【導讀】河南省生態(tài)與農(nóng)業(yè)氣象軌道

　　

【正文】 完整的、可操作的數(shù)據(jù)管理政策，建立生態(tài)與農(nóng)業(yè)氣象數(shù)據(jù)庫 要在整理和完善現(xiàn)有的數(shù) 據(jù)政策的基礎上、分析制定適應生態(tài)與農(nóng)業(yè)氣象業(yè)務拓展和服務的部門數(shù)據(jù)管理政策。 生態(tài)與農(nóng)業(yè)氣象業(yè)務涉及數(shù)據(jù)種類繁多、結構復雜，有常規(guī)的氣象數(shù)據(jù)、生態(tài)環(huán)境監(jiān)測數(shù)據(jù)、農(nóng)業(yè)氣象觀測數(shù)據(jù)、農(nóng)業(yè)背景數(shù)據(jù)、衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)、 GIS空間數(shù)據(jù)、文本格式的災情數(shù)據(jù)及二進制圖像數(shù)據(jù)等等。 通過對生態(tài)與農(nóng)業(yè)氣象數(shù)據(jù)庫建設，逐步建成涵蓋農(nóng)業(yè)氣象觀測、典型生態(tài)系統(tǒng)地基監(jiān)測、地面氣象觀測、衛(wèi)星遙感監(jiān)測、社會經(jīng)濟調(diào)查、農(nóng)業(yè)氣象與生態(tài) 16 業(yè)務服務產(chǎn)品管理等多個方面的數(shù)據(jù)庫。建立統(tǒng)一的生態(tài)與農(nóng)業(yè)氣象數(shù)據(jù)格式，以生態(tài)與農(nóng)業(yè)氣象數(shù)據(jù)庫建設的標準化、規(guī)范化為 基礎，為生態(tài)與農(nóng)業(yè)服務開展提供統(tǒng)一的數(shù)據(jù)平臺。 （ 4）建立適應新業(yè)務發(fā)展需要的、系統(tǒng)的、科學的數(shù)據(jù)處理標準 建立適應新業(yè)務發(fā)展需要、系統(tǒng)、科學的數(shù)據(jù)處理標準。新業(yè)務系統(tǒng)的建立同時，要注重新探測數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)格式制訂、數(shù)據(jù)質量控制標準、數(shù)據(jù)處理流程標準、新數(shù)據(jù)質量評估標準的研究制訂。各項數(shù)據(jù)處理標準的制訂將加快新探測業(yè)務系統(tǒng)所采集的數(shù)據(jù)的應用，滿足業(yè)務發(fā)展的需要。 生態(tài)與農(nóng)業(yè)氣象觀測信息的傳輸 （ 1）觀測資料上行 各種生態(tài)與農(nóng)業(yè)氣象觀測資料經(jīng)觀測站進行必要的加工之后，按照規(guī)定的數(shù)據(jù)格式和接口標準上行傳輸。生態(tài) 與農(nóng)業(yè)氣象觀測資料的上行傳輸主要由以國家公用網(wǎng)為基礎的氣象廣域網(wǎng)進行傳輸。當國家公用網(wǎng)不能到達或無法提供可靠通信時，采用無線通信等有效通信手段上行傳輸。生態(tài)與農(nóng)業(yè)氣象觀測資料上行信息流程：縣站級到市級、市級到省級進行逐級傳輸。 （ 2）觀測資料和產(chǎn)品下行 主要采用一點對多點分組廣播分式，向市、縣下發(fā)氣象資料和指導產(chǎn)品。廣域網(wǎng)作為下行資料的補充調(diào)用和備用傳輸手段。省級向所屬市、縣分發(fā)的指導產(chǎn)品，可采用由國家級廣播或經(jīng)由本地廣域網(wǎng)下行傳輸兩種方式之一進行傳輸。 生態(tài)與農(nóng)業(yè)氣象觀測信息的存儲與檢索 (1) 生態(tài) 與農(nóng)業(yè)氣象觀測資料和產(chǎn)品經(jīng)網(wǎng)絡傳送到各級局域網(wǎng)的數(shù)據(jù)庫服務器中，經(jīng)過數(shù)據(jù)庫加工，分類建立數(shù)據(jù)庫。 (2)各業(yè)務用戶經(jīng)局域網(wǎng)（本地用戶）或廣域網(wǎng)（遠程用戶）對數(shù)據(jù)庫進行檢索，獲取各自所需的氣象資料。 (3)業(yè)務系統(tǒng)所形成的各種加工產(chǎn)品，需再經(jīng)網(wǎng)絡返回到數(shù)據(jù)庫中，以供其它用戶所共享。 ㈦ 科學研究與技術開發(fā) 生態(tài) 氣象 （ 1）生物氣象、生態(tài)因子相互作用的理論和方法基礎性研究 在生物因子、大氣因子、水循環(huán)要素、物質循環(huán)要素等觀測和監(jiān)測的基礎上，利用試驗研究、實驗分析、模型模擬的手段， 對生物氣象、生態(tài)因子相互作用進行定性定量模擬分析、揭示其相互作用的機理和過程，利 17 用“ 3S”等高新監(jiān)測分析技術的基礎上，利用數(shù)理統(tǒng)計、數(shù)值模擬分析，對區(qū)域氣候變化與生態(tài)系統(tǒng)相互效應的機理和作用方式進行研究。 （ 2）生態(tài)氣象觀測標準體系研究 針對生態(tài)氣象地面觀測和遙感監(jiān)測的主要內(nèi)容、監(jiān)測方法、監(jiān)測頻次等建立統(tǒng)一的標準體系。建立健全以生態(tài)業(yè)務觀測規(guī)范、信息處理、預報產(chǎn)品和服務技術為重點的標準體系，并嚴格執(zhí)行統(tǒng)一的 氣象行業(yè)技術標準、規(guī) 范和規(guī) 程。 （ 3）生態(tài)氣象衛(wèi)星遙感反演技術研究 針對主要的生態(tài)類型分區(qū)，通過不同地 表覆蓋類型的地面踏查觀測、地物光譜觀測數(shù)據(jù)與遙感解譯數(shù)據(jù)的相關分析，建立遙感反演模型，開展生態(tài)氣象衛(wèi)星遙感反演技術研究，研究不同空間、時間分辨率衛(wèi)星遙感反演資料的同化技術。 （ 4）典型 生態(tài) 系統(tǒng) 氣象監(jiān)測預測與評估 技術研究 利用 各種典型生態(tài)系統(tǒng) 地面觀測資料和衛(wèi)星遙感資料，結合 植物 生長發(fā)育氣象指標，運用各種數(shù)學模型，研究 典型生態(tài)系統(tǒng) 氣象適宜指數(shù)和重大氣象災害影響評價 指標 ，以及 典型生態(tài)系統(tǒng)特征量的 氣象預報模型，建立生態(tài)氣象業(yè)務服務平臺。 （ 5） 自然生態(tài)系統(tǒng) 綜合 監(jiān)測預測與評估 技術研究 針對森林、濕地 、水域 等自然生態(tài)系 統(tǒng)，開展氣象條件驅動的生態(tài)氣象監(jiān)測與評價業(yè)務服務技術研究，建立生態(tài)氣象業(yè)務系統(tǒng)。主要研究內(nèi)容包括：歷史氣象數(shù)據(jù)庫的建立和快速更新軟件系統(tǒng)的開發(fā)；主要環(huán)境背景數(shù)據(jù)庫及定期更新機制的建立與軟件實現(xiàn)；自然生態(tài)系統(tǒng)主要結構和功能與氣象條件關系的模式系統(tǒng)的建立；氣象條件驅動的生態(tài)氣象業(yè)務集成模式的建立和應用；數(shù)值計算結果的可視化應用研究。 利用土壤水分自動觀測站資料以及衛(wèi)星遙感監(jiān)測資料，運用土壤水分平衡模型，研究開發(fā)自然生態(tài)環(huán)境條件下土壤水分監(jiān)測評估方法，建立生態(tài)環(huán)境土壤水分監(jiān)測評估業(yè)務服務平臺。 （ 6） 重大生態(tài)環(huán)境 問題氣象監(jiān)測預測與評估 技術研究 充分利用衛(wèi)星遙感和地面監(jiān)測信息，綜合應用生態(tài)環(huán)境問題評價指標和相關災害評價指標，依托天氣、氣候預測模型，研究荒漠化、城市熱島效應、森林等重大生態(tài)環(huán)境問題監(jiān)測評估與預測預警技術，建立重大生態(tài)環(huán)境問題監(jiān)測評估業(yè)務平臺。 農(nóng)業(yè) 氣象 （ 1） 作物產(chǎn)量氣象影響定量評價 利用不同區(qū)域主要作物不同發(fā)育階段的積溫、降水量、日照時數(shù)和作 18 物整個生長階段的總積溫、總降水量、總日照時數(shù)以及各種農(nóng)業(yè)氣象災害、農(nóng)業(yè)氣象指標、不同區(qū)域主要作物生長發(fā)育信息和作物產(chǎn)量歷史豐歉資料等，以傳統(tǒng)的統(tǒng)計模型和作物生 長發(fā)育機理模型相結合，研究開發(fā)作物產(chǎn)量氣象影響定量評價技術，建立作物產(chǎn)量氣象影響定量評價業(yè)務服務系統(tǒng)。 （ 2）天氣氣候極端事件對農(nóng)業(yè)的影響 在農(nóng)業(yè)氣象地面觀測、遙感監(jiān)測的基礎上，通過試驗研究、數(shù)值模擬分析，定量評價天氣氣候極端事件對主要農(nóng)作物、農(nóng)業(yè)經(jīng)濟的影響研究。研究開發(fā)天氣氣候極端事件防災減災和應急防御技術體系。開展農(nóng)業(yè)巨災防御和應急防御技術研究，建立農(nóng)村農(nóng)業(yè)生產(chǎn)建設布局的氣候區(qū)劃，減輕各類災害對農(nóng)村經(jīng)濟和社會生活的影響。 （ 3） 作物產(chǎn)量逐月動態(tài)預測 利用作物產(chǎn)量定量評價技術、作物產(chǎn)量歷史豐歉資料和作物產(chǎn) 量資料，以傳統(tǒng)的統(tǒng)計預報模型、作物生長發(fā)育機理模型和農(nóng)業(yè)氣象指標相結合，研究開發(fā)作物產(chǎn)量逐月動態(tài)預報技術，建立作物產(chǎn)量逐月動態(tài)預報業(yè)務服務系統(tǒng)。 （ 4） 作物面積遙感提取與估算 利用 NOAA、 MODIS、 FY、 TM、 CBERS 等多源遙感監(jiān)測資料、土地利用 數(shù)據(jù) 與地面農(nóng)業(yè)氣象觀測信息，結合 外業(yè)采樣 調(diào)查，研究不同作物的識別技術和種植面積提取技術，建立我 省 主要作物面積衛(wèi)星遙感估算業(yè)務平臺。利用 MODIS、 FY、 NOAA/AVHRR 等遙感監(jiān)測資料，建立農(nóng)作物長勢監(jiān)測系統(tǒng)。 （ 5） 重大農(nóng)業(yè)氣象災害預測預警 在天氣預報和 區(qū)域氣候模式的基礎上，綜合應用生態(tài)環(huán)境監(jiān)測評價指標、農(nóng)業(yè)氣象災害指標、 3S 技術 及 大氣、作物、遙感參數(shù)等數(shù)據(jù)資料，利用作物生長機理性預測模型和數(shù)理統(tǒng)計預測模型，研究干旱、暴雨洪澇、霜凍、大風、冰雹、干熱風、 高溫、 冷害、病蟲害發(fā)生氣象條件等預測預警技術。 （ 6）特色農(nóng)業(yè)、設施農(nóng)業(yè)氣象服務 針對新興的特色農(nóng)業(yè)、精準農(nóng)業(yè)、設施農(nóng)業(yè)的氣象調(diào)控需求，大力研究與開發(fā)高產(chǎn)、優(yōu)質、高效農(nóng)業(yè)氣象調(diào)控適用技術，建立種植結構和布局、品種更替的水、肥、氣、熱等氣象保障技術，建立特色農(nóng)業(yè)、設施農(nóng)業(yè)等氣象服務系統(tǒng)，開展有針對性的農(nóng)業(yè)氣象 服務技術研究。 ㈧ 教育培訓 針對生態(tài)與農(nóng)業(yè)氣象業(yè)務中諸多不成熟的問題，特別是新拓展的業(yè)務服務工作，只有通過培訓才能不斷提高業(yè)務工作人員自身的素質和水平，持 19 續(xù)提升業(yè)務技術能力；只有通過培訓，才能實現(xiàn)業(yè)務技術人員的知識更新，隨時解決監(jiān)測技術、業(yè)務平臺建設和服務產(chǎn)品的應用問題，促進研究型業(yè)務工作的不斷發(fā)展。主要在以下方面： （ 1）重點圍繞軌道業(yè)務的建設，在硬件方面主要培訓儀器設備的性能鑒定、安裝和調(diào)試等內(nèi)容，在軟件方面主要培訓系統(tǒng)建設的管理和應用軟件的開發(fā)等。 （ 2）重點圍繞業(yè)務運行 ，在硬件方面主要培訓儀器設備的操作使用、維修維護等，在軟件方面主要培訓業(yè)務化運行所需要的新概念、新技術、新流程、新方法等內(nèi)容。 （ 3）根據(jù)生態(tài)與農(nóng)業(yè)氣象業(yè)務系統(tǒng)建設和運行的要求，對生態(tài)與農(nóng)業(yè)氣象監(jiān)測評價、預測預警新的業(yè)務化技術與方法等進行培訓。 五、 業(yè)務流程 ㈠ 業(yè)務流程 根據(jù)各級政府以及農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和生態(tài)保護管理部門的需求，確定農(nóng)業(yè)氣象與生態(tài)業(yè)務服務的內(nèi)容、時效、方式、手段等，以此建立農(nóng)業(yè)氣象與生態(tài)觀測網(wǎng)和明確衛(wèi)星遙感監(jiān)測的主要內(nèi)容，并開展相應的觀測。 通過氣象信息傳輸網(wǎng)絡系統(tǒng)，采 集和傳輸農(nóng)業(yè)氣象、生態(tài)觀測資料、基本氣象觀測資料以及衛(wèi)星遙感資料。 綜合運用多種農(nóng)業(yè)氣象、生態(tài)的監(jiān)測、預測預報、評估技術和方法，結合天氣、氣候、氣候變化、大氣成 分 等對上述信息以及各種相關的社會、經(jīng)濟、農(nóng)業(yè)、環(huán)境、地理等信息進行加工處理、診斷分析，制作直觀、形象、靈活多樣、針對性強的監(jiān)測、預測預報和評估分析產(chǎn)品。 依托信息網(wǎng)絡系統(tǒng)，向下級臺站分發(fā)上級指導產(chǎn)品；通過服務產(chǎn)品分發(fā)系統(tǒng)以及其它手段，適時提供相應服務。 收集用戶的反饋信息，不斷改善、提高服務質量和水平。 具體流程見圖 2。 ㈡ 技術路線 生態(tài)氣象 遵循合作和集約化的組織路線，聯(lián)合相關部門、高校、研究單位，加強業(yè)務的頂層設計，逐步實現(xiàn)以 遙感監(jiān)測 、 地面監(jiān)測為輔 的觀測體系， 結合 GIS 和 GPS 技術， 建立生態(tài)氣象監(jiān)測體系。 遵循信息開放與共享的原則，加強各類生態(tài)氣象監(jiān)測信息資料的收集 20 圖 2 農(nóng)業(yè)氣象與生態(tài)業(yè)務流程圖 無人駕駛小飛機 與其它軌道數(shù)據(jù)共享 農(nóng)業(yè)氣象、生態(tài)地面觀測系統(tǒng) 衛(wèi)星遙感監(jiān)測 與其它相關部門 的 資料共享 監(jiān)測系統(tǒng) 121 電視媒體 手機短信 報 紙 網(wǎng) 絡 產(chǎn)品庫 農(nóng)業(yè)氣象與生態(tài)業(yè)務科研開發(fā) 農(nóng)業(yè)氣象與生態(tài)業(yè)務信息加工處理業(yè)務系統(tǒng) 專用的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng) 通訊系統(tǒng) 政府網(wǎng)站 服務系統(tǒng) 天氣、氣候、大氣成份、氣候變化等產(chǎn)品 用戶 21 與整理，強化生態(tài)氣象資料的同化技術研究，建立生態(tài)氣象基礎信息的共享平臺。 遵循動力和統(tǒng)計模型相結合的原則，運用 3S技術和各種生態(tài)氣象模型、NPP估算模型、不同生態(tài)系統(tǒng)的碳、氮收支模型等 機理性動力模型以及對應的統(tǒng)計模型 ，分析 氣候與生態(tài)系統(tǒng)的相互關系，逐步建立生態(tài)氣象綜合分析與評估業(yè)務。 農(nóng)業(yè)氣象 遵循合作和集約化的組織路線，以為防災減災、糧食安全氣象保障、新農(nóng)村建設為目標和導向，逐步完善和擴充現(xiàn)有的監(jiān)測范疇與網(wǎng)站布局，建立符合新農(nóng)村建設發(fā)展需求的農(nóng)業(yè)氣象監(jiān)測體系。以氣象要素驅動的 作物生長發(fā)育的 機理性動力 模型 與統(tǒng)計模型為核心， 農(nóng)業(yè)氣象地面觀測資料、遙感資料 、 農(nóng)業(yè)氣象指標以及傳統(tǒng)的農(nóng)業(yè)氣象業(yè)務技術，完善與建立 綜合業(yè)務 服務體 系 ，開展 作物定量評價和產(chǎn)量動態(tài)預報、重大農(nóng)業(yè)氣象災害監(jiān)測評估預測預報和 防災減災應急保障服務 、農(nóng)業(yè)種植結構調(diào) 整方案以及糧食安全氣象保障 服務 。 ㈢ 數(shù)據(jù) 流 程 生態(tài)與農(nóng)業(yè)氣象業(yè)務涉及數(shù)據(jù)種類繁多、結構復雜，有常規(guī)的氣象數(shù)據(jù)、生態(tài)環(huán)境監(jiān)測數(shù)據(jù)、衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)、 GIS 空間數(shù)據(jù) 、 文本格式的災情數(shù)據(jù)及二進制圖像數(shù)據(jù)等等。生態(tài)與農(nóng)業(yè)氣象業(yè)務系統(tǒng)數(shù)據(jù)流程如圖 3 所示。 軌道體系內(nèi)，下級向上級提供觀測數(shù)據(jù)和業(yè)務產(chǎn)品，供上級部門參考和研發(fā)業(yè)務產(chǎn)品；上級指導下級，下級細化、訂正上級指導預報產(chǎn)品并向上級反饋預報訂正產(chǎn)品。國家級業(yè)務單位向各級地方臺站提供指導產(chǎn)品；省級在國家指導產(chǎn)品的基礎上制作并向地、縣兩級臺站提 供指導產(chǎn)品，向國家級反饋其制作的預報產(chǎn)品；地、縣級重點對省級的指導產(chǎn)品進行補充訂正或解釋應用，并向省級反饋訂正后的預報產(chǎn)品，如圖 4 所示。 ㈣ 產(chǎn)品 定義 生態(tài)氣象 產(chǎn)品 定義 （ 1） 農(nóng)田生態(tài)氣象 業(yè)務產(chǎn)品 根據(jù)農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)中作物和土壤通過氣象因子、氣候變化、人為干擾等因素驅動的生理、生化、物理過程而發(fā)生的生理、形態(tài)、理化特性、系統(tǒng)生態(tài)功能的變化以及該系統(tǒng)與外界環(huán)境的物質、能量交換所進行的監(jiān)測、評估、預測結果研制的產(chǎn)品。 22 多軌道業(yè)務產(chǎn)品庫 軌道 業(yè)務基礎信息庫 軌道 業(yè)務指導產(chǎn)品庫 生態(tài)與農(nóng)氣 服務支持平臺 GIS 公眾、專業(yè) 氣象服務 氣象決策 服務 綜合氣象信息共享數(shù)據(jù)庫 WEB 網(wǎng) 站 新聞媒體 專業(yè)用戶 聲訊平臺 短信平臺 政府 /部 委 公共氣象服務分發(fā)平臺 公共氣象服務產(chǎn)品庫 各級臺站 影視制作單位 軌道業(yè)務資料預處理與質量控制 氣象科技服務 科研單位 聯(lián)合研發(fā)中心、科研成果轉化 氣象信息中心 信息、網(wǎng)絡運行保障 生態(tài)與農(nóng)業(yè)氣象業(yè)務服務單位 牽頭并承擔軌道業(yè)務 遙感業(yè)務承擔單位 遙感資料、產(chǎn)品信息 氣候業(yè)務單位 氣候和氣候變化產(chǎn)品 圖 3 生態(tài)與農(nóng)業(yè)氣象軌道業(yè)務數(shù)據(jù)流程圖 臺站氣象生態(tài)農(nóng)氣地面觀測數(shù)據(jù)集 綜合