气象信息化总体方案初稿.docx

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气象信息化总体方案初稿

气象信息化总体方案

（2015—2020年）

（初稿）

预报与网络司

国家气象信息中心

2015年1月18日

一、概述

党的十八大提出了“坚持走中国特色新型工业化、信息化、城镇化、农业现代化道路，推动信息化和工业化深度融合、工业化和城镇化良性互动、城镇化和农业现代化相互协调，促进工业化、信息化、城镇化、农业现代化同步发展”的重大方针。

加快信息化进程，已成为我国当今社会经济发展的战略选择。

中国气象局党组积极响应党中央号召，制定了到2020年全面实现气象现代化的发展目标，明确提出要“大力推进气象信息化”，把信息化作为“做强气象和改造气象的主要途径之一”，并着重指出：

“没有信息化就没有气象业务现代化”。

加快推进气象信息化，提高气象业务集约化、标准化和规范化水平，已成为当前气象业务现代化建设中重要与迫切的核心任务。

（一）现状分析

气象部门的信息化建设在我国政府部门中起步较早，发展也很迅速，取得过不少成绩。

然而，进入21世纪后，气象信息化步伐滞缓，对气象信息化内涵的认识不到位、组织管理松散、信息系统建设缺乏统筹，信息化概念还停留在“自成体系”、“自建自用”的传统方式上，对局党组推进信息化的决策部署以及当前集约化、标准化和规范化的信息化要求理解存在差距，信息系统低水平重复建设，全国气象业务系统层级过多、信息系统数量庞大、业务流程无序、运行维护成本高等现象日益严重，“信息孤岛”遍布，“应用烟囱”林立，资源浪费严重，气象信息运行整体效率低下。

在新兴信息技术方面的技术跟踪不够、储备不足，与国内外先进同行相比，新技术应用的深度和广度都存在不小的差距。

此外，完备的气象标准规范体系尚未建立起来。

（二）需求分析

信息化在气象部门深入推进的过程，就是运用先进的理念和技术手段不断分析和解决气象事业发展所面临的突出和核心问题的过程。

全面推进气象现代化对气象信息化工作提出了十分迫切的要求。

1.提高系统运行和资源使用效率的需求。

面对不断增长的业务需求，业务系统的功能、性能需求不断提升，但是，国、省、地、县各类实时业务系统不断增加，信息系统维护、资源管理与服务压力越来越大，急需对信息网络资源进行集约化管理，统一提供集约高效的信息基础资源（服务器、存储、网络、系统软件等）服务，一方面降低建设与运行成本，另一方面减轻业务一线人员的压力，从而提高气象业务质量与水平。

2.提高业务系统整体集约化运行效率的需求。

气象数据类型日益多样性，应用系统逐年增多，业务之间的流程关系日益复杂，数据多处传输、多重存储、分散处理，导致难以有效提高业务系统整体运行效率，已成为制约气象业务发展的瓶颈。

迫切需要改变现有业务模式，以数据为中心重构业务布局、梳理业务功能、整合业务平台、优化数据流程，实现规范化、集约化和专业化的业务体系，规范数据服务，大幅提高整体运行效率。

3.提高数据综合分析处理能力的需求。

极端天气监测和预警要求数据传输时效要求达到秒级，灾害性天气系统的自动识别等业务应用要求对各种资料进行融合分析、快速处理与分析；公共气象服务业务的发展，迫切需要对包括气象数据、相关行业数据、社会经济数据进行综合处理和大数据分析，以挖掘气象数据的潜力。

4.随时随地获取气象信息的需求。

卫星、天气雷达、自动站等现代化天气监测网的应用，使得天气实况监测、临近预报与灾害性天气预警业务蓬勃发展，业务人员更加依赖自动化处理的业务系统，需要随时随地访问业务系统和信息资源，获得动态变化的信息。

5.提高气象信息系统运行保障能力的需求。

传统分散式的系统部署与运维，难以适应现代气象业务发展的需求，业务系统需要集中化部署、集约化管理，按信息流统一运维，提高实时业务的运行保障能力。

综上所述，集约化、标准化和规范化是当前深入开展气象信息化工作的必由之路。

有效利用云计算、大数据、移动互联等技术，提高业务、行政管理、科研、教育的整体运行效率，已成为当前气象信息化发展的迫切需求，也是气象信息化深入发展的重要标志和内容之一。

（三）技术趋势

近几十年来，信息技术的发展持续突飞猛进，信息化浪潮已将人类社会带入一个全新的信息生态环境。

以云计算、大数据、移动互联等为代表的信息新技术在气象信息化进程中的有效应用，将深刻改变气象业务、行政管理、科研、教育等领域的体系架构、应用模式和工作方式，大幅提高工作效率。

“云+端”应用模式将成为未来应用的主要技术架构之一，大数据被普遍认为是“新能源”和核心战略资源，收集、处理和分析数据的能力已经成为衡量商业机构、社会机构甚至国家整体实力的关键指标，智能终端和移动互联网在未来几年中将成为工作、生活的新平台，信息的提供者与使用者的交互方式将全部重新定义，用户将不再仅是信息的被动接受者，也是信息加工者和传播者。

气象信息化的内涵、方法随着社会进步和技术发展而变化，有效利用先进的理念和技术解决当前突出的问题，既是气象事业发展的要求，也是推动发展的必然途径。

二、总体要求

（一）目标

总体目标：

在大力开展气象科技创新，努力提升以预报能力为主要内容的气象业务核心能力的同时，通过综合应用云计算、大数据、移动互联等现代信息技术，采用非工程手段与工程手段相结合的措施，在信息基础资源、数据资源、应用软件及支撑保障体系等四方面进行整合改造、在充分利旧的基础上适当扩充、集中共享，逐步向国、省两级集中和集约化整合，形成两级部署、多级应用的功能布局，从而大幅提高气象业务系统整体效率、效益和效能，以达到提升气象业务整体机能的目的。

主要内容：

整合气象部门的信息基础资源，实现资源集中管理与高效利用；优化数据流程，整合部门的数据资源，实现数据资源集约管理，提供标准规范的数据服务；梳理数据资源和业务系统、归并业务功能、整合业务平台，形成规范化、集约化和专业化相结合的专业综合业务平台，打造具有CMA品牌效应的应用体系；改造业务、行政管理、科研、教育等应用系统，逐步实现气象应用的“云端部署、终端应用”的新应用模式。

具体目标：

到2015年底，初步完成气象信息化标准体系建设；完成国家级气候变化大楼新建机房的设计与装修，初步建立动态可扩展的信息基础资源池；实现全部基础数据资源和气候专题数据库的集约化管理与服务；初步建立一体化数据产品加工流水线；地面、高空、辐射等常规资料的在线存储与服务率达到90%，国省数据一致率达到100%，同步时效小于1分钟；完成气象业务异地应急备份中心数据传输试验，国家级气象通信同城备份系统业务化运行。

新疆、云南、贵州、湖南、辽宁等5省完成气象云试验建设，建立一定规模的信息基础资源池，数据环境具备直接支撑MICAPS等核心业务系统的能力。

到2016年底，形成完备的气象信息业务标准规范体系；完成国省两级信息基础资源、数据资源大集中，CMA直属单位的各类应用系统迁移、搬迁入云；建立丰富的专题数据资源，完成灾害、环境气象等专题数据的补充；建成国省一致的数据产品一体化加工处理生产流水线；初步实现应用系统移动化开发；初步建成统一运维体系，建立比较完善的信息安全体系。

到2017年底，对应用系统逐个分析，初步完成天气、气候业务应用的整合升级改造；建立功能相对完整的移动应用体系；统一国省两级行政管理信息资源，集中化管理，横向纵向充分共享。

到2020年底，完成应用系统整合，完成信息化全部任务，气象业务应用运行高效，现代气象业务的信息化、集约化、标准化水平国内领先。

（二）原则

贯彻“以整合促效益、以技术促发展”的基本要求，坚持以下原则：

1.统一领导，总体规划。

在中国气象局领导下，确定信息化总体目标与具体目标，做好顶层设计，规范设计和布局，集中审批。

2.需求牵引，标准先行。

制定气象信息化技术和管理标准规范，指导气象部门信息化工作。

注重新技术应用可行性，以新技术的有效应用完成信息化建设。

3.利旧整合，分步实施。

充分利旧现有资源，整合、统筹在建项目资源、适度扩建资源，边建设边转化、早出成果、早见成效；国、省两级分级实施，有序推进。

4.开放合作，共建共享。

充分依靠各单位的技术专长、调动各单位积极性，统筹协作，合作共建，共享资源；同时合理利用社会资源，提高面向全社会提供气象信息及基础开放资料服务的。

三、气象信息化主要任务

以大幅提高气象业务系统整体效率、效益和效能为目标，优化调整全国业务功能布局，实现业务体系扁平化；建立与完善各类标准规范，整合集约信息基础资源和数据资源，提供统一共享服务，实现资源高效利用；改造与整合气象应用，构建规范化、集约化的专业综合业务平台，加快发展移动互联应用；实现集约化运维服务，规范化管理。

（一）优化调整功能布局

调整全国业务功能布局，在国家、省级集中部署信息基础资源和数据资源，国、省、地、县四级应用，实现“二级部署、四级应用”的业务格局，建立扁平化的业务体系。

梳理从观测传输到加工处理的信息全流程并进行优化调整，截弯取直，减少不必要的传输和存储环节，实现数据流程简约化。

采用云计算技术建立国家气象云中心（含北京同城备份中心）、国家气象云异地应急备份中心（上海）、省气象云中心，整合集约信息基础资源、数据资源，统一提供共享服务。

国省两级气象云中心按统一标准采用相同或相近的技术架构，具备相同的服务功能，按需建设资源规模。

国家气象云中心、省气象云中心、国家气象云异地应急备份中心通过全国气象广域网（CMANet）实现互联互通（见图1）。

图1.“二级部署、四级应用”的业务格局

中国气象局局机关、局大院直属单位（气象中心、气候中心、卫星中心、信息中心、探测中心、公共服务中心、气科院、干部学院、资产中心、服务中心、宣传科普中心）的应用系统全部由国家气象云中心提供信息基础资源（计算、存储、网络等）、数据资源和系统软件资源（操作系统、数据库、GIS等）。

省气象云中心按照国家气象云中心的技术规范建设，满足本省及地县三级需求。

租用商业公有云信息基础资源，承载中国天气网、中国气象数据服务网等应用，面向社会公众提供气象信息、开放基础资料服务。

（二）整合集约信息基础资源与共享

信息基础资源集约化管理（见图2），是深入开展气象信息化的基础，内容包括：

整合现有信息基础资源、统筹在建项目资源，适当扩充新建资源，实现信息基础资源的集中管理和按需动态分配使用。

图2.集约化信息基础资源架构逻辑图

1.整合共享信息基础资源

整合各单位现有服务器、存储资源，利用虚拟化技术建立计算存储资源池，并可在线按需动态扩充，以满足应用增长需求；适当扩建服务器存储资源，以满足新增应用需求。

利用分布式计算技术建立大数据平台，以满足大数据处理与信息挖掘需求。

现有服务器、存储资源按如下原则进行整合：

满足虚拟化整合技术要求且未超过使用年限的服务器及存储设备，整合到资源池；不能满足虚拟化应用技术要求的设备，在达到使用年限后陆续退役，其所承载的业务迁入资源池。

地、县的业务、行政管理应用逐步通过网络使用省云中心的信息基础资源。

建设信息基础资源调度管理系统（见图3），实现资源动态调配和按需供给。

逐步改变分散建设、资源独占使用的方式。

各单位不再自建信息基础资源，统筹建设与使用资源。

建立与完善高性能计算资源运行监控与调度管理系统（见图3），按需调度业务、科研数值模式异地运行，实现国家与区域中心高性能计算资源的统一管理与共享应用。

图3.信息基础资源整合共享

2.提高网络性能与服务

建立与完善网络运行管理规范，实现对终端设备的管理。

优化网络拓扑结构，建立网状网为主、星状网为辅的全国气象广域网；整合互联网接入，按需扩充气象广域网和互联网带宽。

完善全国统一域名服务系统、网络时钟服务系统，推广全网应用。

3.集中机房保障设施

按照绿色节能标准，建设与改造国家气象云中心机房（气候变化应对决策支撑工程项目大楼二层新建机房、卫星中心机房、华风大楼机房）；云中心机房集中提供场地环境与专业化运行保障，降低能耗与成本。

（三）整合规范数据资源与共享

梳理整合中国气象局各级机关和直属单位的业务、行政管理、科研、教育培训等各类数据资源，收集整理相关行业数据；对气象部门所有数据资源进行统一集约化管理；在部门内规范数据应用服务，提高数据共享应用水平。

4.收集整合数据资源

梳理整合各单位、各业务系统的气象数据资源，整合各级行政管理信息资源，收集整理相关行业数据。

（1）完善气象数据资源

整编基础气象数据资源。

持续追加国内地面、高空、农气、辐射、卫星、雷达等各类观测数据，建立实时历史一体化的长序列数据全集；引进国外气象卫星数据、全球再分析数据，收集全球（地面、高空、海洋）长序列气候数据。

整理专题数据资源。

根据业务或科研的需求，针对气候变化、极端天气气候事件、大气环境、水文等专业气象业务或科研的需求，分类整理、整编不同的专题数据资源；

整合科研与教育培训数据资源。

收集整理重大科学考察试验数据、历史气候代用资料、统计年鉴与灾害图集等出版物并进行在线管理；整合图书文献、教育课件等教育培训数据资源；

（2）收集整理相关行业信息资源

通过合作与交换，收集整理冰川、海洋等自然科学数据；收集地理空间信息、土地利用信息、交通信息、水文信息等行业数据；收集经济、人口、公共安全等社会数据，满足跨学科、跨行业的数据融合与综合分析及信息服务的需求。

（3）收集整理行政管理信息资源

规范办公、人力资源、计划财务、业务管理、综合服务、科技管理、法规、外事等行政管理信息资源表达方式，按照相同的标准规范存储与共享行政管理信息资源；提取共性数据，形成气象综合行政管理信息系统的核心资源。

5.统一国省数据环境

建立与完善国省统一数据环境，集中管理全部数据资源，国家-省数据双向反馈，保持同步，建立一体化数据产品加工流水线和大数据处理平台，发展与完善统一数据信息服务接口（见图4）。

图4.统一数据环境的逻辑结构

（1）数据资源统一管理

国省统一数据环境集中管理业务数据、行政管理信息、科研数据以及教育培训数据，并提供共享服务。

所有行政管理、业务、科研、教育培训等单位和系统所需要的数据均由国省统一数据环境提供。

国家级数据环境负责气象部门所有公用数据的统一存储管理和安全备份，国省数据实时同步保持一致，特色、自有数据各省数据环境自行管理与服务。

（2）统一数据传输与同步机制

统一台站-省-国家气象通信的数据编码标准与传输方式，提高数据传输时效至秒级，建立国家-省数据双向反馈机制，实现数据及元数据实时同步，实现数据发现与按需获取功能，做到用户需要什么可取什么。

（3）建立一体化数据产品加工流水线

在国省统一数据环境中建立一体化数据产品加工流水线，集成各业务单位的数据产品加工算法，实现“算法向数据集中”的处理模式，优化数据流程，加工生成的数据产品直接存储于统一数据环境。

（4）建立大数据处理分析平台

建立分布式的气象大数据处理平台，实现海量数据的高效分析处理，融合气象数据、相关行业数据、商业信息等，进行信息挖掘，探索在农业、能源、交通、公共卫生等行业之间产生综合性经济价值和社会价值的路径和方法，为防灾减灾、经济发展和社会生活提供更加精准的气象信息服务。

（5）统一数据与信息服务接口

发展与完善统一数据服务接口，直接支撑MICAPS、SWAN、MESIS、SWAP、CIPAS、ASOM等业务系统，减少应用系统获取数据的技术难度。

发展气象数据的统计分析、序列分析与图像产品制作等数据处理与分析能力，提供能够满足业务与气象服务需求的气象信息统一服务接口，提供客观、一致的气象数据产品与信息服务。

（四）构建集约化应用平台

普遍实现“云+端”的应用模式，是当前深入推进气象信息化的亮点之一。

构建集约化应用平台，加强信息新技术的应用，对业务、行政管理、科研、教育培训等应用系统进行整合改造。

在信息基础资源和数据资源集约的基础上，建立专业化、综合性的业务操作平台、科研支撑平台、数字化教育培训系统、综合行政管理信息系统，集成对外服务网站，统一门户（见图5）。

图5.集约化应用平台结构

6.整合构建专业化业务平台

在集约化的信息基础资源与数据资源统一支撑基础上，进行业务应用系统专业化、集约化的整合改造。

（1）专业化的综合业务平台

业务应用系统迁移入云，实施“云+端”技术改造，服务端（数据+计算）部署到云中心（见图6）。

对业务应用系统进行功能模块化改造，共性功能构件化，实现业务系统的构件化组装，提高新业务系统的研发效率，形成达到国际先进水平、具有CMA品牌效应的应用体系。

开发移动互联应用，构建面向公众的各类移动应用服务，满足随时随地、快捷访问获取信息与交互式气象服务的需求（见图6）。

图6.综合业务应用平台逻辑结构

整合、建立面向天气预报、气候预测、公共气象服务的专业化应用平台：

整合MICAPS等6个业务系统，建立集约化的国省两级天气预报综合业务平台；整合CIPAS等7个业务系统，建立集约化的国省两级气候预测综合业务平台；整合公共服务中心现有47个业务系统，按决策、公众和专业气象服务等进行分类集约化整合，建立国省联动共享的公共气象服务业务系统；整合全国雾霾监测产品制作与显示平台、全国天气雷达拼图系统等13个观测产品处理系统，集成于国省两级数据产品一体化加工流水线；整合MDOS、ASOM、ISOS等业务系统，与国内气象通信系统无缝衔接，建立台站、省、国家三级的观测与资料业务平台；建立与完善人工影响天气综合业务平台。

（2）业务与科研结合仿真平台

搭建业务与科研结合仿真平台，为科研成果的引进和业务转化提供业务仿真测试环境。

进行业务应用模拟试验，对新方法、新技术、新型观测资料进行业务验证，促进科研成果的快速业务转化。

借此形成只有在试验平台上通过业务验证的方法、技术、功能和系统才能应用于真实业务环境的规定，保证业务整体的可靠性和稳定性。

在严格业务准入制度的同时，提高科研成果业务转化效率，促进业务系统的优化和发展。

提供软件开发仿真环境，并将业务和科研应用中的共性软件功能逐步构件化，供业务科研开发人员直接使用，节省开发时间。

（3）建立气象业务内网

整合天气业务内网、气候业务内网、气象产品共享平台等业务产品共享系统，建立与完善国家级气象业务内网，集成与发布全部的国家级业务产品及全国业务运行考核信息，面向部门内部用户提供统一的数据产品和业务产品、业务运行信息服务。

各省建立面向本省及省以下业务用户的统一业务数据、产品与信息服务网站。

7.建立与完善科研支撑平台

加大对一院八所等科研机构的支撑与服务，建立国省两级科研支撑平台，为气象基础研究、应用研究、重大工程关键技术预研等各类研究提供其所需的信息基础资源、数据资源、分析处理工具和仿真模拟环境，提升气候一体化模式动力框架研究等重大技术攻关、第三次青藏高原大气科学试验等重大科学试验的保障能力。

8.完善数字化教育培训系统

以中国气象远程教育网、数字图书馆为基础，建立开放式教育培训平台，集成人员单位信息库、职工培训档案库、教育课件资源库、师资管理库和综合教育资源管理系统，支持远程培训、移动学习、个性化学习等多种方式，构建服务于基层需要、服务于业务发展、服务于国际培训的全覆盖、多元化、开放式气象虚拟网络大学。

9.建立综合行政管理信息系统

建立气象部门电子政务内网基础平台及涉密信息处理交换应用系统，实现气象部门与各级政府部门电子政务信息交换，为上级决策部门提供气象决策服务信息，实现国家和省级涉密气象政务工作信息集约管理、共享。

整合内部行政管理应用系统。

利用现有国、省两级综合管理信息系统平台，逐步发展为集办公、人力资源、计划财务、业务与科研管理、资产管理等综合行政管理信息系统，梳理、调整并优化行政管理信息流程，逐步实现行政综合管理资源集约化、信息共享化、工作协同化。

建设全覆盖（国、省、地、县）、全流程（申报、审批、督查、绩效）、一体化（办公、观测、预报、服务、科技、计划财务、人事、法规、外事、党建、资产、财务核算等）的满足气象部门内部综合行政管理的信息系统（见图7）。

集约建设在线行政审批系统，与地方政府（一站式）政务服务系统连接，实现在线申请受理、状态查询和结果反馈，积极探索推行“一点受理、抄告相关、并联审批、限时反馈”的在线办理模式，提高社会行政审批办事效率。

图7.综合行政管理信息系统结构图

10.整合集成门户网站

进一步整合对外服务网站，建立统一门户下的分布式网站集群。

对国家级49个对外网站（含12个政务门户类网站）、各省（区、市）694个对外网站整合改造，形成以中国气象局网（气象政务门户）、中国气象数据网（气象数据服务）、中国天气网（公共气象信息服务）为核心的三大服务网站系统。

（1）整合升级中国气象局门户网站（CMA网）

在CMA网门户下，二级单位各保留一个网站，统一技术构架板块风格，行成CMA二级网站集群，地、县门户统一整合到省级门户。

CMA网要发挥示范引领作用，着重加强全局性、政策性、权威性信息发布，为公众提供在线气象服务信息和服务指引，回应社会关切。

省级及省级以下气象政务门户网站着重就区域性重大问题加强权威信息发布，提供在线气象服务信息和办事服务，积极开展与公众的互动交流。

上下级网站之间要做好链接，逐步实现资源共享、协同共建和整体联动。

利用政务微博、微信等新媒体拓宽信息发布及服务渠道，成为政务公开、为民办事及履行行政管理职责的窗口。

（2）建设中国气象数据网

建立与完善中国气象数据网，面向国内外用户提供统一、权威的气象基础资料与产品，成为国内权威的气象基础资料与产品开放共享服务平台。

（3）升级中国天气网

开展大数据分析应用，深化专业气象服务，开发内容丰富、形式多样的气象信息服务产品，利用移动互联网、物联网和智能终端技术，开展精细化、个性化、交互式的气象信息服务。

11.建立园区智能化管理系统

将园区后勤信息系统进行互联与集成，建立园区智能化管理模式，提高园区综合服务信息化水平。

提供单一的智能化证件“一卡通”，共享园区身份认证信息，与园区各大后勤信息系统的对接，实现统一的身份认证，在园区享受一卡就医、图书借阅、车辆进出、办公门禁、会议签到、活动中心进出等园区公共基础设施的服务，并凭此卡在园区享受就餐、购物等消费服务。

（五）完善信息化支撑保障体系

完善气象信息化标准体系、信息安全体系、运行维护体系和业务应急备份体系。

12.建立与完善气象信息化标准体系

改变气象信息系统建设中标准规范零散、缺乏体系的现状，对现有标准规范进行分类、整合，取消不适用的标准规范，编制和修订一批新的标准、规范和制度，逐步建立和完善气象信息化标准规范体系，促进信息系统的标准化、集约化发展。

气象信息化标准规范体系主要包括信息资源类、数据资源类和气象应用类等三大类，根据订制标准的具体对象可形成若干具体标准（见图8）。

图8.气象信息化标准体系结构图

13.建立与完善信息安全体系

按照国家信息系统安全等级保护和信息安全规定要求，强化信息安全管理与保障能力建设。

从安全管理制度、安全管理机构、人员安全管理、系统建设管理和系统运维管理等5个维度，建立安全管理体系。

电子政务内网按照涉密系统分级保护要求进行安全防护。

建立与完善信息部门负责技术系统安全、应用部门负责内容安全的信息与网络安全分工负责制度，建立应用系统安全准入制度。

制定用户身份安全管理制度，建立全网统一的身份认证中心（CA），保障用户信息的准确性和一致性，进行用户身份认证与管理。

加强应用系统与数据资源的安全管理，根据用户身份分类授权管理，明确各类用户的资源访问权限。

根据应用系统级别划分安全域，对敏感数据进行加密，防止非法的数据拷贝与信息泄漏。

14.建立与完善运行维护体系

按照“事权不变、分工协作”的原则，建立气象业务运维体系。

信息部门负责机房场地、信息基础资源、数据资源的维护与技术服务，各单位负责本单位应用系统的维护管理。

构建全流程、一体化的国省两级业务运维管理系统，以适应信息基础资源与数据资源大集中模式下气象业