省級基礎氣象數據共享優化方案

欒永明

遼寧省氣象信息中心 110166

氣象觀測數據一直是氣象預報的基礎，如果沒有各類觀測數據，預報人員將無法準確的預報天氣過程，而如果數據獲取不及時，不僅浪費了各類氣象觀測資源，同樣影響預報人員及時預測預報天氣過程甚至延誤災害性天氣預警及信息的發布,直接威脅到人民群眾的生命財產安全。因此如何及時準確地獲取各類氣象觀測數據，發揮各類資料的最大效能，提高氣象預報預測能力已成為氣象事業發展的一個關鍵。

1.現狀及弊端

目前遼寧省基礎氣象數據共享主要由新一代氣象通信系統負責，其數據來源主要為省內收集并上傳的各類氣象數據以及從我國氣象部門正在使用的中國氣象局衛星數據廣播系統(CMACast系統)(圖1)接收到的數據。該系統已經成為我國氣象部門獲取全國以及部分國外氣象數據資料的主要手段，這套系統較以往系統有了很大的提高，其廣播的數據不僅種類繁多，而且數量龐大，日均文件數量超過50萬條，累計大小超過200G完全可以滿足當前氣象基礎資料傳輸需求。但是，由于該系統為衛星廣播數據接收系統，易受天氣、環境、輻射、電磁干擾等諸多因素的影響，產生系統無接收信號、數據未完整接收等現象。并且此類現象時常出現于重大天氣過程時，造成各類數據的不完整甚至缺失，嚴重影響了預報人員對天氣形勢的判斷和災害性天氣預測預報的準確性。為了降低各類環境因素對系統的影響，中國氣象局對其衛星廣播系統進行了相應的升級，增加了依托地面寬帶網絡的氣象數據補調功能，從而提高了氣象數據補充獲取與對外共享的及時準確性。但是隨著科技的發展，新增氣象信息在為氣象服務工作提供了更好的數據支撐的同時，也給全國氣象信息傳輸、處理、共享帶來了新的壓。特別是風云三系列衛星的相繼應用使目前這種數據補調傳輸及共享模式的幾個弊端也越發突顯。

1）由于目前各省的CMACast系統與上行服務器同屬于新一代氣象通信系統集群，且上、下行氣象數據傳輸共用同一條地面寬帶線路，氣象數據的下載，特別是各類氣象衛星數據的補調與共享將過多的占用服務器系統及網絡資源，如果不對數據下載及共享進行有效限制，將會給數據上傳帶來不穩定因素，影響本省氣象數據上行傳輸的時效性，降低本省氣象數據在全國各氣象部門的使用效能，而如果限制系統的下載與共享所占用的系統資源，則又無法滿足全省氣象部門及用戶對基礎氣象數據特別是風云系列衛星數據的需求，從而大大降低了新增氣象數據在氣象服務工作中的實際應用效果，造成氣象信息資源的極大浪費。

2）數據補調功能需要依托新一代通信系統，該系統為集群系統軟件平臺，目前只能提供給省級氣象部門。而市、縣級氣象機構不具備安裝該系統的軟、硬件條件，致使市、縣級在遇到影響衛星接收效果的重大天氣過程時無法對缺失的數據進行自主補調。同時，在遇到重大天氣過程時往往省級中心為保證上行氣象數據傳輸的時效性、準確性，會不同程度的降低數據下載及共享所占集群系統資源的比例，使原本就無法滿足市、縣級單位使用的省級氣象數據共享資源更加稀缺。從而影響市、縣級預報人員對天氣形勢的判斷和災害性天氣預測預報的準確性。

3）由于市、縣級氣象機構對省內其他地區的各類氣象資料及受環境影響而導致的衛星廣播系統缺失數據的需求，省級中心需要對市縣級氣象機構共享上述數據，大量人員、機構需要擁有省級核心傳輸服務集群的訪問權限，這樣一來不但會給省級數據傳輸帶來極大的安全隱患，還提高了省級系統的運行風險。

4）由于目前我國的氣象數據上行傳輸多為定時傳輸，數據傳輸時間較為集中，所以在特定的時間段，氣象數據的上行傳輸需要較大的網絡帶寬支持，而下行補調系統又不支持數據下載時間的限定功能，不僅無法合理利用空閑時間段的帶寬資源，還極易造成網絡擁堵影響數據上傳的及時、準確性。

從目前省級氣象數據傳輸流程及軟硬件配置來看，如果只從軟件層面上進行調整已很難從根本上解決系統資源占用及用戶對共享數據的需求問題。而解決問題最有效的辦法就是從軟、硬件兩個層面將數據共享系統與上行傳輸系統有效的分離開，從而建立起兩套相對獨立的氣象數據處理系統。

2.獨立的氣象數據上行傳輸系統的優點

獨立的氣象數據上行傳輸系統不僅能夠更好分配和利用現有的系統資源，還將有效的降低因大量機構人員訪問而帶來的諸多安全隱患，極大的提高省級氣象數據上行傳輸系統安全及穩定性。而獨立于上行系統集群的數據接收、存儲、共享系統也因此而具備以下幾個方面的優點。

1) 能夠滿足上行氣象傳輸系統在數據補調及資料共享時對系統資源的需求，提高氣象資料存儲時長，增加可供用戶使用的歷史氣象數據存儲時長，及時的補充更多在數據傳輸中缺失的氣象數據，進一步提高氣象數據資源的利用率。

2) 與上行集群分離后系統可以將全部資源應用于對氣象數據的下載及共享，不僅能夠支持和滿足更多用戶對數據共享的需求，還大量減少訪問核心服務器機構人員數量，方便對各級用戶進行管理和限制，提高各系統的安全穩定性。

3)能夠更好的對數據補調系統進行科學的限制及管理。通過對軟件或硬件簡單的設置就能夠對下行數據對帶寬占用進行時間限定，不僅有效提高了上行氣象傳輸時效性，避免造成網絡擁堵。還能夠對空閑的網絡資源進行合理的利用，提高網絡使用效率。

4)能夠更加合理的對氣象數據資料進行多級的、細致的分類存儲，以便為共享用戶提供更多的數據檢索方式，方便氣象預報人員對其進行檢索，還將對未來氣象數據共享開發提供更有力的支持。

圖1 中國氣象局衛星數據廣播系統(CMACast系統)

3.獨立的數據共享系統的不足

1) 由于氣象數據量龐大該系統需要較大的存儲及配套設備。且如果該系統為單機系統一旦系統故障很難在短時間恢復，影響面廣。而如果增加備份服務器則進一步增加了建設難度以及建設成本。

2) 該系統建設初期為了更有效的對數據下載進行管理，需要對所有共享的氣象數據的文件命名規律、文件類型、傳輸及下載時間、數據文件大小、傳輸時效等信息進行采集，建立龐大的資料檢索及歸檔存放信息數據庫，建設難度較大。

綜上所述如要建立起一套完整、方便、快捷、穩定的氣象數據共享系統，必須將上下行氣象資料傳輸系統進行有效的分離，提高各系統的獨立性，使之互不影響，才能提高各系統的安全穩定性，充分發揮各類氣象觀測資料的最大效能，提高氣象預測預報的及時、準確性，更好的為人民服務。