气象信息业务可视化的技术实现

【摘要】 随着气象部门信息化建设不 断推进以及对外合作的加深，部级气象业务单位日常参访接待和决策管理人员有通过信息系统业务展示界面，直观了解气象实时业务综合运行状况的需求，但传统气象业务监视界面主要面向专业技术人员，界面信息可读性不高。本文针对气象业务特点，给出基于现有气象信息业务监视系统改造可视化显示界面的技术方案，从需求分析、总体思路、架构设计、数据接口、平台部署等多个方面进行了介绍，并结合实际业务，给出具体可视化改造方案。本文是信息业务可视化技术在气象部门的一次探索。

【关键词】 气象 信息业务 可视化 技术方案

国家气象信息中心承担着国内外气象数据的通信传输、加工处理、存储归档和共享服务等业务的建设运维工作[1]。日常参访来宾和决策管理人员有通过业务展示界面，直观了解信息中心实时业务综合运行状况的需求，目前展示信息来源主要通过各业务系统监视界面以及系统运行日志手工统计处理获得[2]。由于现有监视界面设计主要面向一线值班运维人员，显示数据虽然种类多、信息量大，但缺乏数据挖掘处理与统计分析，很难面向决策领导和来宾直观反应出业务的综合运行情况。

相似的需求和问题也在其他气象部门外单位产生，催生了一个新的软件细分行业――业务可视化展示。传统的可视化解决方案是针对某一个业务定制开发对应的展示界面，能够在短时间内解决展示问题，但业务变更后，需要重新开发，延续性不强[3]。近年该行业尝试开发统一的可视化界面制作工具，类似于PowerPoint等通用软件，用户可自行制作界面，通过标准数据接口与业务系统对接，具有通用性强、可操作、可持续等特点，在电力等行业取得了大范围的推广[4]。2014年末，国家气象信息中心对现有信息系统业务进行了梳理，选择气象国际通信系统、同城通信系统作为案例，进行了可视化设计改造，下文对改造方案和过程进行了介绍。

一、需求分析

（1）能够直观展示业务运行综合状态信息。气象信息业务系统在实时运转过程中会产生很多日志信息。目前，信息中心对日志缺乏深层次分析，对业务系统核心能力缺乏综合展示，通过业务可视化界面开发应能够直观展示业务运行综合状态信息。（2）具备对展示需求调整的敏捷响应能力。信息中心负责建设和运维的业务系统基数大且不断新增变化，业务可视化设计制作要求时效性强、响应速度快，能够在业务展示需求明确后，短时间内制作完成。（3）具有较强的通用性。气象信息业务上下游关联紧密，可视化设计应具有通用性。通过组件库等方式，对相似的展示需求，能够实现组件复用。（4）兼容支持多种展示场景。针对参访来宾、决策领导的不同需求，应支持多种展示场景。例如：面向参访来宾，在信息中心二层综合监控中心的业务可视化展示；面向中国气象局以及信息中心决策层领导，在PC机或终端设备上的气象信息业务运行状况的实时展示。

二、方案设计

2.1总体设计

气象信息业务可视化展示总体思路：购置商业可视化界面设计工具，梳理气象信息业务展示内容及方式，设计制作图形化展示界面，开发数据接口，完成业务系统与可视化界面数据对接。借助外部美工人员，设计制作界面场景，气象部门技术人员完成业务梳理、数据对接等其他全部工作。

其中，可视化工具经过前期调研，拟选择在电力行业广泛应用的由北京恒泰实达公司开发可视化制作平台――数码拼图产品系列。该平台采用SOA架构，分成设计器、播放与控制器、数据维护三个工具，解决系统间数据整合和可视化展示等问题[5]。

设计器：面向业务设计和可视化实施人员，零编码实现可视化界面配置和数据接入。可扩展接口，满足气象行业中的专业展示组件和专用数据接口需求。

播放与控制器：面向参观人员和决策领导实时展示可视化界面，提供环境适配的多终端控制方案。将设计和播放分离，互不影响，满足随时调阅展示的需求。

数据维护：提供标准的数据接口协议和指标定义模式。屏蔽业务系统的复杂性，提供综合分析、统一展示数据整合方案。

2.2架构设计

对于气象信息业务可视化展示，不同类型用户的需求和关注点是不同的，通过前期沟通交流，简要梳理出不同类型用户对于可视化展示的需求。

业务人员：关注业务展示、实时监控，表现特点为大屏幕监控，自动运行，自动操控；决策领导：关注汇总信息，总体状态判断，表现特点能够挖掘问题根本原因和结论；参观人员：关注业务特色、中心形象，表现特点主题突出，表现绚丽，灵活变更。

根据用户、关注点和表现特点分析，可视化产品提出多种展示终端和数据整合方式。

1）大屏幕可视化主要针对参观访问讲解介绍、业务人员日常监控、应急处置场景，面向参观人员和业务人员；2）桌面可视化和报表工具主要针对整体监控、辅助决策，面向决策层和业务人员；3）对外组件提供可视化展示组件为信息系统提供服务，可与OA等现有系统对接，实时气象信息业务综合运行状态信息。

2.3数据接口

将业务系统的数据通过指标的方式推送到可视化系统，可视化系统定时将指标数据刷新并推送到可视化界面。

在实际操作中，业务系统可通过XML、数据库、文件、Excel、Webservice等多种方式，与可视化平台对接数据。

2.4平台部署

可视化制作展示平台硬件支撑主要包括两部分设备：一部分是可视化软件安装所需的服务器、工作站，主要以X86服务器、图形工作站（显卡处理性能较高的PC）为主。另一部分是配合大屏幕展示、桌面展示所需的图形控制器、移动终端控制器，属于专业图形处理设备。图形控制器等设备能够提供对应大屏幕更佳的显示效果以及方便灵活的用户控制使用方式。

部署方案通过业务人员的需求分析、指标调研和可视化设计，将最终的可视化效果提交通过播放器投放到安装播放器的终端。主要功能和实施步骤如下：步骤1：监测场景业务设计，实施内容包括场景定位、业务调研、展示需求分析、生成监测业务原型；步骤2：监测场景UI和UE设计，实施内容包括业务设计做场景UI和UE设计；步骤3：监测场景数据接口开发，实施内容包括对监测场景所需接入系统数据做接口开发；步骤4：监测场景实施，监测场景制作并实现场景交互设置，图元颜色、数据绑定、动作触发配置和场景相关指标、维度、数据、数据集定义等；步骤5：监测场景测试，对已制作监测场景相关接口、指标数据、场景实施做系统测试。

三、可视化设计案例简介――气象国际通信系统

以气象部门现有国际通信业务GTS可视化展示设计制作为例，简要说明运用可视化工具如何完成气象信息业务系统展示制作。

3.1业务分析

国际通信系统监视界面展示方式专业、监控维度全面，适合业务人员对业务运行状态进行监控。但面向决策领导、参观访问人员，业务信息传递不直观，对该业务的总体把握不全面。

根据可视化思路，首先分析展示内容和数据。表3-1 GTS线路数据量数据样例

将数据采集进入可视化系统，分成指标以及指标中的维度和值。

CTS线路数据维度是部级，数据值包括收集资料类型、分发资料类型、小时收集量、小时分发量，数据更新频率为1小时。展示设计以世界地图上绘制的联络线的方式，表达国际各气象组织和中国气象局进行数据交换情况，包括主要交换的资料类型、各线路小时收集量、小时分发量及其排名。

3.2界面设计

在国际通信业务的界面设计上，采用“简洁美观、重点突出”的设计原则，设计步骤如下：

数据调研：在展示主题内，调研数据关系，厘清指标（展示数据定义）和指标的层级关系。

原型设计：设计展示主题的表达思路和讲解逻辑，形成原型设计图稿。

界面设计：UE、UI设计，并输出效果图。

界面绘制：根据原型图和指标列表，绘制界面元素、绑定数据、定义动作。

展示调整：根据投屏效果持续调整，修改界面绘制效果。

3.3数据对接

国际通信业务展示数据包括：线路连接情况、小时数据分发量、小时数据收集量，更新频率为1h，更新耗时小于5分钟[6]。采用FTP文件交换方式实现实时数据对接。更新指标2个，更新数据量KB级[7]。

数据对接接口通过日志解析输出成结构化数据，将结构化数据定义为指标数据，提供给可视化界面使用。

四、结束语

目前，气象信息业务可视化完成了支撑环境建设，并开发了国际通信、同城服务业务展示页面和展示模式。后续，项目组将继续推进部级气象业务单位可视化界面设计和制作，力争在2015年实现核心业务全部可视化展示监控。

参 考 文 献

[1]赵立成.气象信息系统[M].北京：气象出版社，2011.3

[2]姚鸿， 李春来， 邓鑫等. 视频会议在气象业务中的应用前景分析[J]. 电视技术， 2011， vol.35：108-113.

[3]蒲浩，彭永，徐源等.隧道工程监控三维实时交互可视化信息平台研究[J].铁道工程学报，2014，（3）.

[4]廖胜利，应小诚，李刚等.面向省级电网的检修可视化设计和辅助决策实现[J].电力系统自动化，2011，vol.35（21）.

[5]恒泰实达.V3C可视化导播系统.[EB/OL]. http：//.cn/caseinfo.aspx？m=20100719151223671574 ，2014.

[6]李湘.气象通信系统发展与展望[J].气象，2010，36（7）.

[7]徐杰芙.第3代国际通信系统控制数据[J]. 气象科技，2006，34（z1）.