基于知识图谱的冬奥赛事气象服务文本生成方法研究

气象服务文本是为赛事顺利举行及赛事期间的各项活动提供必要的气象保障,是组委会、裁判、各代表队的工作人员获取气象信息开展相关工作的载体。现有气象文本生产需要人工编写审核,效率不高。相比之下,全自动文本生成更加依赖于模板和固定的形式。针对以上问题,结合自然语言处理技术提出基于知识图谱的冬奥赛事气象服务文本生成方法。重点从历史赛事气象服务文本中进行内容分析和特征提取,利用气象数据和历史赛事信息构建高山滑雪赛事知识图谱。该方法根据实时气象数据和文稿模板生成天气描述文本,然后基于知识图谱查询推理技术得到赛事影响结果并生成相应文本。实验结果表明:气象服务文本的自动生成结果具有较好的准确性和可读性,有助于冬奥赛事的顺利推进,该文本生成方法面向特定领域也具有较好的应用前景。

冬奥气象图形产品可视化模型研究

高质量图形产品是冬奥气象服务信息的重要载体。基于冬奥气象数据高时空分辨率特征,研究了由多维气象信息向制图要素转换的冬奥气象图形产品可视化概念模型;设计了由基于数据引擎的结构映射、赛事服务的空间映射、组件应用的元素映射和派生思想的属性映射组成的冬奥气象图形产品可视化过程模型。针对差异化、准实时气象服务制图需求,设计了基于DVDL可视化描述语言的制图表达框架,对可视化模型进行业务组织,研发了冬奥气象图形产品加工系统,提供50余种基础产品样式和所见即所得的制图编辑功能,支持任意位置点长时间序列气象产品、山地赛场三维气象产品和多赛区综合服务气象产品的制图渲染。成果在2022年北京冬奥会气象服务中应用,生产了200余种不用服务主题气象图形产品,后续也可为其他冬季赛事和重大活动气象服务保障提供精细化产品制作解决方案。

基于RESTful架构的气象数据检验接口设计与实现

气象数据质量评价是整个数据链条中的关键一环。为解决目前气象数据检验业务分散滞后、资源不集约及服务效率不高的问题,实现统一服务,基于现代Web应用流行框架RESTful,首次将检验作为Web服务,基于共性检验需求设计并实现RESTful架构风格的气象数据检验接口。统一接口服务将业务资源进行集中,提高物理资源利用率的同时释放人力资源。接口服务以及基于接口开发的检验系统,可实现检验结果秒级在线查询,大大提高检验效率,丰富的接口和可视化系统给用户带来良好体验。

基于微服务的交管天气风险管控平台设计

针对国内交通气象服务发展不均衡、服务需求多样化的问题,提出基于微服务的多样性、跨平台、易扩展等技术特性,以层次化、组件化的方式进行平台总体架构设计,采用REST风格以及轻量级JSON数据格式开展通信协作,建设交管天气风险管控平台,实现服务业务的可协作、可伸缩、可扩展,为交管气象部门提供数据级、产品级及平台级的分级气象服务。目前,应用该技术研发的交管天气风险管控平台已在交通科学研究所及多个省级气象服务部门中应用,实现交通气象服务的分级服务和按需服务。

意外低体温气象风险预警服务系统设计与实现

随着更多公众参与极限越野赛事和荒野休闲活动,意外低体温风险逐渐暴露在人们视野中,对应风险评价指标和预警服务系统的不足亟待提升。本文研究针对野外活动人员遭受因野外寒冷暴露气象条件影响引起的意外低体温风险,综合分析引发意外低体温的致灾因子、暴露度、身体脆弱性和防灾能力因子,提出意外低体温气象风险预警指数并构建预警模型。在此基础上,针对缺少固定气象观测站条件场景,利用目前最先进的便携式气象自动观测设备采集相关气象要素数据,集成北斗卫星通信功能,实现数据向数据中心的传输,应用意外低体温气象风险预警模型,产生预警信息和决策服务信息再向现场服务人员回送,形成预警服务系统,以求解决因突变的气象条件引发的野外活动中意外低体温风险无法得到及时预警并妥善处置的难题,具有较好的实际应用与发展前景。

中国高速公路交通气象灾害风险预警业务系统设计与应用

针对中国高速公路交通气象灾害风险预警业务需求,以基于影响的预报预警服务技术为指导,综合考虑高速公路致灾因子危险性、孕灾环境暴露度、承灾体脆弱性和防灾减灾能力因子,构建交通气象灾害风险预警模型。在此基础上,采用C/S体系架构,综合运用多源数据接入与可视化、基于GIS技术的产品自动加工制作方法等技术,研发高速公路交通气象灾害风险预警业务系统。系统具备气象实况监测告警、灾害预警分析、产品自动加工制作、人机交互订正、服务产品交互制作、数据接入与综合显示、地图管理与操作等功能。系统在交通气象服务业务使用过程中,突显出较好的业务应用能力与发展前景。

基于WebGIS的气象服务产品自动加工关键技术

针对融媒体时代对气象服务产品加工个性化、准实时、智能化新诉求,以SOA架构组件式开发思想为指导,归纳气象服务产品加工业务共性,提出一套集成应用WebGIS、并行计算和大数据技术的气象服务产品自动化加工解决方案。利用组件开发和工作流引擎技术,搭建面向服务体系架构的产品加工模型装备框架,对产品加工组件进行模型编排,实现无须编程情况下的产品加工模型快速构建;利用基于分布式架构的加工服务器集群技术,搭建加工服务器集群环境,对产品加工模型服务进行发布和管理,实现产品加工任务的秒级高并发处理;利用基于消息和定时机制的加工任务调度技术,开发了产品加工任务调度器,通过设置消息主题和定时计划策略,实现加工任务参数智能解析和适配应用,统一协调触发各加工模型服务进行自动化作业。智能化气象服务产品自动加工系统自业务化运行以来,在加工效率、美观性和扩充性等方面表现出很好的应用价值。以温度、降水、风速、相对湿度全国实况格点服务产品加工为例进行实验,加工耗时由797 s缩减至14 s,效率提高50倍以上。

气象服务形式概念分析模型研究

为了解决气象服务领域隐含知识难以发现、概念处理不够准确的问题,在形式概念分析理论指导下,给出气象服务领域知识发现和表示模型。以互联网联盟(W3C)OWL2描述逻辑本体知识库应用为背景,提出使用一阶谓词定义多值背景属性,利用布尔代数范式表达概念外延的逻辑等价关系,从而获得具有清晰层次关系的概念格,并映射为领域本体,实现了智能代理下领域知识表达。最后以公路交通气象服务和电力气象服务为例,阐述气象服务形式概念分析及实现过程。

面向公众出行的公路交通气象服务系统

从公众公路出行前的气象服务需求出发,研究公路交通气象服务的思路和技术方法,开展公路交通监测、预报与预警气象服务。研究建立公路交通气象观测网组网原则及站点选择规则,开展基于混合空间分析技术的道路反演、路径分析等关键技术研究,综合利用能见度、天气、风3种高影响气象要素建立公路通行气象条件模型,研发实况、预报、预警3大类6种气象服务产品,为用户提供直观、有效的气象服务信息。研发的公路交通气象服务系统于春运期间通过中国天气网交通频道正式对外服务,有效促进了公众用户的便捷、安全出行。

基于消息驱动的气象图形产品加工系统

高质量的气象图形产品是融媒体时代气象信息服务的重要载体。本文综合运用并行计算和大数据等技术,构建消息驱动的气象图形产品加工系统(WeatherStudio),分析了公共气象服务图形产品加工共性问题,探讨了基于消息驱动的产品加工系统的优势,设计了基于消息驱动和定时驱动相融合的气象图形产品加工系统的框架和功能,并以高速公路交通气象灾害风险预警业务为应用实例进行验证,显示出了其较好的应用前景。

公共气象服务空间信息系统的研究与应用

气象空间信息系统能够对气象数据进行高效的存储、管理、分析、显示和共享,可以大大提高公共气象服务的信息化水平。随着大数据、云计算技术的发展,分析了气象信息系统存在的问题和面临的挑战,讨论了公共气象服务空间信息系统建设总体技术架构和功能组成,详细介绍了该系统的关键技术,并以行业实例进行了验证。

冬奥气象服务文本自动生成模型研究

目前的冬奥气象服务文本依赖手工撰写,存在生成效率不高、内容提取不够精准和英文自然语言表达不足的问题。在深入分析冬奥服务文本特征基础上,提出以自然语言生成理论为指导,研究冬奥数据和知识构建特征引擎,为文本生成提供内容规划;结合功能合一语法(Functional unification grammar,FUG),开展递归运算,实现从短语到句式生成;利用XML Schema对文本篇章、段落结构进行组织管理。经模型自动生成的冬奥气象服务文本在2019年至2020年现场服务团队的冬训工作得以应用,为其他大型冬季赛事气象服务保障提供了技术方案。

基于微服务的气象信息决策支撑系统重构与实践

气象信息决策支撑系统在气象防灾减灾过程中具有重要作用,但是单体架构的气象信息决策支撑系统无法满足科学决策和智能减灾的需求,在扩展性和复用性等方面存在不足。基于Spring Cloud的微服务架构具有低耦合、易扩展的特点,已经在各大中型企业得到广泛的应用。本文通过对微服务架构中关键技术进行研究,提出了3种气象信息决策支撑系统架构的重构策略。针对气象信息决策支撑系统局限性,结合微服务架构特点,设计基于微服务的气象信息决策支撑系统架构,分为核心层、业务逻辑层和表现层,重点对业务逻辑层进行了重构和实现,并把重构后的业务功能应用到了气象防灾减灾监控管理平台,提高了系统的可扩展性和可复用性。