新一代XXXX省短期气候预测业务支撑平台技术方案书V10

1.项目综述1.1.项目背景短期气候预测是气象业务的重要组成部分，是当今人类社会面临的一项重大课题，也是当前气象科学研究和发展的重点。全国气候变暖已是一个不争的事实，气候问题日益受到关注，气候变化与社会、经济发展关系密切，近年来各种气候极端事件如干旱、暴雨洪水、低温冷害、沙尘暴、雪灾等频繁发生，呈现加剧趋势，随着我国经济社会的快速发展，社会进步，人民生活水平的提高，政府和公众防灾减灾对短期气候预测产品的需求在急速增长，短期气候预测的需求越来越迫切。短期气候预测在国民经济建设和防灾减灾中的作用越来越重要。我国经过几十年对气候预测业务的不懈努力，也取得了很大的进步，现在主要制作并发布月、季、年时间尺度的气候趋势预测业务，主要的预测产品包括《月、季气候预测》、《汛期气候预测》和《年度气候预测》。从常规的温度、降水预测出发，发展了冷空气、霜冻、台风、春播天气等专项气候预测。产品内容包括：全市月平均温度趋势预报，月降水量预报、月降水距平百分率预报，夏季高温，伏旱，台风等等。产品形式以文字叙述为主，辅以预报要素（温度、降水等）的图表。产品主要为政府有关部门提供决策服务，同时也为相关行业提供技术指导和参考。众所周知，由于受到对长期天气过程认识水平的制约，50年来，虽然在短期气候预测方面做了大量工作，短期气候预测实际业务工作主要依靠经验和相关统计的方法。目前，对各种资料的收集、整理以及各种相关统计工作虽然在工作中使用计算机处理，但尚处于初期半自动化的状态，预报员在长期预报实践中积累的工作经验和方法未实现自动化，建立比较完善的、网络化的、适用的短期气候预测业务系统是摆在我们面前的迫切任务。短期气候预测业务是根据大气科学的原理，运用现代气候动力学、统计学等方法和电子计算机、数据库、通信技术等手段，在研究气候变异成因的基础上，对月、季、年际时间尺度的气候趋势和气候灾害进行科学预测。随着现代科学技术与管理技术的提高、生产信息的多元化和复杂化，使得信息的处理和管理工作也越来越重要。人类进入21世纪后，信息化水平高低成为衡量一个地区的现代化水平，一个国家的综合国力的重要指标。因此，建立一个短期气候预测业务平台，非常有意义。2.项目建设目标与任务2.1.建设目标在目前已经建立的基于统计、动力、以及动力-统计相结合的多方法月、季气候客观化预测模型以及气候趋势业务系统基础上，融合最新的业务能力建设成果，开发新一代XXXX省短期气候预测业务支撑平台，包括数据收集处理、诊断分析、历史个例查询、各种预测方法运行、预测效果评估检验、预测产品加工分发等功能。该平台的建设有利于推动短期气候预测业务向客观化、定量化、精细化方向发展，将短期气候预测方法与工作流程相结合，贴近业务实际需要，为短期气候预测工作提供一个综合业务平台和科研环境，为现代化短期气候预测业务提供有效的技术支撑。2.2.建设任务2.2.1.总体任务新一代XXXX省短期气候预测业务支撑平台主要实现气候预测相关数据收集处理、诊断分析、历史个例查询、各种预测方法运行、预测效果评估检验、预测产品加工分发等功能，建立的一个集资料处理、预报、产品发布、评分检验于一体的、自动化程度较高、操作直观简便、可扩展性较好、界面简洁友好的集约化气候预测业务系统。要求其运行稳定可靠、操作简单、界面清晰、产品规范，具有模型扩展功能，留有专题数据与程序模块接口，具有较好的可升级功能。2.2.2.数据收集处理2.2.2.1.数据内容（1）（华南区域）XXXX省常规气象要素数据集。包括平均气温、最高气温、最低气温、降水量、风速、气压、相对湿度、日照等多要素的各站（XXXX省86站、华南192站，下同）逐日、候、旬、季、年多时间尺度的数据集。（2）（华南区域）XXXX省常规气象要素统计数据集。包括各站逐月高温日数（多个特定阈值，下同）、低温日数、暴雨日数、降水日数；春播期低温阴雨日数、寒露风期间低温阴雨日数、冬季低温（冷空气，含寒潮）等。（3）（华南区域）XXXX省特定时段气象要素统计数据集。包括龙舟水、春播期、双夏、寒露风等时段的平均气温、最高气温、最低气温、降水量、风速、气压、相对湿度、日照等多要素的各站的统计数据集。（4）热带气旋数据集。包括1951年以来逐月西太平洋生成、中国登陆、华南登陆、XXXX登陆等热带气旋个数、最大强度（中心最低气压）等，以及逐年初旋和终旋。（5）大气环流、海洋、冰雪等特征指标数据集。（6）多种大气环流再分析数据集、海温数据集。（7）其他气候预测数据。2.2.2.2.建设要求（1）整理并建设历史数据集。（2）实现数据集的采集续补。（3）实现相关数据的查询显示，包括表格以及图形格式等。2.2.3.监测和诊断分析2.2.3.1.主要内容（1）月季气候异常监测以及诊断分析。（2）关键时段和气候过程的监测诊断，包括前汛期集中期、春播期低温阴雨、寒露风期间低温阴雨、龙舟水程度监测以及诊断分析，华南前/后汛期过程中的监测和诊断分析，冬季低温寒冷过程的监测和诊断分析。（3）热带气旋情况监测和诊断。（4）与本区域有关的关键区大气、海洋、冰雪等指标的监测以及诊断分析。2.2.3.2.建设要求（1）依照相关监测指标，实现上述内容监测。（2）运用相似分析和合成、相关、回归分析、EOF、滑动平均等统计手段，实现诊断分析功能。（3）实现相关数据的查询显示，包括表格以及图形格式等。2.2.4.定量预测2.2.4.1.主要内容（1）延伸期、月、季、年多时间尺度的平均气温、降水量。（2）关键时段平均气温、最高气温、最低气温、降水量。（3）关键时段高温日数、低温日数。（4）热带气旋相关要素，包括各月个数、初/终旋以及强度。2.2.4.2.建设要求实现多种预测方法的自动运行，以及计算结果的查询显示，包括表格以及图形格式等。2.2.5.预测检验2.2.5.1.主要内容（1）月、季降水和平均气温。（2）延伸期内降水过程、冷空气过程。（3）热带气旋相关要素检验。2.2.5.2.建设要求（1）采用统一的评分标准体系，针对不同预测方法结论以及主观预测结论，对月、季降水和平均气温进行回报检验和实时检验。（2）发展延伸期内降水过程、冷空气过程等预测检验方法，对开展不同预测方法结论以及主观预测结论在不同时段对不同预报对象的预测能力进行回报检验和实时检验。（3）发展热带气旋相关要素预测检验方法，对开展不同预测方法结论以及主观预测结论回报检验和实时检验。（4）包括历史评估情况查询和实时检验等功能开展不同预测方法在不同时段对不同预报对象的预测能力进行回报检验和实时检验。（5）检验结果的查询显示，包括表格以及图形格式等。2.2.6.网络预测、监测产品获取和显示2.2.6.1.主要内容（1）国内外多种数值预报产品。（2）国内外多种数值预报产品。2.2.6.2.建设要求（1）网络预测、监测产品地址清单和执行情况管理。（2）网络预测、监测产品自动获取。（3）网络预测、监测产品查询显示。2.2.7.预测产品制作和分布2.2.7.1.主要内容（1）多种格式的月、季气候预测产品生成，包括预测图形、表格和格式型文字产品，格式包括WORD文档和HTML超文本等。（2）降水/冷空气过程预测图形。（3）上报国家局数据文件。2.2.7.2.建设要求（1）实现多种预测产品的制作。（2）按照各种业务要求，完成预测产品的发送。3.项目建设原则和技术选型3.1.项目建设原则为了确保新一代XXXX省短期气候预测业务支撑平台的高效运行，在项目的建设过程中必须坚持统一标准、注重效率、实用先进、安全可靠的总体原则，遵循国家的软件开发技术标准和规范，结合气象行业的工作实际和需求，软件设计与开发必须遵循以下原则：3.1.1.实用性原则系统设计必须严格的根据平台所要求达到的功能和业务实现上的一些特点，采用切实可行的技术和设备，满足各种业务系统的要求，保证系统适用、实用、方便、具有良好的性能价格比的前提下进行建设，使系统的配置具有易操作性、易管理维护性，达到整体优化和可持续发展的目标。3.1.2.整体性原则系统必须在先进的软、硬件平台上采用符合用户特点的高效应用软件，并提供良好的接口，使现有的各种系统能有机地集成，实现多种业务的集成，发挥整体效益。3.1.3.安全性原则系统运行的安全性包括硬件平台的安全和内网管理的安全。系统建设首先遵循安全可靠的原则，最大可能减少因信息基础设施故障而造成的业务无法正常进行的现象的发生；同时，系统建设中注重安全体系的建设，提高数据的整体安全性，进一步保证数据安全。3.1.4.先进性原则系统要有先进的设计思想、网络架构和开发工具，尽量采用先进而成熟的技术和设备，在保证系统高效、可靠安全运行的同时，使软件的生命周期具有持续发展潜力，以适应信息技术日新月异、业务发展和平台扩展功能的需要。3.1.5.可管理性原则应用软件应选用基于TCP/IP的标准管理协议，能够进行远程监控和管理，支持B/S体系结构。同时还要保证系统和应用软件全中文界面，而且功能完善，界面友好，兼容性强，能使用户最方便地实现各种功能。3.1.6.可扩展性原则系统结构采用模块化设计，“软总线”可插拔部署方式，支持分布式运行，系统在容量和功能上不仅能满足目前系统平台的需求，还可以提供良好的二次开发扩展。随着项目的实施，数据不断增多、业务应用系统的范围不断扩大，系统将承担更大的数据管理和数据支撑任务。为此，整个系统必须提供足够的扩展能力以满足未来业务增长的需要。3.1.7.实时性原则为确保平台能及时地为各类用户提供有效服务，平台在操作系统、数据库的选型以及各功能模块的设计方面，应充分考虑到平台整体性能的优化，以确保能为用户提供实时服务。3.1.8.开放性原则平台应采用开放性的技术建设，应支持目前流行的通讯协议，硬件接口必须符合行业标准、国家标准和国际标准，并应当是网络技术发展的主流，使系统能够跨平台运行在各种操作系统平台上。3.1.9.稳定性原则平台能够连续7x24小时不间断工作，出现故障能及时告警，具有完整的操作权限管理功能和完善的系统安全机制。应用系统具备自动或手动恢复措施，以便在发生错误时能够快速地恢复正常运行。3.1.10.可靠性原则系统硬件平台稳定、可靠，能够满足“数据集中”系统业务的要求。系统的可靠性同时也包括系统所具有的具体功能、系统所能支持的大数据容量和在复杂的运行环境里稳定、可靠的运行，在出现异常情况下系统具有相应的应急措施等。3.1.11.共享性与保密性原则信息共享具有严格的保密级别和用户权限。通过提供的软、硬件安全设施，实现对用户名/口令、权限控制、数据加密及备份，以满足系统数据的完整性和保密性的要求，保护信息系统的数据免遭泄露。软件系统必须具有能实现跨区域、多业务、多资源的共享，并能保证系统的安全。3.1.12.易用性原则系统采用B/S（浏览器Browse/服务器Server）体系结构，操作界面简洁、直观，有利于简化操作，并提高操作效率。支持方便多样的输入方式（手写、键盘、语音、扫描等）；预设常用词库，支持办理意见鼠标选择，避免手工输入。3.2.项目技术选型考虑到今后业务扩展的需要，新一代XXXX省短期气候预测业务支撑平台建设拟选用面向服务的体系结构（SOA架构）构造应用系统，提供标准化接口服务，为今后扩展系统功能奠定基础，确保系统建设的整体性，各应用系统的建设坚持实用、安全的建设原则，保证系统功能完善、使用与管理方便、切合实际、运作高效。3.2.1.面向服务的体系结构（SOA架构）面向服务的体系结构（SOA架构）是一个组件模型，它将应用程序的不同功能单元，通过这些服务之间定义良好的接口和契约联系起来。接口是采用中立的方式进行定义的，它独立于实现服务的硬件平台、操作系统和编程语言。这使得构建在各种这样的系统中的服务可以以一种统一和通用的方式进行交互。3.2.1.1.为什么需要SOASOA提供了一种构建IT组织的标准和方法，通过建立可组合、可重用的服务体系来减少IT业务冗余，并加快项目开发的进程。SOA允许一个企业高效地平衡现有的资源和财产，这种体系能够使得IT部门效率更高、开发周期更短、项目