大數(shù)據(jù)時(shí)代氣象數(shù)據(jù)分析應(yīng)用方向探析

孫周林

廣德縣氣象局，安徽宣城 242200

天氣對于人們的生產(chǎn)、生活都具有直接的影響。目前，我國的天氣預(yù)報(bào)主要就是通過先進(jìn)的技術(shù)對數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，最終將結(jié)果發(fā)布給廣大群眾。但是，隨著大數(shù)據(jù)時(shí)代的到來，數(shù)據(jù)中所包含的信息日漸增多，其中有很多數(shù)據(jù)處于隱藏狀態(tài)，所以傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)分析方式已經(jīng)不能滿足群眾的基本需求。對此，相關(guān)人員需要加大研究氣象數(shù)據(jù)的力度，提升氣象數(shù)據(jù)的價(jià)值，從而實(shí)現(xiàn)天氣預(yù)報(bào)的重要意義。

1 大數(shù)據(jù)時(shí)代氣象數(shù)據(jù)的特征與構(gòu)成

1.1 氣象數(shù)據(jù)的特征

氣象數(shù)據(jù)是大數(shù)據(jù)的重要組成部分，所以其自身具備很多大數(shù)據(jù)的特征。基于對氣象數(shù)據(jù)的具體分析能夠發(fā)現(xiàn)，其特征主要包括以下兩點(diǎn)：（1） 數(shù)據(jù)量大。在氣象部門的工作、發(fā)展中，政府會(huì)建設(shè)、安裝多種地面接收裝置、雷達(dá)設(shè)備等，同時(shí)在科技不斷成熟的過程中，衛(wèi)星技術(shù)廣泛應(yīng)在氣象部門的工作中，其監(jiān)測的結(jié)果如圖1所示。由于我國也將氣象衛(wèi)星發(fā)射到太空用于氣象監(jiān)測，所以在使用這些設(shè)備時(shí)就會(huì)有大量的數(shù)據(jù)產(chǎn)生。但是，對于氣象觀測而言，并非不間斷進(jìn)行的，因此與氣象相關(guān)的數(shù)據(jù)信息并不會(huì)無限制增長；（2） 商業(yè)價(jià)值。雖然氣象數(shù)據(jù)主要來源于太空衛(wèi)星的采集，有很多內(nèi)容是重復(fù)的，但是可以將其應(yīng)用在旅游、交通等行業(yè)之中，所以具有較高的商業(yè)價(jià)值。

圖 1 氣象云圖

1.2 氣象數(shù)據(jù)的構(gòu)成

基于對氣象部門工作內(nèi)容的分析，在其全過程中會(huì)產(chǎn)生大量的數(shù)據(jù)，其中包括天氣數(shù)據(jù)、氣候數(shù)據(jù)，并將其統(tǒng)稱為氣象數(shù)據(jù)。具體而言，氣候數(shù)據(jù)的產(chǎn)生就是利用特定的檢測儀器，測量環(huán)境中的所有相關(guān)信息，同時(shí)將測量所得到的結(jié)果進(jìn)行分析、整理，最終獲得具有預(yù)報(bào)性質(zhì)的氣候數(shù)據(jù)。在社會(huì)快速發(fā)展的過程中，全球范圍內(nèi)都加深了對氣候的研究，其目的就是全面提升氣候數(shù)據(jù)的精準(zhǔn)性，擴(kuò)大氣候數(shù)據(jù)所包含的內(nèi)容。而對于天氣數(shù)據(jù)的分析，主要就是為了對天氣的變化進(jìn)行推測。通過氣候數(shù)據(jù)、天氣數(shù)據(jù)的分析與對比，二者之間的主要差異在于：前者能夠?qū)⒛骋坏貐^(qū)長時(shí)間的天氣變化反映出來，而后者則主要反映某一地區(qū)短時(shí)間的天氣變化。即使如此，氣候數(shù)據(jù)、天氣數(shù)據(jù)之間還存在密切的關(guān)系，氣候數(shù)據(jù)是通過長時(shí)間對天氣數(shù)據(jù)的分析、梳理而得出的結(jié)果。對于我國的氣象數(shù)據(jù)而言，受多種因素的影響，當(dāng)前氣象部門主要將天氣數(shù)據(jù)作為研究與分析的對象[1]。

2 大數(shù)據(jù)時(shí)代氣象數(shù)據(jù)分析應(yīng)用方向

2.1 數(shù)據(jù)采集

目前，氣象數(shù)據(jù)的采集方式已經(jīng)具有明顯的大數(shù)據(jù)特征，但是僅僅是其表面的信息量增加，并非是真正意義上的大數(shù)據(jù)。事實(shí)上，通過大數(shù)據(jù)分析氣象數(shù)據(jù)，其所研究的內(nèi)容主要側(cè)重于非氣象類的信息，或者與氣象“毫無關(guān)系”的數(shù)據(jù)，但是卻能夠從其中獲得具有價(jià)值的氣象數(shù)據(jù)。所以，氣象大數(shù)據(jù)所包含的內(nèi)容較廣，除了傳統(tǒng)的氣象數(shù)據(jù)之外，還有很多其他方面的數(shù)據(jù)。例如：手機(jī)使用情況；網(wǎng)絡(luò)社交內(nèi)容；用戶對于氣象網(wǎng)站所訪問的時(shí)間、內(nèi)容、地點(diǎn)、時(shí)長等；某類商品的銷售時(shí)間；關(guān)注天氣信息的人群；航班信息等。因此，氣象大數(shù)據(jù)具有間接性、數(shù)據(jù)質(zhì)量低、數(shù)據(jù)量大、實(shí)時(shí)性強(qiáng)、檢測成本低、客觀與自動(dòng)的特征，下面通過具體案例進(jìn)行分析。美國氣象局將傳感器安裝在2000輛大巴上，所以能夠在大巴運(yùn)行移動(dòng)的過程中，收集沿途的光照度、濕度、溫度等，并將其實(shí)時(shí)傳回氣象數(shù)據(jù)中心，基本每隔10秒完成一次數(shù)據(jù)傳輸，也就是每個(gè)傳感器每天能夠收集的氣候數(shù)據(jù)量在10萬以上。同時(shí)，郵政部門將傳感器安裝郵政車上，以便對噪聲、污染、空氣質(zhì)量進(jìn)行檢測與分析，從而為人們生活、出行帶來更多便利[2]。

2.2 數(shù)據(jù)存儲

目前，就氣象數(shù)據(jù)的分析而言，大數(shù)據(jù)主要存在以下問題：（1） 數(shù)據(jù)存儲的容量問題，省級部門至少應(yīng)該實(shí)現(xiàn)PB級的數(shù)據(jù)儲存水平；（2） 數(shù)據(jù)存儲的速度問題，在大數(shù)據(jù)時(shí)代應(yīng)該實(shí)現(xiàn)“1秒輸出結(jié)果”的目標(biāo)。總的來說，氣象大數(shù)據(jù)所存在的上述問題，二者之間不僅是相互矛盾的，也是相互關(guān)聯(lián)的，所以最好的解決方式就是采用統(tǒng)籌方法。具體而言，若從根本上解決容量、速度的問題，其關(guān)鍵并非對數(shù)據(jù)系統(tǒng)進(jìn)行擴(kuò)容，而是應(yīng)該優(yōu)化系統(tǒng)的架構(gòu)，合理運(yùn)用氣象數(shù)據(jù)分析的算法。對此，相關(guān)人員可以采用非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)存儲、云計(jì)算、分布式計(jì)算、分布式儲存等技術(shù)，并對當(dāng)前的數(shù)據(jù)系統(tǒng)進(jìn)行改造、升級，構(gòu)建能夠滿足氣象大數(shù)據(jù)分析的新型數(shù)據(jù)中心。

2.3 數(shù)據(jù)挖掘

在大數(shù)據(jù)時(shí)代對氣象數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，其核心就是對天氣情況進(jìn)行預(yù)測，而大數(shù)據(jù)主要是通過把握各項(xiàng)數(shù)據(jù)之間的關(guān)系，從而分析過去并預(yù)測未來。例如：“清明時(shí)節(jié)雨紛紛”的傳統(tǒng)結(jié)論并非是邏輯推導(dǎo)，而是作者對于天氣的多年觀察而獲得的結(jié)果，這樣的方式能夠?qū)μ鞖庾兓M(jìn)行預(yù)測。與之相比，通過大數(shù)據(jù)技術(shù)對氣象數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，應(yīng)用非參數(shù)建模、復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)建模、多模式建模、高維建模等技術(shù)，從而在龐雜的數(shù)據(jù)中獲取具有更高價(jià)值的信息。對于氣象數(shù)據(jù)的挖掘，主要特征就是“混搭”、“多維”，同時(shí)已經(jīng)有了很多成功的案例，基本上都是在看似“毫無關(guān)系”的數(shù)據(jù)中發(fā)現(xiàn)其內(nèi)在的聯(lián)系。例如：美國天氣預(yù)報(bào)一直都會(huì)向能源交易企業(yè)、航空公司提供服務(wù)，同時(shí)能夠根據(jù)用戶查看天氣的頻次、地點(diǎn)與時(shí)間，分析并預(yù)測人們的消費(fèi)行為，從而幫助公司提高廣告投放的精度，如在干燥的天氣時(shí)銷售保濕型產(chǎn)品。另外，美國還推行“任何數(shù)據(jù)都不能少”的計(jì)劃，依據(jù)對數(shù)據(jù)的分析，獲得更加準(zhǔn)確的氣象數(shù)據(jù)結(jié)果，提高氣象部門天氣預(yù)報(bào)的精度[3]。

2.4 數(shù)據(jù)發(fā)布

對于氣象信息而言，尤其是預(yù)警信息，不僅要第一時(shí)間發(fā)布，還應(yīng)該更加準(zhǔn)確地發(fā)布，避免信息“過時(shí)”而失去其自身的價(jià)值。目前，很多用戶會(huì)在手機(jī)智能終端安裝“天氣通”“墨跡天氣”等APP，從而能夠獲得更具人性化的服務(wù)。在未來的發(fā)展中，天氣APP能夠結(jié)合用戶的消費(fèi)記錄、位置信息、上網(wǎng)記錄等為其推送個(gè)性化的天氣信息，甚至辦公電腦、家用電視等也能夠結(jié)合天氣變化、個(gè)人愛好、瀏覽記錄等為用戶推送個(gè)性化的天氣預(yù)報(bào)。具體來說，將振動(dòng)、方位、位置傳感器安裝在不同的設(shè)備中，所以互動(dòng)性強(qiáng)、操作便捷的智能手機(jī)將會(huì)在未來成為氣象數(shù)據(jù)發(fā)布的主要渠道之一。與此同時(shí)，用戶能夠利用智能手機(jī)將氣象信息音頻、視頻或者圖片及時(shí)發(fā)送給氣象中心，為數(shù)據(jù)的進(jìn)一步分析提供參考。通過這樣的方式，氣象中心不僅能夠?yàn)橛脩籼峁└訙?zhǔn)確的天氣預(yù)報(bào)信息，還能夠在一定程度上加強(qiáng)用戶、數(shù)據(jù)中心的交流，為大數(shù)據(jù)氣象分析的應(yīng)用提供重要保障。

3 結(jié)語

綜上所述，在大數(shù)據(jù)的時(shí)代中氣象數(shù)據(jù)具有其自身的特征、構(gòu)成，同時(shí)在未來的發(fā)展中大數(shù)據(jù)技術(shù)將會(huì)發(fā)揮其更強(qiáng)大的作用。以此為基礎(chǔ)，基于先進(jìn)技術(shù)分析氣象數(shù)據(jù)，提高了氣象溫度分布圖的分辨率，實(shí)現(xiàn)了信息系統(tǒng)的改造，提高了氣象觀測系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性，在根本上提升了天氣預(yù)報(bào)信息的精準(zhǔn)度，滿足了人們生產(chǎn)、生活的需求。為了能夠適應(yīng)社會(huì)的發(fā)展，可以將文中的方式應(yīng)用在未來的發(fā)展中。

[1] 張寧，吳秀娟，任丹.淺析計(jì)算機(jī)病毒對氣象業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò)的危害與防范[J].中國新通信，2016，18（21）：67.

[2] 李星玉.大數(shù)據(jù)時(shí)代下檔案信息安全管理探析[J].城建檔案，2016（9）：65-66.

[3] 沈文海.氣象數(shù)據(jù)的“大數(shù)據(jù)應(yīng)用”淺析——《大數(shù)據(jù)時(shí)代》思維變革的適用性探討[J].中國信息化，2015（11）：20-31.