氣象云建設(shè)的思考

1、氣象云建設(shè)的思考章國(guó)材2015年8月目錄1 現(xiàn)狀現(xiàn)狀與與需求分析需求分析2 氣象氣象云建設(shè)云建設(shè)原則原則3 氣象云總體設(shè)計(jì)思路氣象云總體設(shè)計(jì)思路4 氣象云建設(shè)中的數(shù)據(jù)獲取氣象云建設(shè)中的數(shù)據(jù)獲取1 現(xiàn)狀與需求分析現(xiàn)狀與需求分析1.1需求分析需求分析 從需求看，氣象已進(jìn)入大數(shù)據(jù)時(shí)代。氣象數(shù)據(jù)有4個(gè)特點(diǎn)： 第一，數(shù)據(jù)體量巨大。從TB級(jí)別躍升到PB級(jí)別； 第二，數(shù)據(jù)類型繁多。既有高空、地面、衛(wèi)星、雷達(dá)等觀測(cè)資料，各種數(shù)值預(yù)報(bào)預(yù)測(cè)產(chǎn)品和各種類型的氣象預(yù)報(bào)服務(wù)產(chǎn)品，還有辦公文檔、文本、圖片、XML、HTML、各類報(bào)表、圖像和音頻、視頻信息等。 第三，處理速度快。從各種類型的數(shù)據(jù)中快速獲得高價(jià)值的信息，這是

2、當(dāng)今氣象業(yè)務(wù)和服務(wù)的迫切需求。 第四，回報(bào)價(jià)值高。只要合理利用數(shù)據(jù)并對(duì)其進(jìn)行正確、準(zhǔn)確的分析，將會(huì)帶來(lái)很高的價(jià)值回報(bào)。氣象預(yù)報(bào)預(yù)測(cè)的需求 有關(guān)天氣產(chǎn)品的加工處理要求進(jìn)一步提高氣象要素和災(zāi)害性天氣的時(shí)間、空間和量值的分辨率和預(yù)報(bào)準(zhǔn)確率； 目前正在發(fā)展的氣象災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估業(yè)務(wù),不僅要求很高的天氣預(yù)報(bào)準(zhǔn)確率和精細(xì)度,而且要評(píng)估天氣和氣候?qū)θ祟惿鐣?huì)的負(fù)面影響風(fēng)險(xiǎn)，這需要掌握詳盡的承災(zāi)體易損性數(shù)據(jù)； 氣候預(yù)測(cè)不僅涉及大氣圈，而且涉及水圈、巖石圈、冰雪圈和生物圈以及五個(gè)圈層的復(fù)雜相互作用； 農(nóng)業(yè)和生態(tài)氣象、交通氣象、環(huán)境氣象、能源和電力氣象、健康氣象等都對(duì)數(shù)據(jù)加工提出了新的需求 這些新需求既涉及氣象科學(xué)技術(shù)

3、本身的發(fā)展,也涉及氣象信息化的支撐,氣象信息化如何更好地支撐這些業(yè)務(wù),面臨諸多挑戰(zhàn)。氣象觀測(cè)的需求 氣象觀測(cè)數(shù)據(jù)的獲取的方式由于遙感遙測(cè)技術(shù)、智能手機(jī)、移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)等先進(jìn)技術(shù)的應(yīng)用，將發(fā)生重大變化。 例如，如何挖掘城市多如牛毛的視頻中的氣象信息，對(duì)我們就是重大的挑戰(zhàn)。 當(dāng)“人人都是氣象觀測(cè)員”和物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用于氣象觀測(cè)時(shí)，氣象觀測(cè)信息的獲取和處理將會(huì)更加復(fù)雜多樣。氣象服務(wù)的需求 氣象服務(wù)對(duì)象有決策者、公眾、專業(yè)用戶等，當(dāng)人人享受氣象服務(wù)時(shí)，不僅氣象服務(wù)用戶數(shù)海量增長(zhǎng)著,而且為他們提供的氣象服務(wù)呈現(xiàn)產(chǎn)品多樣化（適應(yīng)不同用戶的需求）、表現(xiàn)方式多樣化（包括視頻、音頻、圖片、圖像、文檔、文本等形式）

4、、服務(wù)的手段多樣化（包括電視、手機(jī)、聲訊、網(wǎng)站、報(bào)紙、電臺(tái)等）等特征。 隨著智能手機(jī)、移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)等先進(jìn)技術(shù)的應(yīng)用，氣象服務(wù)的方式將發(fā)生重大轉(zhuǎn)變。氣象信息化如何更好地支撐這種轉(zhuǎn)變，也面臨諸多挑戰(zhàn)。1.2 現(xiàn)狀分析現(xiàn)狀分析 從氣象信息化現(xiàn)狀看，我國(guó)雖然已經(jīng)建成了氣象信息化業(yè)務(wù)服務(wù)系統(tǒng)，但是氣象信息化仍然存在不少問(wèn)題。 首先，氣象數(shù)據(jù)未實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化。地面氣象觀測(cè)有舊Z1、Z2格式、新Z格式、區(qū)域站格式、交通氣象站格式等；天氣雷達(dá)有7種格式,其它觀測(cè)資料亦未統(tǒng)一格式；預(yù)報(bào)產(chǎn)品沒(méi)有統(tǒng)一的格式，服務(wù)產(chǎn)品沒(méi)有統(tǒng)一的格式，使得數(shù)據(jù)傳輸、處理和存儲(chǔ)復(fù)雜,共享困難。 其次，氣象通信先進(jìn)性和集約性欠佳。所有的

5、省區(qū)市國(guó)家部署的新一代氣象通信系統(tǒng)與CIMISS中的CTS并存；一些省區(qū)市國(guó)內(nèi)通信系統(tǒng)依托新一代通信系統(tǒng)，另一些省(市)以自建的通信系統(tǒng)為主，新一代通信系統(tǒng)僅作為數(shù)據(jù)上傳和與CTS連接之用。國(guó)內(nèi)通信系統(tǒng)需要整合。氣象通信系統(tǒng)中還存在不少人為設(shè)計(jì)的瓶頸，使得數(shù)據(jù)傳輸?shù)乃俣炔槐M人意。數(shù)據(jù)流、移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)等新技術(shù)的應(yīng)用也向氣象通信的變革提出了挑戰(zhàn)。第三，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)與管理系統(tǒng)“信息孤島遍布” 目前國(guó)家級(jí)和各省市的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和管理系統(tǒng)處于高度分散、重復(fù)存儲(chǔ)、缺乏統(tǒng)一管理的狀態(tài)。各單位都有自己的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)系統(tǒng)，各種業(yè)務(wù)系統(tǒng)也有自己的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)系統(tǒng)，這些數(shù)據(jù)存儲(chǔ)系統(tǒng)缺乏統(tǒng)一的規(guī)范管理。目前數(shù)據(jù)存儲(chǔ)與管理系統(tǒng)存

6、在以下問(wèn)題：（1）數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和管理高度分散；（2）數(shù)據(jù)存儲(chǔ)高度重復(fù)，所有的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)系統(tǒng)都長(zhǎng)期保存地面觀測(cè)資料。（3）數(shù)據(jù)庫(kù)選型較亂，數(shù)據(jù)庫(kù)選型有ORACLE、SQL-SERVER、mysql等, NoSQL的數(shù)據(jù)庫(kù)選型也是五花八門,一個(gè)單位內(nèi)數(shù)據(jù)庫(kù)型號(hào)也不統(tǒng)一。（4）存儲(chǔ)介質(zhì)多，有的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)庫(kù)的磁盤中，有的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在光盤或移動(dòng)硬盤中。（5）缺少面向業(yè)務(wù)應(yīng)用的靈活的數(shù)據(jù)檢索接口，專門數(shù)據(jù)庫(kù)專用，相互獨(dú)立，各不相干。（6）長(zhǎng)期保存的數(shù)據(jù)種類偏多。造成“信息孤島”遍布的原因一是全國(guó)布局的業(yè)務(wù)項(xiàng)目各自都帶一個(gè)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)系統(tǒng)，例如MICAPS、SWAN、CIPAS 1.0、FODAS、MODES、MA

7、PFS、DERF2.0，MESIS、農(nóng)業(yè)氣象業(yè)務(wù)系統(tǒng)、交通氣象業(yè)務(wù)系統(tǒng)等都帶一個(gè)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)系統(tǒng)；二是省區(qū)市業(yè)務(wù)建設(shè)項(xiàng)目大都包括數(shù)據(jù)庫(kù)建設(shè)，因此就出現(xiàn)諸如水情共享、土壤水分、閃電、負(fù)氧離子、精細(xì)化預(yù)報(bào)、GNSS/MET、中小河流暴雨致災(zāi)雨量分析、中小尺度天氣資料應(yīng)用、氣象信息短信、氣象聲訊電話、興農(nóng)網(wǎng)等數(shù)據(jù)庫(kù)；三是工程項(xiàng)目也建數(shù)據(jù)庫(kù)，例如大氣監(jiān)測(cè)自動(dòng)化工程、氣象災(zāi)害監(jiān)測(cè)預(yù)警工程、山洪項(xiàng)目，有的省也建立了數(shù)據(jù)庫(kù)；四是科研項(xiàng)目也建眾多數(shù)據(jù)庫(kù)?！靶畔⒐聧u”遍布造成浪費(fèi)存儲(chǔ)資源、數(shù)據(jù)不能共享、管理維護(hù)困難等。因此，國(guó)家和省級(jí)都急需建設(shè)一個(gè)統(tǒng)一的具有數(shù)據(jù)存儲(chǔ)管理和服務(wù)能力的數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng),使數(shù)據(jù)存儲(chǔ)管理和服務(wù)走

8、上集約高效的軌道。第四，“業(yè)務(wù)應(yīng)用系統(tǒng)林立” 應(yīng)當(dāng)指出：業(yè)務(wù)應(yīng)用應(yīng)當(dāng)是多樣的，但是,MICAPS、SWAN、CIPAS 1.0、FODAS、MODES、MAPFS、DERF2.0，MESIS、農(nóng)業(yè)氣象業(yè)務(wù)系統(tǒng)、交通氣象業(yè)務(wù)系統(tǒng)等都帶一個(gè)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)系統(tǒng)，都有數(shù)據(jù)服務(wù)器加工處理產(chǎn)品，都有自己的數(shù)據(jù)接口,這些數(shù)據(jù)接口對(duì)外是不公開的,其它用戶不可能共享它們加工的產(chǎn)品；都有自己的終端,只有它們的終端才能調(diào)用這些產(chǎn)品，因此這些業(yè)務(wù)應(yīng)用系統(tǒng)都是一個(gè)孤立的系統(tǒng)。 它們都應(yīng)當(dāng)成為一個(gè)完全開放的系統(tǒng),它們加工的產(chǎn)品,所有注冊(cè)的用戶都很容易共享。 另一方面，我們的業(yè)務(wù)系統(tǒng)數(shù)據(jù)挖掘能力不強(qiáng)，氣象數(shù)據(jù)增值還有很大的空間。

9、第五，氣象服務(wù)系統(tǒng)碎片化 應(yīng)當(dāng)指出：氣象服務(wù)應(yīng)當(dāng)是多樣的，但是,但是氣象服務(wù)系統(tǒng)目前呈現(xiàn)碎片化狀態(tài),其表現(xiàn)亦如業(yè)務(wù)應(yīng)用系統(tǒng),每個(gè)氣象服務(wù)系統(tǒng)都帶一個(gè)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)系統(tǒng),都有獨(dú)立的數(shù)據(jù)服務(wù)器加工處理產(chǎn)品,都有自己獨(dú)立的顯示平臺(tái),只有這個(gè)平臺(tái)才能調(diào)用這個(gè)氣象服務(wù)系統(tǒng)的產(chǎn)品等,造成管理和維護(hù)維修這些系統(tǒng)困難,耗費(fèi)大量人力物力和財(cái)力。 另外,移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)等先進(jìn)技術(shù)為氣象服務(wù)提供了廣闊的發(fā)展空間。出路 應(yīng)用“互聯(lián)網(wǎng)+”技術(shù)，亦即云計(jì)算和云存儲(chǔ)、移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)建設(shè)氣象云。2 氣象云建設(shè)原則氣象云建設(shè)原則2.1 滿足各種氣象業(yè)務(wù)、服務(wù)和管理需求滿足各種氣象業(yè)務(wù)、服務(wù)和管理需求 以前建設(shè)的工程大都只

10、是滿足某一方面的業(yè)務(wù)需求，這是造成“信息孤島遍布”和“業(yè)務(wù)應(yīng)用系統(tǒng)林立”的重要原因。因此，建設(shè)氣象云首先必須弄清楚各種氣象業(yè)務(wù)、服務(wù)和管理的需求，弄清楚他們對(duì)數(shù)據(jù)的需求、數(shù)據(jù)加工的需求和它們相互之間的關(guān)系等，這些問(wèn)題沒(méi)有搞清楚之前，不要忽忙設(shè)計(jì)，否則“缺胳膊少腿”在所難免。 滿足氣象業(yè)務(wù)、服務(wù)和管理需求的另一層含義是氣象信息化應(yīng)當(dāng)適應(yīng)氣象業(yè)務(wù)、服務(wù)和管理數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和加工的特點(diǎn)，而不是反過(guò)來(lái)要求氣象業(yè)務(wù)、服務(wù)和管理去適應(yīng)人為設(shè)計(jì)的氣象信息系統(tǒng)。2.2 有利于提高氣象預(yù)報(bào)預(yù)測(cè)準(zhǔn)確率有利于提高氣象預(yù)報(bào)預(yù)測(cè)準(zhǔn)確率氣象業(yè)務(wù)的發(fā)展過(guò)程是不斷提高氣象監(jiān)測(cè)預(yù)報(bào)預(yù)測(cè)的精細(xì)度、準(zhǔn)確率和業(yè)務(wù)服務(wù)面的過(guò)程，為此，我們不

11、僅需要不斷增加觀測(cè)資料，提高氣象數(shù)值預(yù)報(bào)預(yù)測(cè)的水平，而且需要合理的業(yè)務(wù)布局。例如，按照現(xiàn)代天氣業(yè)務(wù)發(fā)展指導(dǎo)意見(jiàn)（2010）,省級(jí)氣象臺(tái)需要承擔(dān)中期、短期、短時(shí)、臨近天氣預(yù)報(bào)任務(wù),地市級(jí)氣象臺(tái)需要承擔(dān)短期、短時(shí)、臨近天氣預(yù)報(bào)任務(wù),縣級(jí)氣象站也需要開展災(zāi)害性天氣和氣象災(zāi)害監(jiān)測(cè)、災(zāi)害性天氣臨近預(yù)報(bào)業(yè)務(wù)、訂正上級(jí)指導(dǎo)預(yù)報(bào)產(chǎn)品等業(yè)務(wù)。天氣業(yè)務(wù)之所以這樣布局,就是為了發(fā)揮各級(jí)優(yōu)勢(shì)，提高天氣預(yù)報(bào)的精細(xì)度和準(zhǔn)確率。不管下一步怎么改革，省級(jí)短期、短時(shí)、臨近天氣預(yù)報(bào)是不可少的，市級(jí)短時(shí)、臨近天氣預(yù)報(bào)也不可少，縣級(jí)補(bǔ)充訂正也不可少，否則天氣預(yù)報(bào)準(zhǔn)確率和精細(xì)度會(huì)下降，這是不以人的意志為轉(zhuǎn)移的客觀規(guī)律。而要加工天氣預(yù)報(bào)

12、產(chǎn)品，就必須有氣象觀測(cè)資料和數(shù)值天氣預(yù)報(bào)產(chǎn)品，還需要天氣預(yù)報(bào)工作平臺(tái)支撐預(yù)報(bào)員的產(chǎn)品加工。其它業(yè)務(wù)也是如此。氣象信息系統(tǒng)建設(shè)應(yīng)當(dāng)為提高氣象預(yù)報(bào)預(yù)測(cè)準(zhǔn)確率提供支撐而不是相反。2.3 集約高效集約高效 首先需要統(tǒng)一數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和管理系統(tǒng)，逐步消滅信息孤島，在同一級(jí)建設(shè)一個(gè)供各種業(yè)務(wù)、服務(wù)和管理共享和服務(wù)的大數(shù)據(jù)中心。 其次是統(tǒng)一數(shù)據(jù)加工平臺(tái)，各類加工氣象產(chǎn)品的算法使用統(tǒng)一的數(shù)據(jù)庫(kù)和統(tǒng)一的硬件軟件平臺(tái)，生成的產(chǎn)品又能回存到大數(shù)據(jù)中去。 這樣做可以大大節(jié)省硬件和軟件資源，維護(hù)維修也更加簡(jiǎn)單明了，集約帶來(lái)高效。2.4 數(shù)據(jù)共享數(shù)據(jù)共享 與銀行、公安等部門不同，它們的數(shù)據(jù)是保密的，不提供給外部門的用戶使用；而

13、氣象觀測(cè)資料和各種預(yù)報(bào)預(yù)測(cè)產(chǎn)品,不僅氣象部門的用戶能夠共享,而且社會(huì)的用戶也能夠按規(guī)定共享。 這將造成氣象數(shù)據(jù)查詢和檢索的巨大壓力和不確定性,使得氣象數(shù)據(jù)中心的建設(shè)與這些部門有所不同，這是氣象云建設(shè)必須認(rèn)真考慮的問(wèn)題。3 氣象云總體設(shè)計(jì)思路氣象云總體設(shè)計(jì)思路 氣象云包括云存儲(chǔ)、云計(jì)算和云服務(wù) 云存儲(chǔ)應(yīng)當(dāng)為云計(jì)算提供支撐 云存儲(chǔ)、云計(jì)算應(yīng)當(dāng)為云服務(wù)提供支撐 （三者的關(guān)系見(jiàn)圖1）。圖圖1 云存儲(chǔ)、云計(jì)算和云服務(wù)關(guān)系示意圖云存儲(chǔ)、云計(jì)算和云服務(wù)關(guān)系示意圖云服務(wù)云服務(wù)云計(jì)算服務(wù)管理平臺(tái)云計(jì)算服務(wù)管理平臺(tái)高性能計(jì)算高性能計(jì)算分布式并行計(jì)算 分布式數(shù)據(jù)庫(kù)管理平臺(tái)分布式數(shù)據(jù)庫(kù)管理平臺(tái)分布式數(shù)據(jù)存儲(chǔ)分布式數(shù)據(jù)

14、存儲(chǔ)3.1 云存儲(chǔ)云存儲(chǔ) 云存儲(chǔ)是指通過(guò)集群應(yīng)用、網(wǎng)格技術(shù)和數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)等，將網(wǎng)絡(luò)中大量各種不同類型的存儲(chǔ)設(shè)備通過(guò)應(yīng)用軟件集合起來(lái)協(xié)同工作，共同對(duì)外提供數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和業(yè)務(wù)訪問(wèn)功能的一個(gè)系統(tǒng)7-8。云數(shù)據(jù)庫(kù)是部署和虛擬化在云計(jì)算環(huán)境中的數(shù)據(jù)庫(kù)，如圖2所示 。在云數(shù)據(jù)庫(kù)應(yīng)用中，客戶端不需要了解云數(shù)據(jù)庫(kù)的底層細(xì)節(jié)，所有的底層硬件都已經(jīng)被虛擬化,對(duì)客戶端而言是透明的。它就像在使用一個(gè)運(yùn)行在單一服務(wù)器上的數(shù)據(jù)庫(kù)一樣，非常方便、容易,同時(shí)又可以獲得理論上近乎無(wú)限的存儲(chǔ)和處理能力。圖圖2云數(shù)據(jù)庫(kù)示意圖云數(shù)據(jù)庫(kù)示意圖3.1.1數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模型的選擇 任何數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)的首要目標(biāo)是應(yīng)用程序如何方便快速地獲取數(shù)據(jù)。因此, 云數(shù)

15、據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)既要考慮氣象數(shù)據(jù)本身的特點(diǎn),又要考慮氣象應(yīng)用程序如何方便快速地獲取數(shù)據(jù)。 氣象云存儲(chǔ)需要將所有氣象數(shù)據(jù)存放在同一數(shù)據(jù)庫(kù)之中，實(shí)時(shí)和歷史數(shù)據(jù)是一體化的，因此，氣象數(shù)據(jù)必然是大數(shù)據(jù)。 雖然傳統(tǒng)的關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)可滿足數(shù)據(jù)的一致性和可用性，在小規(guī)模數(shù)據(jù)量時(shí)可達(dá)到很好的效應(yīng)，但隨著數(shù)據(jù)量和應(yīng)用范圍的增長(zhǎng)導(dǎo)致節(jié)點(diǎn)的增加，由于需要考慮數(shù)據(jù)同步和分區(qū)失敗等開銷,性能會(huì)快速下降。 數(shù)據(jù)分布式存儲(chǔ)是必然的選擇。數(shù)據(jù)分布式存儲(chǔ)有三種技術(shù)選擇 一是分布式關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù) 二是分布式文件系統(tǒng)（又可稱為分布式半關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)） 三是非關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)（NoSQL）。分布式關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù) 將存儲(chǔ)的某類大數(shù)據(jù)切分成片段，每

16、個(gè)片段的數(shù)據(jù)釆用關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)存儲(chǔ)。它需要滿足三個(gè)條件：（1）完備性條件：必須把全局關(guān)系的所有數(shù)據(jù)映射到片段中，決不允許有屬于全局關(guān)系的數(shù)據(jù)卻不屬于它的某一個(gè)片段。（2）可重構(gòu)條件：必須保證能夠由同一個(gè)全局關(guān)系的各個(gè)片段來(lái)重建該全局關(guān)系。（3）不相交條件：要求一個(gè)全局關(guān)系被分割后所得的各個(gè)數(shù)據(jù)片段互不重疊。觀測(cè)數(shù)據(jù)的存儲(chǔ) 例如，氣象站點(diǎn)觀測(cè)數(shù)據(jù)需要實(shí)時(shí)與歷史數(shù)據(jù)一體化存儲(chǔ)，隨著時(shí)間的積累，必然產(chǎn)生大數(shù)據(jù) 而且氣象地面觀測(cè)數(shù)據(jù)讀與寫都很頻繁,每分鐘都有地面觀測(cè)數(shù)據(jù)寫入數(shù)據(jù)庫(kù)；MICAPS至少每10分鐘要讀氣象站點(diǎn)觀測(cè)數(shù)據(jù),生成地面天氣圖;如果允許部門內(nèi)外的用戶不受限制地調(diào)用地面觀測(cè)的實(shí)時(shí)和歷史數(shù)據(jù)

17、，那么將所有的自動(dòng)氣象站資料存在一張表中，顯然難于承受。 如果采取切分的方法把全國(guó)5萬(wàn)多個(gè)自動(dòng)氣象站的觀測(cè)數(shù)據(jù)切分成組（比如一個(gè)縣一組），每個(gè)組中的每個(gè)站點(diǎn)觀測(cè)數(shù)據(jù)一主兩備鏡像(三份)存儲(chǔ)在關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)中，由此可以較好解決寫與讀的高可用性問(wèn)題。氣象觀測(cè)數(shù)據(jù)的特殊需求 為了滿足科研用戶檢索并復(fù)制長(zhǎng)序列歷史氣象觀測(cè)數(shù)據(jù)的需求，可能還需要再建設(shè)一個(gè)只讀不寫的氣象站點(diǎn)觀測(cè)數(shù)據(jù)的關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)，以防止科研用戶長(zhǎng)時(shí)間占用上面提到的關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)，影響該數(shù)據(jù)庫(kù)的實(shí)時(shí)讀與寫。 這個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)不僅是只讀不寫的，而且為了滿足多用戶并發(fā)調(diào)用，最細(xì)的切分可以到氣象觀測(cè)站。 這實(shí)際上是犧牲數(shù)據(jù)的冗余性以換取數(shù)據(jù)的可用性。氣象管

18、理信息的存儲(chǔ) 氣象管理信息由于數(shù)據(jù)量小,可以采取關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)存儲(chǔ) 但一定要做好數(shù)據(jù)的備份,以免某塊磁盤出故障丟失數(shù)據(jù)。 也可以采用分布式文件系統(tǒng)存儲(chǔ)。分布式半關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù) 分布式半關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)是指將每種數(shù)據(jù)的元數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)中，將其數(shù)值存儲(chǔ)在分布式文件庫(kù)中，它可以將同一份文件存儲(chǔ)在三個(gè)結(jié)點(diǎn)中,也可以采用N+M備份機(jī)制實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的恢復(fù)。 天氣雷達(dá)、氣象衛(wèi)星數(shù)據(jù)量大，而且每天都在增長(zhǎng)，可以采取分布式半關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)存儲(chǔ)。例如單部天氣雷達(dá)數(shù)據(jù)，可以將天氣雷達(dá)站名、時(shí)間、產(chǎn)品屬性等元數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)中，將產(chǎn)品屬性的數(shù)值存儲(chǔ)在分布式文件庫(kù)中。 數(shù)值預(yù)報(bào)預(yù)測(cè)產(chǎn)品，每次生成的高分辨率數(shù)值分析預(yù)報(bào)預(yù)

19、測(cè)產(chǎn)品數(shù)據(jù)量都比較大，對(duì)于用戶少的產(chǎn)品(例如動(dòng)力氣候產(chǎn)品；如果MICAPS的絕大多數(shù)算法在后臺(tái)實(shí)現(xiàn)，用戶調(diào)用的是MICAPS生成的產(chǎn)品，那么數(shù)值天氣預(yù)報(bào)產(chǎn)品的用戶也不多)，可以把模式名稱、產(chǎn)品生成的時(shí)間、預(yù)報(bào)時(shí)效、物理量作為索引存儲(chǔ)在關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)中，將物理量的三維數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在分布式文件系統(tǒng)之中，這種存儲(chǔ)方式可以滿足數(shù)值預(yù)報(bào)預(yù)測(cè)產(chǎn)品的三種基本應(yīng)用，快速檢索得到所需要的這些數(shù)據(jù)，支持這些應(yīng)用：從三維數(shù)據(jù)中檢索出該物理量某等壓面的二維數(shù)據(jù)（生成等壓面物理量圖形等）、某垂直截面的二維數(shù)據(jù)（生成物理量垂直剖面圖等）、某格點(diǎn)的垂直一維數(shù)據(jù)（生成模式產(chǎn)品探空?qǐng)D及有關(guān)的物理量）。 對(duì)于用戶較多的產(chǎn)品，可以把層次

20、也作為元數(shù)據(jù)放到索引之中，將物理量某層次的二維數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在分布式文件系統(tǒng)之中。這種存儲(chǔ)方式，雖然調(diào)用垂直截面二維數(shù)據(jù)、某格點(diǎn)垂直一維數(shù)據(jù)需要從多個(gè)文件中獲取，計(jì)算速度可能慢一些，但是可以更好地滿足多用戶的并發(fā)調(diào)用。兩種存儲(chǔ)方式孰優(yōu)孰劣，與廠家開發(fā)的軟件有關(guān)，需要測(cè)試后才能決定。 由MICAPS4.0、SWAN、CIPAS2.0、MESIS、LAPS、SWAP、SMART、農(nóng)氣業(yè)務(wù)系統(tǒng)、交通氣象業(yè)務(wù)系統(tǒng)等自動(dòng)生成的產(chǎn)品，氣象影視產(chǎn)品，也可以采用分布式文件系統(tǒng)存儲(chǔ)。 例如，MICAPS生成的探空站T-logP圖,可以將站名、時(shí)間、T-logP作為索引存儲(chǔ)在關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)中,將T-logP圖存儲(chǔ)在分布式

21、文件庫(kù)中; 又如影視產(chǎn)品,可以將制作單位、時(shí)間、產(chǎn)品屬性等作為索引存儲(chǔ)在關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)中,將視頻圖像存儲(chǔ)在分布式文件庫(kù)中,等等。分布式半關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)的優(yōu)點(diǎn) 分布式半關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)將關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)和分布式文件系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)結(jié)合起來(lái)。分布式文件系統(tǒng)理論上存儲(chǔ)是無(wú)限的，同樣的文件存儲(chǔ)在三個(gè)不同的結(jié)點(diǎn)中，分布式文件系統(tǒng)可以保證數(shù)據(jù)的高可用性、分區(qū)容錯(cuò)性和用戶可容忍時(shí)效內(nèi)數(shù)據(jù)的一致性。 同時(shí)分布式半關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)又將索引存儲(chǔ)在關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)中，可以充分利用SQL的完備查詢檢索功能。 這是一種比較適合氣象數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)方式。非關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)（NoSQL） 非關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)（NoSQL）采用鍵/值模型存儲(chǔ)數(shù)據(jù)。 對(duì)于一些小的文件

22、系統(tǒng)讀與寫都很快。例如天氣網(wǎng)站可以采用鍵/值模型存儲(chǔ)數(shù)據(jù)，每個(gè)小文件中只存儲(chǔ)一種產(chǎn)品。未來(lái)的氣象云數(shù)據(jù)庫(kù) 由此可見(jiàn)，未來(lái)的氣象云數(shù)據(jù)庫(kù)可能是一個(gè)混合數(shù)據(jù)庫(kù)，但是，數(shù)據(jù)庫(kù)的監(jiān)控和管理應(yīng)當(dāng)是統(tǒng)一的。 氣象云數(shù)據(jù)庫(kù)的數(shù)據(jù)冗余不可避免，盡管我們應(yīng)當(dāng)避免不必要的冗余。 此外，氣象云存儲(chǔ)還需要在研究氣象數(shù)據(jù)特征的基礎(chǔ)上確定氣象數(shù)據(jù)存儲(chǔ)標(biāo)準(zhǔn),數(shù)據(jù)存儲(chǔ)標(biāo)準(zhǔn)也應(yīng)當(dāng)有利于各種應(yīng)用，氣象數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)標(biāo)準(zhǔn)和傳輸標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)當(dāng)進(jìn)行一體化研究,盡可能減少數(shù)據(jù)傳輸?shù)酱鎯?chǔ)的格式轉(zhuǎn)換。3.1.2氣象云存儲(chǔ)需要解決的問(wèn)題（1）容量問(wèn)題（2）延遲問(wèn)題（3）安全問(wèn)題（4）成本問(wèn)題（5）數(shù)據(jù)的積累（6）靈活性3.1.3氣象大數(shù)據(jù)中心的設(shè)計(jì) 氣

23、象部門到底需要建幾級(jí)大數(shù)據(jù)中心？仁者見(jiàn)仁，智者見(jiàn)智。設(shè)計(jì)的依據(jù)是什么？筆者認(rèn)為應(yīng)該是第2節(jié)中提出的四個(gè)原則。因?yàn)楣芾頂?shù)據(jù)量小、用戶少，管理數(shù)據(jù)庫(kù)在國(guó)家氣象大數(shù)據(jù)中心建設(shè)即可，就可以滿足管理的需求。 氣象大數(shù)據(jù)中心在國(guó)家和省兩級(jí)建設(shè)為宜。為什么是兩級(jí)而不是一級(jí)？在第2節(jié)中已經(jīng)指出省級(jí)在氣象產(chǎn)品加工中處于骨干地位，都需要加工氣象預(yù)報(bào)產(chǎn)品，因此都需要各類氣象觀測(cè)資料、數(shù)值預(yù)報(bào)產(chǎn)品，這些數(shù)據(jù)量巨大，不可能所有省級(jí)業(yè)務(wù)和服務(wù)人員都從中央數(shù)據(jù)庫(kù)中調(diào)取這些數(shù)據(jù)，否則寬帶網(wǎng)無(wú)法支撐。一級(jí)數(shù)據(jù)中心設(shè)想 把產(chǎn)品加工都集中到國(guó)家級(jí)進(jìn)行？ 在國(guó)家級(jí)給各省市區(qū)安排虛擬機(jī)？ 市縣兩級(jí)大數(shù)據(jù)庫(kù)建設(shè)問(wèn)題3.2 云計(jì)算云計(jì)算

24、大數(shù)據(jù)必然無(wú)法用單臺(tái)的計(jì)算機(jī)進(jìn)行處理，必須采用分布式架構(gòu)。 它的特色在于對(duì)海量數(shù)據(jù)進(jìn)行分布式數(shù)據(jù)挖掘，但它必須依托云計(jì)算的分布式處理、分布式數(shù)據(jù)庫(kù)和云存儲(chǔ)、虛擬化技術(shù)。 云計(jì)算是并行計(jì)算、分布式計(jì)算和網(wǎng)格計(jì)算的發(fā)展，或者說(shuō)是這些計(jì)算科學(xué)概念的商業(yè)實(shí)現(xiàn)3.2.1氣象部門如何應(yīng)用SaaS、PaaS和IaaS 根據(jù)NIST的權(quán)威定義，云計(jì)算包括SaaS、PaaS和IaaS三大服務(wù)模式。 （1）SaaS：軟件即服務(wù)。提供給客戶的服務(wù)是運(yùn)營(yíng)商運(yùn)行在云計(jì)算基礎(chǔ)設(shè)施上的應(yīng)用程序，用戶可以在各種設(shè)備上通過(guò)瘦客戶端界面(如瀏覽器)訪問(wèn)。消費(fèi)者不需要管理或控制任何云計(jì)算基礎(chǔ)設(shè)施(包括網(wǎng)絡(luò)、服務(wù)器、操作系統(tǒng)、存儲(chǔ)等

25、)和應(yīng)用程序等。 很顯然，這種模式只適用于小企業(yè)。對(duì)于氣象單位用戶不適用，因?yàn)闆](méi)有一個(gè)運(yùn)行商真正懂得氣象應(yīng)用程序，氣象應(yīng)用程序必須依靠氣象用戶自己開發(fā)。 但是,如果將用戶理解為業(yè)務(wù)、服務(wù)、科研和管理人員,則這種模式很適用于這些最終用戶，他們不需要管理或控制任何云計(jì)算基礎(chǔ)設(shè)施和應(yīng)用程序，但可以在各種設(shè)備上通過(guò)瘦客戶端界面(如瀏覽器)訪問(wèn)他所需要的產(chǎn)品和數(shù)據(jù)。（2）PaaS：平臺(tái)即服務(wù) 提供給消費(fèi)者的服務(wù)是把客戶開發(fā)的或收購(gòu)的應(yīng)用程序部署到供應(yīng)商的云計(jì)算基礎(chǔ)設(shè)施上去。 客戶不需要管理或控制底層的云基礎(chǔ)設(shè)施，包括網(wǎng)絡(luò)、服務(wù)器、操作系統(tǒng)、存儲(chǔ)等，但客戶能控制部署應(yīng)用程序，也可能控制運(yùn)行應(yīng)用程序的托管環(huán)

26、境配置。 這種模式最適合氣象部門除氣象信息中心之外的各個(gè)單位。（3）IaaS: 設(shè)施即服務(wù) 提供給消費(fèi)者的服務(wù)是對(duì)所有設(shè)施的利用，包括處理器、存儲(chǔ)、網(wǎng)絡(luò)和其它基本的計(jì)算資源，用戶能夠部署和運(yùn)行任意軟件，包括操作系統(tǒng)和應(yīng)用程序。 消費(fèi)者不管理或控制任何云計(jì)算基礎(chǔ)設(shè)施，但能控制操作系統(tǒng)的選擇、儲(chǔ)存空間、部署的應(yīng)用，也有可能獲得有限制的網(wǎng)絡(luò)組件（例如，防火墻，負(fù)載均衡器等）的控制。 這種模式適用于將信息基礎(chǔ)設(shè)施外包給運(yùn)行商建設(shè)和運(yùn)行的單位（部門）。氣象部門如何應(yīng)用IaaS、PaaS、SaaS？ 如下的安排最適合氣象部門的實(shí)際情況：氣象信息中心運(yùn)行和管理所有基礎(chǔ)信息資源，包括處理器、存儲(chǔ)、網(wǎng)絡(luò)和其它基

27、本的計(jì)算資源，并提供IaaS、PaaS、SaaS服務(wù)； 氣象中心(臺(tái))、氣候中心、公服中心、人影中心、科研所、管理機(jī)構(gòu)等將自己的基礎(chǔ)信息資源交給氣象信息中心統(tǒng)一建設(shè)和管理，并將自己開發(fā)的或收購(gòu)的應(yīng)用程序部署到信息中心的云計(jì)算基礎(chǔ)設(shè)施上去，但能控制部署自己的應(yīng)用程序，也可能控制運(yùn)行應(yīng)用程序的托管環(huán)境配置。圖圖3 IaaS、PaaS、SaaS三者的關(guān)系三者的關(guān)系訪問(wèn)層 天 氣終端氣 候 終端服 務(wù) 終端天氣網(wǎng)站手機(jī)12121 應(yīng)用接口層 網(wǎng)絡(luò)接入、用戶認(rèn)證、權(quán)限管理數(shù)值模式系統(tǒng)公用API接口應(yīng)用軟件W e b serves 基礎(chǔ)管理層 高 性 能計(jì) 算 調(diào)度氣 象 數(shù) 據(jù)處理數(shù)據(jù)分發(fā)重復(fù)數(shù)據(jù)刪除數(shù)

28、據(jù)壓縮數(shù)據(jù)加密數(shù)據(jù)備份 基礎(chǔ)信息設(shè)備 高 性 能計(jì)算存儲(chǔ)虛擬化分布式并行計(jì)算集群系統(tǒng)存儲(chǔ)和計(jì)算集中管理狀態(tài)監(jiān)控維護(hù)升級(jí)存儲(chǔ)和計(jì)算設(shè)備3.2.2如何應(yīng)用PaaS平臺(tái)進(jìn)行氣象信息加工 第一類是數(shù)值天氣預(yù)報(bào)和動(dòng)力氣候預(yù)測(cè)系統(tǒng)。它們的數(shù)值模式復(fù)雜,而且模式框架是一體化設(shè)計(jì)的,其中平流計(jì)算一個(gè)格點(diǎn)值與周圍的格點(diǎn)值是相關(guān)的,不容易劃分為大量的更小的計(jì)算片斷,因此需要用到高性能計(jì)算技術(shù)MPI和GPU；目前模式中的物理、化學(xué)、生物等過(guò)程是在格點(diǎn)上計(jì)算的，可以進(jìn)行分布式并行計(jì)算。 與此同時(shí)，數(shù)值天氣預(yù)報(bào)和動(dòng)力氣候預(yù)測(cè)系統(tǒng)應(yīng)當(dāng)是“數(shù)算異體”的，即數(shù)值天氣預(yù)報(bào)和動(dòng)力氣候預(yù)測(cè)系統(tǒng)所需要的初值和邊值以及它們產(chǎn)生的產(chǎn)品是

29、存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)存儲(chǔ)設(shè)備上的，而數(shù)值計(jì)算則是在高性能計(jì)算機(jī)上完成的，存儲(chǔ)設(shè)備與高性能計(jì)算機(jī)是不同的計(jì)算機(jī)。 數(shù)值天氣預(yù)報(bào)和動(dòng)力氣候預(yù)測(cè)系統(tǒng)只需要從數(shù)據(jù)存儲(chǔ)系統(tǒng)中調(diào)用模式所需要的初值和邊值,并將它們產(chǎn)生的產(chǎn)品存入數(shù)據(jù)存儲(chǔ)系統(tǒng)即可, 每一次計(jì)算二者之間的輸入輸出（I/O）僅一次而已。第二類是其它業(yè)務(wù)應(yīng)用系統(tǒng)例如MICAPS4.0、SWAN、CIPAS 2.0、LAPS、SWAP、SMART、MESIS、農(nóng)業(yè)氣象業(yè)務(wù)系統(tǒng)、交通氣象業(yè)務(wù)系統(tǒng)、氣象災(zāi)害預(yù)報(bào)和風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估系統(tǒng)等,隨著氣象部門專業(yè)氣象服務(wù)的發(fā)展，應(yīng)用業(yè)務(wù)系統(tǒng)還會(huì)不斷涌現(xiàn)，這些業(yè)務(wù)系統(tǒng)與數(shù)據(jù)庫(kù)的交互（I/O）是很頻繁的，需要認(rèn)真研究如何減少I/O的次數(shù)

30、。盡管這些業(yè)務(wù)系統(tǒng)各不相同，但是它們的產(chǎn)品加工有其共同特點(diǎn)。它們都包含只涉及站點(diǎn)或格點(diǎn)數(shù)據(jù)的算法、涉及周圍站點(diǎn)或格點(diǎn)數(shù)據(jù)的平流算法和涉及整個(gè)區(qū)域數(shù)據(jù)的算法。例如，MICAPS4.0中用探空站資料和數(shù)值預(yù)報(bào)格點(diǎn)產(chǎn)品計(jì)算對(duì)流有效位能（CAPE）、K指數(shù)、位溫（）、假相當(dāng)位溫（se）、抬升指數(shù)（LI）、沙氏指數(shù)（SI）等的算法,只涉及本探空站（格點(diǎn)）的數(shù)據(jù),按照上一節(jié)提出的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)方案，這些物理量可以采用“數(shù)算同體”的方式計(jì)算,即在存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的計(jì)算機(jī)上計(jì)算,這樣可以節(jié)省I/O的開銷,提高計(jì)算的速度。 MICAPS4.0另外一些算法,例如渦度、散度、垂直速度及各種平流的計(jì)算涉及多個(gè)站(格點(diǎn))的數(shù)據(jù), 如

31、果所有探空站數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在一個(gè)分布式關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)中（實(shí)際上就是這樣做的），數(shù)值天氣預(yù)報(bào)產(chǎn)品按照上一節(jié)提出的分布式文件系統(tǒng)存儲(chǔ)，這些物理量既可以采用“數(shù)算同體”的方式計(jì)算,也可以采用“數(shù)算異體”的方式計(jì)算，后者是從數(shù)據(jù)存儲(chǔ)系統(tǒng)中獲得所需的數(shù)據(jù),然后在計(jì)算結(jié)點(diǎn)計(jì)算物理量,并將其存儲(chǔ)到存儲(chǔ)物理量數(shù)據(jù)的結(jié)點(diǎn)中去，一次計(jì)算需要一次輸入輸出（I/O）。 涉及全局的算法,例如尋找相似個(gè)例的算法，對(duì)于尋找地面形勢(shì)的相似，就必須采用“數(shù)算異體”的方式計(jì)算，因?yàn)槊總€(gè)結(jié)點(diǎn)只存儲(chǔ)了部分站點(diǎn)的觀測(cè)數(shù)據(jù)，必須先拼成全域的地面圖，才能進(jìn)行相似算法的計(jì)算。 CIPAS 2.0大部分算法與MICAPS4.0類似,既有只在站點(diǎn)和格點(diǎn)

32、上計(jì)算的算法, 可以采用“數(shù)算同體”的方式進(jìn)行分布式并行計(jì)算;也有平流計(jì)算的方法, 既可以采用“數(shù)算同體”也可以采用“數(shù)算異體”的方式計(jì)算;氣候業(yè)務(wù)廣泛應(yīng)用的EOF分析、波譜分析等算法都涉全局的數(shù)據(jù), 需要采用“數(shù)算異體”的方式計(jì)算。 其它業(yè)務(wù)應(yīng)用系統(tǒng)的算法大體如此。 如何改變“業(yè)務(wù)應(yīng)用系統(tǒng)林立”的狀況，首先需要對(duì)這些業(yè)務(wù)應(yīng)用系統(tǒng)的算法進(jìn)行分析，刪除重復(fù)的算法； 其次在PaaS平臺(tái)上統(tǒng)一對(duì)所有的算法根據(jù)其特點(diǎn)進(jìn)行不同的分布式并行計(jì)算，并它們將生成的產(chǎn)品存儲(chǔ)在分布式產(chǎn)品庫(kù)中； 第三，做好所有產(chǎn)品的用戶接口，供所有內(nèi)部用戶調(diào)用。第三類氣象服務(wù)網(wǎng)站 它們的產(chǎn)品加工簡(jiǎn)單（絕大多數(shù)是產(chǎn)品顯示），但是用戶

33、巨大 需要釆用分布式計(jì)算和分布式存儲(chǔ)技術(shù)，以同時(shí)對(duì)巨量的并發(fā)用戶提供快速的服務(wù)。第四類氣象影視產(chǎn)品的制作。 氣象影視產(chǎn)品大多數(shù)來(lái)源于業(yè)務(wù)應(yīng)用系統(tǒng)加工的產(chǎn)品，需要從云存儲(chǔ)中檢索所需要的產(chǎn)品進(jìn)行加工處理，其中氣象圖形圖像的加工與MICAPS加工同類產(chǎn)品是類似的，只不過(guò)要求可視度更高，有時(shí)候還需要利用四維動(dòng)畫技術(shù)宣染氣氛。這些計(jì)算可以歸為第二類，都可以統(tǒng)一納入PaaS平臺(tái)。 除此之外，氣象主持人節(jié)目和氣象專題片等是氣象影視產(chǎn)品的特色，采用與業(yè)務(wù)應(yīng)用系統(tǒng)完全不同的制作方法，當(dāng)然它們也需要從數(shù)據(jù)庫(kù)中獲取數(shù)據(jù)和知識(shí)，并將制作的產(chǎn)品存儲(chǔ)在云數(shù)據(jù)庫(kù)中，這些都需要云存儲(chǔ)的支撐。第五類管理信息的加工處理從管理信息

34、的加工本身來(lái)看，可以分為數(shù)值運(yùn)算和非數(shù)值處理兩大類。數(shù)值運(yùn)算包括簡(jiǎn)單的算術(shù)與代數(shù)運(yùn)算，數(shù)理統(tǒng)計(jì)中的各種統(tǒng)計(jì)量的計(jì)算及各種檢驗(yàn)，運(yùn)籌學(xué)中的各種最優(yōu)化算法以及模擬預(yù)測(cè)方法等等。非數(shù)值數(shù)據(jù)處理包括排序、歸并、分類以及平常歸入字處理（word processing）的各項(xiàng)工作。在各類信息系統(tǒng)中，決策支持系統(tǒng)對(duì)信息的要求是最高的，這是由于管理決策常常要用到一些相當(dāng)復(fù)雜的加工方法。管理信息系統(tǒng)也要用到各種類型的算法，但是往往是以比較固定的方式使用的，因此處理起來(lái)比較容易。業(yè)務(wù)信息系統(tǒng)與辦公信息系統(tǒng)所使用的加工方法比較簡(jiǎn)單，但是由于它們使用頻繁，要求加工速度快，在制定具體算法時(shí)，應(yīng)認(rèn)真考慮其效率問(wèn)題。這些管

35、理信息的加工算法都可以在PaaS平臺(tái)上進(jìn)行因?yàn)闇h及人、財(cái)?shù)鹊男畔⑻幚砭哂斜Ｃ艿奶攸c(diǎn)，因此可以在PaaS平臺(tái)上劃出專門的區(qū)域供其使用。3.2.3 SaaS的應(yīng)用 利用SaaS，用戶可以在各種設(shè)備上通過(guò)瘦客戶端界面（如瀏覽器）調(diào)用其所需要的產(chǎn)品和資料，不需要管理或控制任何云計(jì)算基礎(chǔ)設(shè)施。 客戶端界面設(shè)計(jì)應(yīng)當(dāng)盡可能簡(jiǎn)潔，符合用戶的習(xí)慣。例如,國(guó)家和省兩級(jí)的預(yù)報(bào)員工作平臺(tái)可以設(shè)計(jì)為由天氣雷達(dá)（包括臨近預(yù)報(bào)產(chǎn)品）、衛(wèi)星云圖、天氣圖和輔助圖表、數(shù)值天氣預(yù)報(bào)、集合預(yù)報(bào)等若干個(gè)瀏覽器和一個(gè)制作預(yù)報(bào)產(chǎn)品的人機(jī)交互平臺(tái)所組成。市縣兩級(jí)可以進(jìn)一步對(duì)瀏覽器進(jìn)行集約化設(shè)計(jì),同時(shí)簡(jiǎn)化人機(jī)交互功能。瀏覽器僅作產(chǎn)品顯示之用，

36、因此“很瘦”，易于維護(hù)。 目前MICAPS的客戶端過(guò)于龐大，需要瘦身，瘦身的途徑是將客戶端加工產(chǎn)品的大部分功能轉(zhuǎn)移到PaaS平臺(tái)中去。其它業(yè)務(wù)的客戶端也應(yīng)當(dāng)根據(jù)用戶的需求和習(xí)慣進(jìn)行設(shè)計(jì)，因?yàn)楫a(chǎn)品加工已在PaaS平臺(tái)上實(shí)現(xiàn)了，客戶端必定是瘦型客戶端。而且根據(jù)這種設(shè)計(jì)理念，客戶端界面可以根據(jù)業(yè)務(wù)的發(fā)展和用戶的需求靈活進(jìn)行調(diào)整。業(yè)務(wù)應(yīng)用系統(tǒng)的變革 因此，氣象云建設(shè)將使各類業(yè)務(wù)應(yīng)用系統(tǒng)發(fā)生深刻的變革，數(shù)據(jù)處理與產(chǎn)品顯示的客戶端完全分離 人們看不出“林立”的業(yè)務(wù)應(yīng)用系統(tǒng)，只能從客戶端看出不同業(yè)務(wù)系統(tǒng)的差別。一體化設(shè)計(jì) 綜上所述,在進(jìn)行數(shù)據(jù)存儲(chǔ)設(shè)計(jì)和計(jì)算平臺(tái)以及客戶端設(shè)計(jì)時(shí)必須詳細(xì)分折每種氣象算法的特點(diǎn)和

37、用戶的需求，對(duì)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)與氣象數(shù)據(jù)處理進(jìn)行一體化設(shè)計(jì)。 如果我們分析清楚了每種氣象算法的特點(diǎn)和用戶的需求,我們就不難對(duì)PaaS平臺(tái)和SaaS平臺(tái)進(jìn)行設(shè)計(jì)了。 這需要?dú)庀笏惴ㄩ_發(fā)者、最終用戶與氣象云設(shè)計(jì)者密切合作，氣象算法的開發(fā)者提出算法的功能需求,最終用戶提出客戶端的設(shè)計(jì)意見(jiàn)，氣象云的設(shè)計(jì)者根據(jù)這些功能需求和意見(jiàn)進(jìn)行數(shù)據(jù)分布式存儲(chǔ)和算法分布式并行計(jì)算以及客戶端的設(shè)計(jì)。3.3 云服務(wù)云服務(wù) 這里所說(shuō)的云服務(wù)不是一般意義上的云（平臺(tái)）服務(wù)，而是專指如何利用云+端的技術(shù)開展公共氣象服務(wù)，實(shí)際上它也是SaaS服務(wù)的一種，只不過(guò)氣象內(nèi)部客戶端建在氣象云內(nèi)，大多數(shù)氣象云服務(wù)平臺(tái)建設(shè)在氣象云之外罷了。 首先，

38、應(yīng)當(dāng)指出：公共氣象服務(wù)產(chǎn)品應(yīng)當(dāng)由氣象云的PaaS平臺(tái)加工出來(lái)，存儲(chǔ)在氣象云的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)系統(tǒng)之中，由數(shù)據(jù)存儲(chǔ)系統(tǒng)推送至氣象云服務(wù)平臺(tái)。 其次，除了決策氣象服務(wù)系統(tǒng)建在氣象云內(nèi)外，其它氣象云服務(wù)平臺(tái)在公共云中建設(shè)，包括天氣網(wǎng)站、氣象基礎(chǔ)資料網(wǎng)站、移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)網(wǎng)站、物聯(lián)網(wǎng)服務(wù)網(wǎng)站等。 氣象服務(wù)對(duì)象有決策者、公眾、專業(yè)用戶等，為他們提供的氣象服務(wù)產(chǎn)品絕大部分是非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)，包括視頻、音頻、圖片、圖像、文檔、文本等形式。氣象服務(wù)的手段多樣化，包括電視、手機(jī)、聲訊、網(wǎng)站、報(bào)紙、電臺(tái)等，隨著移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)等先進(jìn)技術(shù)的應(yīng)用，氣象服務(wù)的方式將發(fā)生重大轉(zhuǎn)變。 決策氣象服務(wù)除了繼續(xù)完善計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)服務(wù)之外，應(yīng)當(dāng)大力發(fā)展移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)，使決策者無(wú)論在何時(shí)何地都能享受到無(wú)延時(shí)的氣象服務(wù)。與此同時(shí)，應(yīng)當(dāng)拓