见证GIS在中央气象台的应用历程（中央气象台吴焕萍）-l转自网络

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吴焕萍：见证GIS在中央气象台的应用历程

时间：2010-03-02 11:45:52　 　 来源：中央气象台

        GIS(Geographic Information Systems,地理信息系统)是一门近年发展起来的多种学科交叉的信息分析技术，在气象信息化建设中发挥了重要的作用。通过我五年的一线工作经历，见证了以MESIS应用为主的GIS技术在中央气象台应用与发展的历程，在这里要特别感谢所有关心和帮助过我们的领导和同事，有了他们的支持才使得GIS应用发展一步一步深入，渐入佳境，所经历的那些事儿也自然成了我们开发团队（罗兵、吴焕萍、唐卫、郑卫江、吕终亮、郑金伟）最美好的记忆。在此谨以此文纪念中央气象台成立六十周年。

　　艰难起步 GIS利器小试牛刀 初显锋芒

　　2005年7月，我从北京大学博士毕业后来了国家气象中心（中央气象台）预报系统开放实验室工作。按照系统室罗兵主任的总体安排，我被分配到曹姐（曹莉）的开发小组实习，当时她正在负责面雨量预报服务系统开发，技术路线采用了ESRI公司的轻量级GIS组件MapObject，算是专业对口了。经过三个月左右时间的接触，知道了曹姐是一个细心、认真、负责并具有丰富开发经验的人，也开始渐渐的进入工作状态。也就在此时，我了解到了中央气象台已经购买了ESRI公司的ARCGIS产品，也了解到农业气象、交通气象方面也有了一些基于桌面（DESKTOP）的初步应用。

　　在尽力了解、思索GIS能在气象领域发挥什么作用的同时，我也注意到了只有好好地补习一下气象方面的基础知识才可能真正做出一些成果。于是在配合曹姐工作的同时，利用网络等媒体收集了一些气象资料进行快餐式的恶补。时间很快到了2005年底，罗主任安排我从事以面向决策气象服务为业务目标的原型系统建设。结合未来GIS技术的发展方向，我果断决定采用ArcEngine 作为GIS平台进行二次开发。ArcEngine尽管代表了未来组件式开发方向，但它却只是刚刚推出的新产品，再加上我在博士硕士期间也主要做的底层GIS平台与关键算法研发，对ArcEngine的开发并不太了解，于是在罗主任的支持下，我找来了已经在公司上班的硕士同学朱春华来协助走出第一步（公司往往有些技术是走在最前列的）；此时的曹姐已经安排进入MICAPS3.0版本的前期调研工作了，只能从需求上把关，幸好也得到了决策服务中心（现气象服务室）张建忠等同事在需求方面很好的讨论与帮助。就这样，凭借我们熟练的VC++与COM开发能力，克服了一个又一个的技术难点：如何快速访问MICAPS格式的气象数据、如何空间可视化…，这可就是后来MESIS的最早开发阶段哦。

　　软件开发往往是劳务密集的工作，即使是原型系统的开发，从人员上来讲还是不够的。于是我想到了与我同年毕业、在首都师范大学任教的王彦兵博士，几番努力下他的主管李小娟老师同意派出两名学生来中心做实习学生，呵呵，张炜光、郑卫江就这样来了；郑卫江有具较好的VC++基础，很快的就进入了气象要素检索分析等功能模块的全面开发了；同时在系统室做客的农气室的庄老师（庄立伟）一并参加了讨论与开发，他结合农气应用提出了很多建设性的意见。在中心各级领导的关心下，也争取到了各种SHOW一下的机会。我还清晰地记得，当时的矫梅燕主任、端义宏主任、肖子牛主任、胡欣主任及局减灾司的领导都先后来听取过汇报、看过演示。每一次演示都小心翼翼、如履薄冰，却总能得到一些表扬与肻定，这更加坚定了罗主任积极推动这项工作的信心。

　　机会总是眷顾那些有准备的人，原型系统得到了肯定，机会也随即而来。2006年5月，经过项目方案几易编写以及答辩，以“新一代决策气象服务系统”命名的项目终于得到局基建项目的支持。需求分析开始、设计开始、编码开始了，一切均在按部就班的进行，开发步入了正常轨道。

　　令人没有想到的是决策服务系统最早的应用却来自于当时还属于中心的WIS公司。当时李伟华来到506办公室，见到我们的决策服务系统原型，提出了能否结合现有的工作成果，叠加上全国铁路数据，快速形成铁路气象服务产品加工生成系统。面对崭新的而且是迫切的需求，我们三人开始了系统改造，使之适用于后台无界面运行，方便于定时、无界面操作生成产品。经过几天努力，终于迎来了服务系统的第一次小试牛刀的机会，改造后的系统能够快速的生成叠加铁路信息的降水观测、预报、雷达等多要素服务产品，第一次在专业服务网站得到了应用，也替WIS赢得了铁道部门长期合作的机会。看着那些漂亮的服务产品，那时真的发自内心的高兴。

        第二个应用来自于2006年9月的天气预报室的会商流程改造。会商要求全部使用PPT进行演示，因此如何高质量、高效率的制作预报与服务图表产品显得尤为重要，此时的罗主任敏锐的意识到，这将是服务系统又一次大显身手、抛头露面的绝好机会。我们三人又在短时间内加班加点，利用铁路气象服务产品加生成系统的开发经验，一个高质量的会商图形自动生成系统又完成了。

　　在取得了初步的成功之后，我们也开始了对既有成果的宣传，酒香也怕巷子深哪，我们一定要让更多的同行听到我们的声音！在室秘书万姐（万丰）帮助下，我第一次写起了宣传性质的报道名曰“GIS应用技术助力中央气象台天气会商”。依然令我们没有想到的是这篇短短的报道竟然成了网络上转载很高的新闻报道，除了气象部门大为转载外，包括“3S Newsletter”这种著名的地理信息传媒也做了相关报道，看来气象部门太需要GIS的应用了。记得报道中写道：“支持产品有降水量预报图、高温预报图，降水实况与降水预报对比图，以及强对流潜势预报图等；GIS绘图系统有着比其他绘图系统更为清晰的画面品质及更为详细的地理信息，可以根据会商需求在图件的背景图上加画公路、铁路、水系以及市县甚至更详尽的地理信息，…”。

　　两次较好的应用，更加坚定了我们将GIS更多应用于中心业务系统的信心，虽然起步艰难，但GIS利器小试牛刀，已初显锋芒。

　　稳步发展 GIS技术应用不断扩大 已见功效

　　有了应用，有了需求，同时意味着更多的开发任务，需要有更多的人员参与进来。通过BB发帖子、通过与学校老师沟通等多种渠道，实习学生也更多了，这一次包括了吕终亮、张红杰等。

　　2006年8月，吕终亮来到气象中心实习做的第一件事情就是MICAPS3.0系统中如何接入地理信息的问题。经过与MICAPS小组李月安的反复讨论，结合我们团队的GIS应用经验，采用了开源的GIS平台SharpMap作为MICAPS地理接入与显示的组件。小吕表现出来了较强的代码分析与解决问题的能力，在众多的代码中挑出为MICAPS所用的组件，形成Geolayer组件。由于在这方面所做的工作，罗主任让我有幸成为MICAPS3.0开发者之一，想想全国气象人员可以见到我的名字，还真是一件很让人羡慕的事情哦。完成这项工作后，我很快就转入了决策气象服务系统的后续开发了。

　　此时，GIS已经在多个业务系统的应用中体现出了明显优势。在罗主任积极地努力与推动下，当时数值室赵琳娜、胡江凯主任主持的“污染物应急影响系统”、专业气象台黄卓台长主持的“国家级道路交通气象服务系统”、台风与海洋气象中心钱传海主任提出的“台风未来预报预警区域生成系统”、马清云处长、王维国主任主持的“台风评估系统”等先后均给予GIS应用的较好的发展空间，决策服务系统还没有在决策服务室大规模应用的时候，却已经演生成了好几个应用系统，让人高兴的是，污染物应急影响系统至今仍是应急演练产品加工的业务系统，改良后的道路交通气象服务图形与文字产品的生成系统也一直作为应用气象室的工作平台发挥作用，台风未来预报预警区域生成系统也成为了台海中心必需的日常业务系统。另外值得一提的是，为了满足气象服务室降水温度距平等产品（我们内部按其数量常简称为“十八张图”）生成效率与质量的业务需求，我安排郑卫江、张红杰等实习生对后台制图系统进行了改进，重写了Cressman插值算法，这个系统直到2009年初仍在气象服务室发挥着重要业务作用。

　　在中心领导的极力支持下，我们这支力量在越来越壮大，经验也在逐渐积累，也就能做更多的事情了。期间，郑卫江和吕终亮在众多的实习研究生中，脱颖而出留了下来；2007年夏天南京大师范大学毕业的唐卫博士也加入到我们团队来了，也很快的进入了工作状态。

        2006年基建项目的成功建设，直接促成了2007年全国轨道项目“全国决策气象服务系统一期建设”的立项，国家气象中心自然成为了牵头单位。这样，第一次有了很多省台单位的支持，第一次正式引入了公司的合作，第一次形成了整体的设计与开发框架，开发语言也从VC++升级到C#，并形成了两大共享平台与三个应用系统的平台构架局面。当时的薛峰与刘老师（刘小魏）等负责了服务产品与灾情信息共享平台，并对气象历史与实况资料的建库做出了很好的支持，而三个应用系统还留在了我们开发团队。就在那时，矫梅燕主任亲自给系统命名为MESIS（MEteorologicalService Information System）这样的英文名称，也将系统定位为面向气象服务的信息系统。我们都在心里暗暗佩服矫主任等领导的远见卓识，给MESIS的发展留下无限的空间。MESIS第一次较全的涵盖了基础信息管理、气象资料检索、交互制图、灾情分析与评估、产品分送等多种功能，努力形成一站式的气象服务产品加工分析能力。

　　2007年开始，为了响应中国气象局总体规划中着重“提升公共气象服务水平，提升网络应用能力”的要求，我们GIS开发团队开始了对WEB GIS的探索，第一个启动项目是基于网络GIS技术的中国气象局气象应急服务平台的建设。我们提出了在一个地图框架下，将所有的气象观测数据、预报数据、预警数据、灾情数据综合集成显示，让用户能够在详细的基础地理信息背景上叠加查看第一手与应急相关的气象信息。郑金伟作为从外面公司引入的技术支持人员，有着较强的学习、应用新知识的能力，在整个平台建设中发挥了重要作用，我们常常一起讨论方案，常常为如何提高网络发布效率与用户体验讨论不休。

　　从业务实践中凝练科学技术问题，而MSPGS（后台服务产品生成系统）却真的践行了这一句话。前面谈到的一些服务产品的生成，主要采用的思路是将应用程序进行改造，使之适合于某一具体应用。但经过近两年的应用，我发现这往往不能满足业务动态发展的要求。特别是天气预报室、气象服务室经常需要针对不同的天气现象、不同的地理区域增加新的服务产品类型，每一次提出新的需求，都让我头痛不已，因为我们又要修改程序，主要麻烦在于既要保证能增加新的功能，还依然要保持原来功能稳定，而且还不能说有了新需求就即刻满足，毕竟开发新的功能不是一朝一夕的事情。于是，一个新的想法涌现在我的脑海中：能不能有一种新的工作模式，使我们能够像搭积木一样，有了新的业务需求之后，我们只需要修改、搭建一下新的流程，对新的需求定制一下，最后就完成部署？经过一段时间的苦苦思考后，最终我又回到了GIS技术这条路子上来，那种以工作流（Workflow）处理方式的地理处理过程（Geo-Processing）不正是这样的思路么，为什么不试试？即便工作已经繁忙的不可开交，我还是毅然请唐卫和实习学生刘亮按这个思路开始尝试新的产品再加工系统，重新设计了软件构架，并将Geo-Processing扩展到了气象服务产品的加工，经过二到三个月的努力，研发出了具有可视化的加工流程设计、地图模板设计、分布式任务调度与定时运行、产品自动上传等功能于一体的MSPGS。业务实践证明，我的思路是正确的，我们成功了！后来连ESRI（中国）GIS资深专家陈菲也赞不绝口地说MSPGS真是一个很好的应用创新，将地理处理建模过程扩展到了产品加工，很有示范意义，有机会一定要到ESRI美国用户大会上去说说。MSPGS最早在天气预报室得到了应用，也许天气预报室的预报员们仅仅是发现软件用户界面变了，但其实对于我们来说，最大的变化在于我们现在可以从容的应对动态的变化与需求了，即精确又美观的全国降水量实况图、预报与实况对比图、高温实况图等等一些新的产品都可以实现了。MSPGS取得了成功，我们可以自豪的说，NMC网站60%的图形产品来自于MSPGS，还有中国天气网、上海、吉林，广东、四川等气象业务单位也纷纷用了上MSPGS。

        时间总让人觉得停留在2008太久太长，2008年是不平凡的一年。面对突如其来的低温雨冰冻灾害、四川汶川地震等灾害性突发事件的降临以及需要精心准备的奥运气象服务等，MESIS系统都在起先服务保障中发挥了重要的作用，形成了边开发边应用的良好局面。“五.一二”之后，我与李月安还受中心各级领导委托，分别带着MESIS和MICAPS最新的开发成果来到了成都进行系统保障支持，也得到了省局预报员的肯定；“一张张五彩斑斓的服务产品出来了”，我还记得《奥运天气资讯》一期内容来描述气象中心的产品。是的，那是在MESIS的支持下，我们在北京城区这样的范围，为了实现精细化的气象信息表达，采用了高分辨率的地理信息，及时生成了叠加精细化基础地理信息及奥运场馆位置的北京逐小时雨量分布图、温度分布图等，这些产品都第一时间推送到了中国天气网相关频道，极大的丰富了奥运气象服务产品。

　　2008年却也是收获荣誉而又难忘的一年。MESIS一期建设成果得到了中心领导及专家的首肯，荣获了国家气象中心气象科技奖-技术开发奖二等奖，同时也荣获了ESRI（中国） “十大GIS特别成就奖”的荣誉表彰，MESIS也应邀在大会上作了展出，罗兵主任代表我们团队也第一次在气象部门外较为详细的介绍了MESIS系统建设与应用情况；同时由MESIS开发团队共同指导在预报系统开放实验室实习的学生刘亮（北京师范大学硕士研究生）等完成的“气象服务产品后台加工系统（MSPGS1.0）”参加并获得了由中国地理信息系统协会主办的“中国大学生GIS软件开发竞赛”唯一的一等奖，唐卫和我也因此获最佳指导教师奖；更可喜的是MSPGS也在罗兵主任的努力争取下被列为了2009年中国气象局新技术推广项目，将有望在更广泛的气象部门得到应用。

　　GIS在中心应用越来越多，发挥的作用越来越大，我们的团队也收获着越来越多的成就感与自豪感。“MESIS 应用初显成效，并快乐的收获了荣誉”这样的宣传报道也跃然纸上，成为了GIS应用稳步发展，不断扩大，已见功效的鲜明写照与记忆。

　　应用推进  渴望GIS技术得到深度应用

　　2009年最为高兴的事情就是中央气象台网站中的台风公众服务网站的成功上线。罗主任的带领大家结合局应急服务平台开发经验，特别是在赵瑞、郑金伟等人的努力下，信息领域最新发展的富互联网应用程序（Rich Internet Application，RIA）技术以及分布式网络GIS技术首次在互联网上气象行业得到了应用。用户可以获取网络共享的各种基础地理信息服务，如Google Earth服务、ArcGIS Online服务，还能够在这样的信息支持下快速浏览台风实况与预报信息。有网络媒体报道说，map.weather.gov.cn是中国基于RIA以及网络GIS的首个应用，也许不见得对，但确确实实的为MNC网站赢得了很高的点击量，提升了中央气象台对外的公共气象服务与决策气象服务水平，增强了中央气象台对外的辐射影响力，为中央气象台赢得了赞誉。

　　MESIS在国家级单位应用的期间，在省级的应用也不断开花结果，做到花开墙外墙内香。我们团队先后分别奔赴了全国十来个省份，来推进MESIS的试用。2009年的9月1日-4日，在局服务司、局培训中心组织下，开展了为期四天的MESIS省级业务人员培训班，为全国试用奠定了良好的应用基础。并于11月30日，局服务司通过（气减函〔2009〕38号）的形式向气象中心、气候中心、公共气象服务中心以及省级单位下发了“关于气象信息服务系统（MESIS 1.0版）推广试用的通知”，这标志着MESIS服务系统经历将近三年的艰苦研发，终于面向全国省级决策用户开始全面试用。为了配合试用工作，在技术支持方面，我们团队也充分利用了NMC网站论坛、FTP下载、网络即时通等多种手段与用户沟通，发现问题及时解决，以确保推广应用的顺利进行。

       总的来看，以MESIS应用为契机的GIS技术在中央气象台各业务系统在不断的推进，我们团队已经形成了二次开发模式（基于桌面插件式、基于组件式等GIS与应用系统集成）、多种体系结构应用方式（C/S、B/S、多角度全方位的GIS应用（气象信息管理、气象信息分析、气象信息表达）的整体开发与应用能力。但我们也深深的认识到，基于GIS的深度空间分析应用、数据挖掘、多维可视化等方面还有很长的路可走。结合这些工作，两年前我就在开始考虑要好好的总结一下国内外GIS在气象气候领域的应用，让更多的人能够较为全面的了解GIS技术的魅力与潜力。经过几易其稿，欣喜的是有着广泛读者群的《气象》杂志今年3月份就要刊登“综述GIS技术在气象领域中的应用”一文了，也算是结合业务认真的总结出了一篇学术较强的综述性文章，以期更多的同行关注。

　　充分发挥GIS的地理信息丰富，制图质量高，空间分析与建模能力强等特点，逐步拓宽用户使用GIS技术的渠道；深入研究基于GIS、RS(遥感)、GPS等3S技术的重大气象灾害评估的建模方法与技术，建立重大灾害的灾前预评估，灾中跟踪评估和灾后综合分析方法与应用系统，努力推进GIS技术向气象灾害监测预警评估等深层次应用；利用三维GIS技术、遥感、以及GPS等3S技术，进一步推动虚拟气象环境系统的建设…，这些都是我们要努力的方向。

　　几年风和雨，伴随着艰难和辛苦，GIS应用逐渐在天气预报、决策气象与应用气象服务中得到深入应用，领导们也越来越认识到GIS在气象领域的重要性，而我们的一些成果也屡见报端，或者以论文的形式公开发表。每当看到这些成绩的时候，我们总是感到无比的自豪，欣喜也会把我们的疲劳打扫的一干二净。刚刚迎来气象地理信息系统（MeteoGIS）立项带来了更多的机会与挑战，以罗主任为团长的我们已经看到了更远、更光明的未来。（作者：吴焕萍）

注：本文仅是介绍，本人只是感兴趣，并无多少这方面的知识。

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感谢分享！！！！！！！！！

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感谢分享，看了有不少感触！

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