02月12日 人物訪談： 談起我國氣象行業(yè)信息化建設(shè)因大數(shù)據(jù)而帶來的變化，這得和云計(jì)算連起來說。但在此之前，記者想和大家一起先回顧一下我們氣象觀測的起源，由此得提到北極閣（現(xiàn)位于南京玄武區(qū)，南朝時(shí)是皇家苑囿之一）。早在南北朝時(shí)期，北極閣就建有“靈臺(tái)侯樓”，用來觀天象測氣候。后來，明代在這里又建立了“觀象臺(tái)”，清朝乾隆對(duì)這個(gè)地方也是頗為厚愛。再往后的故事我們就知道的更多了，比如竺可楨在這里建立第一個(gè)氣象研究所等等。

如今，北極閣依然是江蘇氣象臺(tái)的所在地。同時(shí)，它也是全國數(shù)萬個(gè)地面觀測點(diǎn)之一，用來觀測氣象變化。而直到今天，地基觀測依然是氣象監(jiān)測的一個(gè)非常重要的手段。

大數(shù)據(jù)被中國氣象局所重視，也是源于地、空、天基觀測的不斷發(fā)展所帶來的數(shù)據(jù)量的激增。

地面觀測數(shù)據(jù)要求永久保存 傳統(tǒng)IT架構(gòu)不能支撐

國家氣象信息中心副總工程師沈文海在接受記者的采訪時(shí)說，目前整個(gè)中國氣象局所保存的數(shù)據(jù)在4~5PB左右，每年大概增加數(shù)百個(gè)TB左右。“這些數(shù)據(jù)包含了地面觀測、衛(wèi)星、雷達(dá)和數(shù)據(jù)預(yù)報(bào)產(chǎn)品等幾大類的觀測數(shù)據(jù)。”

其中，地面氣象站觀測所獲取的數(shù)據(jù)是需要永久保存的，其使用率非常高，除了常規(guī)天氣預(yù)報(bào)業(yè)務(wù)需要用到之外，諸如氣候預(yù)測、氣象農(nóng)業(yè)、環(huán)境氣象、交通氣象以及科研等領(lǐng)域，都需要用到這些數(shù)據(jù)。

“另外，除了常規(guī)的地面觀測站之外，以氣象衛(wèi)星和多普勒天氣雷達(dá)為代表的遙感遙測業(yè)務(wù)領(lǐng)域近三十年來取得飛速發(fā)展，這些領(lǐng)域一方面每天產(chǎn)生著數(shù)以TB級(jí)的觀測數(shù)據(jù)，另一方面也需要地面觀測等實(shí)測數(shù)據(jù)作為其遙感數(shù)據(jù)的訂正依據(jù)。”沈文海告訴記者，這里的地面/高空觀探測數(shù)據(jù)為結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)，氣象衛(wèi)星、天氣雷達(dá)數(shù)據(jù)則為非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)。以這些數(shù)據(jù)為主，構(gòu)成了所謂的“氣象大數(shù)據(jù)”，雖然“氣象大數(shù)據(jù)”與目前業(yè)界公認(rèn)的以“4V”為特征的大數(shù)據(jù)的存在一定差異，但數(shù)據(jù)量的巨大以及迅速膨脹的速度則是十年前完全無法想象的。

比如：地面氣象觀站數(shù)量的急速增加。目前，我國地面觀測臺(tái)站已達(dá)到約4萬個(gè)，遍布我國各個(gè)地區(qū)。由于自動(dòng)觀測技術(shù)的發(fā)展以及地面自動(dòng)氣象站的推廣普及，使地面觀測業(yè)務(wù)擺脫了人工觀測所帶來的對(duì)觀測人員居住環(huán)境的要求，觀測站點(diǎn)可布設(shè)到許多環(huán)境十分嚴(yán)苛的地域，如：荒島、沙漠、高原等。同時(shí)由于是自動(dòng)觀測，不受人員編制的束縛，可在任何需要布設(shè)的地域布設(shè)，因此觀測臺(tái)站數(shù)量逐年增加，預(yù)計(jì)到2020年，地面觀測臺(tái)站有可能發(fā)展到七萬個(gè)左右。

另外，從觀測頻次上看，上世紀(jì)五十年代到九十年代是每三小時(shí)觀測一次，經(jīng)過近十幾年業(yè)務(wù)規(guī)范的不斷修訂，觀測頻次逐步修訂成數(shù)年前的每10分鐘觀測一次以及目前的每5分鐘觀測一次。“但這遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠，按照氣象現(xiàn)代化的發(fā)展要求，不久的將來地面觀測的頻次將達(dá)到一分鐘一次。”沈文海說，觀測臺(tái)站數(shù)量的增加和觀測頻次的增加，使得地面觀測數(shù)據(jù)成為“氣象大數(shù)據(jù)”的典型。

而地面觀測數(shù)據(jù)的結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)使用特征，使得其從最初的信息采集和傳輸，到信息加工處理、存儲(chǔ)管理以及最終的提供服務(wù)等各個(gè)環(huán)節(jié)，都對(duì)氣象IT業(yè)務(wù)提出了嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。比如在數(shù)據(jù)檢索上，傳統(tǒng)的技術(shù)架構(gòu)，已難以滿足大量數(shù)據(jù)信息檢索時(shí)效的需求。

大數(shù)據(jù)和云計(jì)算帶來的是一種新的解決思路。沈文海在采訪中說，雖然氣象部門還沒有充分做好迎接大數(shù)據(jù)浪潮的準(zhǔn)備，但是大數(shù)據(jù)和云計(jì)算帶來的新的理念和技術(shù)架構(gòu)卻會(huì)給這個(gè)領(lǐng)域的IT建設(shè)一種新的思路和方向。

縣級(jí)氣象業(yè)務(wù)面臨改革

沈文海告訴記者，這么多年積累下來作為基層氣象單位的縣級(jí)氣象局都都或多或少地積累起一些計(jì)算機(jī)設(shè)備，而這些設(shè)備彼此是并不相關(guān)的、能力也參差不齊。究其歷史根源，是因?yàn)榭h級(jí)氣象局近幾十年來根據(jù)當(dāng)?shù)厣鐣?huì)和政府的氣象服務(wù)需求、依托各種建設(shè)項(xiàng)目，不斷地開發(fā)建設(shè)適應(yīng)當(dāng)?shù)胤?wù)需求的業(yè)務(wù)系統(tǒng)，提升自身的氣象服務(wù)能力。

而氣象業(yè)務(wù)系統(tǒng)是典型的信息系統(tǒng)，因此這些業(yè)務(wù)系統(tǒng)建設(shè)幾乎無一例外的都是信息系統(tǒng)建設(shè)。“這些業(yè)務(wù)系統(tǒng)的建設(shè)時(shí)期不同，功能彼此不同。傳統(tǒng)的做法是一套系統(tǒng)配置一套設(shè)備”沈文海解釋到，因此會(huì)形成我們前面提到的參差不齊。

國家氣象信息中心副總工程師沈文海

另外，由于業(yè)務(wù)系統(tǒng)在運(yùn)行時(shí)需要大量相關(guān)的觀探測數(shù)據(jù)、預(yù)報(bào)產(chǎn)品等做支撐，因此在縣級(jí)氣象局諸多業(yè)務(wù)系統(tǒng)中，還配有一套具有一定規(guī)模的數(shù)據(jù)接收、管理和服務(wù)系統(tǒng)，以向各業(yè)務(wù)系統(tǒng)提供數(shù)據(jù)支撐。“由于縣氣象局業(yè)務(wù)繁雜，人力資源緊張，這些業(yè)務(wù)系統(tǒng)的日常維護(hù)逐漸成為不少縣氣象局日益沉重的負(fù)擔(dān)。”沈文海介紹道。

為此，2011年起，中國氣象局啟動(dòng)了“縣級(jí)氣象業(yè)務(wù)綜合改革”工作，目的在于全面提高做為基層氣象業(yè)務(wù)單位的縣級(jí)氣象局服務(wù)當(dāng)?shù)厣鐣?huì)和政府的業(yè)務(wù)能力。改革的內(nèi)容很多，其中包括對(duì)縣級(jí)業(yè)務(wù)信息系統(tǒng)的規(guī)范、整合、改進(jìn)和功能加強(qiáng)。改進(jìn)后的縣級(jí)綜合業(yè)務(wù)系統(tǒng)集成度會(huì)有很大的提高，然而其需要的數(shù)據(jù)種類、數(shù)量和時(shí)效也大幅增加；于是縣一級(jí)業(yè)務(wù)系統(tǒng)的運(yùn)行模式，尤其是是否在縣氣象局建立規(guī)格較高的機(jī)房（即所謂的“數(shù)據(jù)中心“）便成為討論甚至爭論的焦點(diǎn)之一。

數(shù)據(jù)中心改革的兩個(gè)選擇

提到這個(gè)爭論，一開始曾經(jīng)相當(dāng)激烈。沈文海介紹說，爭論焦點(diǎn)主要集中在整個(gè)氣象部門的數(shù)據(jù)中心的布局，而布局的方案則由縣級(jí)業(yè)務(wù)系統(tǒng)的運(yùn)行模式而決定，即：

選擇一：延續(xù)原有思路，所有業(yè)務(wù)系統(tǒng)仍然在當(dāng)?shù)剡\(yùn)行，于是服務(wù)器系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)、通信系統(tǒng)等均需要配置在當(dāng)?shù)?；由于這些設(shè)備對(duì)環(huán)境條件有一定的規(guī)范要求，因此必須在當(dāng)?shù)亟⑵鹣鄳?yīng)的能夠滿足設(shè)備正常運(yùn)行所需環(huán)境條件的場地環(huán)境，即所謂的“數(shù)據(jù)中心“（機(jī)房），也就是“將數(shù)據(jù)中心建到縣氣象局”。

選擇二、改變?cè)兴悸?，將縣級(jí)業(yè)務(wù)系統(tǒng)的運(yùn)行地點(diǎn)集中到省氣象局，由專業(yè)技術(shù)水平較高的省氣象信息中心負(fù)責(zé)運(yùn)行維護(hù)?？h氣象局業(yè)務(wù)人員負(fù)責(zé)提交指令，獲取結(jié)果。也就是：“把數(shù)據(jù)中心建到省氣象局，實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)系統(tǒng)在縣氣象局的終端化”。

“第二套方案的好處是顯而易見的，”沈文海描述到，“其最明顯的好處之一就是縣級(jí)氣象業(yè)務(wù)系統(tǒng)的零維護(hù)”。

“然而前景美好是一回事，能否實(shí)現(xiàn)則是另一回事。以數(shù)據(jù)環(huán)境為例，將省內(nèi)百余個(gè)縣的數(shù)據(jù)環(huán)境全部集中到省氣象局，由有限的幾個(gè)數(shù)據(jù)庫管理數(shù)百萬計(jì)日增量的結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)以及十?dāng)?shù)TB級(jí)非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)，并提供全省所有地市和縣局的業(yè)務(wù)支持，目前相對(duì)傳統(tǒng)的技術(shù)架構(gòu)，是無法做到的。” 沈文海補(bǔ)充到。

云計(jì)算和大數(shù)據(jù)的到來，為第二套方案提供了可能。

沈文海說，為給第二套方案打通技術(shù)道路，國家氣象信息中心于2013年初開始，著手考慮對(duì)調(diào)整現(xiàn)有IT架構(gòu)的探索。“我們主要考慮分布式存儲(chǔ)和分布式處理的技術(shù)，尤其是分布式關(guān)系型數(shù)據(jù)庫技術(shù)。當(dāng)然其中虛擬化和云計(jì)算的某些技術(shù)是必備的。”沈文海透露，目前經(jīng)過測試，一些主要指標(biāo)已經(jīng)能夠滿足第二套方案所需要的處理和檢索性能需求。

“我們對(duì)第二套方案越來越有信心了”沈文海介紹到。據(jù)了解，如果一切順利，依照計(jì)劃，第二套方案將會(huì)在2015年年底前全部完成。

在交談過程中，沈文海一直對(duì)“氣象大數(shù)據(jù)”一詞的使用十分謹(jǐn)慎，他解釋說，氣象部門的“大數(shù)據(jù)”主要產(chǎn)生于“感知”領(lǐng)域，所謂“氣象大數(shù)據(jù)”主要是指氣象探測數(shù)據(jù)。而氣象探測數(shù)據(jù)是那些能夠反映氣象狀態(tài)的數(shù)據(jù)，其內(nèi)在信息范圍是相對(duì)固定的。

此外，氣象觀測數(shù)據(jù)雖然體積巨大，卻是基本可以實(shí)時(shí)處理以獲取內(nèi)在信息的。這些都與目前業(yè)界公認(rèn)的“大數(shù)據(jù)”特征存在較大差異。如何將“大數(shù)據(jù)”的理念和方法運(yùn)用到氣象觀測數(shù)據(jù)中，使之發(fā)揮出更大效益，正是目前正在思考和探索的主要問題之一。