我國氣象大數據的發展趨勢研究

劉喆玥

摘要：大數據時代的到來，使得各行各業的發展又有了新的突破，同樣也給氣象行業帶來了新的機遇與挑戰，相比氣象大數據發展較早的其他國家來說，隨著我國氣象數據逐步開放共享，氣象大數據的發展受到社會各界的廣泛關注，在我國氣象大數據的起步階段，人工智能、物聯網、云計算、大數據技術的不斷升級使得氣象大數據全方位服務于各行業成為大勢所趨，因此我國氣象大數據的發展趨勢值得深入的探討和研究。

關鍵詞：氣象;大數據;人工智能;物聯網;趨勢

中圖分類號：P409? ? 文獻標識碼：A

文章編號：1009-3044（2019）21-0252-03

開放科學（資源服務）標識碼（OSID）：

Abstract： The arrival of the era of big data has made new breakthroughs in the development of all walks of life， and it has also brought new opportunities and challenges to the meteorological industry. Compared with other countries with early development of meteorological big data， with the meteorological data is gradually open and shared in China， as well as the development of meteorological big data has received wide attention from all walks of life. In the initial stage of China's meteorological big data， the continuous upgrading of artificial intelligence， Internet of Things， cloud computing and big data technology has made meteorological big data full service. all industries have become the trend of the times， so the development trend of China's meteorological big data is worthy of in-depth discussion and research.

Key words： meteorological ; big data; artificial intelligence; internet of things; trend

1 引言

20世紀40年代，“大數據”概念被提出，成為當時計算機科學、統計學、自然科學等學科的熱門研究話題。[1]如今，“互聯網+”的蓬勃發展，人類社會已經步入了“大數據”時代，我們的工作和生活無一不充斥著“大數據”的影響。金融業、農業、醫療……各行各業都開始著手于大數據研究，氣象部門作為與人民幸福指數息息相關的行業，它不僅僅是提供天氣預報，告知人們明天該穿什么衣服、是否適合出行，氣象行業也將迎來“氣象+”的時代，氣象大數據被廣泛應用，可以在農業、旅游業、交通運輸業、保險業、商業等眾多行業大放異彩，因此，抓住氣象大數據的發展方向，深入挖掘氣象大數據的潛在價值顯得尤為重要。

2 大數據發展現狀

2.1 大數據

“大數據”初次由Nature于2008年提出，2013年是公認的“大數據元年”。“大數據”被用來指：無法在一定時間內用常規的機器和軟硬件工具進行感知、獲取、管理、處理和服務的數據集合，具有大量、高速、多樣、低價值密度、真實的特點[2]。Viktor Mayer-Sch?nberger在《Big Data：A Revolution That Will Transform How We Live， Work， and Think》一書中指出：大數據是不用隨機分析法，而是對所有數據進行分析處理。數據不是孤立存在的，人們相信大數據可以幫助人們更好的做出決策、找到方法、防范風險……大數據技術的真正含義不是擁有海量數據，而是對這些關聯密切的數據進行專業化分析處理，在提高對數據“加工能力”的同時，通過“加工”實現數據的“增值”。

2.2 大數據的發展現狀

在如今這個“得數據者得天下”的時代，人工智能、機器學習等技術正蓬勃發展，大數據分析研究已經成為時下熱門的話題，各個國家各個領域均在大力推動大數據研究的發展，大數據已然成為企業與企業之間競爭制勝的關鍵，推動著各行各業的發展，它被廣泛應用于金融、教育、安防、醫療等領域，改變著人們的生產和生活。

最早是國外開始研究，例如：IBM、SAP、SAS、Google等[3]，從2009年開始，美國相繼推出了數據開放、技術創新、協作發展系列戰略與規劃，推動了無人駕駛汽車、智能機器人、智慧城市的發展;蘋果、Facebook、微軟利用大數據建立全新商業模式，改變了市場競爭環境;國際零售連鎖摩爾瑪利用大數據技術分析商品的需求和庫存數實現對商品的實時定價[4]。2017年，英國開放了交通、天氣和健康領域的核心公共數據庫，投資1000萬英鎊建立世界上首個“開放數據研究所”，投資200萬建立公眾可通過互聯網檢索的科研門戶網站。在2012年，中國計算機學會和中國通信學會專門成立了大數據專家委員會，并且國務院在2015年發布了《促進大數據發展行動綱要》，提出了建立“用數據說話、用數據決策、用數據管理、用數據創新”的管理機制，旨在全面推動我國的大數據發展[5]。

目前，我國正在全力推動“政務大數據”的發展，所謂的“政務大數據”是指政府所擁有的和管理的數據，金融、交通、公安、社保、文化、氣象等數據都屬于“政務大數據”。其數據量龐大，種類繁多，信息復雜，若進行深入挖掘，能夠推動政府的精細化、科學化治理，公共服務水平的提升，帶動全民應用大數據[6]。在交通領域，上海市交通信息中心在2010年建成了“上海交通綜合信息平臺”，成為上海交通領域的“信息港”，在上海交通保障中發揮著重要的作用。在醫療領域，上海申康醫院發展中心建設的“醫聯工程”，完整收集了包括上海、廣州、武漢等城市三級甲等醫院近1億就診人群的數據，形成國際最大的電子健康檔案信息庫和醫學影像檔案庫。

3 大數據在氣象領域發展現狀

3.1 氣象大數據

氣象大數據，是政務大數據龐大家族中的一名成員，屬于自然信息類數據。氣象數據量日益龐大，當前數據總量約為23PB，日產生數據流有幾十TB，主要分為“行業大數據”和“互聯網大數據”兩種[7]。

“行業大數據”包括與氣象部門內部的業務工作息息相關的，由專業設備采集的內部氣象數據;與其他行業部門（例如：水利、環保、生態等）進行數據共享、交換獲得的數據;由原始氣象數據經過處理加工產生的氣象服務類產品數據;各個業務系統的運行日志等。“互聯網大數據”包括互聯網上所有與氣象有關的數據，可以是發布在網上的天氣照片，都多引擎對氣象相關的分析數據，以及所有可供氣象部門業務工作應用的數據等。

3.2 氣象大數據的發展現狀

氣象作為一個歷史悠久的行業，似乎一直以來都不受外界關注，預報員們每天默默地進行著預報工作，電視臺十年如一日的到點準時播放天氣預報，但在“互聯網+”的時代，氣象服務的潛能似乎被越來越多行業所重視，中國氣象服務協會預計，氣象服務市場規模到2025年將達到3000億元。

在國外，福特汽車公司利用氣象大數據在德國打造氣象工廠，通過模擬天氣的方式，對汽車的安全性、耐久性、舒適性、剎車、空調等進行測試，甚至可以模擬珠穆朗瑪峰的大雪和海拔，測試汽車在極端溫度下的性能。Weather Channel公司與沃爾瑪合作，通過對氣象數據結合銷售數據、訂單信息等數據分析研究，找出天氣與商品銷量之間存在的某種關系，幫助沃爾瑪提升商品銷量。

在國內，中國氣象局于2017年12月發布了《氣象大數據行動計劃（2017-2020年）》，致力于將氣象大數據云平臺建成氣象部門最完備、最權威的在線數據倉庫和數據挖掘應用平臺，打造全球國家大數據中心品牌……2015年，中國科學院自動化研究所和中國氣象局公共氣象服務中心正式開始共建氣象大數據與機器學習聯合實驗室，目標是利用機器學習、數據分析技術和氣象公共服務平臺，推動精準的氣象災害預警等氣象服務業務的發展，培養具有氣象專業知識和機器學習知識的跨學科人才。

4 氣象大數據的發展趨勢分析

氣象作為與人們生產生活息息相關的行業，在大數據技術飛速發展的今天，如何科學地利用大數據成為關鍵。在未來，氣象大數據的科學利用不外乎是在氣象數據的接入、處理、管理、服務等方面下功夫。國家氣象中心的王若瞳在采訪中說過：“如果將氣象大數據比作一座寶藏的話，打開這座寶藏的鑰匙就是大數據處理和分析技術。”

4.1 多方位的氣象數據來源

在過去，氣象數據大多來源于氣象站、衛星、雷達等觀測設備采集到的數據，包括了地面、高空、海洋、大氣、輻射等資料，這些數據只保存在氣象內部，預報業務都是基于這些數據來進行分析預報的[8]。在信息化高速發展的今天，多元、開放、共享常常被人們提及，氣象數據也不應只局限于氣象內部資料，應該從多方位來進行獲取，多部門實現數據共享。

多方位獲取氣象數據，可以利用智能終端、物聯網等技術拓寬氣象數據的獲取途徑，捕獲各類各樣、每時每刻的氣象數據，有物聯網攝像頭捕獲到的天氣實況數據、用戶在互聯網上發布的天氣圖片、移動終端上傳感器的數據，例如：Weather On隨身氣象站可以個人隨身監測氣象數據，通過APP上傳數據，等等。并且與林業、水利、生態、環保、交通等部門實現數據共享，這樣的氣象數據覆蓋范圍可以逐漸趨于全方位的，氣象數據類型也是多種多樣的，不僅可以提高氣象預報業務的精準度，還可以打通氣象部門與其他部門的預報業務（比如：山洪災害預報、農田災害預報等等），為各部門的防災減災工作提供服務。

4.2 高精準氣象大數據輔助預報

大數據時代，氣象數據的采集、處理、存儲、分析將會受到深遠的影響，回歸到氣象科學“溫度、氣壓、濕度、風向風速”的本質，大數據將輔助傳統的預報方法來進行高精準的氣象預報工作。

目前國家氣象中心已有的氣象信息綜合分析處理系統（MICAPS）只是針對實時數據建立了大數據實時預報應用，對于其他的數據（比如：海量的歷史數據）并沒有發揮它們真正的價值，我國的大數據輔助預報處于剛剛起步階段，想要達到大數據高精準輔助預報業務，接下來還面臨著對海量數據的清洗、集成、規約等一系列的工作。

傳統的數值預報方法將會與氣象大數據、人工智能有效的融合，通過對多元數據（例如：地理信息、城市環境、氣象要素）的建模，提高天氣狀態的識別準確度，通過人工智能分析做到分鐘級、公里級的短時預報。氣象大數據不僅為能為機器學習、數值預報模式提供海量的數據，還能使預報員們快速地獲取天氣信息，輔助他們智慧的頭腦從而更精準的進行氣象預報工作。

4.3 高精度定制氣象服務

我國知名的外賣公司“餓了么”曾因北京的一場大雨，導致百萬級別配送資源損失，第一次讓人們意識到了專業氣象服務的重要性，但早在2006年國外的一家氣候公司就通過氣象數據結合天氣模擬、植物構造和土壤分析，從而向農民提供農作物保險;世界最大的快遞公司敦豪快遞利用氣象數據為其全球運輸保駕護航;SEARS零售公司通過對全國天氣信息的掌握，從而保證各種必需品庫存的充足……

定制化氣象服務具有巨大的市場空間，據中國氣象局、國家統計局聯合統計，當前中國定制化氣象服務價值超過2000億元，氣象數據幾乎是每個行業都需要重視的因素。“靠天吃飯”的行業并非只有農業，游樂場通過提前了解天氣情況，能夠預知人流量，合理安排活動、演出，給工作人員進行排班，安排設備檢修;外賣行業通過定制氣象服務能夠合理規劃配送路線，有效縮短配送時長，提高準時率、動態調節物流運力，從而降低因天氣因素造成的損失。找準各個行業與大數據的結合點打造定制氣象服務，將會創造出巨大的價值。

5 結束語

與國外氣象數據已經數十年服務于能源、交通、零售等眾多行業相比，由于國內在2015年之前氣象數據并不開放給個人和商業公司，國內的氣象數據服務仍處于起步階段，想要真正發揮海量氣象數據的作用，充分服務于各個行業，還存在著重重的困難，因為每個行業都好比一座“信息孤島”，想要充分利用首先需要打破的是氣象部門與行業之間的數據壁壘。從2018年國家氣象信息中心掛牌成立“國家氣象科學數據中心”，中國氣象局為推動氣象與社會各領域合作共贏發展而建設的“中國氣象數據網”可以看出：氣象大數據開放共享，支撐全行業、科研、教育、社會是大勢所趨。在未來，氣象大數據必將會是多方位的氣象數據來源、高精準氣象大數據輔助預報、高精度定制氣象服務，使各行各業以及個人獲得權威可靠的氣象服務。

參考文獻：

[1] 劉彬芳， 魏瑋， 安小米. 大數據時代政府數據治理的政策分析[J]. 情報雜志， 2019（1）.

[2] 王麗， 李云鵬， 甄熙. 淺析互聯網大數據在氣象行業的應用[J]. 電腦知識與技術， 2018（2）：218-219.

[3] 亓東霞， 王馨， 朱大銘， 等. 大數據在氣象行業中的應用探討[J]. 數字技術與應用， 2017（10）：243-244.

[4] 邵燕， 陳守森， 賈春樸， 等. 探究大數據時代的數據挖掘技術及應用[J]. 信息與電腦（理論版）， 2016（10）：118-119.

[5] 中華人民共和國國務院. 促進大數據發展行動綱要[J]. 成組技術與生產現代化， 2015， 32（3）：51-58.

[6] 李漢陟. 政務大數據開放共享現狀、問題及對策[C]// 決策論壇——公共政策的創新與分析學術研討會. 2016.

[7] 李社宏. 大數據時代氣象數據分析應用的新趨勢[J]. 陜西氣象， 2014（2）：41-44.

[8] 汪惜今. 淺析氣象大數據的未來應用服務趨勢[J]. 信息通信， 2017（4）：290-291.

【通聯編輯：梁書】