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第一章气象信息系统概述 本章从我国气象信息系统的基本概念 发展历程 地位作用 组织机构 气象部门各级信息系统业务布局等方面入手 对气象信息系统进行了概括性介绍 1 气象信息系统的基本概念2 气象信息系统发展历程3 气象信息系统现状概述 1 气象信息系统的基本概念 1 1信息技术信息技术 informationtechnology IT 是用于管理和处理信息所采用的各种技术的总称 常常被称为信息和通信技术 informationandcommunicationtechnology ICT 从学科的角度看 信息技术体系包括管理和技术两部分 信息技术包括以下几个方面 1 感测与识别技术 扩展人们获取信息的感觉器官功能 2 信息传递技术 实现信息快速 可靠 安全的传输 3 信息处理与再生技术 信息的编码 压缩 加密 计算 挖掘 4 信息施用技术 根据 挖掘 信息来确定系统行为活动的相关技术 1 2信息系统信息系统 informationsystem IS 是与信息加工 信息传递 信息存储 信息利用等有关的系统 现代信息系统的特点 采用现代信息技术的信息系统 1 以数字技术为基础 2 是基于微处理技术 信息系统模型 1 信息数据 2 信息输入 3 数据处理 信息处理 4 信息输出 5 过程控制和结果反馈信息系统的涵盖面包括数据处理系统 管理信息系统 决策支持系统和办公自动化系统等主要领域 数据处理系统 dataprocessingsystem DPS 是由设备 方法 过程以及技术人员所组成并完成特定的数据处理功能的系统 包括对数据进行收集 存储 传输或变换等过程 管理信息系统 managementinformationsystem MIS 是收集 存储和分析信息 向服务对象提供有用信息的系统 决策支持系统 decisionsupportsystem DSS 是把数据处理的功能和各种模型等决策工具结合起来 以帮助决策的信息处理系统 办公自动化系统 officeautomation OA 是由计算机 办公自动化软件 通信网络等设备组成 帮助办公过程实现一定程度自动化的系统 1 3气象信息系统气象信息系统就是气象业务系统中的信息系统 或者说是具备信息系统属性的气象业务系统 在气象部门中 与气象工作相关的所有事务性工作都属于 气象业务 范畴 和天气 气候等基本气象业务一样 通信 场地环境 资料处理及管理服务 影视服务产品制作等工作也属于气象业务 而财务 人事 科技管理 文秘等由于其服务与气象部门 也是气象业务的重要组成部分 气象业务系统 就是完成上述气象业务工作的业务系统的总称 气象业务系统的四要素 1 业务目标 系统建设和运行所需完成的既定气象业务工作 2 业务规则 实现业务目标的具体条件和路径 3 技术手段 业务规则得以实现的具体方法 它和业务规则互为因果关系 4 保障措施 既包括物理环境 也包括逻辑及信息环境 其和业务系统没有必然联系 气象业务系统的主要特征 1 科学性 气象工作要求业务系统所产生的结果是唯一的 2 及时性 气象工作要求业务系统必须满足时效性要求 3 稳定性 气象工作要求业务系统在运行过程中是相当稳定可靠的 4 可维护性 根据系统日常运行所出现的问题反馈 形成解决方案 促进系统不断更新和优化 以适应不断增长的新需求 气象业务系统的基本要求气象业务系统应具备气象业务和信息系统的双重标准 1 采用现代信息技术作为基础技术架构 2 具备信息系统的基本特征 3 具备气象业务系统的基本特性 良性气象业务系统的判定标准判定一个气象业务系统是否是良性的 除验证其是否实现系统的设计目标外 还须考察其是否具备可行的保障措施 1 具备针对全系统运行状态的监视及预警功能 2 配备有一套完善的切实可行的运行维护规范 3 已经在真实环境下连续正常运行3个月以上 4 配备有一套针对可能出现的突发事件的应急预案 2 气象信息系统发展历程 2 1通信网络的发展气象通信网络的发展主要经历了莫尔斯通信 电传通信 无线传真 计算机通信 网络通信 卫星通信和宽带地面通信相结合的几个阶段 1 莫尔斯通信20世纪50年代 资料收集依靠人工手抄气象莫尔斯电报完成 资料分发使用莫尔斯广播 由于莫尔斯电报通信和莫尔斯广播均使用无线电短波传输 信号受环境影响大 通信质量无法保证 2 电传通信1956年我国开始建设气象干线电传网 将无线广播传输改为了有线电传电路 电传打字机 1970年第一组气象移频电传广播投入业务使用 结束了我国手抄莫尔斯广播的历史 3 无线传真20世纪60年代 北京通信台首先使用传真接收机接收国外的传真 1974年10月我国第一组气象传真广播开播 台名为北京气象传真广播 同时各级气象台站装备了国产单边带接收机 气象传真接收机等设备 接收中央气象台播发的各种天气图 使基层台站实时气象资料大大增加 4 计算机通信1973年 WMO将北京列为全球电信系统 GTS 主干网及其支线上的区域通信枢纽 我国气象通信系统开始正式进入全球气象通信网 1977年12月北京 东京气象电路 1980年8月北京 奥芬巴赫气象电路开通 1980年1月我国的 北京气象通信枢纽工程 BQS系统 正式投入业务运行 结束了长达30年的高度依赖于人工的低速气象通信状态 BQS系统采用M 150和M 160计算机系统进行自动化处理 首次实现了我国气象信息收集 传输和交换的自动化 1991年6月国家气象中心建成了第二代国际气象通信系统 第二代BQS 2005年5月第三代BQS投入实时业务运行 5 网络通信20世纪70 80年代 发达国家已经开始进入网络技术应用阶段 1993年4月计算机广域网传输技术在全国推广 该技术使通过网络传输的资料种类有了明显增加 日传输信息量增加了20倍 国内外地面报的传输时效提高了1 1 5小时 高空观测报提前了1小时 大大提高了气象资料传输效率 1991年在中国气象局大院建成我国第一个高性能的高速局域网CDCnet 2001年11月中国气象局大院正式建成骨干网络系统 形成以光纤千兆以太网为主干的国家一级信息 高速公路 6 卫星广播享有 金气工程 之誉的气象卫星综合业务系统 9210工程 从1992年开始筹建 1999年正式投入业务运行 它是新一代气象通信系统工程 采用了卫星通信 计算机网格 分布式数据库 数字程控交换等先进技术 建设了一个以卫星通信为主 地面通信为辅 以专网为主 公网为辅的集中控制 分级管理的现代化综合气象信息网络系统 9210系统的突出特点是传输信息量大 时效快 覆盖面广 大大改善了国内气象通信能力 目前正在建设的通信网络项目有 全国气象宽带网络系统 新一代气象数据广播系统CMAcast等 2 2计算机应用的发展 1 早期的国产计算机应用1967年 中央气象局批准气象科学研究院购置国产DJS 6计算机 108计算机 从此我国气象部门有了第一台每秒运算5 7万次浮点运算的电子计算机 1970年10月国家气象中心气候资料室安装了2台DJS C2晶体管计算机 111计算机 1978年 北京大学电子仪器厂生产的DJS 11计算机 150 3计算机 在国家气象中心安装落户 2 微型计算机应用微机转报系统 用于省一级的自动气象转报系统和自动填图系统 取代了省级的人工通信和手工填图 气候资料加工 1985年开始使用微机编制地面 高空 日辐射等观测记录月报表的应用软件 改变了气候资料处理 一把算盘一支笔 的落后面貌 气象信息综合分析处理系统 MICAPS 1995年开发 提供了较全面的分析工具和较强的交互功能 可以显示各种气象数据和图形并供预报员完成天气预报图的生成和修改 气象探测系统的微机应用 1980年天气雷达数字传输和彩色显示系统 1983年探空数据自动处理系统 1984年地面观测编报处理系统 办公自动化 1994年10月国家气象局第一代办公自动化系统建成 1998年1月第二代办公自动化系统 Notes系统 投入使用 实现了信息管理 会议管理 业务信息 公文处理等功能 全国微机应用成果 气象部门是我国微机应用较早 使用效益较好的部门 1985年12月 全国气象系统微机开发应用展览会 上 国务院电子振兴办公室把全国气象部门列为11大计算机应用部门之一 3 通用计算机应用通信和填图自动化 BQS系统建成后 我国的气象通信和填图实现了自动化 1980年5月6台大幅面X Y平面绘图机在国家气象中心投入业务运行 实现了填图业务的自动化 资料处理自动化 1985年 中国气象局引进了M 360计算机 专门用于气候资料自动化加工处理 气象卫星资料处理自动化 1987年 3台IBM4381为核心的气象卫星资料接收处理系统建成 该系统利用通信线路把3个卫星地面站和资料处理中心连为了一个整体 实现一体化自动运作 气象科研的平台 1985年引进DPS7 717计算机用于中尺度数值模拟 云物理分析 中美气候考察资料分析等科研课题 4 高性能计算机应用国家级高性能计算机应用 1978年11月 日立M 170 每秒百万次 1989年 CYBER962 每秒1480万次 1991年 CYBER992 每秒3460万次 1993年8月 银河II 每秒4亿次 1994年10月 CRAYC92 每秒20亿次 1996年 2000年 曙光1000A 每秒32亿次 银河III 每秒180亿次 IBMSP 每秒720亿次 2004年9月 IBMCluster1600 每秒21 5万亿次 区域和省级高性能计算机应用 2000年 2010年 银河III 曙光3000 IBMSP SGIOrigin2000等 每秒10亿次 9 8万亿次 2010年 至今 曙光4000A IBMCluster1600等 每秒100亿次 20万亿次 高性能计算机系统的未来发展 为使我国的气候模式预测水平达到发达国家的平均水平 未来50年气候变化预测时效提高1倍 气候变化预测集合能力提高1倍 中国气象局计划未来2 3年建设数百万级的高性能计算机系统 2 3资料管理及服务业务的发展 1 气象资料整编和处理我国先后进行了六次较大的阶段性整编 分别在1952年 1961年 1971年 1981年 1991年和2003年进行 对10年 20年或30年为周期积累的资料进行整编 建立了地面 高空 辐射等资料的数据集或数据库 2 气象资料管理1984年开始了实时数据库的研制开发工作 20世纪90年代建立了索引文件管理系统和9210数据库 2003年 国家级气象信息存储管理系统 MDSS 开始建设 2007年投入业务运行 3 气象资料和气象信息的服务气象资料服务 20世纪50年代 资料借阅和资料出版物20世纪80年代后期 信息化资料 计算机统计服务2001年 气象资料共享系统建设 中国气象科学数据共享服务网 气象信息服务 20世纪50 70年代 人工处理与广播发布20世纪80 90年代 网络化与自动化 媒体发布20世纪90年代 至今 精细化和个性化 媒体发布和信息定制与推送 3 气象信息系统现状概述 3 1气象信息系统的组成目前气象部门内的气象信息系统主要由通信系统 网络系统 计算环境 数据管理与服务几个部分组成 1 通信系统气象通信系统主要承担着各类观测资料 预报预测和服务产品等的收集与分发 对世界气象组织亚洲区域气象通信枢纽相关业务进行实时监控等功能 2 网络系统气象网络系统包括世界气象组织全球电信系统 WMOGTS 覆盖全国的气象广域网 各级气象部门的计算机局域网 互联网接入网 电子政务外网接入网等 其主要功能是为气象信息的收集 分发与共享提供高效 安全的数据传输途径和能力 为基于网络综合应用系统和计算机资源的共享提供有效 安全的支撑 承担自身的监控功能 3 高性能计算系统高性能气象计算环境主要是指为数值天气预报 气候预测与预估等业务和研究所提供的高性能计算资源 4 数据管理和服务系统气象信息服务是指将预报 预测以及观测等信息进行再组织 评价 选择与再加工 并使之有序化 成为用户易于理解 方