GIS(Geographic Information Systems,地理信息系統(tǒng))是一門近年發(fā)展起來的多種學科交叉的信息分析技術，在氣象信息化建設中發(fā)揮了重要的作用。通過我五年的一線工作經歷，見證了以MESIS應用為主的GIS技術在中央氣象臺應用與發(fā)展的歷程，在這里要特別感謝所有關心和幫助過我們的領導和同事，有了他們的支持才使得GIS應用發(fā)展一步一步深入，漸入佳境，所經歷的那些事兒也自然成了我們開發(fā)團隊（羅兵、吳煥萍、唐衛(wèi)、鄭衛(wèi)江、呂終亮、鄭金偉）最美好的記憶。在此謹以此文紀念中央氣象臺成立六十周年。

　　艱難起步 GIS利器小試牛刀 初顯鋒芒

　　2005年7月，我從北京大學博士畢業(yè)后來了國家氣象中心（中央氣象臺）預報系統(tǒng)開放實驗室工作。按照系統(tǒng)室羅兵主任的總體安排，我被分配到曹姐（曹莉）的開發(fā)小組實習，當時她正在負責面雨量預報服務系統(tǒng)開發(fā)，技術路線采用了ESRI公司的輕量級GIS組件MapObject，算是專業(yè)對口了。經過三個月左右時間的接觸，知道了曹姐是一個細心、認真、負責并具有豐富開發(fā)經驗的人，也開始漸漸的進入工作狀態(tài)。也就在此時，我了解到了中央氣象臺已經購買了ESRI公司的ARCGIS產品，也了解到農業(yè)氣象、交通氣象方面也有了一些基于桌面（DESKTOP）的初步應用。

　　在盡力了解、思索GIS能在氣象領域發(fā)揮什么作用的同時，我也注意到了只有好好地補習一下氣象方面的基礎知識才可能真正做出一些成果。于是在配合曹姐工作的同時，利用網絡等媒體收集了一些氣象資料進行快餐式的惡補。時間很快到了2005年底，羅主任安排我從事以面向決策氣象服務為業(yè)務目標的原型系統(tǒng)建設。結合未來GIS技術的發(fā)展方向，我果斷決定采用ArcEngine 作為GIS平臺進行二次開發(fā)。ArcEngine盡管代表了未來組件式開發(fā)方向，但它卻只是剛剛推出的新產品，再加上我在博士碩士期間也主要做的底層GIS平臺與關鍵算法研發(fā)，對ArcEngine的開發(fā)并不太了解，于是在羅主任的支持下，我找來了已經在公司上班的碩士同學朱春華來協(xié)助走出第一步（公司往往有些技術是走在最前列的）；此時的曹姐已經安排進入MICAPS3.0版本的前期調研工作了，只能從需求上把關，幸好也得到了決策服務中心（現(xiàn)氣象服務室）張建忠等同事在需求方面很好的討論與幫助。就這樣，憑借我們熟練的VC++與COM開發(fā)能力，克服了一個又一個的技術難點：如何快速訪問MICAPS格式的氣象數(shù)據、如何空間可視化…，這可就是后來MESIS的最早開發(fā)階段哦。

　　軟件開發(fā)往往是勞務密集的工作，即使是原型系統(tǒng)的開發(fā)，從人員上來講還是不夠的。于是我想到了與我同年畢業(yè)、在首都師范大學任教的王彥兵博士，幾番努力下他的主管李小娟老師同意派出兩名學生來中心做實習學生，呵呵，張煒光、鄭衛(wèi)江就這樣來了；鄭衛(wèi)江有具較好的VC++基礎，很快的就進入了氣象要素檢索分析等功能模塊的全面開發(fā)了；同時在系統(tǒng)室做客的農氣室的莊老師（莊立偉）一并參加了討論與開發(fā)，他結合農氣應用提出了很多建設性的意見。在中心各級領導的關心下，也爭取到了各種SHOW一下的機會。我還清晰地記得，當時的矯梅燕主任、端義宏主任、肖子牛主任、胡欣主任及局減災司的領導都先后來聽取過匯報、看過演示。每一次演示都小心翼翼、如履薄冰，卻總能得到一些表揚與肻定，這更加堅定了羅主任積極推動這項工作的信心。

　　機會總是眷顧那些有準備的人，原型系統(tǒng)得到了肯定，機會也隨即而來。2006年5月，經過項目方案幾易編寫以及答辯，以“新一代決策氣象服務系統(tǒng)”命名的項目終于得到局基建項目的支持。需求分析開始、設計開始、編碼開始了，一切均在按部就班的進行，開發(fā)步入了正常軌道。

　　令人沒有想到的是決策服務系統(tǒng)最早的應用卻來自于當時還屬于中心的WIS公司。當時李偉華來到506辦公室，見到我們的決策服務系統(tǒng)原型，提出了能否結合現(xiàn)有的工作成果，疊加上全國鐵路數(shù)據，快速形成鐵路氣象服務產品加工生成系統(tǒng)。面對嶄新的而且是迫切的需求，我們三人開始了系統(tǒng)改造，使之適用于后臺無界面運行，方便于定時、無界面操作生成產品。經過幾天努力，終于迎來了服務系統(tǒng)的第一次小試牛刀的機會，改造后的系統(tǒng)能夠快速的生成疊加鐵路信息的降水觀測、預報、雷達等多要素服務產品，第一次在專業(yè)服務網站得到了應用，也替WIS贏得了鐵道部門長期合作的機會。看著那些漂亮的服務產品，那時真的發(fā)自內心的高興。

　　第二個應用來自于2006年9月的天氣預報室的會商流程改造。會商要求全部使用PPT進行演示，因此如何高質量、高效率的制作預報與服務圖表產品顯得尤為重要，此時的羅主任敏銳的意識到，這將是服務系統(tǒng)又一次大顯身手、拋頭露面的絕好機會。我們三人又在短時間內加班加點，利用鐵路氣象服務產品加生成系統(tǒng)的開發(fā)經驗，一個高質量的會商圖形自動生成系統(tǒng)又完成了。

　　在取得了初步的成功之后，我們也開始了對既有成果的宣傳，酒香也怕巷子深哪，我們一定要讓更多的同行聽到我們的聲音！在室秘書萬姐（萬豐）幫助下，我第一次寫起了宣傳性質的報道名曰“GIS應用技術助力中央氣象臺天氣會商”。依然令我們沒有想到的是這篇短短的報道竟然成了網絡上轉載很高的新聞報道，除了氣象部門大為轉載外，包括“3S Newsletter”這種著名的地理信息傳媒也做了相關報道，看來氣象部門太需要GIS的應用了。記得報道中寫道：“支持產品有降水量預報圖、高溫預報圖，降水實況與降水預報對比圖，以及強對流潛勢預報圖等；GIS繪圖系統(tǒng)有著比其他繪圖系統(tǒng)更為清晰的畫面品質及更為詳細的地理信息，可以根據會商需求在圖件的背景圖上加畫公路、鐵路、水系以及市縣甚至更詳盡的地理信息，…”。

　　兩次較好的應用，更加堅定了我們將GIS更多應用于中心業(yè)務系統(tǒng)的信心，雖然起步艱難，但GIS利器小試牛刀，已初顯鋒芒。

　　穩(wěn)步發(fā)展 GIS技術應用不斷擴大 已見功效

　　有了應用，有了需求，同時意味著更多的開發(fā)任務，需要有更多的人員參與進來。通過BB發(fā)帖子、通過與學校老師溝通等多種渠道，實習學生也更多了，這一次包括了呂終亮、張紅杰等。

　　2006年8月，呂終亮來到氣象中心實習做的第一件事情就是MICAPS3.0系統(tǒng)中如何接入地理信息的問題。經過與MICAPS小組李月安的反復討論，結合我們團隊的GIS應用經驗，采用了開源的GIS平臺SharpMap作為MICAPS地理接入與顯示的組件。小呂表現(xiàn)出來了較強的代碼分析與解決問題的能力，在眾多的代碼中挑出為MICAPS所用的組件，形成Geolayer組件。由于在這方面所做的工作，羅主任讓我有幸成為MICAPS3.0開發(fā)者之一，想想全國氣象人員可以見到我的名字，還真是一件很讓人羨慕的事情哦。完成這項工作后，我很快就轉入了決策氣象服務系統(tǒng)的后續(xù)開發(fā)了。

　　此時，GIS已經在多個業(yè)務系統(tǒng)的應用中體現(xiàn)出了明顯優(yōu)勢。在羅主任積極地努力與推動下，當時數(shù)值室趙琳娜、胡江凱主任主持的“污染物應急影響系統(tǒng)”、專業(yè)氣象臺黃卓臺長主持的“國家級道路交通氣象服務系統(tǒng)”、臺風與海洋氣象中心錢傳海主任提出的“臺風未來預報預警區(qū)域生成系統(tǒng)”、馬清云處長、王維國主任主持的“臺風評估系統(tǒng)”等先后均給予GIS應用的較好的發(fā)展空間，決策服務系統(tǒng)還沒有在決策服務室大規(guī)模應用的時候，卻已經演生成了好幾個應用系統(tǒng)，讓人高興的是，污染物應急影響系統(tǒng)至今仍是應急演練產品加工的業(yè)務系統(tǒng)，改良后的道路交通氣象服務圖形與文字產品的生成系統(tǒng)也一直作為應用氣象室的工作平臺發(fā)揮作用，臺風未來預報預警區(qū)域生成系統(tǒng)也成為了臺海中心必需的日常業(yè)務系統(tǒng)。另外值得一提的是，為了滿足氣象服務室降水溫度距平等產品（我們內部按其數(shù)量常簡稱為“十八張圖”）生成效率與質量的業(yè)務需求，我安排鄭衛(wèi)江、張紅杰等實習生對后臺制圖系統(tǒng)進行了改進，重寫了Cressman插值算法，這個系統(tǒng)直到2009年初仍在氣象服務室發(fā)揮著重要業(yè)務作用。

　　在中心領導的極力支持下，我們這支力量在越來越壯大，經驗也在逐漸積累，也就能做更多的事情了。期間，鄭衛(wèi)江和呂終亮在眾多的實習研究生中，脫穎而出留了下來；2007年夏天南京大師范大學畢業(yè)的唐衛(wèi)博士也加入到我們團隊來了，也很快的進入了工作狀態(tài)。

　　2006年基建項目的成功建設，直接促成了2007年全國軌道項目“全國決策氣象服務系統(tǒng)一期建設”的立項，國家氣象中心自然成為了牽頭單位。這樣，第一次有了很多省臺單位的支持，第一次正式引入了公司的合作，第一次形成了整體的設計與開發(fā)框架，開發(fā)語言也從VC++升級到C#，并形成了兩大共享平臺與三個應用系統(tǒng)的平臺構架局面。當時的薛峰與劉老師（劉小魏）等負責了服務產品與災情信息共享平臺，并對氣象歷史與實況資料的建庫做出了很好的支持，而三個應用系統(tǒng)還留在了我們開發(fā)團隊。就在那時，矯梅燕主任親自給系統(tǒng)命名為MESIS（MEteorological Service Information System）這樣的英文名稱，也將系統(tǒng)定位為面向氣象服務的信息系統(tǒng)。我們都在心里暗暗佩服矯主任等領導的遠見卓識，給MESIS的發(fā)展留下無限的空間。MESIS第一次較全的涵蓋了基礎信息管理、氣象資料檢索、交互制圖、災情分析與評估、產品分送等多種功能，努力形成一站式的氣象服務產品加工分析能力。

　　2007年開始，為了響應中國氣象局總體規(guī)劃中著重“提升公共氣象服務水平，提升網絡應用能力”的要求，我們GIS開發(fā)團隊開始了對WEB GIS的探索，第一個啟動項目是基于網絡GIS技術的中國氣象局氣象應急服務平臺的建設。我們提出了在一個地圖框架下，將所有的氣象觀測數(shù)據、預報數(shù)據、預警數(shù)據、災情數(shù)據綜合集成顯示，讓用戶能夠在詳細的基礎地理信息背景上疊加查看第一手與應急相關的氣象信息。鄭金偉作為從外面公司引入的技術支持人員，有著較強的學習、應用新知識的能力，在整個平臺建設中發(fā)揮了重要作用，我們常常一起討論方案，常常為如何提高網絡發(fā)布效率與用戶體驗討論不休。

　　從業(yè)務實踐中凝練科學技術問題，而MSPGS（后臺服務產品生成系統(tǒng)）卻真的踐行了這一句話。前面談到的一些服務產品的生成，主要采用的思路是將應用程序進行改造，使之適合于某一具體應用。但經過近兩年的應用，我發(fā)現(xiàn)這往往不能滿足業(yè)務動態(tài)發(fā)展的要求。特別是天氣預報室、氣象服務室經常需要針對不同的天氣現(xiàn)象、不同的地理區(qū)域增加新的服務產品類型，每一次提出新的需求，都讓我頭痛不已，因為我們又要修改程序，主要麻煩在于既要保證能增加新的功能，還依然要保持原來功能穩(wěn)定，而且還不能說有了新需求就即刻滿足，畢竟開發(fā)新的功能不是一朝一夕的事情。于是，一個新的想法涌現(xiàn)在我的腦海中：能不能有一種新的工作模式，使我們能夠像搭積木一樣，有了新的業(yè)務需求之后，我們只需要修改、搭建一下新的流程，對新的需求定制一下，最后就完成部署？經過一段時間的苦苦思考后，最終我又回到了GIS技術這條路子上來，那種以工作流（Workflow）處理方式的地理處理過程（Geo-Processing）不正是這樣的思路么，為什么不試試？即便工作已經繁忙的不可開交，我還是毅然請?zhí)菩l(wèi)和實習學生劉亮按這個思路開始嘗試新的產品再加工系統(tǒng)，重新設計了軟件構架，并將Geo-Processing擴展到了氣象服務產品的加工，經過二到三個月的努力，研發(fā)出了具有可視化的加工流程設計、地圖模板設計、分布式任務調度與定時運行、產品自動上傳等功能于一體的MSPGS。業(yè)務實踐證明，我的思路是正確的，我們成功了！后來連ESRI（中國）GIS資深專家陳菲也贊不絕口地說MSPGS真是一個很好的應用創(chuàng)新，將地理處理建模過程擴展到了產品加工，很有示范意義，有機會一定要到ESRI美國用戶大會上去說說。MSPGS最早在天氣預報室得到了應用，也許天氣預報室的預報員們僅僅是發(fā)現(xiàn)軟件用戶界面變了，但其實對于我們來說，最大的變化在于我們現(xiàn)在可以從容的應對動態(tài)的變化與需求了，即精確又美觀的全國降水量實況圖、預報與實況對比圖、高溫實況圖等等一些新的產品都可以實現(xiàn)了。MSPGS取得了成功，我們可以自豪的說，NMC網站60%的圖形產品來自于MSPGS，還有中國天氣網、上海、吉林，廣東、四川等氣象業(yè)務單位也紛紛用了上MSPGS。

　　時間總讓人覺得停留在2008太久太長，2008年是不平凡的一年。面對突如其來的低溫雨冰凍災害、四川汶川地震等災害性突發(fā)事件的降臨以及需要精心準備的奧運氣象服務等，MESIS系統(tǒng)都在起先服務保障中發(fā)揮了重要的作用，形成了邊開發(fā)邊應用的良好局面。“五.一二”之后，我與李月安還受中心各級領導委托，分別帶著MESIS和MICAPS最新的開發(fā)成果來到了成都進行系統(tǒng)保障支持，也得到了省局預報員的肯定；“一張張五彩斑斕的服務產品出來了”，我還記得《奧運天氣資訊》一期內容來描述氣象中心的產品。是的，那是在MESIS的支持下，我們在北京城區(qū)這樣的范圍，為了實現(xiàn)精細化的氣象信息表達，采用了高分辨率的地理信息，及時生成了疊加精細化基礎地理信息及奧運場館位置的北京逐小時雨量分布圖、溫度分布圖等，這些產品都第一時間推送到了中國天氣網相關頻道，極大的豐富了奧運氣象服務產品。

　　2008年卻也是收獲榮譽而又難忘的一年。MESIS一期建設成果得到了中心領導及專家的首肯，榮獲了國家氣象中心氣象科技獎-技術開發(fā)獎二等獎，同時也榮獲了ESRI（中國） “十大GIS特別成就獎”的榮譽表彰，MESIS也應邀在大會上作了展出，羅兵主任代表我們團隊也第一次在氣象部門外較為詳細的介紹了MESIS系統(tǒng)建設與應用情況；同時由MESIS開發(fā)團隊共同指導在預報系統(tǒng)開放實驗室實習的學生劉亮（北京師范大學碩士研究生）等完成的“氣象服務產品后臺加工系統(tǒng)（MSPGS 1.0）”參加并獲得了由中國地理信息系統(tǒng)協(xié)會主辦的“中國大學生GIS軟件開發(fā)競賽”唯一的一等獎，唐衛(wèi)和我也因此獲最佳指導教師獎；更可喜的是MSPGS也在羅兵主任的努力爭取下被列為了2009年中國氣象局新技術推廣項目，將有望在更廣泛的氣象部門得到應用。

　　GIS在中心應用越來越多，發(fā)揮的作用越來越大，我們的團隊也收獲著越來越多的成就感與自豪感。“MESIS 應用初顯成效，并快樂的收獲了榮譽”這樣的宣傳報道也躍然紙上，成為了GIS應用穩(wěn)步發(fā)展，不斷擴大，已見功效的鮮明寫照與記憶。

　　應用推進  渴望GIS技術得到深度應用

　　2009年最為高興的事情就是中央氣象臺網站中的臺風公眾服務網站的成功上線。羅主任的帶領大家結合局應急服務平臺開發(fā)經驗，特別是在趙瑞、鄭金偉等人的努力下，信息領域最新發(fā)展的富互聯(lián)網應用程序（Rich Internet Application，RIA）技術以及分布式網絡GIS技術首次在互聯(lián)網上氣象行業(yè)得到了應用。用戶可以獲取網絡共享的各種基礎地理信息服務，如Google Earth服務、ArcGIS Online服務，還能夠在這樣的信息支持下快速瀏覽臺風實況與預報信息。有網絡媒體報道說，map.weather.gov.cn是中國基于RIA以及網絡GIS的首個應用，也許不見得對，但確確實實的為MNC網站贏得了很高的點擊量，提升了中央氣象臺對外的公共氣象服務與決策氣象服務水平，增強了中央氣象臺對外的輻射影響力，為中央氣象臺贏得了贊譽。

　　MESIS在國家級單位應用的期間，在省級的應用也不斷開花結果，做到花開墻外墻內香。我們團隊先后分別奔赴了全國十來個省份，來推進MESIS的試用。2009年的9月1日-4日，在局服務司、局培訓中心組織下，開展了為期四天的MESIS省級業(yè)務人員培訓班，為全國試用奠定了良好的應用基礎。并于11月30日，局服務司通過（氣減函〔2009〕38號）的形式向氣象中心、氣候中心、公共氣象服務中心以及省級單位下發(fā)了“關于氣象信息服務系統(tǒng)（MESIS 1.0版）推廣試用的通知”，這標志著MESIS服務系統(tǒng)經歷將近三年的艱苦研發(fā)，終于面向全國省級決策用戶開始全面試用。為了配合試用工作，在技術支持方面，我們團隊也充分利用了NMC網站論壇、FTP下載、網絡即時通等多種手段與用戶溝通，發(fā)現(xiàn)問題及時解決，以確保推廣應用的順利進行。

　　總的來看，以MESIS應用為契機的GIS技術在中央氣象臺各業(yè)務系統(tǒng)在不斷的推進，我們團隊已經形成了二次開發(fā)模式（基于桌面插件式、基于組件式等GIS與應用系統(tǒng)集成）、多種體系結構應用方式（C/S、B/S、多角度全方位的GIS應用（氣象信息管理、氣象信息分析、氣象信息表達）的整體開發(fā)與應用能力。但我們也深深的認識到，基于GIS的深度空間分析應用、數(shù)據挖掘、多維可視化等方面還有很長的路可走。結合這些工作，兩年前我就在開始考慮要好好的總結一下國內外GIS在氣象氣候領域的應用，讓更多的人能夠較為全面的了解GIS技術的魅力與潛力。經過幾易其稿，欣喜的是有著廣泛讀者群的《氣象》雜志今年3月份就要刊登“綜述GIS技術在氣象領域中的應用”一文了，也算是結合業(yè)務認真的總結出了一篇學術較強的綜述性文章，以期更多的同行關注。

　　充分發(fā)揮GIS的地理信息豐富，制圖質量高，空間分析與建模能力強等特點，逐步拓寬用戶使用GIS技術的渠道；深入研究基于GIS、RS(遙感)、GPS等3S技術的重大氣象災害評估的建模方法與技術，建立重大災害的災前預評估，災中跟蹤評估和災后綜合分析方法與應用系統(tǒng)，努力推進GIS技術向氣象災害監(jiān)測預警評估等深層次應用；利用三維GIS技術、遙感、以及GPS等3S技術，進一步推動虛擬氣象環(huán)境系統(tǒng)的建設…，這些都是我們要努力的方向。

　　幾年風和雨，伴隨著艱難和辛苦，GIS應用逐漸在天氣預報、決策氣象與應用氣象服務中得到深入應用，領導們也越來越認識到GIS在氣象領域的重要性，而我們的一些成果也屢見報端，或者以論文的形式公開發(fā)表。每當看到這些成績的時候，我們總是感到無比的自豪，欣喜也會把我們的疲勞打掃的一干二凈。剛剛迎來氣象地理信息系統(tǒng)（MeteoGIS）立項帶來了更多的機會與挑戰(zhàn)，以羅主任為團長的我們已經看到了更遠、更光明的未來。（作者：吳煥萍）