基于CIMISS的太行山区域气象信息共享平台设计与实现

刘燕 赵武

摘 要：太行山是我国重要的山脉和地理分界线，地形复杂，具有独特的山区气候特征，导致强对流天气等气象灾害多发，制约了该区域经济和社会发展。太行山气象防灾减灾协作区跨河南、河北、山西、山东四个省，包括12个地市。由于协作区位于四省交界地带，各地市所在省份开发的决策服务系统一般针对本省，因此至今没有针对本协作区天气特点的专门气象信息共享系统。安阳、邢台等多个地市气象局基于CIMISS联合开发了太行山区域气象信息共享平台，为太行山协作区各地市的预报预警及决策服务工作提供了参考，对协作区成员单位的防灾减灾能力提升具有重要的意义。

关键词：CIMISS;信息共享;WebGIS;太行山;联防

中图分类号：TP311.52文献标识码：A文章编号：1003-5168（2020）23-0022-03

Abstract： Taihang Mountain is an important mountain range and geographical boundary in China， with complex terrain and unique mountain climate characteristics， which leads to frequent meteorological disasters such as severe convective weather and restricts the economic and social development of the region. Taihang Mountain meteorological disaster prevention and mitigation cooperation zone covers four provinces including Henan， Hebei， Shanxi and Shandong， including 12 cities. Because the cooperation area is located in the junction of four provinces， the decision-making service system developed by the provinces where the cities are located is generally aimed at the own province， so far there is no special meteorological information sharing system for the weather characteristics of the cooperation area. Based on CIMISS， Anyang and Xingtai meteorological bureaus jointly developed the Taihang mountain area meteorological information sharing platform， which provides a reference for the prediction， early warning and decision-making services of all cities in Taihang Mountain cooperation area， and is of great significance to the improvement of disaster prevention and mitigation capacity of member units in the cooperation area.

Keywords： CIMISS;information sharing;WebGIS;Taihang Mountain;joint defense

太行山是我国重要的山脉和地理分界线，地形复杂，拥有独特的山区气候特征，强对流天气等气象灾害多发，制约了该区域经济和社会发展。太行山气象防灾减灾协作区跨河南、河北、山西、山东四个省，涉及12个地市。由于协作区位于四省交界地带，各地市所在省份开发的决策服务系统一般只适用于本省，至今没有针对本协作区天气特点的专门气象信息共享系统。随着气象观测技术的进步、气象数据种类的增多以及公众对气象服务需求的提升，相对分散和独立的数据应用已经制约了太行山气象防灾减灾协作区气象服务的进一步发展。

中国气象局CIMISS的推广和应用以及省际气象数据的共享为跨省协作区气象信息共享平台建设提供了数据支撑[1]。目前，河南省气象台已经依托CIMISS系统建立了黄河流域气象信息共享系统，湖北省气象部门基于CIMISS开发了长江流域气象水文共享系统。安阳、邢台等多个地市气象局基于CIMISS联合开发了太行山区域气象信息共享平台，为太行山协作区各地市的预報预警及决策服务工作提供了参考，对协作区成员单位的防灾减灾能力提升具有重要的意义。

1 系统设计

本系统利用WebGIS技术，采用浏览器/服务器（B/S架构），依托现代化的信息网络，以标准化、规范化、统一的CIMISS数据环境为支撑[2]，建立Web方式访问的太行山区域气象信息共享平台。

1.1 设计原则

太行山区域气象信息共享平台的设计主要遵循以下原则[3]：一是便于共享，依托气象部门新一通信网络及现代化的通信技术手段，实现协作区各市、县气象局之间网络的互联互通以及气象数据的共享;二是充分利用现有资源，依托CIMISS系统，引进多省气象数据，结合FTP调取等方式建立实时数据库、历史数据库，建立数据存储管理系统;三是保证可维护性，系统按模块设计，共分站网分布、实况监测、气象服务、统计查询、系统管理5个模块，便于系统管理和维护;四是凸显实用性，系统信息共享服务采用B/S框架，结合用户习惯，界面友好、简洁，操作简单、灵活。

1.2 总体框架

太行山区域气象信息共享平台采用组件化、分层次的原则进行设计，设计上采用客户机/服务器（B/S）架构，平台的支撑环境由基础硬件层、基础软件层组成，并且由基于以业务、技术、管理等方面的标准规范体系、安全保障体系和运维管理体系作为架构上的保障和支撑。系统所涉及的数据包括太行山气象协作区站网信息、气象观测数据、气象预报产品、智能网格预报、环保数据等，包括用户信息数据、元数据、地理信息数据等支撑数据，还包括平台在运行过程中产生的日志文件、配置文件等。

平台的硬件环境如下：服务器端部署在安阳市气象局机房，数据库服务器1台，Web服务器1台。外地市通过气象业务内网访问该系统。平台的软件环境如下：服务器端操作系统为Windows 2003 Server，数据库管理系统为SQL Server，开发语言为Java和C#，采用模块化进行程序设计。客户端要求如下：计算机操作系统版本高于Windows XP SP2，采用Net Framework 4.0 sp1插件，浏览器建议采用谷歌浏览器或360极速浏览器。

2 系统功能

2.1 站网分布模块

站网分布模块实现了太行山协作区各地市国家气象观测站、省级常规气象观测站、雷达站、环境气象监测站在GIS上的叠加显示，点击自动站某站点可查看站点详细的实况数据（以折线图和列表的方式展现）。

2.2 实况监测模块

实况监测模块主要实现了如下功能：太行山协作区成员（安阳、鹤壁、濮阳、新乡等）的自动气象站资料（温度、风场、实时雨量、历史雨量、相对湿度等）在GIS上的显示（等值线图、等值面图）、查询、统计、下载、排序功能，其中，风的显示可通过控制粒子的运动实现风场自动化，雨量色斑图可点播放按钮以动画形式反映雨区移动;当实况雨量、温度、风场达到设置的阈值，以短信和语音形式报警;将濮阳、长治、邯郸新一代天气雷达数据通过算法生成太行山协作区天气雷达拼图，并叠加到GIS上，点击动画按钮可播放动画，为协作区成员单位天气过程演变判断提供依据和参考;将环保数据六参数（PM2.5、PM10、SO2、CO、NO2、O3）按参数类型查询以及统计分析并在GIS上以数值图、等值面图等方式展示。

2.3 气象服务

气象服务模块实现了如下功能：将协作区的天气预报以气象图标的方式叠加到GIS地图上，点击某市或县图标可获取该地7 d天气预报数据并以列表展示;获取协作区地市及县局所发最新预警信号，以标准预警图标的方式叠加到地图上，点击图标显示该条预警的详细信息，同时，以短信形式将预警信号传递给协作区成员单位的相关人员[4];提供了协作区精细化5 km×5 km空间分辨率的0～10内的智能网格预报（温度、降水、风速）产品，为协作区气象预报及决策服务提供了更高准确率、更高分辨率、更高更新频率的服务产品。

2.4 统计查询

统计查询模块主要实现了如下功能：一是历史数据查询，根据地区、站点类型、日期范围、要素类型、站点名称，查询对应的历史数据并以折线图（包含最低最高明显标识）和表格列表的方式展示;二是站点数据统计，根据地区、排名顺序、日期范围、站点，查询出该站点所有气象要素;三是环境数据统计，根据地区统计某段时间内环境数据（PM2.5、PM10、SO2、CO、NO2、O3），将统计结果以列表、折线图等方式展示;四是预警信号统计，将某段时间内发布的预警信号根据预警信息发布地区、颜色、类型进行统计并将统计结果以柱状图等多种方式展示。

2.5 系统管理

系统管理模块可以实现对系统用户的管理及重要参数的设置，包括管理员管理、角色管理、参数管理、短信用户管理、语音短信报警管理、报警阈值设置。

3 实现关键技术

3.1 数据共享、存储及数据库设计

全国气象部门新一代通信网络已经实现了太行山协作区各省之间的气象信息传输及共享，依托该网络实现了太行山协作区预报预测、预警信号等气象预报服务产品的收集与共享，并通过CIMISS系统实现协作区气象观测数据的共享。

该平台气象资料以文件存储及数据库存储两种方式存储。其中，雷达数据和智能网格资料以文件方式存储于指定目录，因为智能网格预报数据量比较大，所以人们需要对数据读取算法进行优化。自动站数据、环保数据等以数据库方式存储。平台数据库包括实时库和历史库，通过定时读取CIMISS接口建立了本地实时数据库。实时库存储需要满足高速响应需求，根据数据入库策略，从CIMISS接口读取气象资料并进行入库处理，将其储存至数据库特定位置;历史库从实时库中定时追加更新;根据数据备份策略，定期对数据进行备份;根据数据清除策略，定期对时效外的数据进行清除;实时监控服务器状态、数据入库、存储空间情况。

3.2 CIMISS接口读取

太行山气象信息共享平台的实况气象资料主要来源于CIMISS系统，加载CIMISS提供的客户端库文件music-client-vx.x.x.dll及Ice.dll，调用CIMISS的getSurfEleInRegionByTime接口（按时间、地区减索地面要素数据），用C#编程实现。

params.put（"dataCode"， "SURF_CHN_MUL_HOR"） ;

params.put（"elements"， "Station_ID_C，PRE_1h，PRS，RHU，VIS，WIN_S_Avg_2mi，WIN_D_Avg_2mi，Q_PRS"） ;

params.put（"times"， "20150917000000"） ;

params.put（"orderby"， "Station_ID_C：ASC"） ;

params.put（"limitCnt"， "10"） ;

RetArray2D retArray2D = new RetArray2D（） ;

4 应用事例

太行山气象信息共享平台打通了跨省气象信息共享的壁垒，目前已经推广到太行山气象协作区各市、县气象局。该平台有助于精准地分析、预测、定位灾害性天气的发生和演变过程，提升了整个太行山区域气象灾害联防能力及服务水平，在区域协作方面发挥效益。此外，由于协作区多数成员单位都处于京津冀及周边“2+26”城市，周边气象条件对大气污染浓度具有一定影响，本平台还对太行山气象协作区成员单位大气污染防治气象保障服务提供依据和参考。

5 结语

太行山氣象信息共享平台基于太行山区域气象信息共享业务服务需要，实现了协作区域内气象资料互通共享、实时获取，初步建立了具有区域特色的太行山区域气象信息共享业务规范，有助于更精准性地分析、预测、定位灾害性天气的发生[5]。2019年5月，该平台开始在太行山气象防灾减灾协作区各地市气象部门投入业务试运行，目前运行效果良好，它提升了太行山气象协作区气象灾害监测预警能力，从而更好地发挥区域一体化力量，同时提升了区域气象防灾减灾能力，减轻和避免灾害性天气对人民群众的生命财产造成的损失。

参考文献：

[1]史彩霞，黎颖智，张许斌.基于CIMISS的广西气象服务信息综合业务系统的设计与实现[J].气象研究与应用，2016（4）：82-85.

[2]饶灶鑫，蓝秋萍.气象要素实时监测预警平台的设计与实现[J].数字技术与应用，2018（10）：159.

[3]赵芳，熊安元，张小缨，等.全国综合气象信息共享平台架构设计技术特征[J].应用气象学报，2017（6）：750-758.

[4]贺音，何林.陕西省气象信息服务系统的设计与实现[J].陕西气象，2017（2）：19-21.

[5]谢道奇.基于HXGIS的流域气象信息共享服务平台[J].人民长江，2017（9）：103-107.