专业气象服务产品制作平台技术的研究
​袁晨 司维 刘涛 万超 陶勇
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​袁晨 司维 刘涛 万超 陶勇,. 专业气象服务产品制作平台技术的研究 [J]. 气候变化研究,20234. DOI:10.12721/ccn.2023.157040.
摘要: 近年来,我国气象服务的水平逐步提升,气象服务产品也面临着更高的要求,专业气象服务产品制作平台技术已经成为了当下专业气象服务需要面对的难题。为此,本文从专业气象服务产品制作平台技术设计的角度出发,分析专业气象服务产品制作平台技术系统的特点和关键点,并且指出具体的界面设计,用技术创新的手段提升公共气象服务的效率,以此为相关的研究奠定坚实的基础。
关键词: 专业气象服务;气象产品;地理区域裁剪
DOI:10.12721/ccn.2023.157040
基金资助:

作为公共气象服务业务的重要组成部分,专业气象服务中行业的用户能够更加专业的解读气象产品。和公众服务不同的是,专业用户要求气象产品中的气象要素、填色方案或者地理区域剪裁等内容更加精细化,并且效率更高。目前,气象信息综合系统和GIS的气象产品后台制作系统等都是常见的气象服务产品制作软件,这些软件不仅功能有所侧重,还要针对不同的应用场景进行开发。基于复杂化的业务应用场景,软件开发人员面临着很多困难,如定制周期不能满足业务需求等,为此需要更进一步的探究专业气象服务产品制作平台技术。

1、专业气象服务产品制作平台技术设计

从建设目标的角度来讲,一般情况下,专业气象服务产品针对的是局部的地理区域,以此来选择特定气象要素进行制作。专业气象服务产品发布流程的步骤主要包含四点,即收集数据、气象专家分析数据、业务人员制作产品和选择不同的发布渠道,具体如图1所示。天气预报人员使用的系统更加注重展现气象数据,该系统功能常常表现在兼容多种模式上,能够对专家的分析工作提供辅助作用[1]。业务人员在制作平台的时候,更加注重气象产品的绘制和制图效率。系统功能则主要在图形要素的设置接口和自动化脚本运行方面能够得以体现。

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图1   专业气象服务产品发布流程

专业气象服务产品制作平台作为一种软件,应用在专业气象产品图制作方面。该平台将MICAPS预报数据当做基础,制作不同图形要素的工具都涵盖在其中。平台的功能有很多,其中基础性的功能是GIS,能够有效的规避制图功能依赖GIS接口的情况。从地理环境参数方面功能的角度来讲,实现逻辑层面的完全透明,能够进行合理的封装。

从软件架构的角度来讲,专业气象服务制作平台是建立在NET体系之上,核心组件是消息中心,能够统一各种子功能模块,如气象分析算法、图形表现环境和图层逻辑等,这些模块都采用动态加载的方式,能够实现模块化和高度的可扩展性。平台的表面层和数据层之间有着十分紧密的联系,表面层主要借助的是线程池进行数据渲染,图层管理模块能够对原本的数据格式进行转化,通过相应的系统逻辑,能够变成向量图和位图等不同的数据结构。发挥消息模式的作用,能够做好不同模块之间的信息传输工作。从图层绘制的角度来讲,应当借助委托链将环境参数传递到图层对象当中。各个图层的对象使用观察者模式能够在相应的渲染环境下做好数据渲染工作,具体的软件架构图如图2所示。

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图2    专业气象服务产品制作平台架构

2、专业气象服务产品制作技术系统的特点和关键点

专业气象服务产品制作技术系统的作用主要还是为专业气象服务人员的日常业务等提供充足的保障。和传统的制作流程相比较而言,该系统还具备三个方面的特点,即完整性、合理性和流畅性[2]。完整性主要体现在制作框架各个模块上,其将产品制作流程完成的覆盖其中,如对数据的检索、对算法的具体分析和产品的有效制作以及成图的保存等;合理性主要表现在系统内部的各个功能模块都能够对制作流程进行合理的分担上。在软件框架的设计当中,去中心化主要是以气象产品为目的的,这种结果导向的流程意味着不同用户制作产品的标准和一致性;流畅性是生产环境下系统运行必要遵循的原则,之所以具有流畅的用户体验主要来源于封装的业务逻辑和透明的表现层功能。

2.1 从动态加载机制的角度来讲

动态加载作为系统模块化的主要途径,为了促使可扩展性的实现,平台应当在多个方面都采取独立的模块进行开发,并且借助系统运行做好动态加载工作。采用统一的专业气象产品制作平台系统接口,通过提升系统的可扩展性,利用系统在运行时建立独特的注册机制,在运行时使用单例注册管理器对象维护数据处理类对象,统一继承气象数据封装处理接口DataHandler。在系统启动的时候,应当向注册管理器注册,并且获得唯一的身份。如果用户需要对相应的数据进行加载,注册表管理器调用 DataHandler来处理它,并根据环境参数呈现它。   

2.2 从图层管理和渲染机制的角度来讲

系统图形格式主要包含两种类型,即气象服务产品制作平台综合管理向量图和位图,其中气象数据中的MICAPS数据大多数都是采取向量图格式的形式留存的,而向量图则是以位图格式存在的,其中包括标题和图例等图形要素等。坐标转换流程主要是从世界坐标到平面坐标再到设备坐标的。

在需要裁剪图像区域的时候,多数平台应当结合等值线提取等成图阶段的方式,进行图形的剪裁。如果缺乏对图形设备环境的充分考虑,那么在经过不同媒介对放大后的图像进行剪裁的时候,很可能会出现马赛克。因此,在实际的绘制阶段,裁剪图形的时候需要用最小的设备单位控制图形的质量,这样能够保证图像边缘的光滑程度。世界坐标的作用体现在从现实欧氏三维空间向笛卡尔坐标系转化方面,但是即使采取三维空间中点映射到平面坐标系实现定位的方式,也还是存在一定的弊端。基于对设备参数的考虑,应当放缩坐标体系并且调用相应的系统,从而将平面坐标点映射到设备上。同时,在成像的最后阶段,采取设备坐标的方式进行环境渲染,并且开展最小精度的像素级控制,就能够帮助向量图渲染完全不受放大级别的影响。

3、专业气象服务产品制作平台技术系统界面设计

专业气象服务产品制作平台技术的系统基于专业气象服务产品生产平台技术,集成了服务产品实时预报智能生成子系统、交通气象大数据风险预警子系统、旅游气象服务产品生产子系统和人工智能稿件撰写子系统[3]。其中,系统界面包含菜单栏、悬浮工具窗口和主工作区等内容。服务产品生成子系统主要面向公共服务、可定制文本、表格、图形、动画等形式的实时统计、现场预报、服务报告、生活型气象服务指数等产品;交通气象和旅游气象子系统面向专业用户,通过访问城市交通和旅游监测网络提供实时监测和即时警报。当监测数据达到一定阈值时,系统将发出警报,生产和发布灾害风险预警产品,如将低能见度、结冰路面和滑坡路面的影响分为交通领域的蓝、黄、橙、红四个等级,并由不同部门提出不同的防御建议和应急措施;人工智能书写系统可以提高批量稿件的生产能力,协助编辑从海量信息中挖掘信息源,创造深入的贡献。

结束语

综上所述,随着专业气象服务产品制作平台技术的不断创新发展,目前已经形成了智能化公共气象服务产品制作系统,当下该专业系统的相关业务还并未正式投入使用,这意味着未来还可能会纳入更多的公众和专业气象服务子系统。

【参考文献】:

[1]王莹, 陕西省一体化气象服务产品加工系统. 陕西省,陕西省气象服务中心,2018-03-01.

[2]倪敏莉,韩乐琼,姚智,赵鲁强. 专业气象服务产品制作平台技术与实现[J]. 气象科技,2017,45(04):653-657.

[3]郭善云. 基于GIS技术的决策气象服务衍生产品制作平台设计与实现[D].电子科技大学,2016.