杭州亚运公众气象服务系统移动端的设计与实现.pdf

2024年3 月期江象浙第45卷第杭州亚运公众气象服务系统移动端的设计与实现张眉王伟张珏张旗刘娟（浙江省气象服务中心，浙江杭州3 10 0 57）摘要：为提供全方位的杭州亚运气象服务保障，浙江省气象服务中心围绕浙江省气象局保障杭州亚运会重点工作任务，充分调研亚运服务的具体需求，统筹和利用现有的气象预报产品和服务资源，基于阿里云服务进行前后端分离的模块化架构设计，研发了多源数据集成、功能模块丰富、多场景化服务的杭州亚运公众气象服务系统移动端，建成“场馆预报”“观赛指数”“交通气象”“我看亚运”“志愿者助手”5大应用服务场景，为社会公众提供了开闭幕式、场馆观赛、天气预警、公众出行、气象科普以及其他相关亚运专项服务信息，并通过浙江省气象局“智慧气象”APP和“浙江天气”微信公众号等渠道发布。系统的建设可为未来重大活动气象保障系统的研发提供可灵活配置、持续送代的技术框架支撑和数据接口服务，对浙江省气象局气象保障服务的技术积累和可持续发展具有重要的探索意义。关键词：亚运会；公众气象服务；系统开发0引言杭州第19 届亚运会及第4届亚残运会于2023年9 一10 月在杭州举行，这是目前为止浙江省承办的参赛人数最多、竞技水平最高、社会关注度最高的综合性体育赛事。浙江省气象局围绕2 0 2 1年中国气象局印发的第19 届亚运会和第4届亚残运会气象保障服务总体工作方案精神，以及浙江省政府2 0 2 3 年重点工作任务，全面强化综合保障和重大风险应对工作，全力做好杭州亚运会、亚残运会气象服务。根据浙江省气象局亚运会气象保障科研清单，浙江省气象服务中心承担了服务公众观赛、建设公众亚运气象服务系统的任务。杭州亚运会共设40 个竞赛大项，6 1个分项，参赛的运动员、赛事官员、志愿者以及前往观赛人员众多。基于“杭州为主、全省共享”的办赛原则，该届亚运会场馆分布涉及杭州、宁波、温州、湖州、绍兴、金华6 个地市，场馆共有55个。天气因素不仅影响开闭幕式和比赛的举行，对公众的出行、观赛计划安排也有一定影响。另一方面，杭州亚运会举办期间恰逢台汛期，高温、台风、午后强对流等气象灾害发生频率较高，这对气象保障服务工作提出了更高的要求和挑战。精准及时的气象保障服务是亚运会实施和运行体系中必不可少的组成部分2 。此前，不少省份气象部门在服务保障重大体育赛事工作中已积累了丰富的气象服务系统建设经验3-7 。中国气象局开发了面向奥委会、赛事管理者、参赛者、教练员和公众观赛群体的“冬奥气象服务网站”，北京市气象局为相关专业用户开发了“冬奥智慧气象APP”，西安市气象局为服务第14届全国运动会开发了面向公众的“全运追天气”微信小程序，成都市气象局为服务世界大学生运动会，在“大运通APP”中发布了公众观赛气象服务模块等，以上都为杭州亚运公众气象服务系统的开发提供了参考借鉴。杭州亚运公众气象服务系统的建设，不仅为公众和政府保障部门相关人员获取权威、准确、及时的官方气象信息提供了便捷有效的渠道8 ，在一定程度上也提升了亚运气象服务的科技内涵，让用户体验到实用和贴心，具有一定的获得感。收稿日期：2 0 2 3-10-3 1作者简介：张眉，女，19 8 3 年生，研究生，高级工程师，从事专业气象服务工作，E-mail：m e l z a n e q q.c o m期张第眉，等服务系统移动端的设计与实现小业251总体设计1.1架构设计为适应气象信息数据种类多、数据量大、更新频率快的特点9 ，实现杭州亚运公众气象服务系统移动终端实时的数据流转和良好的跨平台性，按照顶层设计规范，将系统移动终端总体框架设计进行5层架构设计（如图1所示），分别为用户层、业务应用层、应用支撑层、大数据资源层、支撑层。用户层主要向社会公众提供平台的对外服务和用户交互响应；业务应用层为用户层处理各种业务逻辑问题，包括各个模块交互事件的实时响应、数据接口的实时请求以及返回数据的处理；应用支撑层主要负责提供通用的基础服务，包括数据接口服务、地图组件、图标组件、解析组件、开放地理空间信息联盟（OGC)服务、消息总线以及日志组件等；大数据资源层主要负责整合亚运气象台、浙江省气象台、浙江省气象服务中心研发的产品和数据，并利用阿里云的操作支持系统（OSS）、Hadoop数据库（HBASE）进行统一管理；支撑层包括硬件设备和支撑软件，为系统的开发提供基础支撑。各个层级之间分工明确，耦合低，响应及时。用户层社会公众（含志愿者和媒体）业务气象指数交通服务场馆预报志愿者助手我看亚运应用层移动应用开发服务数据接口地图组件图表组件应用支撑层解析组件OGC服务消息总线日志组件数据平台大数据资源池标准规范体系安全保障体系数据管理子系统接口各类数据部门共享数据网格预报产品大数据资源层数据预处理子系统数据采集子系统预报预警产品地理信息数据数据处理、整理入库质量控制观测资料数据采集与汇交模式资料服务器存储设备阿里云交换机防火墙路由器支撑层硬件设备气象内网支撑软件操作系统数据库软件GIS平台图1系统移动终端总体框架图1.2技术路线杭州亚运公众气象服务系统的技术路线由4个后端子系统和前端展示平台组成，主要采用前后端分离策略（如图2 所示），后端主要使用C#、Ja v a 等语言进行数据采集、数据处理、数据发布、云服务的开发，前端利用Html、La y u i、Ec h-arts等展示气象图标信息，利用网络地理信息系统（WebGIS）展示地图气象信息，并利用反向代理器（Nginx）反向代理缓存配置，提升静态网页访问速度。前后端相互独立，以确保今后迭代升级的便利性。系统后端分为4个子系统：数据采集子系统、数据处理子系统、产品生成子系统、云服务子系统。为提高亚运气象服务数据利用率和便江象第45卷浙26后端数据采集子系统数据处理子系统自动站预报交通场馆科普地图数据统一编GIS数据数据库数据数据数据数据数据质控码格式转化入库云服务子系统产品生成子系统亚运交亚运气亚运气场馆场馆亚运API云上数据操作通风险象科普象指数监测预报服务接口产品产品产品产品产品产品接门调用数据返回前瑞杭州亚运公众气象服务系统场馆导航场馆天气亚运指数亚运交通我看亚运志愿者助手图2功能框架展示捷性，在系统开发过程中，分类设计了相关气象服务产品的个性化数据应用程序接口（API）程序，这为后期亚残运会等重大赛事及活动气象服务保障提供了灵活配置的数据接口服务。（1）数据采集子系统该系统主要负责亚运气象台、浙江省气象台、浙江省网络中心、浙江省气象服务中心的数据采集，主要的数据种类包括自动站数据库、智能网格预报数据、交通基础数据、亚运场馆数据、气象科普类数据、地图数据等。（2）数据处理子系统该系统主要负责采集数据的预处理操作，包括数据质量控制、数据编码格式统一处理、数据的GIS转化、数据人库等操作。（3）产品生成子系统该系统负责生成系统所需要的各类亚运气象服务产品，包括亚运交通风险产品、亚运气象科普产品、亚运气象指数产品、场馆监测产品、场馆预报产品、亚运科普图片及视频等亚运服务产品。（4）云服务子系统该系统主要负责各类数据的云存储和统一化管理、API接口发布、分布式对外服务等，确保数据安全性的同时保证了数据响应的速度。系统前端为可视化染子系统，主要负责客户端页面的展示、界面交互逻辑实现、数据调用和解析染。基础气象数据染主要基于Html、Cs s、Ca n v a s、Ec h a r t s、Bo o t s t r a p、La y u i 等图表染组件，为各个模块提供丰富的气象数据展现形式，包括亚运场馆实况列表、亚运场馆预报趋势曲线、亚运场馆指数日历、亚运科普图文等数据煊染。地图气象数据染基于Leaflet地图组件进行WebGIS煊染，利用Web-GIS技术，展示场馆、高速公路、交通枢纽站等气象实况和预报信息。前端数据主要通过异步调用后端数据接口实现，前端系统不仅实现了亚运公众气象专题服务信息集成，且拥有更短的启动时间、更快的联网速度和更高效的服务器推送技术1.3系统安全部署杭州亚运公众气象服务系统部署于阿里云平台，由云平台提供基础运行环境、网络通信和安全防护体系。在信息安全设计方面，由于系统传输和承载的信息流和数据涉及大量的气象信息，对安全性、保密性的要求较高。因此，系统在开发过程中，重点解决了数据库和服务器安全问题，以防止非法访问和恶意攻击，确保数据传输过程中敏感信息的安全性和完整性，保障气象数据在使用和传输过程中的保密性、完整性。期张眉，等：机州业服务系统移动的设计与实现第272系统功能设计2.1应用场景设计根据亚运气象服务业务产品和服务需求，系统设计了“场馆天气”“观赛指数”“交通气象”“我看亚运”“志愿者助手”5大应用场景（如图3所示），为公众提供开闭幕式、场馆观赛、天气预警、公众出行、气象科普及其他亚运专项服务信息。亚运公众气象服务系统场馆天气观赛指数交通气象我看亚运志愿者助手气象灾害预警信息未来2 预报未来4预报未来7 0 预报开幕式气象指数1至3 亚运会公众观赛指数预报4至7 0 亚运会公众观赛指数预报实况要素地图展示预报要素地图展示交通枢纽站天气亚运气象科普天气有门道火炬传递亚运气象专报灾害防御指引24预报3一预报能见度小时降水极大风能见度日降水风力预警信息及其含义公众防御指引图3发布端应用场景产品展示2.1.1场馆天气服务显示场馆天气页面主要依托亚运气象台精细化的场馆天气预报产品，为公众提供各个大城市赛区的场馆天气实况、预报以及高影响天气预警等权威信息。公众可通过亚运场馆导航页面（如图4所示），实现用户快速查询、切换场馆的功能。亚运场馆气象服务页面提供中英双语切换功能，用户通过点击按钮，可进入英文版场馆天气界面查看信息。2.1.2观赛指数服务显示观赛指数页面为公众提供了包含穿衣、中暑、健康、百宝箱、赛场交通、火炬传递、开闭幕式、比赛城市观赛等气象指数预报产品。产品采用图标和折线的展现形式表征指数变化趋势，形式新颖，视觉观赏性强，在一定程度上为公众安全、健康观赛提供了参考依据。2.1.3交通气象服务显示交通气象页面主要依托浙江省气象服务中心交通预警预报产品，针对亚运赛事举办期间高影响天气的发生和影响，发布交通气象精细17:27l5G92亚运气象亚运场馆杭州宁波温州湖州绍兴金华杭州奥体中心体育场420.3V3.5m/sC56%O杭州奥体中心游泳馆6.5k#020.3V3.5m/sQ56%O杭州奥体中心体育馆6.4km020.373.5mys56%黄龙体育中心体育场K#20.212m/sC49%黄龙体育中心体育馆020.2+2m/s49%O拱墅运河体育公园体育馆15/6图4场馆导航页面化监测与预报产品，开发了基于地图的浙江高速公路天气实况展示，并滚动发布未来2 4h能江第45卷象浙28见度、降水逐时预报、大风。此外，还梳理了亚运赛事举办城市机场、高铁站、汽车站等主要交通枢纽站的地理信息，发布基于交通枢纽站位置的天气预报，为公众安全出行观赛提供参考。2.1.4气象科普展示显示气象科普页面整合了杭州市气象局和浙江省气象宣传科普中心制作的有关运动和天气的科普长图、短视频作品，建设了亚运气象科普发布模块，展示了“标枪，风是敌是友？”“赛龙舟和天气的那些事儿”“没有什么天气能阻挡足球比赛？”“户外自行车，刮风下雨一样可以”等科普作品，为公众生动地展示了天气对体育赛事举办的影响。2.1.5志愿者服务显示志愿者服务页面主要针对志愿者、媒体等受众群体，提供了火炬传递沿途天气预报服务，开发了亚运专题材料、灾害防御指引条例发布模块，为用户提供亚运期间重要气象信息及气象灾害应对措施，实现亚运赛事期间气象专题服务产品从数据加工、产品制作到移动端分发的一体化操作功能。2.2系统发布和应用杭州亚运公众气象服务系统及相关API程序具有较高的适配性和兼容性，支持移动、电脑等多终端设备，可直接嵌人移动端APP、微信、互联网大屏。在2 0 2 3 年6 月15日亚运会倒计时10 0 d时，系统正式在“智慧气象”APP上线发布，单日点击量近万人次。此外，系统发布于“浙江天气”微信公众号，其中场馆预报服务页面在支付宝“智能亚运一站通”及亚运承办城市的气象官方微信公众号上发布，指数气象服务页面在杭州亚运官方网站上发布。根据后台数据统计可知，亚运赛事期间，系统在“智慧气象”APP上的访问量达9.5万人次。3结语杭州亚运公众气象服务系统移动终端作为“亚运数智气象”服务矩阵中面向公众的气象服务产品发布渠道，根据观众、志愿者、媒体等不同的受众人群，精准分析需求并提供个性化气象服务应用场景，创新产品发布，形成了“互联网+气象+体育”气象服务新模式，填补了浙江智能手机端开展重大赛事气象服务的空白。在设计开发上，系统功能强大，界面友好，对今后的重大赛事气象服务系统建设具有重要的技术指导意义，为未来重大活动气象保障工作提供了可灵活配置、快速响应、持续迭代的技术、框架支撑和数据产品接口服务，节约人力物力成本，避免资源浪费。通常大型赛事的举办包括筹备期、赛事期和赛后总结3 个时期，气象服务保障的需求贯穿始终。此次杭州亚运公众气象服务系统主要是面向赛事期，根据赛事期间系统运行和服务情况，今后还需在以下几个方面进行改进。首先，提前深人分析赛事保障不同时段的重点需求，以需求为导向，更为合理地扩充和调整系统框架，提供更全面和多样的服务产品，使气象服务更具靶向性、精准性，为系统的进一步推广应用奠定基础。其次，需继续优化系统各个功能模块，完善后端数据处理系统，尤其是提高响应速度和运行流畅度，以提升用户体验。第三，在系统推广应用方面，需借助新媒体手段和社会媒体的传播影响力，加强气象服务产品的宣传，提升知晓度，扩大使用人群范围。互联网时代气象服务模式仍在不断推陈出新，系统的建设也需紧跟时代发展步伐，不断升级发布功能，以实现满足千变万化气象服务需求的智慧化供给。参考文献：1 孙继松.从北京奥运会看全运会气象保障服务C/济南市科学技术协会学术年会，2 0 0 9.2 冯静，张丽.深圳夏季高温湿热天气的气候特征及对大运会的影响J.广东气象，2 0 10,3 2（3）：3 0-3 1.3 张晓美，李文静，黄蔚薇，等.冬奥会观赛公众气象服务需求分析J.气象科技进展，2 0 2 1，11（3）：19 4-19 7.4李德泉，周勇，虞海燕.北京奥运气象服务产品制作系统设计与实现J.应用气象学报，2 0 10,2 1（3）：3 7 2-3 7 8.5张红艳，蔡洁云，李茵茵，等.基于WebGIS的亚运气象服务在线系统J.广东气象，2 0 10,3 2（4）：56-57.6郭莹莹，黄鹏宇，黄鹏飞.基于Android的气象服务APP的设计与实现J.软件工程，2 0 18,2 1（4）：3 9 41.7曾沁，林良勋，陈炳洪，等.广州亚运气象预报系统介绍J.广东气象，2 0 10,3 2（1）：封2-封3.8贺佳佳，吴蔚，孙石阳.深圳大运会公共气象服务建设议J.广东气象，2 0 10,3 2（3）：49-51.9王若瞳，黄向东，张博，等.海量气象数据实时解析与存储系统的设计与实现J.计算机工程与科学，2 0 15，3 7(11）:2 0 45-2 0 54.