氣象災害預警信息編碼技術與應用

■ 王春芳 李小汝

氣象災害預警信息是各級氣象主管機構所屬的氣象臺站向社會公眾發布的預警信息，包括災害類別、預警級別、起始時間、可能影響區域、警示事項、應采取的措施和發布機關等信息元素。預警信息編碼技術的應用，可有效提高氣象預警信息的制作、交換、處理、存儲及發布的規范性和自動化程度，是預警業務現代化的基礎。

氣象災害預警信息是各級氣象主管機構所屬的氣象臺站向社會公眾發布的預警信息。要實現預警信息在信息系統中的自動交換和處理，提高預警信息制作的規范性和預警業務的管理水平，需要對預警信息的關鍵信息元素進行編碼，使之成為智能設備可識別的信息。

美國國家海洋和大氣管理局（NOAA）天氣廣播（NWR)系統從20世紀80年代起，使用特定區域消息編碼（SAME）技術進行預警信息發布，顯著提高了信息發布的針對性和時效性。2004年，為實現基于互聯網的預警信息傳播和共享，結構化信息標準促進組織（OASIS）制定了通用警報協議（Common Alerting Protocol，CAP)，并被國際電信聯盟（ITU）采納為X.1303推薦標準。CAP規定了預警信息的組成元素、數據字典和部分元素的編碼。但是作為國際通用標準，沒有給出所有元素，特別是與使用區域、預警領域關系密切的元素的編碼，無法在實際系統中直接使用。

國家氣象信息中心一直從事預警信息編碼技術研究，提出了我國預警信息發布部門、發布時間，災害類別與級別以及影響區域的編碼方法。該編碼方法在北斗衛星預警信息發布系統（以下簡稱北斗發布系統）和國家突發事件預警信息發布系統（以下簡稱國突發布系統）建設中獲得應用。2013年，為推動預警信息編碼技術的應用，從源頭上規范氣象災害預警信息的制作、交換、處理、存儲及發布，提高氣象預警業務管理水平，國家氣象信息中心和國家氣象中心聯合編制氣象行業標準《氣象災害預警信息編碼規范》（QX/T 342-2016）。

本文以QX/T 342-2016為例，介紹氣象災害預警信息的組成元素以及災害類別、預警級別、影響區域、發布單位等關鍵信息元素的編碼方法，然后結合國突發布系統和北斗發布系統，介紹了預警信息編碼技術在實際系統中的應用。

1　預警信息的組成元素

常規預警信息只是一段簡短的文字信息，隨著互聯網、多媒體技術的應用，預警信息的內容越來越豐富，元素數量不斷增加。CAP定義了44個通用預警信息元素及其組成結構。QX/T 342-2016采納了CAP的信息結構和大部分元素，并根據我國氣象災害預警信息制作、交換、處理、存儲及發布的需要，增加了部分新元素，如圖1所示。

圖1　氣象災害預警信息結構及組成

預警信息實體是氣象災害預警信息的基本信息單元，由其下屬信息元素和一個或多個內容信息實體組成。預警信息實體下屬信息元素包括預警信息標識、發布單位標識、發布時間、信息種類、信息類型、信息來源、說明、引用信息和相關信息。內容信息實體由其下屬信息元素和若干附件信息實體及影響區域實體組成。內容信息實體下屬信息元素包括語種、預警信息名稱、預警級別代碼、預警類別代碼、附加預警、緊迫度、確定性、受眾、起報時間、過期時間、預警時效、發布單位、聯合發布單位、標題、正文、正文縮寫、防御指南、制作人、簽發人、聯系方式、附加信息訪問地址和發布渠道。附件信息實體下屬信息元素包括附件描述、MIME類型、文件大小、獲取地址、Base-64編碼和Hash碼。影響區域實體下屬信息元素包括區域描述、大地坐標系、多邊形區域、圓形區域、地理區域編碼、多點、線、海拔、最大海拔和影響測站。圖中“0..*”表示0或多，“0..1”表示0或1，“1..*”表示1或多，沒有標明的情況，嚴格為1。圖中實體有必選的元素和/或可選的元素。可選的實體可以有必選的元素,只在選用了可選實體時，這些元素才成為必選。

不同的系統，不同的標準，由于建設和制定的時間不同，使用范圍不同，預警信息元素組成和編碼方法有所不同，但都包含預警（災害）類別、預警級別、影響區域、發布單位等基本元素及編碼。本文結合國突發布系統、北斗發布系統和QX/T 342-2016，重點介紹這4種信息元素的編碼和應用。

2　元素編碼

2.1　預警類別編碼

QX/T 342-2016作為氣象行業標準，制定了已在氣象主管部門備案的16種氣象災害預警，38種氣象災害預警信號的5位字母編碼，如“TYPHW”表示臺風預警，“RNSMS”表示暴雨預警信號。國突發布系統為支持自然災害、事故災難、公共衛生事件、社會安全等所有突發事件預警信息發布的需要，采用了《國家應急平臺體系信息資源分類與編碼規范》制定的5位數字、字母匯合編碼，比如“突發事件/自然災害/氣象災害/臺風”的代碼為“11B01”。

2.2　預警級別編碼

依據突發公共事件可能造成的危害程度、緊急程度和發展勢態，將預警級別劃分為四級：Ⅰ級（特別嚴重）、Ⅱ級（嚴重）、Ⅲ級（較重）和Ⅳ級（一般），依次用紅色、橙色、黃色和藍色表示。國突發布系統和北斗發布系統都采用了這一分級方法。QX/T 342-2016根據氣象業務的最新發展，將氣象災害預警級別分為黑色、紅色、橙色、黃色、藍色、白色和其他7個級別，用BLACK、RED、ORANG、YELLOW、BLUE、WHITE、OTHER表示。

2.3　地理區域編碼

采用我國12位行政區劃代碼作為地理區域編碼方法，并在國突發布系統、北斗發布系統以及QX/T 342-2016的編制中獲得應用。我國行政區劃代碼第1、2位為省級碼，第3、4位為地級碼，第5、6位為縣級碼，第7、8、9位為鄉級碼，第10、11、12位為村級碼。比如“420000000000”表示湖北省全省區域，“420500000000”表示湖北省宜昌市全市區域，“420527000000”表示湖北省宜昌市秭歸縣全縣區域，“420527104000”表示湖北省宜昌市秭歸縣沙鎮溪全鎮全鎮區域，“420527104203”表示湖北省宜昌市秭歸縣沙鎮溪鎮范家坪村全村區域。

2.4　發布單位編碼

將我國《中央黨政機關、人民團體及其他機構代碼》(GB/T 4657)與行政區劃代碼結合，作為發布單位的編碼。比如“416420500”表示湖北省宜昌市氣象局。國突發布系統、北斗發布系統建設和QX/T 342-2016的編制都采用了這一方法。

3　實際應用

3.1　國突發布系統

國突發布系統是根據《 “十一五”期間國家突發公共事件應急體系建設規劃》建設的國家突發事件預警信息發布系統，由中國氣象局負責系統建設、運行與維護，為黨中央國務院、各政府部門、各單位應急責任人和社會公眾提供預警信息服務。

為實現政府各部門預警信息交換與共享，國突發布系統基于CAP協議，制定了預警信息的統一格式與編碼，示例如下。

其中，是發布單位標識、是預警級別標識，是預警類別標識，是地理區域編碼標識。與國突發布系統對接的各發布手段，基于這些標識，獲取元素編碼，實現預警信息的自動和處理和轉發。

3.2　北斗發布系統

北斗是我國自主發展、獨立運行的全球衛星導航系統（BeiDou Navigation Satellite System，BDS），并具有短報文通信功能。利用北斗衛星發布預警信息，可提高預警信息的覆蓋范圍和時效性, 填補我國海洋及陸地邊遠地區預警信息發布空白。

短報文通信系統傳輸能力有限。為節約信道資源，消除冗余信息，設計了基于ASCII碼和BCD碼的預警信息北斗發布協議，示例如下：

FFF801FF0000FF000416110000161026170100161 02617000016102717000011421720201101000000001102 28000000FFFE……FFFF

其中，“FFF801FF0000FF00”是起始信息編碼，“416110000”是北京市氣象局編碼，“1142172”是大霧橙色預警編碼，“110100000000”是北京市市轄區編碼， “110228000000”是密云縣編碼。

北斗預警終端（北斗發布系統的接收終端）接收到預警信息后，首先根據地理區域編碼，對預警信息進行過濾，消除冗余信息，然后根據預警信息級別編碼，啟動紅、橙、黃、藍等不同級別的報警，如正文顯示、語音朗讀、圖標閃爍、振鈴等。

4　結語

預警信息編碼技術的應用，可有效提高預警信息的制作、交換、處理、存儲及發布的規范性和自動化程度，是預警業務現代化的基礎。但是，預警信息編碼技術的前提是元素內容的分級與分類。由于我國預警信息編碼技術起步較晚，預警信息的組成元素還不夠完整，元素的分級、分類標準也不完善，給預警信息編碼技術的應用帶來困難。隨著氣象現代、信息化的發展，預警信息分級分類標準將不斷完善，預警信息編碼技術的應用也將越來越廣泛。該技術不僅為預警業務系統建設提供支撐，也可為其他業務系統建設提供有益參考。

深入閱讀

孫健, 裴順強, 李霞, 2012. 多渠道、多手段并用的預警信息發布系統—國家突發公共事件預警信息發布系統項目建設簡介.科技成果管理與研究, 10: 79-82.

王春芳, 陳永濤, 李春來, 等, 2014. 基于北斗衛星的預警信息發布技術研究及實現. 應用氣象學報, 25(3): 375-384.

王春芳, 李春來, 陳永濤, 等, 2009. 衛星通信預警信息發布編碼研究. 電信科學, 25(12): 36-40.

楊軍, 曹沖, 2004. 我國北斗衛星導航系統應用需求及效益分析.武漢大學學報(信息科學版), 29(9): 775-777.

中國氣象局, 2017. 中華人民共和國氣象行業標準氣象災害預警信息編碼規范QX/T 342-2016. 北京: 氣象出版社.