CN114240268A - 一种格点气象服务产品精准制作分发系统及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种格点气象服务产品精准制作分发系统及方法，该系统包括以下组成：前端用户模块，用于执行用户操作及反馈气象服务信息；格点气象检测模块，用于实现格点精细化预报，获取气象数据；路径规划模块，用于实现用户主动输入位置信息后的路径规划；数据处理模块，用于将所述气象数据进行处理与压缩编码；服务发布模块，用于将气象服务产品发布到特定接收终端；气象数据库模块，用于存储记录所述气象数据及历史气象数据；气象风险评估模块，用于对所述气象数据进行风险评估；后台监控维护模块，用于对发布过程进行监控。在保证格点气象服务产品检测精度与实时性的基础上，加强与用户之间联系，提高气象服务产品制作分发的精确性。

Description

一种格点气象服务产品精准制作分发系统及方法
技术领域
本发明涉及气象预报技术领域，具体来说，涉及一种格点气象服务产品精准制作分发系统及方法。
背景技术
天气变化与人们的生产活动、社会活动、军事活动以及日常生活都有着十分密切的关系。一直以来，人们总是想方设法去预测未来的天气变化，以利用有利的天气，同时提前预防不利天气带来的气象灾害。
传统技术中，人们预测天气采用数值预测的方法，数值预测的原理为：通过天气图或者卫星云图获取气象图像，并在一定的初值和边值条件下，利用大型计算机作数值计算，求解描写天气演变过程的流体力学和热力学的方程组，预测未来一定时段的大气运动状态和天气现象的方法。上述的数值预测方法是基于数学模型进行模式推导的，误差较大。
随着大数据时代的到来和发展，我国的气象事业也蒸蒸日上。2018年世界气象日的主题是“智慧气象”，而“智慧气象”就是结合云计算、物联网、移动互联、大数据、智能等新技术，利用新的算法方式，使气象系统成为一个具备自我感知、判断、分析、选择、行动、创新和自适应能力的“机器人”，让气象业务、服务、管理活动全过程都充满智慧。2010年，“精细化网格”这个概念被引进到气象精细化业务中，意味着天气预报从定性预报、描述性预报，向数字化、格点化预报发展。原先，气象预报只能做到天气现象、高低温和风速风向预报，且预报时次只有一天三次。到2012年，更先进的气象预报能够在未来24小时内的天气预报进行细化，时间分辨率为逐6小时。但不论从空间尺度还是时间尺度上，都不够精细化。随着气象服务和市场的需求发展，研制更高分辨率的气象数据已迫在眉睫。以天气预报为例，目前最高时空分辨率的预报为：逐3小时预报未来10天5*5公里的天气情况。早在2017年，格点气象服务就已经能够完成高分辨率天气预报数据的业务化工作，且在时空尺度上均更加精细，基本能做到逐小时预报未来24小时1*1公里范围内的常规天气和灾害性天气情况，此外，网格化预报不仅包含陆地，同样也能覆盖海洋10*10公里范围内的天气情况。
但是，目前的预报预警精细化与智能化程度仍有待提高，主要存在以下几方面问题：1、现有的气象预报预警网络还不够完善，气象预报预警服务能力有待进一步提高，体现在当前气象业务体系对于突发气象灾害的监测能力弱、预报时效短、预报准确率仍不能具有针对性地满足各类用户的需求；2、气象预报预警信息共享不够充分，部分信息传播仍依靠传统方式，气象预报预警信息传播不及时，不能完全满足天气预报预警时效性的特点；3、目前天气预报产品的制作不够智能化与人性化，预报产品制作效率较低，亟需实现预报制作的智能化以及发布的主动化。
针对相关技术中的问题，目前尚未提出有效的解决方案。
发明内容
针对相关技术中的问题，本发明提出一种格点气象服务产品精准制作分发系统及方法，以克服现有相关技术所存在的上述技术问题。
为此，本发明采用的具体技术方案如下：
根据本发明的一个方面，提供了一种格点气象服务产品精准制作分发系统，该系统包括以下组成：
前端用户模块，用于执行用户操作及反馈气象服务信息；
格点气象检测模块，用于实现格点精细化预报，获取气象数据；
路径规划模块，用于实现用户主动输入位置信息后的路径规划；
数据处理模块，用于将所述气象数据进行处理与压缩编码；
服务发布模块，用于将气象服务产品发布到特定接收终端；
气象数据库模块，用于存储记录所述气象数据及历史气象数据；
气象风险评估模块，用于对所述气象数据进行风险评估；
后台监控维护模块，用于对发布过程进行监控，实现系统维护。
进一步的，所述前端用户模块包括终端定位单元、显示反馈单元及输入单元；
其中，所述输入单元用于实现用户主动输入功能，所述终端定位单元用于获取用户的位置信息，所述显示反馈单元用于直观显示发布的气象数据值。
进一步的，所述气象数据库模块包括历史气象数据库与气象发布库。
进一步的，所述数据处理模块包括数据清洗单元、数据压缩单元及数据整合单元；
其中，所述数据清洗单元用于对所述气象数据进行清洗处理，降低数据的重复率，所述数据压缩单元用于对所述气象数据进行压缩编码，降低资源系统的占用，所述数据整合单元用于对所述气象数据进行插值处理，得到更完整的数值。
根据本发明的另一个方面，还提供了一种格点气象服务产品精准制作分发方法，该方法包括以下步骤：
S1、基于格点气象检测模块进行城市气象的格点化预报，获取精细化气象数据；
S2、对所述气象数据进行清洗与插值，形成气象数据集合；
S3、对所述气象数据集合进行压缩编码，上传至气象发布库中；
S4、结合历史气象数据库，对所述气象数据进行风险评估；
S5、根据用户行为获取授权，发布相应格点内的所述气象数据及气象风险评估结果；
S6、后台实时监控当前气象数据及分发状态，判定预报准确性并存入历史气象数据库。
进一步的，所述对所述气象数据进行清洗与插值，形成气象数据集合包括以下步骤：
S21、采用质量控制算法对所述气象数据中的脏数据进行清洗，并进行重复性检验；
S22、采用反距离加权法对所述气象数据进行插值，形成完成的气象数据集合，转化为格点化的面数据。
进一步的，所述对所述气象数据集合进行压缩编码，上传至气象发布库，包括以下步骤：
S31、获取气象数据集合，将集合中的第一个数据完整存储；
S32、对所述气象数据集合中的第二个数据开始，基于前一个数据为基准依次进行编码压缩；
S33、对待压缩数据的时戳秒值进行编码压缩，将待压缩数据秒值减去前一数据秒值，差值作为秒值编码；
S34、对待压缩数据的时戳毫秒值进行编码压缩，将待压缩数据毫秒值与前一数据毫秒值对比，相同的毫秒值压缩不存储，不同的毫秒值作为毫秒值编码；
S35、对待压缩数据的质量值进行编码压缩，将待压缩数据质量值与前一数据质量值对比，相同的质量值压缩不存储，不同的质量值作为质量值编码；
S36、对待压缩数据的数据值进行编码压缩，不同数据类型的数据进行相应的编码；
S37、将所述气象数据作为编码压缩格式存储至气象数据库。
进一步的，所述结合历史气象数据库，对所述气象数据进行风险评估，包括以下步骤：
S41、采集格点内M年内的气象风险评分并根据M年的气象风险评分拟合呈N条风险波动曲线；
S42、对N条风险波动曲线进行基于密度的空间聚类，提取不同时间尺度下的风险波动特征；
S43、基于引力搜索算法对不同时间尺度下的风险波动特征进行聚类；
S44、计算风险波动特征聚类后的评价指标；
S45、重复进行聚类与计算，选取评价指标中的最小值对应的风险波动曲线作为风险评估结果。
进一步的，所述根据用户行为获取授权，发布相应格点内的所述气象数据及气象风险评估结果，包括以下步骤：
S51、若用户开启气象自动发布权限，则自动获取用户终端位置信息，实时发布该位置信息所在的格点气象数据及风险评估结果；
S52、若用户选择主动输入位置信息，则基于初始位置信息与终点位置信息进行路径规划，并发布初始位置、终点位置及路径所在格点的气象数据。
进一步的，所述基于初始位置信息与终点位置信息进行路径规划包括以下步骤：
S521、根据气象格点化构建城市路网模型，对城市路网地图进行网格化处理；
S522、根据用户输入的初始位置及终点位置确定初始坐标及终点坐标，确定两者所在的网格，并对应相应的格点气象数据；
S523、基于用户的初始坐标与终点坐标，构建城市路径规划模型；
S524、基于城市路径规划模型，计算出初始坐标至终点坐标之间各个路段的距离权重值，并将距离权重值最小的路段选为行驶路段；
S525、确定所述行驶路段所占用的网格数量及信息，并对应相应的格点气象数据。
本发明的有益效果为：通过在保证格点气象服务产品检测精度性与实时性的基础上，加强与市民与用户之间联系，通过用户主动选择与输入来实现多场景多用途的气象预报，从而在人的角度上提高气象服务产品制作及分发的精确性，且更加人性化；同时在气象检测与预报过程中，加入数据处理模块，对实时采集的气象数据进行清洗、压缩及插值处理，从而提高气象数据的完善性、精确性及高效性，避免了传统检测过程中存在大量的数据导致系统的资源占用，从而大大提高数据传输的效率，且通过无损压缩保证数据传输过程中的安全稳定；此外，通过气象风险评估模块能够实现气象的及时检测评估，大程度降低恶劣天气所带来的影响，达到提醒警示的目的。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是根据本发明实施例的一种格点气象服务产品精准制作分发系统的结构框图；
图2是根据本发明实施例的一种格点气象服务产品精准制作分发方法的流程图。
图中：
1、前端用户模块；2、格点气象检测模块；3、路径规划模块；4、数据处理模块；5、服务发布模块；6、气象数据库模块；7、气象风险评估模块；8、后台监控维护模块。
具体实施方式
根据本发明的实施例，提供了一种格点气象服务产品精准制作分发系统。
现结合附图和具体实施方式对本发明进一步说明，如图1所示，根据本发明实施例的格点气象服务产品精准制作分发系统，该系统包括以下组成：
前端用户模块1，用于执行用户操作及反馈气象服务信息；
其中，所述前端用户模块1包括终端定位单元、显示反馈单元及输入单元；
所述输入单元用于实现用户主动输入功能，所述终端定位单元用于获取用户的位置信息，所述显示反馈单元用于直观显示发布的气象数据值。
格点气象检测模块2，用于实现格点精细化预报，获取气象数据；
其中，所述气象数据库模块6包括历史气象数据库与气象发布库。
路径规划模块3，用于实现用户主动输入位置信息后的路径规划；
数据处理模块4，用于将所述气象数据进行处理与压缩编码；
其中，所述数据处理模块4包括数据清洗单元、数据压缩单元及数据整合单元；
所述数据清洗单元用于对所述气象数据进行清洗处理，降低数据的重复率，所述数据压缩单元用于对所述气象数据进行压缩编码，降低资源系统的占用，所述数据整合单元用于对所述气象数据进行插值处理，得到更完整的数值。
服务发布模块5，用于将气象服务产品发布到特定接收终端；
气象数据库模块6，用于存储记录所述气象数据及历史气象数据；
气象风险评估模块7，用于对所述气象数据进行风险评估；
后台监控维护模块8，用于对发布过程进行监控，实现系统维护。
在一个实施例中，
根据本发明的另一个实施例，还提供了一种格点气象服务产品精准制作分发方法，该方法包括以下步骤：
S1、基于格点气象检测模块进行城市气象的格点化预报，获取精细化气象数据；
S2、对所述气象数据进行清洗与插值，形成气象数据集合；
其中，所述对所述气象数据进行清洗与插值，形成气象数据集合包括以下步骤：
S21、采用质量控制算法对所述气象数据中的脏数据进行清洗，并进行重复性检验；
S22、采用反距离加权法对所述气象数据进行插值，形成完成的气象数据集合，转化为格点化的面数据。
S3、对所述气象数据集合进行压缩编码，上传至气象发布库中；
其中，所述对所述气象数据集合进行压缩编码，上传至气象发布库，包括以下步骤：
S31、获取气象数据集合，将集合中的第一个数据完整存储；
S32、对所述气象数据集合中的第二个数据开始，基于前一个数据为基准依次进行编码压缩；
S33、对待压缩数据的时戳秒值进行编码压缩，将待压缩数据秒值减去前一数据秒值，差值作为秒值编码；
S34、对待压缩数据的时戳毫秒值进行编码压缩，将待压缩数据毫秒值与前一数据毫秒值对比，相同的毫秒值压缩不存储，不同的毫秒值作为毫秒值编码；
S35、对待压缩数据的质量值进行编码压缩，将待压缩数据质量值与前一数据质量值对比，相同的质量值压缩不存储，不同的质量值作为质量值编码；
S36、对待压缩数据的数据值进行编码压缩，不同数据类型的数据进行相应的编码；
S37、将所述气象数据作为编码压缩格式存储至气象数据库。
S4、结合历史气象数据库，对所述气象数据进行风险评估；
其中，所述结合历史气象数据库，对所述气象数据进行风险评估，包括以下步骤：
S41、采集格点内M年内的气象风险评分并根据M年的气象风险评分拟合呈N条风险波动曲线；
S42、对N条风险波动曲线进行基于密度的空间聚类，提取不同时间尺度下的风险波动特征；
S43、基于引力搜索算法对不同时间尺度下的风险波动特征进行聚类；
S44、计算风险波动特征聚类后的评价指标；
S45、重复进行聚类与计算，选取评价指标中的最小值对应的风险波动曲线作为风险评估结果。
S5、根据用户行为获取授权，发布相应格点内的所述气象数据及气象风险评估结果；
其中，所述根据用户行为获取授权，发布相应格点内的所述气象数据及气象风险评估结果，包括以下步骤：
S51、若用户开启气象自动发布权限，则自动获取用户终端位置信息，实时发布该位置信息所在的格点气象数据及风险评估结果；
S52、若用户选择主动输入位置信息，则基于初始位置信息与终点位置信息进行路径规划，并发布初始位置、终点位置及路径所在格点的气象数据。
此外，所述基于初始位置信息与终点位置信息进行路径规划包括以下步骤：
S521、根据气象格点化构建城市路网模型，对城市路网地图进行网格化处理；
S522、根据用户输入的初始位置及终点位置确定初始坐标及终点坐标，确定两者所在的网格，并对应相应的格点气象数据；
S523、基于用户的初始坐标与终点坐标，构建城市路径规划模型；
S524、基于城市路径规划模型，计算出初始坐标至终点坐标之间各个路段的距离权重值，并将距离权重值最小的路段选为行驶路段；
S525、确定所述行驶路段所占用的网格数量及信息，并对应相应的格点气象数据。
S6、后台实时监控当前气象数据及分发状态，判定预报准确性并存入历史气象数据库。
综上所述，借助于本发明的上述技术方案，通过在保证格点气象服务产品检测精度性与实时性的基础上，加强与市民与用户之间联系，通过用户主动选择与输入来实现多场景多用途的气象预报，从而在人的角度上提高气象服务产品制作及分发的精确性，且更加人性化；同时在气象检测与预报过程中，加入数据处理模块，对实时采集的气象数据进行清洗、压缩及插值处理，从而提高气象数据的完善性、精确性及高效性，避免了传统检测过程中存在大量的数据导致系统的资源占用，从而大大提高数据传输的效率，且通过无损压缩保证数据传输过程中的安全稳定；此外，通过气象风险评估模块能够实现气象的及时检测评估，大程度降低恶劣天气所带来的影响，达到提醒警示的目的。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种格点气象服务产品精准制作分发系统，其特征在于，该系统包括以下组成：
前端用户模块（1），用于执行用户操作及反馈气象服务信息；
格点气象检测模块（2），用于实现格点精细化预报，获取气象数据；
路径规划模块（3），用于实现用户主动输入位置信息后的路径规划；
数据处理模块（4），用于将所述气象数据进行处理与压缩编码；
服务发布模块（5），用于将气象服务产品发布到特定接收终端；
气象数据库模块（6），用于存储记录所述气象数据及历史气象数据；
气象风险评估模块（7），用于对所述气象数据进行风险评估；
后台监控维护模块（8），用于对发布过程进行监控，实现系统维护。
2.根据权利要求1所述的一种格点气象服务产品精准制作分发系统，其特征在于，所述前端用户模块（1）包括终端定位单元、显示反馈单元及输入单元；
其中，所述输入单元用于实现用户主动输入功能，所述终端定位单元用于获取用户的位置信息，所述显示反馈单元用于直观显示发布的气象数据值。
3.根据权利要求1所述的一种格点气象服务产品精准制作分发系统，其特征在于，所述气象数据库模块（6）包括历史气象数据库与气象发布库。
4.根据权利要求1所述的一种格点气象服务产品精准制作分发系统，其特征在于，所述数据处理模块（4）包括数据清洗单元、数据压缩单元及数据整合单元；
其中，所述数据清洗单元用于对所述气象数据进行清洗处理，降低数据的重复率，所述数据压缩单元用于对所述气象数据进行压缩编码，降低资源系统的占用，所述数据整合单元用于对所述气象数据进行插值处理，得到更完整的数值。
5.一种格点气象服务产品精准制作分发方法，用于权利要求1中所述格点气象服务产品精准制作分发系统的实现，其特征在于，该方法包括以下步骤：
S1、基于格点气象检测模块进行城市气象的格点化预报，获取精细化气象数据；
S2、对所述气象数据进行清洗与插值，形成气象数据集合；
S3、对所述气象数据集合进行压缩编码，上传至气象发布库中；
S4、结合历史气象数据库，对所述气象数据进行风险评估；
S5、根据用户行为获取授权，发布相应格点内的所述气象数据及气象风险评估结果；
S6、后台实时监控当前气象数据及分发状态，判定预报准确性并存入历史气象数据库。
6.根据权利要求5所述的一种格点气象服务产品精准制作分发方法，其特征在于，所述对所述气象数据进行清洗与插值，形成气象数据集合包括以下步骤：
S21、采用质量控制算法对所述气象数据中的脏数据进行清洗，并进行重复性检验；
S22、采用反距离加权法对所述气象数据进行插值，形成完成的气象数据集合，转化为格点化的面数据。
7.根据权利要求6所述的一种格点气象服务产品精准制作分发方法，其特征在于，所述对所述气象数据集合进行压缩编码，上传至气象发布库，包括以下步骤：
S31、获取气象数据集合，将集合中的第一个数据完整存储；
S32、对所述气象数据集合中的第二个数据开始，基于前一个数据为基准依次进行编码压缩；
S33、对待压缩数据的时戳秒值进行编码压缩，将待压缩数据秒值减去前一数据秒值，差值作为秒值编码；
S34、对待压缩数据的时戳毫秒值进行编码压缩，将待压缩数据毫秒值与前一数据毫秒值对比，相同的毫秒值压缩不存储，不同的毫秒值作为毫秒值编码；
S35、对待压缩数据的质量值进行编码压缩，将待压缩数据质量值与前一数据质量值对比，相同的质量值压缩不存储，不同的质量值作为质量值编码；
S36、对待压缩数据的数据值进行编码压缩，不同数据类型的数据进行相应的编码；
S37、将所述气象数据作为编码压缩格式存储至气象数据库。
8.根据权利要求7所述的一种格点气象服务产品精准制作分发方法，其特征在于，所述结合历史气象数据库，对所述气象数据进行风险评估，包括以下步骤：
S41、采集格点内M年内的气象风险评分并根据M年的气象风险评分拟合呈N条风险波动曲线；
S42、对N条风险波动曲线进行基于密度的空间聚类，提取不同时间尺度下的风险波动特征；
S43、基于引力搜索算法对不同时间尺度下的风险波动特征进行聚类；
S44、计算风险波动特征聚类后的评价指标；
S45、重复进行聚类与计算，选取评价指标中的最小值对应的风险波动曲线作为风险评估结果。
9.根据权利要求8所述的一种格点气象服务产品精准制作分发方法，其特征在于，所述根据用户行为获取授权，发布相应格点内的所述气象数据及气象风险评估结果，包括以下步骤：
S51、若用户开启气象自动发布权限，则自动获取用户终端位置信息，实时发布该位置信息所在的格点气象数据及风险评估结果；
S52、若用户选择主动输入位置信息，则基于初始位置信息与终点位置信息进行路径规划，并发布初始位置、终点位置及路径所在格点的气象数据。
10.根据权利要求9所述的一种格点气象服务产品精准制作分发方法，其特征在于，所述基于初始位置信息与终点位置信息进行路径规划包括以下步骤：
S521、根据气象格点化构建城市路网模型，对城市路网地图进行网格化处理；
S522、根据用户输入的初始位置及终点位置确定初始坐标及终点坐标，确定两者所在的网格，并对应相应的格点气象数据；
S523、基于用户的初始坐标与终点坐标，构建城市路径规划模型；
S524、基于城市路径规划模型，计算出初始坐标至终点坐标之间各个路段的距离权重值，并将距离权重值最小的路段选为行驶路段；
S525、确定所述行驶路段所占用的网格数量及信息，并对应相应的格点气象数据。
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