上下位机监控系统中任务的随机优先级调度

针对上下位机监控系统中上位机端使用单调速率调度算法所遇到的低优先级任务不能被及时处理而超时重发,增加系统负载的现象,设计了基于随机数动态生成优先级的改进算法。该算法以单调速率调度算法所产生的优先级为基础,加入随机变化的部分。实验结果表明,该算法在一定程度上减少了低优先级任务超时的数量。

基于增量加权的不平衡漂移数据流分类算法

概念漂移是数据流学习领域中的一个难点问题,同时数据流中存在的类不平衡问题也会严重影响算法的分类性能。针对概念漂移和类不平衡的联合问题,在基于数据块集成的方法上引入在线更新机制,结合重采样和遗忘机制提出了一种增量加权集成的不平衡数据流分类方法(incremental weighted ensemble for imbalance learning,IWEIL)。该方法以集成框架为基础,利用基于可变大小窗口的遗忘机制确定基分类器对窗口内最近若干实例的分类性能,并计算基分类器的权重,随着新实例的逐个到达,在线更新IWEIL中每个基分器及其权重。同时,使用改进的自适应最近邻SMOTE方法生成符合新概念的新少数类实例以解决数据流中类不平衡问题。在人工数据集和真实数据集上进行实验,结果表明,相比于DWMIL算法,IWEIL在HyperPlane数据集上的G-mean和recall指标分别提升了5.77%和6.28%,在Electricity数据集上两个指标分别提升了3.25%和6.47%。最后,IWEIL在安卓应用检测问题上表现良好。

标准格式天气雷达PUP产品可视化应用系统研究与实现

为充分发挥标准格式雷达PUP产品的业务应用能力,设计并研发了天气雷达标准格式PUP产品可视化应用系统。研究设计了系统的总体架构,标准格式雷达PUP产品收集、解码、加工、共享应用方案,针对标准格式雷达PUP产品数据量大的特点,提出一种改进的RLE压缩算法和一种优化的雷达图像绘制方法,有效提升产品图像展示效率,实现标准格式雷达PUP产品高效可视化应用。基于B/S架构,采用SpringMVC框架、HTML5、CSS、WebGIS等成熟技术对系统功能进行了实现,面向全省用户提供了丰富的雷达PUP产品同GIS数据叠加展示和共享应用,同时提供地面观测数据、闪电数据同雷达PUP产品分层叠加应用,投入使用后得到气象业务用户的好评,有效提升对强对流天气预报预测和灾害性天气的预警能力。该系统在全国范围内较早实现了标准格式雷达PUP产品在气象部门的业务应用,对其他各省对标准格式雷达PUP产品可视化应用有较好参考作用,具有广泛的推广应用价值。

全球IMERG卫星反演和ERA5陆面再分析降水在四川地区的适用性研究

利用2019—2020年中国气象局地面站降水观测资料,使用相关系数、平均值误差、均方根误差、命中率、空报率以及关键成功指数6种定量评估指标,分析全球新一代降水测量计划IMERG多卫星联合反演和欧洲中期天气预报中心第五代陆面再分析ERA5L降水产品在四川地区的精度和区域适用性。结果表明:两种产品在川西高原东侧存在强降水带,大致呈准南北向分布;在盆地内与台站观测的一致性优于盆地周边山区,ERA5L相比IMERG更能准确捕捉到强降水中心。IMERG和ERA5L降水较台站观测分别偏多15.2%和33.3%。两种产品在川西高原对降水事件捕获能力相对盆地高,误报率低。从不同时间尺度检验上看,两种产品与台站观测的量级和趋势变化一致,相对台站观测以偏高为主。ERA5L相对IMERG而言,与台站观测相关性高,命中率高,CSI评分高,偏差低,但误报率相对高一些。总体上,IMERG和ERA5L降水产品在四川均表现出一定的应用潜力,但在不同降水强度和地形条件下精度差异明显,需要对产品进行订正。

新一代天气雷达PUP产品共享应用系统设计与实现

针对四川省气象预测预报业务对雷达PUP产品的需求,基于气象大数据云平台“天擎·四川”系统和气象数据统一服务接口(MUSIC)设计并实现了新一代天气雷达PUP产品共享应用系统。研究设计了四川省在内西南区域的新一代天气雷达PUP产品原始数据的实时收集、解码分析、加工处理,把雷达PUP产品同国家基础地理信息数据进行实时叠加显示方案,最终基于WebGIS技术实现雷达PUP产品在Web页面上的共享应用,为精细化天气预报、人工影响天气、专业气象服务等气象业务提供更准确、直观的雷达单站和拼图的展示。

CIMISS数据存储管理系统结构优化及应用

针对CIMISS数据存储管理系统在业务运行中出现的性能瓶颈问题,在分析该系统流程的基础上,根据性能瓶颈出现的不同环节开展相应的优化工作,针对数据存储性能问题,分析了传统Share Disk和最新Share Nothing架构的差异,设计了分布式数据库的部署方案和嵌入CIMISS技术方案。针对业务调度进程的性能瓶颈,优化了相应的调度记录项。数据分析表明,上述优化措施实施后,数据存储管理系统的服务性能和运行稳定性提升明显,数据服务接口皆有数倍的性能提升,非结构化数据平均入库及时率高于98%,为各类气象业务应用提供了稳定可靠的数据环境支撑。

四川省气象信息化历程回顾及发展展望

分阶段介绍了四川省气象信息化的历程,根据各个阶段的发展,充分说明气象信息化,就是现代信息技术与气象业务结合及应用的进程,现代信息技术与气象业务的结合日益紧密和深化,应用日益广泛,从根本上改变了气象业务系统及流程,驱动了气象业务服务的发展,并将引领整个气象业务服务系统朝着更加高效集约和智能智慧的方向发展。气象信息化的历程,就是现代信息技术与气象业务结合及应用的演进过程。20世纪70、80年代以来,信息技术蓬勃发展,极大地影响和驱动了诸多行业的快速发展,气象就是其中一个具有典型代表性的行业。

基于CTS的台站上行气象数据传输监控平台的设计与实现

气象数据上行传输是各类气象业务和服务正常开展的基础。针对气象通信系统切换至CTS以后,台站实时获取上行气象数据传输状况的业务需求,在分析气象数据上行传输流程的基础上,提出了台站上行气象数据传输监控平台的建设思路,设计了平台总体结构,传输日志同步策略和数据个性化显示方案,采用MVC框架、Quartz调度器和jQuery Grid Plugin等技术对平台进行了实现。该平台面向台站用户具有提供上行气象数据传输状态实时监控、传输状态统计和错报查询功能;作为县级综合观测业务集成平台的一个模块投入业务使用,为提高上行气象数据传输质量提供平台支撑。

西南区域气象网格实况产品检验系统的设计与实现

西南区域地形地貌复杂,站网分布不均匀,针对复杂地形下气象网格实况分析产品快速检验的需求,提出了质量评估数据预处理分段计算思路和缓存加速优化方法,设计了系统的数据流程,并优化了高分辨率格点场显示技术和检验评估产品检索技术。测试成果表明,预处理分段计算方案较传统的指标完整实时计算方案的运行耗时有10倍及以上的提升,能够满足用户实时交互的要求,并且通过平台实现了复杂地形不同坡度、坡向场景下评估指标的实时显示、任意时段分析评估和站点格点对比分析等功能,为气象实况分析产品的示范性应用和实时检验评估提供了系统支撑。

数值预报产品多线程下载软件的设计与实现

针对数值预报产品数据量较大以及传统业务中使用FTP下载数据耗时较长、时效性较低等问题,研究并实现了基于FTP协议的数值预报产品多线程下载软件。软件基于Linux操作系统,通过对任务队列的管理实现数据的及时下载,通过多线程的方式提高数据的下载速度,缩短下载时间。此外,软件还具有数据缓冲区管理功能和断点续传功能。实验结果表明,使用该软件可有效减少数值预报产品在传输环节所花费的时间,提高资料的时效性。

气象站网信息流转路径的优化研究与应用

针对气象站网信息流转路径的优化开展研究,在分析现有站网信息两条流转路径对站网准确性和一致性影响的基础上,提出站网信息流转路径优化方案,包括基于两级审核机制的站网信息业务管理路径优化、基于实时检测-反馈机制的站网信息上行气象资料传输路径优化和站网信息版本控制优化。通过管理手段与业务平台相结合的方式将该优化方案在省级气象业务中予以实施,数据分析表明:该优化方案对于提高站网信息质量具有明显的成效,有助于实现气象站网信息的规范化管理和应用。

应用分布式存储技术优化省级CIMISS数据服务能力

随着气象数据量的不断增长,进一步提升CIMISS数据管理和服务能力的需求变得日益迫切。为解决存储系统动态扩展能力不足、并行计算与吞吐效率低下等限制CIMISS继续发展的问题,采用分布式文件系统和NAS技术替代GPFS建设共享文件系统,实现非结构化气象数据的存储功能;采用分布式数据库替代Oracle RAC建设关系数据库管理系统,实现结构化气象数据的存储功能和非结构化气象数据的索引功能。实践证明,该方案能够有效地改善CIMISS的数据存储能力、并发响应能力,适应未来气象业务对数据存储和应用的需求。

省级气象资料传输监控平台的设计及实现

气象资料是开展气象预报、气象服务的根基。针对省级气象资料传输切换到CIMISS(China Integrated Meteorological Information Service System)系统后市县级缺乏有效资料监控手段的问题,在分析气象资料传输流程的基础上,本文给出气象资料传输监控平台的总体设计方案,提出利用时间单元偏移的方法来进行监控日志采集,完成数据库设计方案以及平台展示方案设计。监控平台采用MVC框架以及HTML、AJAX等技术实现气象资料的传输监控和质量统计等功能。平台面向省市县三级用户,为改进省级气象资料的传输质量提供可靠的技术保障。

基于冗余性分析的改进ReliefF特征选择算法

为了解决ReliefF算法随机抽样会抽取到不具代表性的样本且未考虑特征间相关性的问题,提出基于冗余性分析的ReliefF特征选择算法。首先改进ReliefF的抽样策略,其次将特征权重序列划分为几个子集,分别利用最大信息系数及Pearson系数共同衡量特征相关性,设置相应采样比例剔除冗余特征。将改进算法与其他特征选择算法进行对比,结果表明相较于传统ReliefF,在LightGBM(Light Gradient Boosting Machine,轻量级梯度提升机器学习)上的分类准确率可提升0.63%~12.10%,在SVM(Support Vector Machine,支持向量机)上的分类准确率可提升0.92%~9.06%,改进算法的分类准确率明显优于其他几种特征选择算法,在考虑特征与标签相关性的同时,能有效剔除冗余信息。

气象综合观测业务规范查阅平台的研究与实现

针对目前气象综合观测业务人员对气象业务规范文件的共享管理需求,在梳理相应业务流程的基础上,提出了技术加管理相结合的县级综合观测业务规范查阅平台建设思路,设计了平台的总体架构、业务管理流程和基于Lucene引擎的文件检索方案,采用Spring MVC、Spring和Hibernate整合技术框架对平台功能进行了实现,面向用户提供了各类气象观测业务文件的存储管理、共享展示和全文检索服务。系统采用了较为先进的技术和成熟的框架,作为县级综合观测业务集成平台的一个模块投入业务使用,投入使用后得到专业用户的肯定,极大地改善了获取业务文件的方式,使业务人员能够在大量的业务文件中快速准确有效地查找定位有关资料信息,有效提升了县级综合观测业务的效率和质量。并且对各类气象文档的管理共享有较好的参考作用,具有广泛的推广价值。

基于GMT的GPS/MET水汽小时变率产品的研究与应用

为了更有效利用GPS水汽资料,本文利用瑞士伯尔尼大学研制的Bernese软件为基础的地基GPS实时水汽反演系统,将四川地区气象局、地震局、测绘局共享的GPS水汽资料,解算得到各站点的实时大气可降水量。由此计算得到各站点大气可降水量的小时变率,然后在GMT绘图命令基础上绘制出大气可降水量小时变率水平分布图,并在四川省气象局的"省市县三级预报业务平台"上应用,能够实时连续监测四川地区大气层中的可降水量的动态变化过程,为提高预报降水精度和灾害性天气的准确性提供了有力的参考。