气象信息网络系统发展规划实施方案.docx

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气象信息网络系统发展规划实施方案

中国气象局文件

气象信息网络系统是现代气象业务体系的重要基础支撑，是现代气象业务的中枢和纽带，是国家信息基础设施的重要组成部分，是世界气象组织全球通信系统的重要节点。

气象信息网络系统主要承担气象资料和产品的收集与分发、高性能计算、资料质量控制与产品加工、数据管理与服务等业务。

根据《国务院关于加快气象事业发展的若干意见》（国发〔2006〕3号）、《国务院办公厅关于进一步加强气象灾害防御工作的意见》（国办发〔2007〕49号）、《中国气象局关于发展现代气象业务的意见》（气发〔2007〕477号）等文件对气象信息网络工作的总体部署和目标要求，结合《公共气象服务业务发展指导意见》（气发〔2009〕30号）、《现代天气业务发展指导意见》（气发〔2010〕1号）、《现代气候业务发展指导意见》（气发〔2011〕1号）以及《综合气象观测系统发展规划（2010-2015年）》（气发〔2009〕463号）、《数值天气预报发展规划（2011-2015年）》（气发〔2010〕175号）等文件对气象信息网络发展的业务需求和信息技术发展趋势，编制本规划。

一、现状与需求

（一）现状分析

依托“气象卫星综合应用业务系统（9210工程）”、“大气监测自动化系统工程一期工程”、“短期气候预测业务系统工程”和“新一代天气雷达信息共享平台”等一批重点工程项目建设，气象信息网络系统软硬件设施不断完善、技术水平不断提高、业务管理不断规范、整体能力显著增强，为支撑公共气象服务、预报预测和综合气象观测等业务的发展起到了重要作用，提升了我国在国际气象领域的地位和影响力。

初步建成“天地结合”的国内气象通信网络系统，气象信息传输能力明显提高。

初步建成地面网络和卫星广播相结合的覆盖国家、省、地、县四级气象部门的通信网络系统，地面广域网络系统国家级接入带宽达到400Mbps，区域和省级接入带宽分别达到16Mbps和12Mbps，地市级接入带宽达到4Mbps，县级接入带宽达到2Mbps，卫星广播系统广播速率达到8.4Mbps；初步建成应急移动卫星通信系统；建成了各级局域网络系统，国家级和省级达到千兆，地市级和县级达到百兆；初步建成与国防、环境保护、水利、地震、海洋、林业、航空等部门的通信线路，气象数据跨部门共享业务得到进一步加强；国家级通信系统数据收集量接近400GB/日，卫星广播系统数据广播能力超过30GB/日，基本满足目前气象观测资料、预报与服务产品等收集与分发的需求；互联网应用不断扩展，公众服务能力得到增强；建成了各级电视会商系统，在预报服务中得到普遍应用；启动了信息系统安全等级保护工作。

国际气象通信系统不断完善，全球资料获取能力进一步提高。

北京区域通信枢纽（RTH）责任区低速异步电路全部升级为数字电路，WMO全球通信系统（GTS）主干网接入带宽达到3Mbps,日收发数据量达15GB；与欧洲气象卫星组织（EUMETSAT）、欧洲中期天气预报中心（ECMWF）建立了直接通信连接，实现NOAA、METOP、MSG等国外卫星垂直探测资料、图像产品和高分辨率数值预报产品的直接收集；完成了地面、高空及地面气候月报国际交换的表格驱动码过渡。

高性能计算能力得到加强，数值预报支撑能力逐步提升。

国家级高性能计算机总峰值浮点计算能力接近50万亿次/秒，为数值天气模式、集合预报、气候预测模式等业务运行和研发提供了基本计算资源；各区域中心相继建成1-9.8万亿次/秒计算能力的高性能计算机系统；实现了业务模式系统可视化流程监控，应用管理水平进一步提高；建立气象网格计算技术试验系统，初步实现了国家级、部分区域级计算资源的统一管理。

资料质量控制与产品研发能力逐步提高，应用效益初步显现。

开展了全球地面、高空天气报、国家地面自动站基本要素、地面和辐射观测资料月报和年报数据文件质量控制，初步建立国家和省级资料质量控制业务。

在气候资料均一性检验订正、资料融合处理等方面取得了阶段性成果，研制了25公里分辨率逐日地面与卫星资料降水资料融合试验产品；初步形成了基准/基本站气温、降水等要素均一化数据产品集，为百年气候资料均一化及气候序列的建立提供技术储备。

气象数据存储管理能力不断增强，共享服务水平得到提高。

建成了国家级气象资料存储检索系统，系统总存储容量超过1PB，存储管理常规观测资料、卫星数据、雷达数据和数值预报产品，为天气和气候业务提供了基础数据支撑；建成了分布式气象科学数据共享平台，对部门内外用户提供一定的数据共享服务；建立了全球集合预报数据产品（TIGGE）归档中心，实现了TIGGE数据收发、存储和服务等基本功能。

（二）需求分析

气象信息网络系统是现代气象业务的基本支撑。

快速发展的公共气象服务、预测预报、综合气象观测等业务对气象信息网络系统提出新的需求。

1.公共气象服务业务发展的需求

提高公共气象服务水平，需要不断加强气象信息网络系统能力建设。

在信息发布手段、时效和覆盖范围，重大灾情收集与信息上传的有效性、时效性，以及预报预测产品和气象频道信息传输等方面对信息网络提出了更高需求。

开发利用云水资源进行人工影响天气作业，需要实现地面移动观测资料、飞机观测资料以及作业指挥命令的及时传输。

农业气象、交通气象等专业气象的发展对各种观测资料和预报产品的需求越来越高；专业气象服务用户面广量大，对服务产品分发方式和时效提出了更高的要求。

2.气象预报预测业务发展的需求

数值预报模式业务运行和研发需要充足的计算资源和存储资源。

GRAPES天气模式、BCC_CSM3新一代气候系统模式、集合预报等的业务运行和研发，需要计算资源能力达到千万亿次、数据存储容量达10PB。

灾害性天气监测预报迫切需要省际观测资料实时共享。

灾害性天气监测预报迫切需要为省、地级预报提供集约化数据环境支撑，确保雷达资料省内3分钟省际5分钟、自动站资料2分钟送达预报员桌面。

精细的气象要素、灾害性天气等短时、短期和中期预报需要及时传输中尺度数值预报和集合预报产品。

提高电视会商音视频传输品质和系统稳定性，提供支持多组会议同步组会能力，已成为预报预测业务的日常需求。

现代气候业务对气象资料提出更多的需求。

需要质量可靠、序列完整且连续均一的观测资料，以及完整的台站迁移、仪器变更等元数据信息；需要改变过去人工数据审核、定期汇交等传统资料流程，提高气候资料提供时效；需要高精度、长时间序列的气温、降水数据集。

3.综合气象观测业务发展的需求

卫星、雷达、自动气象站等产生大容量、高频次数据，需要及时有效地进行汇集传输，满足对极端天气的监测和预警的需求；为保障观测系统稳定运行、开展观测资料质量控制需要收集台站元数据、观测系统状态等信息，并对重大观测设备故障的远程视频诊断提供传输支持。

及时传输山洪地质灾害防治和中小河流治理的专项建设观测站、边远台站、基础设施薄弱地区观测站、海洋观测站、应急移动平台以及实景观测系统等获得的观测资料，需要提高数据通信能力；大量的卫星监测产品是省级及以下气象部门开展水情、火情、自然灾害监测必不可少的遥感信息来源，需要通过高速信息网络及时分发。

4.气象业务稳定运行保障需求

随着信息网络系统的不断发展，系统自身规模和复杂性日益增加，信息网络系统的任何故障或人为攻击都有可能对气象业务局部乃至全局造成影响，甚至引起业务中断。

着力增强气象信息网络系统运行的实时监控能力，提高信息网络系统安全水平，建设规模适度的核心业务异地备份系统，提高抵御重大自然灾害和重大事件的能力，确保信息网络系统稳定运行，已成为信息网络系统亟待解决的问题。

5.管理和培训信息支撑能力需求

提高科学管理水平需要建立相关的管理信息系统，实现部门内部管理信息的收集、共享；开展远程教育培训需要进行大量音视频信息的传输。

（三）差距与不足

气象信息网络系统的发展虽然取得了长足的进步，但与现代气象业务快速发展的需求相比，还存在较大差距。

资料收发能力需要加强。

气象通信系统和观测系统业务衔接不够紧密、无法实现有机融合，数据传输中间环节过多直接影响资料传输时效与稳定性，天气雷达等资料到达预报员桌面的时间过长，不能满足灾害性天气监测和临近预报的要求；国内通信系统部分设备老化、可靠性稳定性下降；各级资料传输系统参差不齐、技术标准各异；观测资料格式标准不规范，导致后端系统处理复杂，影响运行效率；国外卫星资料获取时效较低；长期以来信息网络系统建设重硬轻软，整体应用效益不高。

信息网络系统集约化程度不高。

多年来全国气象信息网络系统缺乏统一的总体规划与设计，建设规范、管理规范和技术标准编制工作滞后；各级业务科研单位“自我提需求、自我搞设计、自我管运行”的现象普遍存在，分散建设及重复建设现象严重，信息网络系统不是一个有机的整体，而是若干子系统的简单组合，集约化程度低，信息资源与技术设施综合利用效率不高，低水平重复建设趋势不仅没有减缓，反而有加剧之势。

信息系统安全隐患严重。

缺乏统一的安全规范设计，各级信息系统安全措施与手段薄弱，运行管理不规范，与国家对信息系统的安全要求存在较大差距；国家级、省级信息网络系统核心技术设施不具备应对重大灾害和重大事件的能力。

高性能计算能力增长缓慢。

高性能计算能力增长速度明显滞后于数值预报预测业务发展需求，影响了数值预报业务的发展和模式的研发；缺乏高性能计算资源监控与动态调度能力，支撑模式研发的软件能力较弱；科研、业务部门高性能计算能力发展相互不协调的问题仍然存在，增加了资源整合与综合利用的难度。

资料基础工作薄弱。

尚未建立完善的气象资料质量控制体系，“问题”资料直接抵达预报员桌面的现象时有发生；气象资料业务仍然沿用传统的整编、审核、汇交等工作流程，以非实时资料及档案管理为主，全国资料汇交时效低；历史资料未完全数字化、数字化错误、元数据不完整等问题，给长时间序列数据产品研制带来困难；全国数据产品研发技术力量薄弱，缺乏高质量的数据产品集，没有建立中国自己的再分析数据集、缺乏可供业务化使用的各气候圈层资料等。

数据管理与服务能力较弱。

全国气象资料尚未实现集中存储管理，数据存放分散、重复；国家级业务单位尚未实现全部现存资料的统一管理，不具备提供全部历史资料在线检索与服务的能力；资料政策可操作性不强，给具体的资料服务带来一定的障碍。

二、指导思想与发展目标

（一）指导思想

紧密围绕公共气象服务业务、预报预测业务和综合气象观测业务的需求，注重质量与速度的协调，建设一流的装备，发展一流的技术，培养一流的人才，着力提升气象信息网络系统的业务支撑能力和集约化水平，着力提高信息网络系统运行保障能力，实现信息网络系统又好又快的发展，最大限度地满足现代气象业务发展需求。

（二）基本原则

需求牵引、技术驱动。

以需求为牵引，以满足需求为目标；紧密跟踪信息技术的发展趋势，适度开展新技术示范应用，保持气象信息网络业务系统的发展活力。

统筹规划、集约设计。

坚持统筹规划的原则，对全国信息网络系统进行统一规划、统一设计，确保信息网络系统集约高效、功能完备、业务流程合理畅通。

规范标准、统一管理。

坚持标准化、规范化的原则，在全国范围内统一信息网络技术标准与业务规范；合理划分国家级、省级、地（市）级、台站级业务职责，合理划分信息部门与相关业务部门的职责界面；对信息网络系统的运行统一管理，保障业务运行质量。

（三）发展目标

到2015年，建成结构合理、集约高效、技术先进、功能完备、稳定可靠的气象信息网络系统，总体达到同期国际先进水平。

具体发展目标如下：

1.气象通信能力

统一全国信息网络系统业务体制、规范和标准，完成卫星广播与地面广域网络一体化建设；建成世界气象组织全球信息系统中心（GISC）和数据产品中心（DCPC）；实现自动站资料2分钟内、山洪地质灾害防治和中小河流治理的专项建设观测站、雷达资料省内3分钟、省际5分钟到达预报员桌面，20分钟完成90%全球常规观测资料收集，30分钟完成NOAA、METOP等卫星垂直探测资料收集，20分钟完成欧洲和日本等主要数值预报产品收集。

T639、GRAPES以及ECMWF等国外数值预报产品分发时效控制在20分钟之内；实时转发风云静止卫星图像、极轨卫星监测产品；气候预测产品、卫星1级及1级以上数据产品分发时效满足省级业务需求。

资料和数据产品收发时效见附表1、附表2。

2.高性能计算和数据支撑能力

国家级高性能计算能力超过千万亿次，存储总容量超过10PB；区域中心高性能计算能力达到50-100万亿次，存储能力超过500TB；数值预报模式软件支撑能力和并行优化能力进一步提高，113分钟内完成T639全球模式系统运行，120分钟内完成25公里分辨率GRAPES全球模式系统运行，60分钟内完成30样本全球集合预报系统、GRAPES区域模式系统运行，24小时内完成45公里全球气候系统模式的1年预测运行；实现气象网格计算及应用（CMAGrid），高性能计算资源综合应用水平显著提高。

3.资料加工及存储服务能力

实现国家、省、台站三级的资料实时质量控制，实时汇交全部气象观测资料及元数据；完成1951年以来地面、高空基础数据产品、近百年气温降水均一化数据产品、1998年以来多源资料融合产品、卫星气候资料、全球10公里降水、地温等数据集；全部常规观测资料、卫星和雷达资料分别实现在线、在线与近线结合存储，实现T639、GRAPES和国外数值预报产品在线存储管理与服务。

资料存储管理目标见附表3。

4.信息系统稳定运行保障能力

建立气象信息系统安全管理制度，按照国家有关要求完成信息安全等级保护工作；初步建成国家级实时业务应急备份能力，部分省级形成规模适度的通信业务备份能力；实现从台站到国家级信息系统综合监控，增强故障发现和处置能力。

三、主要任务

（一）完善气象通信网络，提高信息传输能力

1.加强国内通信能力建设，提高资料传输业务质量

任务1：

调整广域网络结构，提升数据通信能力和传输时效

优化地面广域网络（CMANet）结构（图1），构建与完善省内、省间互联互通、高可靠的广域网络；逐步提升各级网络接入速率，国家级接入速率达到1Gbps，省级接入速率达到50-300Mbps，地（市）级接入速率达到20-50Mbps，县级接入速率达到8-20Mbps，满足资料传输、省际共享、省内共享、远程培训、管理信息传输等需求；建立虚拟政务专用网络；建立国家级、省级网络管理与监控平台，实现全网域名统一解析及时间同步。

开发全国统一的省际数据共享软件，实现省际、省内气象资料快速共享；研制国家气象台站综合编报传输软件，实现与观测系统的有机结合，提高传输效率和可靠性；开发元数据同步软件，提高全网数据发现和获取能力；研制表格驱动码编解码软件，推进表格驱动码应用；升级完善国内通信硬件平台，提升系统吞吐能力和稳定性，优化传输流程，减少传输中间环节，提高数据传输时效。

到2012年，完成CMANet国家级-省级主干系统结构调整和升速，优先解决基础薄弱省份的网络改造；完成国内通信系统升级工作。

到2015年，完成省内地面广域网系统的建设改造，各级接入带宽的提升与业务发展同步进行。

图1气象地面广域网CMANet

任务2：

完成广播系统整合，实现一站式数据分发

整合PCVSAT、DVB-S、FENGYUNCast等卫星广播系统，建立中国气象局卫星广播系统（CMACast），与地面广域网络系统CMANet协同实现天地一体化的数据分发（图2）。

CMANet主要承担数据收集，CMACast主要承担数值预报产品、卫星监测产品、常规观测资料等分发。

设置卫星广播优先级分发机制，优先分发时效要求高的资料；与欧洲卫星组织卫星广播系统（EUMETCast）实现资料交换与再广播。

CMACast广播通道划分见附表4。

图2天地一体化国内通信系统

到2012年，CMACast系统投入业务运行。

到2015年，按需增加广播分发内容。

任务3：

建立全国气象无线通信网，满足应急通信和数据收集需求

建立应急通信业务和技术规范，统一管理无线通信资源。

利用通信卫星、北斗导航卫星、风云静止气象卫星、短波单边带等无线通信手段，建立全国气象无线通信网，实现应急条件下气象数据传输及重大气象服务保障。

建立国家级、省级应急气象资料汇集中心，实现海岛、高寒地区、荒漠、西部等地区无人气象站以及山洪地质灾害防治和中小河流治理的专项建设观测站观测资料的传输。

到2012年，完成应急通信业务和技术规范编制工作，初步建成全国气象无线通信网，建立国家级应急气象资料汇集中心。

到2015年，建立省级应急气象资料汇集中心，全面提升应急通信和数据收集业务能力。

任务4：

建设高清会商系统，支撑预报预测及应急服务

采用高清技术标准（1080P）建设全国电视会商与电视会议系统，提高图像传输品质；核心节点和关键设备实现双备份，提高系统业务运行的稳定性；实现国家、省、地、县四级电视会商互通，支撑多组会商和会议并发进行；研制具备协同工作功能的桌面会商软件，实现与高清天气预报电视会商系统的集成应用。

到2012年，完成国家级和省级高清电视会商系统建设，统一技术规范。

到2015年，实现全国各级高清电视会商系统互连互通。

任务5：

完善通信业务标准，统一全国业务规范

统一制定观测资料和数据产品元数据标准，统一国内新增观测资料、自动站观测资料、高空观测资料的表格驱动码格式标准；统一全国应急通信技术规范和管理机制，统一规范全国省际数据交换技术标准、业务流程和共享机制；规范区域站及其他台站数据传输标准；合理安排卫星广播和地面网络资料传输与分发负载。

资料和数据产品收发路由设计见附表4。

到2012年，完成现有业务标准、规范、流程等的梳理、整编工作，进行应用试点。

到2015年，不断补充、完善管理规范，在全国推广实施。

2.增强国际数据交换与服务能力，建立全球信息系统中心

任务6：

建立北京全球信息系统中心（GISC）

建成世界气象组织北京全球信息系统中心（图3），实现元数据同步，及时发现获取全球实时资料和产品；建设数值预报和卫星数据产品处理中心（DCPC）。

拓展WMO成员连接数量，提高责任区数据收集和分发能力；加强与EUMETSAT卫星资料交换能力，增加QuikSCAT/Seawinds、ERS-2/ASCAT等卫星资料收集；与美国国家海洋和大气管理局（NOAA）建立直接数据链路，实现NOAA、FY卫星资料的及时交换；提升与ECMWF数据交换能力，增加预报产品收集种类，提高收集时效。

图3国际通信系统

到2012年：

完成北京GISC建设，建立和升级与NOAA、EUMETSAT、ECMWF等关键通信连接。

到2015年，拓展与WMO成员连接数量，提高责任区数据收集和分发能力。

任务7：

完成表格驱动码过渡，推进表格驱动码资料应用

按照WMO过渡计划，完成全部国际交换资料的表格驱动码过渡，实现表格驱动码与其他编码格式数据的互相转换，满足全球资料交换的需求，推进表格驱动码格式全球交换资料在预报服务业务中的应用。

到2012年，完成全部国际交换资料的表格驱动码过渡。

到2015年，逐步提高应用效益。

3.统一规范局域网络，提升网络系统水平

任务8：

统一设计国家级局域网络、规范省级局域网络建设

优化国家级、省级局域网络结构，理清网络内业务应用类型与数据流程，按照业务相关性设置网络功能区域，调整业务、办公、Internet、教育培训等系统的网络接入，减少传输环节、实现系统间高效数据交换（图4）。

更新国家级网络设备，构建10Gbps核心网络交换系统，提高系统性能与稳定性。

构建省级高可靠、层次化局域网络架构，支持10Gbps链路交换；规范地、县级局域网络建设，地级气象部门建设1Gbps以太网络。

实现各级业务网、办公网与互联网的有效隔离；建立和完善省级对外服务非军事化区，统一互联网接入管理；建设同城行业用户服务非军事化区，统一接入与管理，逐步依托电子政务外网实现与行业用户的连接。

图4局域网络结构优化

到2012年，完成国家级局域网改造，制定省级建设规范，在3-5个省试点建设。

到2015年，全面完成全国各级局域网络系统升级改造任务。

4.完善公共服务网络支撑能力

任务9：

建立公共服务信息管理平台

依托气象地面广域网络、卫星广播等渠道，采用通用警报协议，建立公共服务信息管理与发布平台，实现服务信息和预警信息的统一管理与共享；利用海洋气象预警电台、气象频道，结合广播电视、电话、手机短信、互联网络等社会资源，建立覆盖范围广、发布时效快的公共服务信息和预警信息发布网络（CPSNet），面向政府、公众、专业用户，快速发布气象服务信息、警报信息，以及国家突发公共事件预警信息；实现预警信息发布技术的国际接轨。

到2012年，完成国家突发公共事件预警信息发布系统主体平台建设。

到2015年，逐年增加信息发布地域覆盖面和人群覆盖面，提高信息发布时效。

任务10：

完善气象灾情信息收集系统

依托公共服务网络CPSNet，按照统一标准规范建立气象灾害灾情信息收集机制，建设国家、省、地、县级气象灾害灾情信息收集系统；应用移动通信等技术，实现多渠道、高时效、广覆盖的气象灾害灾情信息收集。

到2012年，完成系统设计工作。

到2015年，完成系统建设任务。

任务11：

建立人影地面通信系统

建设各级人影业务机构与人影飞机保障基地、人影作业飞机、基层地面作业站、空域管制部门等之间的通信系统，增强省级人影系统通信能力，实现与飞机和地面人影观测资料的通信传输，满足人影作业观测、作业指挥命令、空域申报、作业情况和效果等信息的传输、存储及分析需求。

到2012年，完成系统设计工作。

到2015年，完成人影通信系统建设。

（二）加快提升高性能计算能力，支撑数值预报业务发展

任务12：

加快发展高性能计算机能力

制定高性能计算机能力建设技术规范，指导全国气象高性能计算能力有序发展。

建立峰值速度千万亿次以上、由业务运行系统和研究开发系统组成的国家级高性能计算机系统，支撑全球25公里、区域5公里分辨率数值天气模式、快速分析预报系统和集合预报系统等研发和运行，以及45公里分辨率第三代气候系统全球模式、气候变化预估、气候资源开发利用等数值模式的业务运行与研发工作；合理布局区域中心高性能计算机能力，计算能力达到50-100万亿次，支撑3-5公里区域数值天气预报模式等业务运行及研发。

到2012年，编制技术规范并推广实施，国家级建成300万亿次以上高性能计算机系统。

到2015年，国家级高性能计算能力达到千万亿次，区域中心高性能计算机能力达50万亿次以上。

任务13：

发展气象计算网格及私有云服务系统

发展网格计算应用技术，初步建立支持全国计算资源统一监视与管理的高性能计算网格平台（CMAGrid）软硬环境，实现部门内高性能计算机资源的集中监视和按需调度，提高资源综合利用效率；建立跨区域计算资源的备份机制，支持区域业务的互相备份，提高资源动态配置与利用水平。

全国高性能气象网格计算系统聚合能力超过1500万亿次。

开展气象私有云服务系统应用试验，建立国家级互联网数据中心，集中管理相关国家级业务单位信息技术装备，统一运行管理和信息技术服务；用户按需动态分配服务器及存储等资源，按约定回收资源，实现IT资源弹性管理，减少重复建设，降低运行成本。

推广建立省级私有云服务系统。

到2012年，在国家级和2个区域中心试点气象计算网格，在国家级进行云服务关键技术研究试验。

到2015年，CMAGrid聚合能力超过1500万亿次，在国家级、省级建立私有云服务系统。

任务14：

完善数值预报模式支撑软件与并行支持能力

改进数值模式并行算法，扩大模式系统并行规模；开展GPU等加速器异构体系计算系统应用试验。

改进作业调度软件，优化作业运行调度和实时监控，实现作业统一运行管理、调度和快速业务备份；完善版本管理软件，制定软件代码规范和测试标准，实现模式代码统一管理；建立数值预报模式前后处理的观测