和移动。这些工具能用不同的方法快速调整选择的范围内各要素值。图2为格点订正界面。

2.3.2 站点订正

站点订正支持单时效站点订正和多时效站点订正。单时效站点订正，支持单点以及区域订正，可以对选中的站点进行赋值，以及基于原有值的加减操作；多时效站点订正，支持单站多时效的曲线订正，可把某一订正完的站点设为参考站点，然后在参考站点的基础上对目标站点进行加减操作。快速完成相关站点订正。

2.3 数据联动

系统主要利用HighCharts组件实现对多时效数据的图形展现并实现图表数据联动以及后台数据联动，通过拖拽曲线上预报点数据进行上下左右移动来快速动态调整数据，并同步调整后台的数据。

通过图表数据联动，提供图形曲线订正、表格订正不同的订正方式之间的数据联动，方便预报员快速、方便的对站点数据进行订正。同时表格订正支持对选中单元格数据复制到整行、复制到整列、整行值调整、整列值调整等快捷方式。

2.4 检验方法

2.4.1 站点检验

基于主观预报订正数据以及自动站实况数据，提供点对点的检验，检验要素包括降水、温度、风速风向。

2.4.2 格点检验

通过面向对象的检验实现格点预报检验。系统提供格点的MODE检验，针对预报场与观测场中的天气系统进行相似度计算并配对，根据相似度比较天气系统各参数的预报准确度。由于在计算相似度时可以选择多个不同类型的参数，使得该评估算法能帮助预报员锁定某一次预报结果中需要关注的目标。同时避免了传统评估算法中逐格点对比所造成的很多缺陷。

2.5 一键发布

一键发布是对制作完成的预警产品、预报产品以及服务产品提供一键式发布功能，目的是提高业务人员的工作效率。一键发布包括：打印、网络传真、短信、微信、各多媒体终端、网站，实现数据的同步更新。

2.6 平台接口设计

平台接口包括内部接口和外部接口。内部接口包括各要素协同接口、天气现象生成接口，基于精细化格点的产品生成接口等。外部接口包括和国家局LWFD的接口，以及用于外部系统二次开发的接口。

3 结语

2015年初，温州市气象局开始精细化预报一体化平台的研发，现已投入试运行。目前，在全省还没有建立统一的预报及订正平台情况下，温州市气象局拟先试点建设温州地区乡镇精细化预报发布及订正平台项目，然后再向全省推广，最终在全省形成统一的精细化预报制作、订正、发布平台。平台的建立，可以大大地减少预报员的工作量、提高工作效率、提高预报时效、提高预报准确率，并能更好地通过网站展示预报产品更好的视觉效果。

参考文献

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作者单位

温州市气象局 浙江省温州市 325027