5G在我国气象行业中的应用研究进展_张志坚.pdf

第 卷第 期 年 月 广 东 气 象 收稿日期：基金项目：广东省气象局科学技术研究项目（）作者简介：张志坚（年生），男，本科，工程师，主要从事气象观测数据分析与应用工作。：通信作者：黎洁仪（年生），女，硕士，高级工程师，主要从事气象防灾减灾和公共服务、信息服务。：张志坚，黎洁仪，曾翀，等 在我国气象行业中的应用研究进展 广东气象，（）：在我国气象行业中的应用研究进展张志坚，黎洁仪，曾翀，胡琳（广州市突发事件预警信息发布中心，广东广州）摘 要：通过文献调研分析 技术三大特征与气象行业的融合趋势，总结我国 在气象行业各领域应用中所涉及的技术手段、所解决的问题和研究进展等情况。技术可解决气象行业中的通讯、探测、媒体融合以及智慧服务等问题，梳理国内气象行业已有的 应用研究内容和成果现状，提出未来 气象应用研究方向的建议，为 在气象行业的融合应用发展提供参考思路。关键词：技术；技术；气象行业；综述 中图分类号：文献标志码：移动通信网络从 发展到、，再到，随着通信技术的提高和广泛应用，气象行业呈现业务信息化、服务移动化的趋势。在 和 时代，气象行业已应用门户网站作为业务渠道；在 时代，则通过手机应用、社交媒体等提供个性化气象服务。随着 技术的革新，其高速率、低时延和海量连接特征，可在传媒、数字信息资源等行业应用领域引发深刻变革和模式创新，促进“智慧 服务”应用场景落地和信息服务能力的提高。此外，万物互联也将为气象行业的数据采集和应用提供更智能的设备和更丰富的形式。因此，如何实现 与气象行业的深度融合，是未来气象行业应用研究中的一个重点方向。技术已在气象行业中的数据通讯、大气探测、公共气象服务媒体融合以及智慧行业气象服务开展初步应用研究并初见成效。本研究系统整理了我国 在气象行业应用研究的文献内容，从技术手段、所解决的问题、应用场景、研究进展等方面进行分析，并结合当前现状探讨未来深化研究方向，为气象行业实现 技术的转型和革新，以及今后的相关研究提供参考。气象行业 应用 应用场景以 与 技术为基础，融合大数据、物联网、虚拟现实等技术组成了数据支撑、智能互联、协同应用的“”技术群，开启了万物互联、万物智能的全新时代。有 大类应用场景，分别为增强移动宽带（）、超高可靠低时延通信（）、海量机器类通信（），所面向的需求和行业应用如表 所示。表 气象行业 应用场景类型面向需求行业应用面向移动互联网流量爆炸式增长和为移动互联网用户体验需求带个性化服务的音频、视频体验，如视频直播、直播、虚拟现场体验等，包括、服务面向工业控制、远程医疗、自动驾驶等对时延和可靠性具有极高要求的垂直行业应用需求实现海量连接和数据传输，多站点的接入能力和通信能力大幅提升，各类信息传播更快更精准。搭配无人机、高清摄像头等设备提供更加快速准确、更具真实度、画质感的数据和实时远程操作面向智慧城市、智能家居、环境监测等以传感和数据采集为目标的应用需求针对不同群体和用户，通过不同的终端在互联网、物联网终端的接入，提供针对性、定制化的数据服务，进行精准的需求和兴趣分析，提供个性化的产品和 服务 解决问题目前 技术在气象领域中的应用，主要归为解决以下几类问题：）通讯问题。主要针对数据传输、网络通信及网络稳定性等方面的优化，与移动设备、自动化技术等相结合，提升业务效率、抗干扰能力和数据精准度等。对比 网络宽带的限制和网络的不稳定性问题，把高速率、低时延的 通讯网络信息系统运用在移动探测站指挥等通信保障，可明显改善工作效果。）数据问题。主要是对大气环境参数获取，借助 的低时延、海量连接特点与无人机、环境监测设备结合开展气象观测，以及从获得更精细的用户分析等方面深入，以获取准确可靠的信息为气象业务的开展提供参考依据。如通过物联网技术对灾害监测的“人、系统和设备”进行精确定位、实时监测、动态计量、自动预警等，使探测端和服务端等各环节的信息可以无缝对接。）媒体融合。通过可视化、跨屏、跨终端等设计融合各类媒体，实现多元化信息运营服务，将气象数据加工成为兼具新闻属性和服务属性的信息。如 和 结合，能有效降低 的眩晕感，使 实时嵌入服务更流畅，优化以语音指令、文字识别、虚拟主播等开展的信息服务体验。）智慧服务。整合气象与其他行业相互关联环节的信息，实现预测性运营服务，精准预测用户需求，提供针对性的专业化服务，完善业务水平和服务质量。如利用 技术，通过云计算、物联网和人工智能等，将物理下的大数据综合分析、回传，在海量数据信息中寻找价值数据，经过人工智能的快速分析，为城市、企业、个人三者提供符合自身需求特点的气象信息或服务产品。应用动态从文献调研分析得出 在气象行业的应用框架如图 所示。技术为气象业务中的气象要素监测、天气会商、远程遥控、网络保障、数据保障等方面提供通讯或数据采集的支持；在气象服务中对气象决策服务、公众服务、培训服务等方面，以媒体融合、视频流等方式提供体验式信息传播、跨屏交互服务、虚拟教学和远程培训的技术支持；另外在智慧气象中，基于 技术感知多个行业和多方用户的需求特征，并据此提供有针对性的数字化、信息化、智能化定制服务。图 现状应用框架示意图 在气象行业的应用研究现状 在气象数据和通讯中的应用 技术不仅可进一步丰富气象行业的数据采集渠道，还可极大提升数据传输效率和处理的速度，扩大数据应用的边界。目前 在气象业务中的应用主要集中在两个方面：）气象探测和数据采集。（）利用 的蜂窝通信进行气象探测。如基于大气气体、降水以及沙尘等大气因素对高频段电磁波有强烈衰减的原理，将 通信应用于大气探测；利用蜂窝通信网的信号传播效应来获取降水、雾等大气环境参数。以微波链路降雨有效衰减的模型和视距微波链路的降雨反演模型获取反演精度更高的区域降水分布。在多个粒径段自动切换的大气颗粒采样装置及自动控制方法实现对大气颗粒物化学组分的长期监测，以及大气成分在线分析采样技术。（）利用 与无人机等技术相结合开展气象探测。包括采用传输速率快、低延时的 环境设计多旋翼无人机进行大气监测。以搭载 物联网的无人机天气检测系统，配合高清摄像头、红外热像仪、空气检测装置等实现对森林防火的实时检测，获取林火地区气体组成比例、风力和风向等参数，以及结合当前火情、气象信息生成火情预测。）通信技术应用保障。包括针对 技术在气象自动站观测、移动指挥系统快速组网和信息采集、移动探测站加密观测、气象会商系统和移动终端结合、骨干数据备份通道、移动云数据等方面的应用场景设计。针对当前地面气象观测站和遥感卫星数据监测精准度低的问题，设广东气象第 卷 计基于 通信的监测系统。还有以 的无线 作为备份实现业务数据通信不中断的保障。在气象服务中的应用 技术可使消息类产品由传统意义的业务终点演变为用户交互的起点，强化移动智能终端在信息传播中的主导地位。目前 在气象服务方面应用主要聚焦在 个方面。）开展跨屏、融媒体运作。各类终端“屏”具备了信息采集、储存、展示和传播的媒体属性，形成内容创作者、短视频平台、广告商三者的合作共赢生态。大数据新闻需要结合小屏传播、热点话题设置、数据挖掘、数据可视化在电视大屏中的创新运用，以提升传播效果。以各类短视频、气象网站、微博、微信公众号搭载气象产品内容推广等多种网络的营销模式，使现有服务内容更多元化和人性化。）视频、直播等体验式传播。在 技术下的视频、等流量将会占到，用户可以对直播视频进行选择以满足个性化要求，需设计 天气播报、直播等、度天气现场体验等服务。浙江的实践经验显示视频优先、移动优先的整体战略，以互动答疑、有奖竞猜设计直播环节，通过视频传递气象信息。华风集团应用深度天气信息分析技术、智能文稿生成技术、自动化节目合成技术为 气象短视频产品提供底层数据、语料文本和素材等技术支持，实现音频、视频内容的自动化批量生产和上线应用。）打造意见领袖和形象。时代短视频消息内容成为消费转化的起点，可通过打造不同特点的气象意见领袖以增强信息的影响力。气象部门需要在天气服务的基础上，通过文化交流、媒介事件、杰出人物、公共外交等向受众构建部门媒介形象。）加速气象科普和培训转型。时代下视频内容的生产成本更低，全民可参与在线科普制作，实现兼具趣味性、知识性，满足公众需要的在线科普作品展和科普应用模式。将虚拟现实类课件更好地应用于气象业务培训，让培训更加精准，资源更多样化。运用混合现实式（）教学保障“网络 面授”的气象培训效果和提高质量。在智慧气象中的应用、云计算、大数据、人工智能与智慧气象的深度结合，将进一步提升气象服务的使用效率和信息共享的便捷性。目前 技术在智慧方面应用主要有 个方面：）智慧气象服务。以 技术和基于位置服务设计个性化气象服务信息系统。以 提供远程实景观测、体验式服务产品。结合地理位置信息和用户反馈，提供精细化预报、灾害实时提醒、预警靶向，以及数据可视化的分众气象服务产品。）智慧交通气象。通过道路传感器设备，将道路与天气环境、车辆姿态、行人等信息数字网联化，为驾驶提供全面的信息和决策依据。）智慧农业气象。利用 技术，依托气象信息的智能感知、分析和判断系统，通过环境监测系统、室内微气象环境监测、田间气象监测站、环境控制系统等设备和系统，提供基于物联网的农业生产循环、基于位置服务与遥感技术的精确农业、农业气象环境监测、不同作物气象影响等的专业化服务。结论通过对国内气象行业 应用研究的文献综合分析，总结了 在气象数据和通讯、气象服务、智慧气象的 个应用方向的进展，并提出以下 点应用建议：）开展基于 通信和网络新技术的气象探测、数据传输、实时通讯等应用研究，以 社会化观测、设备远程遥控等方式快速获取更及时、时间分辨率更高的观测资料。）扩展 信息服务场景和手段，适应跨屏、跨域、跨网、跨终端服务新需求。利用虚拟主播、字幕生成机器人、短视频配合表情等“移动媒体”使信息资源的生产、分发和接收流程进入“技术 内容”应用模式。）借助云计算、大数据、人工智能新技术融合智能感知用户和行业服务需求，设计以万物互联为特征的 气象服务模式。利用 智能终端智能感知海量用户行为信息，基于用户行为信息分析衍生多行业交叉的 应用服务产品。参考文献：陈聪，陈慧，李晓娜，等 广东天气短信公众号的建设第 期 张志坚等：在我国气象行业中的应用研究进展 广东气象，（）：刘畅，钱嘉星，胡东明，等 广州气象决策服务 的设计与实现 广东气象，（）：许艾米，李文苑，马俊 基于微博平台的台风“山竹”直播效果分析 广东气象，（）：徐碧裕，徐加民，徐浩彬，等 利用微信企业号开展川岛航线气象服务 广东气象，（）：李贤浩，张毅，凌良新，等 气象抖音政务号运维分析 广东气象，（）：喻国明，李凤萍 时代的传媒创新：边缘计算的应用范式研究 山西大学学报（哲学社会科学版），（）：朱学芳，王贵海，祁彬斌 时代数字信息资源智能服务研究内容及进展 情报理论与实践，（）：解学芳，陈思函“”技术群赋能数字文化产业：行业升维与高质量跃迁 出版广角，（）：陈默 时代的技术突破及应用场景变革探究出版广角，（）：卢迪，张玮玮 背景下移动媒体行业发展的问题与思考 电视研究，（）：徐海明 通讯在气象业务中的应用场景 电子技术与软件工程，（）：，刘西川，贺彬晟，印敏，等 通信中的视距信号大气衰落特性研究 移动通信，（）：高清泉，韩瑽琤，肖天贵 微波通信链路监测降水试验及可行性探究 成都信息工程大学学报，（）：陈琦，郑琰，李垚纬 多粒径段自动切换大气颗粒物采样装置及自动采样方法：韩聪美，袁司夷，朱琳，等 在线采样技术在中国的发展 中国无机分析化学，（）：王沛元，田红英，付俊豪，等 网联环境下多旋翼无人机大气监测研究 中国信息化，（）：余淑婷，沈学海，谢秀齐，等 基于 的无人机森林防火气象实时监测系统 计算机与网络，（）：潘辉，张永波 基于 通信的地面气象观测站数据监测系统设计 计算机测量与控制，（）：张润东，张雄，陈鑫羽 基于 通信及遥感卫星的气象观测站数据监测系统设计 计算机测量与控制，（）：李玉涛，史潇，陈景丽 基于 的气象数据备份传输及监控告警系统的设计与实现 气象科技，（）：徐敬宏，郭婧玉 时代中国传媒行业结