XX市智能预警与网格产品应用平台项目建设意见.docx

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1、XX市智能预警与网格产品应用平台项目建设意见一、项目背景及概况在气候变化、极端天气频发背景下，我市对气象灾害的脆弱性加剧，当前气象防灾减灾中存在以下短板：一是气象监测预报预警能力不足。气象监测网络密度不足，海上观测稀疏，垂直观测能力不足，台风和季风的观测能力不足，针对小尺度、快速生消的观测技术有待突破；0-3小时强对流预报预警能力欠缺，精细化数值预报模式等核心支撑能力不足，距离赋能城市治理风险管控要求还有较大差距。二是极端天气风险应对存在短板。城市各种基础设施在风雨浪潮洪多碰头等极端天气情况下的预案不完善，交通、供电、供水、供气等城市生命线在极端天气下脆弱性凸显；XX地形复杂，气象灾害风险差异

2、大，既有沿海的防台防风高风险区，也有地质灾害的高风险区，城市基础设施建设的防御应对策略、气象风险评估的覆盖面严重不足。综上，XX市气象局拟通过搭建XX市智能预警与网格产品应用平台项目，发展XX智能监测预警服务，加强台风暴雨等恶劣天气预警保障能力，提升XX气象服务精细化智能化水平及重大活动气象保障服务水平，有效防范化解气象灾害带来的各类风险挑战，最大限度地减轻气象灾害带来的不利影响和财产损失，发挥气象防灾减灾第一道防线作用。二、建设目标通过XX市智能预警与网格产品应用平台项目的实施，建立XX市智能监测预警系统和XX市重大活动智慧保障系统，打造新一代精准化智能化监测预警模式,推动XX市气象监测、预

3、报、预警智能化发展，强天气智能监测预警、智能网格预报、台风预报等核心业务能力显著提升，实现灾害性天气短时临近（0-3小时）预报预警核心技术突破，实现无缝隙、全覆盖、精准化的智能网格预报业务应用能力，实现台风过程的智能分析和预报功能。加强台风、暴雨等恶劣天气预警保障能力，提升XX市气象服务精细化智能化水平，筑牢城市和人民生命财产安全的第一道防线。三、建设内容(技术要求)通过XX市智能预警与网格产品应用平台项目的实施，建立XX市智能监测预警系统和XX市重大活动智慧保障系统。3.1 XX市智能监测预警系统XX市智能监测预警系统主要包括XX市强天气智能监测预警子系统、XX市智能网格预报应用子系统、XX

4、市台风精细监测预报子系统三个子系统建设。3.1.1 XX市强天气智能监测预警子系统XX市强天气智能监测预警子系统基于雷达、自动站、卫星等监测数据，利用GIS技术、可视化技术、基于多灾种识别的短时临近预报预警技术，同时结合人工智能机器学习方法，实现包含集约化信息显示、灾害天气自动识别与追踪、灾害性天气识别预警等功能为一体的强天气智能监测预警系统前后台服务体系。主要建设内容包括以下模块：3.1.1.1 建立实况观测资料处理及产品生成模块针对雷达、自动站、闪电、卫星等实况监测数据，利用数据解码及可视化技术，通过系统后台实时生成各类监测产品并保存，供系统前台调用。主要包括以下内容：S波段雷达实况数据解

5、码及拼图：对多部S波段雷达资料进行解码及质量控制，生成并输出输出XX全省、XX全市周边区域范围的雷达拼图图形产品和格点数据文件，分辨率为IKm*1Knb生成频率为6分钟/次。X波段雷达实况数据解码及产品生成：对X波段雷达基数据进行采集解析并进行雷达质量控制，生成并输出高质量X波段雷达监测产品，包括反射率、差分反射率因子(ZDR),比差分位相(KDP),相关系数(rhv),径向速度及降水识别等，供前台展示。自动站观测产品生成:利用自动站观测数据采用插值方法输出清晰可缩放的XX全市及各区县的气温、风力、湿度、降雨、能见度等实况监测产品。卫星云图资料处理及产品生成:根据风云四号卫星监测资料实时解码后

6、自动生成最新时间的不同范围卫星云图产品。闪电定位及追踪产品生成：基于闪电定位定位、大气电场数据等资料实时读取并通过解码后生成不同精度、不同范围（市、县）闪电定位复合产品及大气电场数据产品，并进行电场测站的雷电临近预报。3.1.1.2 基于光流法与人工智能的雷达外推及降水预报通过不同方法实现基于雷达的降水短临预报,主要建设内容包括基于光流法的雷暴云团自动识别与追踪、基于雷达和自动站联合估测降雨预报、基于机器学习的短时临近降雨智能预报，以及预报客观检验评分模块。基于光流法的雷暴云团自动识别与追踪:建立基于C/S模式多线程并发的后台程序，生成输出基于光流法的雷暴云团自动识别与追踪产品及对应的格点数据

7、文件并保存。雷达和自动站联合估测降雨预报:综合运用高时空分辨率雷达资料和自动站资料，运用光流法并结合最优插值和卡尔曼滤波校准方法进行雷达和自动站联合估测降雨预报。基于机器学习的短时临近降雨智能预报：利用人工智能（AI）技术，将短时强降水临近预报和气象灾害识别等通过深度学习等人工智能方法进行应用，建立基于人工智能机器学习的短时临近降雨智能预报，主要建设内容包括：（1）基于神经元网络建立雷达回波智能预报模型，（2）、利用雷达历史资料，制作用于机器学习的训练集和测试集，对预报模型进行训练；（3）、对实时雷达回波数据经过预处理后，通过雷达回波智能预报模型输出雷达回波预报数据，在此基础上实现从雷达回波数

8、据到降水预报的智能分析处理，最后通过前端综合展示，实现0-3小时雷达短时临近降水预报的业务化运行。3.1.1.3 建设灾害天气的智能识别与分析利用人工智能技术及各种灾害天气识别技术，建立冰雹、雷电、大风、强降雨等各类强天气的自动识别及预警后台程序，根据雷电、大风等短时临近预报外推预报方法，并结合实况监测数据，输出各类强天气的实况监测及未来0-3小时的预报产品。同时，针对强对流天气过程各项指标数据进行全程监控，结合预报预警指标、预警准则和阈值进行判定，实现对各种强对流天气的实时监测及短时预报预警。主要包括以下内容：基于人工智能的冰雹识别及预报预警：利用多普勒雷达数据及产品，结合冰雹历史个例，利用

9、基于人工智能的机器学习方法来进行冰雹云的识别，形成冰雹天气的预报预警方法及阈值体系，实现冰雹天气的短时预报及监测。当有冰雹强对流天气系统生成时，通过系统前端页面展示及短信等方式进行预警提醒。雷电实况监测及短临预警：综合应用闪电定位、雷达、数值模式数据及雷暴云团自动识别和追踪技术,实现对闪电的临近预报，生成0-2小时雷电发生概率、重点区域、移动趋势等雷电预报预警产品，当满足雷电预警条件时通过前台页面展示及短信提示等方式进行预警提醒。阵风及下击暴流监测预警：综合运用自动站风要素监测数据制作XX地区阵风监测色斑图产品并输出未来0-3小时预报预警产品。同时，综合运用雷达及探空仪等资料预测未来下击暴流的

10、位置及其最高阵风。达到阵风预警条件时，通过系统前端页面展示及短信等方式进行预警提醒。强降水的实况监测及预警：结合雷达和自动站联合估测降雨技术，对降雨监测数据进行实时监控并分析判断，当满足强降雨预警条件时，通过系统前端页面展示及短信等方式进行预警提醒。此外,应用暴雨识别及风险预警方法研究成果,提供暴雨指数计算和强降水影响预估分析产品。3.1.1.4 建设短临预报决策支持模块建立基于WEBGIS和HTML5技术的短临预报决策支持前端模块，实现市县一体的XX市及周边的实况监测产品综合展示（包括雷达及其外推产品、自动站监测产品、雷电监测预报及分析产品、卫星产品等）、临近预报产品及检验评分综合显示和各类

11、灾害天气识别产品展示及智能预警等模块。各类产品均支持基于时间指标的历史检索查询。系统根据市级、区（县）两级气象用户自动适配，市级用户默认以全市为中心，区（县）用户默认以所在区（县）为中心，预警圈的标注自动适配到区县。实现各类实况监测产品综合展示、各类灾害天气识别产品展示及智能预警提醒等功能。主要包括以下内容：实况监测产品综合显示:通过前台服务系统构建XX市及XX省不同范围的雷达、自动站、雷电、卫星等各类实况监测产品的综合展示，各类产品均支持基于时间指标的历史检索查询。系统支持单帧显示和动画播放模式，动画播放模式下播放速度可控，均支持放大、缩小、平移功能。基于时间指标，可对历史产品进行检索查询。

12、主要包括以下内容：（I）雷达拼图及其应用产品综合显示：基于电子地图显示XX全省及XX市范围的雷达拼图、QPE定量降水估测、（光流法/基于人工智能方法）QPF定量降水预报以及强对流天气预报等产品。（2） X波段及其应用产品综合显示：基于电子地图显示XX市X波段雷达产品，包括反射率、差分反射率因子（ZDR）,比差分位相（KDP）,相关系数（rhv）.径向速度等产品。（3）自动站实况监测产品综合显示：基于电子地图综合显示XX市及各区县范围的自动站实况监测产品。产品包括风速度、降雨、温度、湿度、能见度等实况监测产品及自动站信息。点击站点可显示选定自动监测站站点的降雨、温度、风力时间序列图。区域可选XX

13、全市及各区县。自动站类型可选全部、陆地站、高地站、沿海站。站点统计：可按区、街道、站名、时间、降雨量进行统计排名，排序可升序和倒序。站点可显示全部或前100条。（4）雷电监测与分析综合显示：基于电子地图对闪电定位复合产品、大气电场数据产品、闪电数据统计分析产品进行综合显示。闪电定位复合产品可叠加显示雷达拼图产品。以图表相结合的形式对大气电场数据产品进行综合显示,可叠加显示各大气电场测站位置及观测数据，单击某一测站可显示该站点观测到的电场强度时序变化曲线图。以可视化图表结合形式显示闪电数据统计分析产品，支持基于时间段、空间范围等要素的查询检索和分析，主要包括任意时段统计：包括平均、最强数据及最强

14、出现位置；对年月等固定时段可自动给出相应统计表，以方便查看；每个时段统计给出同期多年平均强度以方便对比。闪电数据统计分析图表产品可下载保存。（5）卫星云图产品综合显示：基于电子地图展示风云四号卫星水汽图、可见光、红外产品。灾害天气识别产品展示及智能预警：基于WEBGlS技术，采用所见即所得的人机交互操作模式，实现各类强天气实时监测预警产品的综合展示，并通过自动报警提示预报员灾害天气类型、发生位置、发生时间和强度。预警产品可视化主要包括冰雹、雷电、大风、强降雨等预警产品的综合展示及自动预警提醒功能。当预报出现各类灾害天气时，在前台界面上进行声光告警，并在地图上标注已经出现或即将出现灾害天气的类别

15、和区域。（1）冰雹识别产品展示及预警：基于电子地图上对冰雹识别产品进行展示，当预报出现冰雹时，在前台界面上进行声光告警，并在地图上标注已经出现或即将出现冰雹的区域。（2）雷电预报与分析综合显示：基于电子地图对雷电预报产品进行综合显示,包括雷电概率预报产品和强度预报产品，可叠加显示组合反射率、回波顶高、垂直液态水含量等。当预报出现雷电时，在前台界面上进行声光告警并在电子地图标注已经或即将出现雷电的区域、雷电强度等。（3）阵风监测及预警：基于电子地图在系统前台展示XX地区阵风监测色斑图以及未来0-3小时预报预警产品。当预报到XX市或周边范围内有大风出现时，在前台界面上以声光报警的方式通知预报员，并

16、基于电子地图标明已经出现或即将出现大风的区域、时间等信息。（4）强降水监测及预警产品展示：在系统前台基于电子地图展示系统后台生成的强降水监测及预警产品，当预报出现强降雨时，在前台界面上进行声光告警提示，并基于电子地图标明已经出现或即将出现强降雨的区域、时间等信息。3.1.1.5 建设短临预报客观检验评分模块系统提供对短时临近预报产品显示和检验功能。在客观检验评分结果的基础上，采用可视化图表及GIS技术，结合色标图例，对各类临近预报产品评分结果进行综合显示，评分结果展示形式包括预报与实况对比图、曲线图、柱状图等。主要包括以下内容：雷达QPE/QPF检验：利用自动气象站雨量监测值作为检验标准，基于格点对格点,站点对站点两种方法对雷达QPE/QPF产品进行检验。（1）格点对格点检验：进行格点对格点降雨预报客观检验,提供以时次和过程为单位的击中率、伪警率、成功临界指数等评分结果，建立检验评分结