福建省长序列区域气象自动观测数据格点化产品研制

1、系统介绍

本项目建设目标是基于容器技术对所有运行环境资源进行统一管理，建立可扩展的整体系统运行环境支撑平台，针对福建省的复杂地形特征进行雷达、卫星降水估测方法研究生成相关降水数据资料，基于先进的多源融合技术研究形成高时空分辨率的气温、湿度、气压、风以及能见度等地面要素多源融合方法，并在以上基础环境和产品研制方法研究的基础上完成稳定可靠的高时空分辨率网格实况系统建设，实时生成各相关要素网格实况产品，并进行相关评估验证。

基于先进的融合技术研究高时空分辨率的气温、湿度、气压、风、能见度以及降水等地面要素多源融合方法，并在基础环境和产品研制方法研究的基础上完成稳定可靠的高时空分辨率的长序列历史产品系统建设，生成各相关要素网格历史产品以及日极值、月极值产品，并进行相关评估验证。

2、业务核心

本项目结合福建省的实际需求，通过系统建设开展区域站观测资料温压湿风降水能见度原始要素数据集制作、温压湿风能见度降水原始观测要素集网格化产品制作、实时业务滚动数据集制作（1km逐小时/10分钟， 5km逐小时/10分钟）、地面区域站2008-2021年日值月值产品研制等，用于气象灾害防御工作。目前，我省已积累了10余年的原始区域站资料，鉴于自动站覆盖全省，其资料价值高、应用范围广，有必要从资料的完整性、可靠性、可用性等方面进行特征分析与深度挖掘，以便为精细化气象服务提供更有力的业务支撑。本项目拟立足福建省2000多个区域自动站资料，结合福建省水利厅共享的上百个雨量观测站、海洋局十几个浮标观测站等对气温、降水等要素进行研究，开发自2008年以来的地面自动站要素格点数据集产品，同时开展格点产品的要素订正、评估与验证等工作，进一步提升气象应用服务的精度。

3、系统架构说明

本系统架构总体分为五层，分别是：基础层、存储层、支撑层、逻辑层以及交互层。基础层为整个项目系统的计算处理提供计算资源和存储资源的底层支撑；存储层在基础存储资源池及文件系统、数据库管理系统的基础上进行数据组织，为上层软件系统提供数据访问支撑；支撑层是项目系统的核心，在基础层的基础资源池以及数据层数据访问的基础上，进行业务支撑框架集成及支撑部件的开发，为业务逻辑层的流程设计及业务功能提供支撑；逻辑层是项目业务体现，设计内容与各业务子系统对应，进行相关业务逻辑的计算；交互层提供本项目系统相关的基本管理交互功能，为逻辑运算提供信息配置的入口。具体系统框架设计如下图所示：

福建省长序列区域气象自动系统架构图

4、产品展示

选择FY4A 降水相关的6个红外亮温通道数据为特征数据，以逐分钟数据聚合到小时级的站点降水数据作为样本数据，选择随机森林模型为基础模型，分别设计降水检测和降水估测两个机器学习算法模型，分别进行样本训练。以75%和25%划分训练集和测试集，降水检测模型准确率达到0.907。同样的方式筛有降水的样本数据进行降水估测模型训练，模型准确率为0.832。