第一章氣象信息系統(tǒng)概述

1、.1第一章 氣象信息系統(tǒng)概述.2 本章從我國氣象信息系統(tǒng)的基本概念、發(fā)展歷程、地位作用、組織機(jī)構(gòu)、氣象部門各級信息系統(tǒng)業(yè)務(wù)布局等方面入手，對氣象信息系統(tǒng)進(jìn)行了概括性介紹。n1、氣象信息系統(tǒng)的基本概念n2、氣象信息系統(tǒng)發(fā)展歷程n3、氣象信息系統(tǒng)現(xiàn)狀概述.31、氣象信息系統(tǒng)的基本概念1.1信息技術(shù) 信息技術(shù)（information technology， IT）是用于管理和處理信息所采用的各種技術(shù)的總稱，常常被稱為信息和通信技術(shù)（ information and communication technology, ICT）。 從學(xué)科的角度看，信息技術(shù)體系包括管理和技術(shù)兩部分。.4信息技術(shù)包括以下幾

2、個(gè)方面：（1）感測與識別技術(shù)：擴(kuò)展人們獲取信息的感覺器官功能（2）信息傳遞技術(shù)：實(shí)現(xiàn)信息快速、可靠、安全的傳輸。（3）信息處理與再生技術(shù)：信息的編碼、壓縮、加密、計(jì)算，挖掘。（4）信息施用技術(shù)：根據(jù)“挖掘”信息來確定系統(tǒng)行為活動的相關(guān)技術(shù)。.51.2信息系統(tǒng) 信息系統(tǒng)（information system，IS）是與信息加工、信息傳遞、信息存儲、信息利用等有關(guān)的系統(tǒng)。 現(xiàn)代信息系統(tǒng)的特點(diǎn)，采用現(xiàn)代信息技術(shù)的信息系統(tǒng)：（1）以數(shù)字技術(shù)為基礎(chǔ)（2）是基于微處理技術(shù).6信息系統(tǒng)模型：（1）信息數(shù)據(jù)（2）信息輸入（3）數(shù)據(jù)處理/信息處理（4）信息輸出（5）過程控制和結(jié)果反饋 信息系統(tǒng)的涵蓋面包括數(shù)據(jù)處

3、理系統(tǒng)、管理信息系統(tǒng)、決策支持系統(tǒng)和辦公自動化系統(tǒng)等主要領(lǐng)域。.7數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)（data processing system，DPS）是由設(shè)備、方法、過程以及技術(shù)人員所組成并完成特定的數(shù)據(jù)處理功能的系統(tǒng)，包括對數(shù)據(jù)進(jìn)行收集、存儲、傳輸或變換等過程。管理信息系統(tǒng)（management information system，MIS）是收集、存儲和分析信息，向服務(wù)對象提供有用信息的系統(tǒng)。決策支持系統(tǒng)（decision support system，DSS）是把數(shù)據(jù)處理的功能和各種模型等決策工具結(jié)合起來，以幫助決策的信息處理系統(tǒng)。.8辦公自動化系統(tǒng)（office automation，OA）是由計(jì)算機(jī)

4、、辦公自動化軟件、通信網(wǎng)絡(luò)等設(shè)備組成，幫助辦公過程實(shí)現(xiàn)一定程度自動化的系統(tǒng)。.91.3氣象信息系統(tǒng) 氣象信息系統(tǒng)就是氣象業(yè)務(wù)系統(tǒng)中的信息系統(tǒng)，或者說是具備信息系統(tǒng)屬性的氣象業(yè)務(wù)系統(tǒng)。 在氣象部門中，與氣象工作相關(guān)的所有事務(wù)性工作都屬于“氣象業(yè)務(wù)”范疇。和天氣、氣候等基本氣象業(yè)務(wù)一樣，通信、場地環(huán)境、資料處理及管理服務(wù)、影視服務(wù)產(chǎn)品制作等工作也屬于氣象業(yè)務(wù)。而財(cái)務(wù)、人事、科技管理、文秘等由于其服務(wù)與氣象部門，也是氣象業(yè)務(wù)的重要組成部分。氣象業(yè)務(wù)系統(tǒng)，就是完成上述氣象業(yè)務(wù)工作的業(yè)務(wù)系統(tǒng)的總稱。.10氣象業(yè)務(wù)系統(tǒng)的四要素（1）業(yè)務(wù)目標(biāo)：系統(tǒng)建設(shè)和運(yùn)行所需完成的既定氣象業(yè)務(wù)工作。（2）業(yè)務(wù)規(guī)則：實(shí)現(xiàn)業(yè)

5、務(wù)目標(biāo)的具體條件和路徑。（3）技術(shù)手段：業(yè)務(wù)規(guī)則得以實(shí)現(xiàn)的具體方法，它和業(yè)務(wù)規(guī)則互為因果關(guān)系。（4）保障措施：既包括物理環(huán)境，也包括邏輯及信息環(huán)境，其和業(yè)務(wù)系統(tǒng)沒有必然聯(lián)系。.11氣象業(yè)務(wù)系統(tǒng)的主要特征（1）科學(xué)性：氣象工作要求業(yè)務(wù)系統(tǒng)所產(chǎn)生的結(jié)果是唯一的。（2）及時(shí)性：氣象工作要求業(yè)務(wù)系統(tǒng)必須滿足時(shí)效性要求。（3）穩(wěn)定性：氣象工作要求業(yè)務(wù)系統(tǒng)在運(yùn)行過程中是相當(dāng)穩(wěn)定可靠的。（4）可維護(hù)性：根據(jù)系統(tǒng)日常運(yùn)行所出現(xiàn)的問題反饋，形成解決方案，促進(jìn)系統(tǒng)不斷更新和優(yōu)化，以適應(yīng)不斷增長的新需求。.12氣象業(yè)務(wù)系統(tǒng)的基本要求 氣象業(yè)務(wù)系統(tǒng)應(yīng)具備氣象業(yè)務(wù)和信息系統(tǒng)的雙重標(biāo)準(zhǔn)：（1）采用現(xiàn)代信息技術(shù)作為基礎(chǔ)技術(shù)

6、架構(gòu)。（2）具備信息系統(tǒng)的基本特征。（3）具備氣象業(yè)務(wù)系統(tǒng)的基本特性。.13良性氣象業(yè)務(wù)系統(tǒng)的判定標(biāo)準(zhǔn) 判定一個(gè)氣象業(yè)務(wù)系統(tǒng)是否是良性的。除驗(yàn)證其是否實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)目標(biāo)外，還須考察其是否具備可行的保障措施。（1）具備針對全系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)的監(jiān)視及預(yù)警功能。（2）配備有一套完善的切實(shí)可行的運(yùn)行維護(hù)規(guī)范。（3）已經(jīng)在真實(shí)環(huán)境下連續(xù)正常運(yùn)行3個(gè)月以上。（4）配備有一套針對可能出現(xiàn)的突發(fā)事件的應(yīng)急預(yù) 案。.142、氣象信息系統(tǒng)發(fā)展歷程2.1通信網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展 氣象通信網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展主要經(jīng)歷了莫爾斯通信、電傳通信、無線傳真、計(jì)算機(jī)通信、網(wǎng)絡(luò)通信、衛(wèi)星通信和寬帶地面通信相結(jié)合的幾個(gè)階段。.15（1）莫爾斯通信 20世

7、紀(jì)50年代，資料收集依靠人工手抄氣象莫爾斯電報(bào)完成，資料分發(fā)使用莫爾斯廣播，由于莫爾斯電報(bào)通信和莫爾斯廣播均使用無線電短波傳輸，信號受環(huán)境影響大，通信質(zhì)量無法保證。（2）電傳通信 1956年我國開始建設(shè)氣象干線電傳網(wǎng)，將無線廣播傳輸改為了有線電傳電路（電傳打字機(jī) ）。1970年第一組氣象移頻電傳廣播投入業(yè)務(wù)使用，結(jié)束了我國手抄莫爾斯廣播的歷史。.16（3）無線傳真 20世紀(jì)60年代，北京通信臺首先使用傳真接收機(jī)接收國外的傳真。1974年10月我國第一組氣象傳真廣播開播，臺名為北京氣象傳真廣播，同時(shí)各級氣象臺站裝備了國產(chǎn)單邊帶接收機(jī)、氣象傳真接收機(jī)等設(shè)備，接收中央氣象臺播發(fā)的各種天氣圖，使基層臺

8、站實(shí)時(shí)氣象資料大大增加。（4）計(jì)算機(jī)通信 1973年，WMO將北京列為全球電信系統(tǒng)（GTS）主干網(wǎng)及其支線上的區(qū)域通信樞紐，我國氣象通信系統(tǒng)開始正式進(jìn)入全球氣象通信網(wǎng)。1977年12月北京-東京氣象電路，1980年8月北京-奧芬巴赫氣象電路開通。.17 1980年1月我國的“北京氣象通信樞紐工程”（BQS系統(tǒng)）正式投入業(yè)務(wù)運(yùn)行，結(jié)束了長達(dá)30年的高度依賴于人工的低速氣象通信狀態(tài)， BQS系統(tǒng)采用M-150和M-160計(jì)算機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行自動化處理，首次實(shí)現(xiàn)了我國氣象信息收集、傳輸和交換的自動化。 1991年6月國家氣象中心建成了第二代國際氣象通信系統(tǒng)（第二代BQS）。 2005年5月第三代BQS投入

9、實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)運(yùn)行。.18（5）網(wǎng)絡(luò)通信 20世紀(jì)70-80年代，發(fā)達(dá)國家已經(jīng)開始進(jìn)入網(wǎng)絡(luò)技術(shù)應(yīng)用階段。1993年4月計(jì)算機(jī)廣域網(wǎng)傳輸技術(shù)在全國推廣，該技術(shù)使通過網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)馁Y料種類有了明顯增加，日傳輸信息量增加了20倍，國內(nèi)外地面報(bào)的傳輸時(shí)效提高了1-1.5小時(shí)，高空觀測報(bào)提前了1小時(shí)，大大提高了氣象資料傳輸效率。 1991年在中國氣象局大院建成我國第一個(gè)高性能的高速局域網(wǎng)CDCnet。 2001年11月中國氣象局大院正式建成骨干網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，形成以光纖千兆以太網(wǎng)為主干的國家一級信息“高速公路”。.19（6）衛(wèi)星廣播 享有“金氣工程”之譽(yù)的氣象衛(wèi)星綜合業(yè)務(wù)系統(tǒng)（9210工程）從1992年開始籌建，199

10、9年正式投入業(yè)務(wù)運(yùn)行。它是新一代氣象通信系統(tǒng)工程，采用了衛(wèi)星通信、計(jì)算機(jī)網(wǎng)格、分布式數(shù)據(jù)庫、數(shù)字程控交換等先進(jìn)技術(shù)，建設(shè)了一個(gè)以衛(wèi)星通信為主，地面通信為輔，以專網(wǎng)為主、公網(wǎng)為輔的集中控制、分級管理的現(xiàn)代化綜合氣象信息網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。9210系統(tǒng)的突出特點(diǎn)是傳輸信息量大、時(shí)效快、覆蓋面廣，大大改善了國內(nèi)氣象通信能力。 目前正在建設(shè)的通信網(wǎng)絡(luò)項(xiàng)目有：全國氣象寬帶網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，新一代氣象數(shù)據(jù)廣播系統(tǒng)CMAcast等。.202.2計(jì)算機(jī)應(yīng)用的發(fā)展（1）早期的國產(chǎn)計(jì)算機(jī)應(yīng)用 1967年，中央氣象局批準(zhǔn)氣象科學(xué)研究院購置國產(chǎn)DJS-6計(jì)算機(jī)（108計(jì)算機(jī)），從此我國氣象部門有了第一臺每秒運(yùn)算5-7萬次浮點(diǎn)運(yùn)算的電子

11、計(jì)算機(jī)。 1970年10月國家氣象中心氣候資料室安裝了2臺DJS-C2晶體管計(jì)算機(jī)（111計(jì)算機(jī)）。 1978年，北京大學(xué)電子儀器廠生產(chǎn)的DJS-11計(jì)算機(jī)（150-3計(jì)算機(jī)）在國家氣象中心安裝落戶。.21（2）微型計(jì)算機(jī)應(yīng)用 微機(jī)轉(zhuǎn)報(bào)系統(tǒng)：用于省一級的自動氣象轉(zhuǎn)報(bào)系統(tǒng)和自動填圖系統(tǒng)，取代了省級的人工通信和手工填圖。 氣候資料加工：1985年開始使用微機(jī)編制地面、高空、日輻射等觀測記錄月報(bào)表的應(yīng)用軟件，改變了氣候資料處理“一把算盤一支筆”的落后面貌。 氣象信息綜合分析處理系統(tǒng)（MICAPS）：1995年開發(fā)，提供了較全面的分析工具和較強(qiáng)的交互功能，可以顯示各種氣象數(shù)據(jù)和圖形并供預(yù)報(bào)員完成天氣預(yù)

12、報(bào)圖的生成和修改。.22 氣象探測系統(tǒng)的微機(jī)應(yīng)用：1980年天氣雷達(dá)數(shù)字傳輸和彩色顯示系統(tǒng)，1983年探空數(shù)據(jù)自動處理系統(tǒng)，1984年地面觀測編報(bào)處理系統(tǒng)。 辦公自動化：1994年10月國家氣象局第一代辦公自動化系統(tǒng)建成，1998年1月第二代辦公自動化系統(tǒng)（Notes系統(tǒng)）投入使用，實(shí)現(xiàn)了信息管理、會議管理、業(yè)務(wù)信息、公文處理等功能。 全國微機(jī)應(yīng)用成果：氣象部門是我國微機(jī)應(yīng)用較早、使用效益較好的部門。1985年12月“全國氣象系統(tǒng)微機(jī)開發(fā)應(yīng)用展覽會”上，國務(wù)院電子振興辦公室把全國氣象部門列為11大計(jì)算機(jī)應(yīng)用部門之一。.23（3）通用計(jì)算機(jī)應(yīng)用 通信和填圖自動化：BQS系統(tǒng)建成后，我國的氣象通信

13、和填圖實(shí)現(xiàn)了自動化。1980年5月6臺大幅面X-Y平面繪圖機(jī)在國家氣象中心投入業(yè)務(wù)運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)了填圖業(yè)務(wù)的自動化。 資料處理自動化：1985年，中國氣象局引進(jìn)了M-360計(jì)算機(jī)，專門用于氣候資料自動化加工處理。 氣象衛(wèi)星資料處理自動化：1987年，3臺IBM4381為核心的氣象衛(wèi)星資料接收處理系統(tǒng)建成。該系統(tǒng)利用通信線路把3個(gè)衛(wèi)星地面站和資料處理中心連為了一個(gè)整體，實(shí)現(xiàn)一體化自動運(yùn)作。.24 氣象科研的平臺：1985年引進(jìn)DPS7/717計(jì)算機(jī)用于中尺度數(shù)值模擬，云物理分析，中美氣候考察資料分析等科研課題。.25（4）高性能計(jì)算機(jī)應(yīng)用 國家級高性能計(jì)算機(jī)應(yīng)用： 1978年11月日立M-170（每

14、秒百萬次） 1989年CYBER962（每秒1480萬次） 1991年CYBER992（每秒3460萬次） 1993年8月銀河II（每秒4億次） 1994年10月CRAY C92（每秒20億次） 1996年-2000年曙光1000A（每秒32億次），銀河III（每秒180億次），IBM SP（每秒720億次） 2004年9月IBM Cluster1600（每秒21.5萬億次）.26 區(qū)域和省級高性能計(jì)算機(jī)應(yīng)用： 2000年-2010年銀河III，曙光3000，IBM SP，SGI Origin2000等（每秒10億次-9.8萬億次） 2010年-至今曙光4000A， IBM Cluster16

15、00等（每秒100億次-20萬億次） 高性能計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的未來發(fā)展：為使我國的氣候模式預(yù)測水平達(dá)到發(fā)達(dá)國家的平均水平，未來50年氣候變化預(yù)測時(shí)效提高1倍，氣候變化預(yù)測集合能力提高1倍，中國氣象局計(jì)劃未來2-3年建設(shè)數(shù)百萬級的高性能計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。.272.3資料管理及服務(wù)業(yè)務(wù)的發(fā)展（1）氣象資料整編和處理 我國先后進(jìn)行了六次較大的階段性整編，分別在1952年、1961年、1971年、1981年、1991年和2003年進(jìn)行，對10年、20年或30年為周期積累的資料進(jìn)行整編，建立了地面、高空、輻射等資料的數(shù)據(jù)集或數(shù)據(jù)庫。（2）氣象資料管理 1984年開始了實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫的研制開發(fā)工作，20世紀(jì)90年代建立了

16、索引文件管理系統(tǒng)和9210數(shù)據(jù)庫。2003年“國家級氣象信息存儲管理系統(tǒng)”（MDSS）開始建設(shè)，2007年投入業(yè)務(wù)運(yùn)行。.28（3）氣象資料和氣象信息的服務(wù) 氣象資料服務(wù)： 20世紀(jì)50年代資料借閱和資料出版物 20世紀(jì)80年代后期信息化資料，計(jì)算機(jī)統(tǒng)計(jì)服務(wù) 2001年氣象資料共享系統(tǒng)建設(shè)，“中國氣象科學(xué)數(shù)據(jù)共享服務(wù)網(wǎng)”（）.29 氣象信息服務(wù)： 20世紀(jì)50-70年代人工處理與廣播發(fā)布 20世紀(jì)80-90年代網(wǎng)絡(luò)化與自動化，媒體發(fā)布 20世紀(jì)90年代-至今精細(xì)化和個(gè)性化，媒體發(fā)布和信息定制與推送.303、氣象信息系統(tǒng)現(xiàn)狀概述3.1氣象信息系統(tǒng)的組成 目前氣象部門內(nèi)的氣象信息系統(tǒng)主要由通信系統(tǒng)

17、、網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)、計(jì)算環(huán)境、數(shù)據(jù)管理與服務(wù)幾個(gè)部分組成。（1）通信系統(tǒng) 氣象通信系統(tǒng)主要承擔(dān)著各類觀測資料、預(yù)報(bào)預(yù)測和服務(wù)產(chǎn)品等的收集與分發(fā)，對世界氣象組織亞洲區(qū)域氣象通信樞紐相關(guān)業(yè)務(wù)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控等功能。.31（2）網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng) 氣象網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)包括世界氣象組織全球電信系統(tǒng)（WMO GTS）、覆蓋全國的氣象廣域網(wǎng)、各級氣象部門的計(jì)算機(jī)局域網(wǎng)、互聯(lián)網(wǎng)接入網(wǎng)、電子政務(wù)外網(wǎng)接入網(wǎng)等，其主要功能是為氣象信息的收集、分發(fā)與共享提供高效、安全的數(shù)據(jù)傳輸途徑和能力，為基于網(wǎng)絡(luò)綜合應(yīng)用系統(tǒng)和計(jì)算機(jī)資源的共享提供有效、安全的支撐，承擔(dān)自身的監(jiān)控功能。（3）高性能計(jì)算系統(tǒng) 高性能氣象計(jì)算環(huán)境主要是指為數(shù)值天氣預(yù)報(bào)、氣候預(yù)測與預(yù)估等業(yè)務(wù)和研究所提供的高性能計(jì)算資源。.32（4）數(shù)據(jù)管理和服務(wù)系統(tǒng) 氣象信息服務(wù)是指將預(yù)報(bào)、預(yù)測以及觀測等信息進(jìn)行再組織、評價(jià)、選擇與再加工，并使之有序化，成為用戶易于理解、方便利用和有價(jià)值的信息，最后通過多種方式將信息傳遞給需要服務(wù)的用戶。.333.2氣