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雨雪冰凍災(zāi)害預(yù)測與監(jiān)測對策研究一、雨雪冰凍災(zāi)害預(yù)測與監(jiān)測概述

雨雪冰凍災(zāi)害是一種常見的氣象災(zāi)害,對交通運(yùn)輸、電力供應(yīng)、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和社會生活等方面造成嚴(yán)重影響。開展雨雪冰凍災(zāi)害預(yù)測與監(jiān)測工作,對于有效預(yù)防和減輕災(zāi)害損失具有重要意義。本部分主要介紹雨雪冰凍災(zāi)害預(yù)測與監(jiān)測的基本概念、重要性及研究現(xiàn)狀。

(一)基本概念

1.雨雪冰凍災(zāi)害的定義:雨雪冰凍災(zāi)害是指由于長時間降雨、降雪或低溫天氣,導(dǎo)致道路結(jié)冰、電力線路覆冰、農(nóng)作物凍害等危害性事件的統(tǒng)稱。

2.主要類型:包括雨雪冰凍、凍雨、道路結(jié)冰、電線覆冰等。

3.影響因素:氣象條件、地理環(huán)境、社會經(jīng)濟(jì)因素等。

(二)重要性

1.保障生命財產(chǎn)安全:提前預(yù)測和監(jiān)測災(zāi)害,可以減少人員傷亡和財產(chǎn)損失。

2.維護(hù)社會穩(wěn)定:有效應(yīng)對災(zāi)害,有助于保障交通運(yùn)輸、電力供應(yīng)等關(guān)鍵基礎(chǔ)設(shè)施的正常運(yùn)行。

3.提高防災(zāi)減災(zāi)能力:通過科學(xué)預(yù)測和監(jiān)測,可以提升災(zāi)害預(yù)警和應(yīng)急響應(yīng)能力。

(三)研究現(xiàn)狀

1.國內(nèi)外研究進(jìn)展:近年來,國內(nèi)外學(xué)者在雨雪冰凍災(zāi)害預(yù)測與監(jiān)測方面取得了一定成果,包括氣象模型、監(jiān)測技術(shù)、預(yù)警系統(tǒng)等。

2.存在問題:預(yù)測精度有待提高、監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)不完善、應(yīng)急響應(yīng)機(jī)制不健全等。

二、雨雪冰凍災(zāi)害預(yù)測方法

雨雪冰凍災(zāi)害預(yù)測是防災(zāi)減災(zāi)工作的關(guān)鍵環(huán)節(jié),主要包括氣象條件預(yù)測、災(zāi)害風(fēng)險評估和預(yù)警發(fā)布等方面。

(一)氣象條件預(yù)測

1.溫度預(yù)測:利用數(shù)值天氣預(yù)報模型,預(yù)測未來一段時間內(nèi)的氣溫變化情況。

(1)模型選擇:常用模型包括全球天氣預(yù)報模型(GFS)、歐洲中期天氣預(yù)報中心(ECMWF)模型等。

(2)數(shù)據(jù)輸入:輸入氣象觀測數(shù)據(jù)、地形數(shù)據(jù)、土壤數(shù)據(jù)等。

(3)結(jié)果分析:分析預(yù)測結(jié)果,判斷是否可能出現(xiàn)雨雪冰凍天氣。

2.降水預(yù)測:預(yù)測未來一段時間內(nèi)的降水類型(雨、雪、冰雹等)和強(qiáng)度。

(1)模型選擇:常用模型包括集合天氣預(yù)報系統(tǒng)(EnKF)、天氣雷達(dá)等。

(2)數(shù)據(jù)輸入:輸入氣象觀測數(shù)據(jù)、衛(wèi)星云圖等。

(3)結(jié)果分析:分析預(yù)測結(jié)果,判斷是否可能出現(xiàn)雨雪冰凍災(zāi)害。

3.風(fēng)力預(yù)測:預(yù)測未來一段時間內(nèi)的風(fēng)力變化情況。

(1)模型選擇:常用模型包括全球天氣預(yù)報模型(GFS)、區(qū)域天氣預(yù)報模型(WRF)等。

(2)數(shù)據(jù)輸入:輸入氣象觀測數(shù)據(jù)、地形數(shù)據(jù)等。

(3)結(jié)果分析:分析預(yù)測結(jié)果,判斷風(fēng)力對災(zāi)害的影響。

(二)災(zāi)害風(fēng)險評估

1.風(fēng)險評估模型:利用GIS技術(shù),結(jié)合氣象預(yù)測數(shù)據(jù)和地理環(huán)境數(shù)據(jù),進(jìn)行災(zāi)害風(fēng)險評估。

(1)數(shù)據(jù)準(zhǔn)備:收集氣象數(shù)據(jù)、地理環(huán)境數(shù)據(jù)、社會經(jīng)濟(jì)數(shù)據(jù)等。

(2)模型構(gòu)建:構(gòu)建風(fēng)險評估模型,如層次分析法(AHP)、模糊綜合評價法等。

(3)結(jié)果分析:分析評估結(jié)果,確定災(zāi)害風(fēng)險等級。

2.動態(tài)評估:根據(jù)實時氣象數(shù)據(jù),動態(tài)調(diào)整災(zāi)害風(fēng)險評估結(jié)果。

(1)數(shù)據(jù)更新:實時收集氣象觀測數(shù)據(jù)。

(2)模型調(diào)整:根據(jù)實時數(shù)據(jù),調(diào)整風(fēng)險評估模型。

(3)結(jié)果發(fā)布:發(fā)布動態(tài)評估結(jié)果,為應(yīng)急響應(yīng)提供依據(jù)。

(三)預(yù)警發(fā)布

1.預(yù)警標(biāo)準(zhǔn):根據(jù)災(zāi)害風(fēng)險等級,制定相應(yīng)的預(yù)警標(biāo)準(zhǔn)。

(1)預(yù)警級別:分為藍(lán)色、黃色、橙色、紅色四個級別。

(2)預(yù)警發(fā)布:根據(jù)風(fēng)險評估結(jié)果,發(fā)布相應(yīng)級別的預(yù)警信息。

2.預(yù)警發(fā)布渠道:通過多種渠道發(fā)布預(yù)警信息,如電視、廣播、手機(jī)短信、社交媒體等。

(1)電視廣播:利用電視、廣播等傳統(tǒng)媒體發(fā)布預(yù)警信息。

(2)手機(jī)短信:通過手機(jī)短信平臺發(fā)布預(yù)警信息。

(3)社交媒體:利用微博、微信等社交媒體發(fā)布預(yù)警信息。

三、雨雪冰凍災(zāi)害監(jiān)測技術(shù)

雨雪冰凍災(zāi)害監(jiān)測是防災(zāi)減災(zāi)工作的重要環(huán)節(jié),主要包括地面監(jiān)測、遙感監(jiān)測和智能監(jiān)測等方面。

(一)地面監(jiān)測

1.觀測設(shè)備:利用氣象站、自動氣象站等設(shè)備,進(jìn)行地面氣象要素觀測。

(1)觀測內(nèi)容:包括氣溫、濕度、降水、風(fēng)速、風(fēng)向等。

(2)數(shù)據(jù)傳輸:通過無線傳輸技術(shù),將觀測數(shù)據(jù)傳輸至數(shù)據(jù)中心。

(3)數(shù)據(jù)分析:對觀測數(shù)據(jù)進(jìn)行分析,判斷災(zāi)害發(fā)生情況。

2.道路結(jié)冰監(jiān)測:利用道路結(jié)冰監(jiān)測儀,實時監(jiān)測道路結(jié)冰情況。

(1)監(jiān)測設(shè)備:包括紅外測溫儀、微波雷達(dá)等。

(2)數(shù)據(jù)傳輸:通過無線傳輸技術(shù),將監(jiān)測數(shù)據(jù)傳輸至數(shù)據(jù)中心。

(3)數(shù)據(jù)分析:對監(jiān)測數(shù)據(jù)進(jìn)行分析,判斷道路結(jié)冰風(fēng)險。

(二)遙感監(jiān)測

1.衛(wèi)星遙感:利用氣象衛(wèi)星、環(huán)境衛(wèi)星等,進(jìn)行災(zāi)害遙感監(jiān)測。

(1)衛(wèi)星類型:常用衛(wèi)星包括風(fēng)云系列衛(wèi)星、高分系列衛(wèi)星等。

(2)監(jiān)測內(nèi)容:包括云圖、地表溫度、積雪情況等。

(3)數(shù)據(jù)處理:對遙感數(shù)據(jù)進(jìn)行處理,提取災(zāi)害信息。

2.雷達(dá)遙感:利用氣象雷達(dá),進(jìn)行災(zāi)害遙感監(jiān)測。

(1)雷達(dá)類型:常用雷達(dá)包括多普勒天氣雷達(dá)、氣象雷達(dá)等。

(2)監(jiān)測內(nèi)容:包括降水類型、降水強(qiáng)度、風(fēng)場等。

(3)數(shù)據(jù)處理:對雷達(dá)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理,提取災(zāi)害信息。

(三)智能監(jiān)測

1.智能傳感器:利用智能傳感器,進(jìn)行災(zāi)害實時監(jiān)測。

(1)傳感器類型:包括溫濕度傳感器、風(fēng)速風(fēng)向傳感器等。

(2)數(shù)據(jù)傳輸:通過無線傳輸技術(shù),將監(jiān)測數(shù)據(jù)傳輸至數(shù)據(jù)中心。

(3)數(shù)據(jù)分析:利用人工智能技術(shù),對監(jiān)測數(shù)據(jù)進(jìn)行分析,判斷災(zāi)害發(fā)生情況。

2.智能預(yù)警系統(tǒng):利用智能預(yù)警系統(tǒng),進(jìn)行災(zāi)害預(yù)警發(fā)布。

(1)系統(tǒng)架構(gòu):包括數(shù)據(jù)采集模塊、數(shù)據(jù)處理模塊、預(yù)警發(fā)布模塊等。

(2)功能實現(xiàn):通過數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)處理、預(yù)警發(fā)布等功能,實現(xiàn)災(zāi)害預(yù)警。

(3)系統(tǒng)應(yīng)用:在災(zāi)害預(yù)警中,發(fā)揮重要作用。

四、雨雪冰凍災(zāi)害監(jiān)測對策

雨雪冰凍災(zāi)害監(jiān)測對策是防災(zāi)減災(zāi)工作的重要保障,主要包括監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)建設(shè)、監(jiān)測技術(shù)應(yīng)用和監(jiān)測數(shù)據(jù)管理等方面。

(一)監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)建設(shè)

1.監(jiān)測站點(diǎn)布局:合理布局監(jiān)測站點(diǎn),提高監(jiān)測覆蓋范圍。

(1)站點(diǎn)類型:包括氣象站、自動氣象站、道路結(jié)冰監(jiān)測站等。

(2)布局原則:根據(jù)地理環(huán)境、災(zāi)害風(fēng)險等因素,合理布局監(jiān)測站點(diǎn)。

(3)站點(diǎn)維護(hù):定期維護(hù)監(jiān)測站點(diǎn),確保監(jiān)測數(shù)據(jù)準(zhǔn)確。

2.監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化:利用現(xiàn)代技術(shù),優(yōu)化監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)。

(1)技術(shù)選擇:利用物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)等技術(shù),優(yōu)化監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)。

(2)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu):構(gòu)建多層級的監(jiān)測網(wǎng)絡(luò),提高監(jiān)測效率。

(3)網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)展:根據(jù)需求,擴(kuò)展監(jiān)測網(wǎng)絡(luò),提高監(jiān)測能力。

(二)監(jiān)測技術(shù)應(yīng)用

1.遙感技術(shù)應(yīng)用:利用遙感技術(shù),提高災(zāi)害監(jiān)測能力。

(1)技術(shù)選擇:利用氣象衛(wèi)星、環(huán)境衛(wèi)星、雷達(dá)等遙感技術(shù)。

(2)數(shù)據(jù)處理:利用遙感數(shù)據(jù)處理技術(shù),提取災(zāi)害信息。

(3)應(yīng)用效果:提高災(zāi)害監(jiān)測的準(zhǔn)確性和及時性。

2.智能監(jiān)測技術(shù)應(yīng)用:利用智能監(jiān)測技術(shù),提高災(zāi)害監(jiān)測效率。

(1)技術(shù)選擇:利用智能傳感器、人工智能技術(shù)等。

(2)數(shù)據(jù)分析:利用智能算法,對監(jiān)測數(shù)據(jù)進(jìn)行分析,判斷災(zāi)害發(fā)生情況。

(3)應(yīng)用效果:提高災(zāi)害監(jiān)測的實時性和準(zhǔn)確性。

(三)監(jiān)測數(shù)據(jù)管理

1.數(shù)據(jù)采集:利用多種手段,采集災(zāi)害監(jiān)測數(shù)據(jù)。

(1)采集方式:包括地面觀測、遙感監(jiān)測、智能監(jiān)測等。

(2)數(shù)據(jù)格式:統(tǒng)一數(shù)據(jù)格式,便于數(shù)據(jù)管理。

(3)數(shù)據(jù)質(zhì)量控制:對采集數(shù)據(jù)進(jìn)行分析,確保數(shù)據(jù)質(zhì)量。

2.數(shù)據(jù)存儲:利用數(shù)據(jù)庫技術(shù),存儲災(zāi)害監(jiān)測數(shù)據(jù)。

(1)數(shù)據(jù)庫選擇:選擇合適的數(shù)據(jù)庫,如關(guān)系型數(shù)據(jù)庫、NoSQL數(shù)據(jù)庫等。

(2)數(shù)據(jù)備份:定期備份數(shù)據(jù),防止數(shù)據(jù)丟失。

(3)數(shù)據(jù)安全:采取數(shù)據(jù)加密等措施,確保數(shù)據(jù)安全。

3.數(shù)據(jù)共享:利用數(shù)據(jù)共享平臺,共享災(zāi)害監(jiān)測數(shù)據(jù)。

(1)平臺建設(shè):構(gòu)建數(shù)據(jù)共享平臺,實現(xiàn)數(shù)據(jù)共享。

(2)數(shù)據(jù)訪問:通過平臺,實現(xiàn)數(shù)據(jù)訪問和交換。

(3)數(shù)據(jù)應(yīng)用:利用共享數(shù)據(jù),開展災(zāi)害研究和應(yīng)用。

三、雨雪冰凍災(zāi)害監(jiān)測對策(續(xù))

(一)監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)建設(shè)(續(xù))

1.監(jiān)測站點(diǎn)布局(續(xù))

(1)站點(diǎn)類型(續(xù)):除了氣象站、自動氣象站、道路結(jié)冰監(jiān)測站,還應(yīng)考慮增設(shè)特定類型的監(jiān)測站點(diǎn)以提升監(jiān)測的針對性和精細(xì)化程度。

(1)電力線覆冰監(jiān)測站:專門部署在易發(fā)生覆冰的電力線走廊或關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)附近,配備專門的傳感器(如超聲波、微波、光學(xué)等覆冰傳感器),實時監(jiān)測覆冰厚度和覆冰狀態(tài)。站點(diǎn)應(yīng)具備遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)傳輸能力和一定的防凍害設(shè)計。

(2)極端低溫深層監(jiān)測點(diǎn):在氣象站網(wǎng)絡(luò)相對稀疏或地形復(fù)雜區(qū)域,增設(shè)能夠深入土壤一定深度(例如,埋深超過1-2米)的低溫傳感器,用于監(jiān)測近地層土壤溫度,這對于評估凍土風(fēng)險、農(nóng)作物根系凍害以及部分基礎(chǔ)設(shè)施(如地下管道)的凍脹風(fēng)險至關(guān)重要。

(3)低空風(fēng)場監(jiān)測點(diǎn):利用小型氣象雷達(dá)、激光雷達(dá)或系留氣球等設(shè)備,在關(guān)鍵區(qū)域(如機(jī)場附近、重要橋梁上空、風(fēng)口地帶)進(jìn)行低空風(fēng)場監(jiān)測,為評估風(fēng)雪冰凍對航空、交通和架空線路的影響提供更精細(xì)的數(shù)據(jù)支持。

(2)布局原則(續(xù)):在原有基礎(chǔ)上,進(jìn)一步強(qiáng)調(diào)監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)的立體化和智能化布局。

(1)立體化布局:結(jié)合地面站點(diǎn)、低空監(jiān)測、遙感觀測,構(gòu)建多層次、多維度、多要素的立體監(jiān)測體系。地面站點(diǎn)提供基礎(chǔ)面的數(shù)據(jù),低空監(jiān)測補(bǔ)充中間層信息,遙感提供大范圍、宏觀的背景場和動態(tài)變化信息。

(2)智能化布局:利用地理信息系統(tǒng)(GIS)和大數(shù)據(jù)分析技術(shù),結(jié)合歷史災(zāi)害數(shù)據(jù)、地形地貌數(shù)據(jù)、土地利用數(shù)據(jù)等,運(yùn)用空間分析模型,科學(xué)評估潛在災(zāi)害高風(fēng)險區(qū)域,優(yōu)先在這些區(qū)域加密監(jiān)測站點(diǎn)密度,實現(xiàn)重點(diǎn)區(qū)域的全天候、高密度覆蓋。同時,考慮監(jiān)測站點(diǎn)的自維護(hù)能力,如太陽能供電、風(fēng)能輔助、無線通信等,以適應(yīng)偏遠(yuǎn)或交通不便地區(qū)的部署需求。

(3)冗余與備份布局:關(guān)鍵區(qū)域和重要基礎(chǔ)設(shè)施沿線,應(yīng)考慮設(shè)置監(jiān)測站點(diǎn)冗余,即同一監(jiān)測對象或區(qū)域有多個站點(diǎn)進(jìn)行交叉驗證,確保數(shù)據(jù)傳輸鏈路的多路徑設(shè)計,避免單點(diǎn)故障導(dǎo)致監(jiān)測中斷。

(3)站點(diǎn)維護(hù)(續(xù)):建立完善的站點(diǎn)維護(hù)保養(yǎng)規(guī)程和應(yīng)急預(yù)案。

(1)定期巡檢:制定詳細(xì)的巡檢計劃(例如,每年至少2-3次),明確巡檢內(nèi)容,包括設(shè)備外觀、傳感器清潔、數(shù)據(jù)傳輸測試、供電系統(tǒng)檢查、環(huán)境適應(yīng)性評估等。建立巡檢記錄臺賬,確保責(zé)任到人。

(2)遠(yuǎn)程診斷與維護(hù):提升站點(diǎn)智能化水平,具備遠(yuǎn)程故障診斷功能,減少現(xiàn)場維護(hù)的頻率和成本。對于無法遠(yuǎn)程修復(fù)的問題,制定快速的現(xiàn)場響應(yīng)機(jī)制。

(3)備品備件管理:根據(jù)站點(diǎn)類型和重要性,建立合理的備品備件庫,確保關(guān)鍵部件(如傳感器探頭、數(shù)據(jù)采集器、通信模塊、電源單元)的及時更換。

2.監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化(續(xù))

(1)技術(shù)選擇(續(xù)):除了物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù),還應(yīng)關(guān)注邊緣計算和人工智能技術(shù)的融合應(yīng)用。

(1)邊緣計算:在靠近數(shù)據(jù)源的監(jiān)測站點(diǎn)或區(qū)域中心部署邊緣計算節(jié)點(diǎn),對原始監(jiān)測數(shù)據(jù)進(jìn)行初步處理、分析、特征提取和異常檢測。這可以顯著降低數(shù)據(jù)傳輸量,提高數(shù)據(jù)處理的實時性和響應(yīng)速度,特別是在網(wǎng)絡(luò)帶寬有限或中斷的情況下,邊緣節(jié)點(diǎn)仍能獨(dú)立運(yùn)行,提供基本監(jiān)測和預(yù)警功能。

(2)人工智能融合:利用機(jī)器學(xué)習(xí)、深度學(xué)習(xí)算法,對海量的監(jiān)測數(shù)據(jù)進(jìn)行智能分析。例如,通過分析氣象要素序列(溫度、濕度、風(fēng)速、降水類型等)預(yù)測災(zāi)害發(fā)生概率和強(qiáng)度;通過分析多源數(shù)據(jù)(氣象、地理、站點(diǎn)實測)識別異常模式(如突發(fā)性覆冰);通過歷史災(zāi)害數(shù)據(jù)訓(xùn)練模型,評估不同區(qū)域的社會經(jīng)濟(jì)敏感度,為精細(xì)化預(yù)警和資源調(diào)配提供依據(jù)。

(2)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)(續(xù)):強(qiáng)調(diào)網(wǎng)絡(luò)的韌性、可擴(kuò)展性和智能化管理。

(1)韌性設(shè)計:采用多種通信方式(如蜂窩網(wǎng)絡(luò)、衛(wèi)星通信、電力線載波通信、自組網(wǎng)等)冗余備份,確保在部分通信鏈路中斷時,監(jiān)測數(shù)據(jù)仍能傳輸。網(wǎng)絡(luò)設(shè)備應(yīng)具備一定的防雷擊、防電磁干擾能力。

(3)可擴(kuò)展性:網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)應(yīng)采用模塊化、開放標(biāo)準(zhǔn)的設(shè)計,便于根據(jù)監(jiān)測需求的變化,靈活增加新的監(jiān)測站點(diǎn)、傳感器類型和數(shù)據(jù)處理能力,支持網(wǎng)絡(luò)的平滑擴(kuò)展。

(4)智能化管理平臺:開發(fā)或引進(jìn)一套統(tǒng)一的監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)管理平臺,實現(xiàn)所有站點(diǎn)和設(shè)備的集中監(jiān)控、遠(yuǎn)程配置、數(shù)據(jù)管理、狀態(tài)評估、故障告警、維護(hù)調(diào)度等功能,提升網(wǎng)絡(luò)運(yùn)維的效率和智能化水平。

(3)網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)展(續(xù)):明確擴(kuò)展的優(yōu)先級和實施策略。

(1)優(yōu)先級排序:基于災(zāi)害風(fēng)險評估、基礎(chǔ)設(shè)施重要性、現(xiàn)有監(jiān)測覆蓋度等因素,制定監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)展的優(yōu)先級清單,優(yōu)先擴(kuò)展高風(fēng)險區(qū)、關(guān)鍵基礎(chǔ)設(shè)施周邊和監(jiān)測空白區(qū)。

(2)分階段實施:根據(jù)資源和需求,制定分階段的擴(kuò)展計劃,逐步完善監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)。每個階段明確目標(biāo)、任務(wù)、預(yù)算和時間節(jié)點(diǎn)。

(3)合作與共享:在可能的情況下,探索與相關(guān)企業(yè)、研究機(jī)構(gòu)或政府部門合作,共享監(jiān)測資源,避免重復(fù)建設(shè),提高整體監(jiān)測能力。

(二)監(jiān)測技術(shù)應(yīng)用(續(xù))

1.遙感技術(shù)應(yīng)用(續(xù))

(1)技術(shù)選擇(續(xù)):進(jìn)一步細(xì)化不同遙感技術(shù)的應(yīng)用場景和參數(shù)。

(1)高分辨率光學(xué)衛(wèi)星:主要用于獲取地表覆蓋信息、積雪/積雪深度估算、水體結(jié)冰狀況、城市區(qū)域道路/橋梁覆冰初步判斷等。關(guān)注衛(wèi)星過境時間、重訪周期、傳感器分辨率(米級甚至亞米級)。

(2)合成孔徑雷達(dá)(SAR):在光學(xué)圖像獲取受限(如夜間、云雨覆蓋)時,SAR能夠穿透云層和部分干燥積雪,探測地表冰雪覆蓋,評估土壤濕度變化(對凍土和融雪監(jiān)測有重要價值),監(jiān)測海冰動態(tài)。關(guān)注其極化方式(如HH、HV、VH、VV)對區(qū)分不同地物(如冰/雪、水/冰)的能力。

(3)微波輻射計:提供大范圍、連續(xù)的地球表面溫度和大氣水汽含量信息,可用于監(jiān)測大范圍的低溫區(qū)和降水前兆,輔助判斷凍雨發(fā)生的可能性。

(4)多普勒天氣雷達(dá):除了常規(guī)降水監(jiān)測,其多普勒功能可以探測風(fēng)場結(jié)構(gòu),對于識別強(qiáng)風(fēng)區(qū)(加劇冰雪影響)、監(jiān)測冰雹形成、評估覆冰對電力線路的動態(tài)影響(通過分析渦旋特征)等有重要意義。

(2)數(shù)據(jù)處理(續(xù)):強(qiáng)調(diào)從原始數(shù)據(jù)到可用信息的轉(zhuǎn)化過程。

(1)輻射定標(biāo)與大氣校正:對光學(xué)和微波遙感數(shù)據(jù)進(jìn)行精確的輻射定標(biāo),消除傳感器自身和大氣的影響,獲取地表真實的物理參數(shù)(如溫度、介電常數(shù))。

(2)幾何校正與拼接:將多幅遙感影像精確對齊,生成連續(xù)覆蓋區(qū)域的地圖產(chǎn)品,便于空間分析和變化監(jiān)測。

(3)特征提取與信息提取算法:開發(fā)和應(yīng)用針對冰雪監(jiān)測的專門算法,如基于閾值分割、圖像分類(支持向量機(jī)、隨機(jī)森林等)、變化檢測(差分融合、時序分析)、目標(biāo)識別(如識別橋梁、電線)等,從遙感數(shù)據(jù)中自動提取雪情、冰情、凍土、風(fēng)場等關(guān)鍵信息產(chǎn)品。

(3)應(yīng)用效果(續(xù)):量化或具體描述應(yīng)用效果,并強(qiáng)調(diào)與其他監(jiān)測手段的結(jié)合。

(1)覆蓋范圍與時效性:遙感監(jiān)測能夠?qū)崿F(xiàn)大范圍、高頻次的監(jiān)測,例如光學(xué)衛(wèi)星每日多次過境,SAR根據(jù)重訪周期可實現(xiàn)區(qū)域性快速監(jiān)測,遠(yuǎn)超地面站點(diǎn)密度所能覆蓋的范圍和時效性。

(2)精度驗證:通過與地面實測數(shù)據(jù)(站點(diǎn)觀測、人工目測、探地雷達(dá)等)進(jìn)行對比,驗證和評估遙感產(chǎn)品(如積雪深度、覆冰厚度估算)的精度,并持續(xù)改進(jìn)算法。

(3)多源數(shù)據(jù)融合:將遙感監(jiān)測數(shù)據(jù)與地面監(jiān)測數(shù)據(jù)、氣象預(yù)報數(shù)據(jù)進(jìn)行融合分析,可以更全面、準(zhǔn)確地評估災(zāi)害態(tài)勢。例如,用遙感識別的覆冰區(qū)域與地面監(jiān)測站點(diǎn)的覆冰厚度數(shù)據(jù)進(jìn)行交叉驗證,用氣象雷達(dá)數(shù)據(jù)補(bǔ)充遙感在低空風(fēng)場探測上的不足。

2.智能監(jiān)測技術(shù)應(yīng)用(續(xù))

(1)技術(shù)選擇(續(xù)):關(guān)注更前沿的傳感器和智能分析方法。

(1)新型傳感器:探索應(yīng)用如光纖傳感(分布式溫度/應(yīng)變監(jiān)測,可用于長距離電力線覆冰監(jiān)測)、分布式光纖傳感(拉曼/布里淵傳感,可感知微小應(yīng)變和溫度分布)、高靈敏度紅外/紫外傳感器(用于特定大氣成分監(jiān)測,輔助災(zāi)害預(yù)警)等。

(2)先進(jìn)人工智能算法:除了機(jī)器學(xué)習(xí),關(guān)注深度學(xué)習(xí)中的卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)(CNN,用于圖像識別分析,如從衛(wèi)星/無人機(jī)影像中自動識別結(jié)冰橋梁)、循環(huán)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)(RNN/LSTM,用于時間序列預(yù)測,如災(zāi)害發(fā)展趨勢預(yù)測)、Transformer模型等在復(fù)雜災(zāi)害模式識別和預(yù)測中的應(yīng)用。

(2)數(shù)據(jù)分析(續(xù)):細(xì)化數(shù)據(jù)分析的流程和目標(biāo)。

(1)實時流處理:對于來自智能傳感器網(wǎng)絡(luò)和部分低頻遙感數(shù)據(jù)的實時流,采用ApacheKafka、Flink等流處理框架,進(jìn)行實時數(shù)據(jù)清洗、特征計算、異常檢測和即時告警。

(2)多模態(tài)數(shù)據(jù)融合:研究如何有效融合來自不同類型傳感器(氣象、地理、電力、交通、視頻監(jiān)控等)的數(shù)據(jù),形成統(tǒng)一、多維度的災(zāi)害影響評估視圖。這需要解決數(shù)據(jù)格式不統(tǒng)一、時間尺度差異、語義關(guān)聯(lián)等問題。

(3)預(yù)測模型優(yōu)化:利用集成學(xué)習(xí)(如隨機(jī)森林、梯度提升樹)、強(qiáng)化學(xué)習(xí)等方法,結(jié)合歷史數(shù)據(jù)和實時監(jiān)測數(shù)據(jù),動態(tài)優(yōu)化災(zāi)害預(yù)測模型,提高預(yù)測的準(zhǔn)確性和時效性,特別是對災(zāi)害發(fā)展轉(zhuǎn)折點(diǎn)和強(qiáng)度的預(yù)測。

(3)應(yīng)用效果(續(xù)):強(qiáng)調(diào)智能化帶來的效率提升和決策支持能力。

(1)自動化分析:從依賴人工判讀向自動化、智能化分析轉(zhuǎn)變,極大提升數(shù)據(jù)處理效率和一致性,尤其是在海量數(shù)據(jù)面前。

(2)早期預(yù)警能力:通過智能算法對細(xì)微變化和異常模式的識別,可能實現(xiàn)災(zāi)害的更早發(fā)現(xiàn)和預(yù)警,為應(yīng)急響應(yīng)爭取更多時間。

(3)精準(zhǔn)決策支持:基于智能分析生成的災(zāi)害風(fēng)險評估圖、影響范圍預(yù)測、資源需求建議等,為應(yīng)急管理部門的決策提供更科學(xué)、更精準(zhǔn)的數(shù)據(jù)支持,例如指導(dǎo)交通管制、電力搶修、人員轉(zhuǎn)移等。

(三)監(jiān)測數(shù)據(jù)管理(續(xù))

1.數(shù)據(jù)采集(續(xù))

(1)采集方式(續(xù)):補(bǔ)充更多元化的采集方式。

(1)移動監(jiān)測平臺:利用配備有多種傳感器的無人機(jī)、無人車、浮標(biāo)(用于水體監(jiān)測)等移動平臺,對重點(diǎn)區(qū)域、地面站點(diǎn)難以覆蓋的區(qū)域進(jìn)行“按需”監(jiān)測和數(shù)據(jù)采集。需要關(guān)注平臺的續(xù)航能力、載荷能力和數(shù)據(jù)實時傳輸能力。

(2)眾包/志愿監(jiān)測:在條件允許的情況下,通過開發(fā)手機(jī)APP等工具,鼓勵公眾(如司機(jī)、居民)利用手機(jī)自帶或外接的傳感器(如攝像頭、溫度傳感器)上傳現(xiàn)場觀測數(shù)據(jù)或影像。需建立嚴(yán)格的數(shù)據(jù)質(zhì)量控制機(jī)制,如時間戳校驗、位置信息關(guān)聯(lián)、異常值剔除等。

(3)開放數(shù)據(jù)接口:與相關(guān)行業(yè)(如交通、電力、水利)建立數(shù)據(jù)共享接口,獲取與雨雪冰凍災(zāi)害相關(guān)的次生衍生信息,如道路通行狀況、線路停運(yùn)信息、水庫水位變化等,豐富監(jiān)測數(shù)據(jù)維度。

(2)數(shù)據(jù)格式(續(xù)):強(qiáng)調(diào)標(biāo)準(zhǔn)化和互操作性。

(1)遵循標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范:嚴(yán)格遵循國際上通用的氣象數(shù)據(jù)格式(如GRIB、NetCDF)和地理信息數(shù)據(jù)格式(如GeoTIFF、Shapefile),以及國內(nèi)的相關(guān)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn),確保數(shù)據(jù)的通用性和可交換性。

(2)元數(shù)據(jù)管理:為每個數(shù)據(jù)集配備詳細(xì)的元數(shù)據(jù),包括數(shù)據(jù)來源、采集時間、采集位置(精度)、傳感器類型、數(shù)據(jù)質(zhì)量控制說明、數(shù)據(jù)處理方法等,確保數(shù)據(jù)的可理解性和可追溯性。

(3)數(shù)據(jù)模型設(shè)計:設(shè)計科學(xué)合理的數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)模型,支持多種類型、多維度監(jiān)測數(shù)據(jù)的存儲、關(guān)聯(lián)和查詢,例如采用時空數(shù)據(jù)庫技術(shù)管理具有時空屬性的數(shù)據(jù)。

(3)數(shù)據(jù)質(zhì)量控制(續(xù)):建立更嚴(yán)格、自動化的質(zhì)量控制流程。

(1)完整性檢查:自動檢查數(shù)據(jù)是否存在缺失、異常間隙等,對缺失數(shù)據(jù)進(jìn)行標(biāo)記或根據(jù)上下文進(jìn)行插補(bǔ)(需謹(jǐn)慎選擇插補(bǔ)方法)。

(2)一致性檢查:檢查同一站點(diǎn)不同傳感器數(shù)據(jù)之間的邏輯關(guān)系是否一致,例如氣溫與濕度是否在合理范圍內(nèi),風(fēng)速風(fēng)向是否協(xié)調(diào)。

(3)有效性檢查:利用物理模型、統(tǒng)計方法或與其他數(shù)據(jù)源對比,識別和剔除明顯錯誤的異常值。例如,通過簡單的物理約束(如溫度不可能瞬間跳變很大)來初步過濾錯誤數(shù)據(jù)。

(4)質(zhì)量標(biāo)簽系統(tǒng):為每個數(shù)據(jù)點(diǎn)或數(shù)據(jù)記錄賦予一個質(zhì)量等級標(biāo)簽(如優(yōu)、良、中、差、無效),明確告知用戶數(shù)據(jù)的可靠性程度。

2.數(shù)據(jù)存儲(續(xù))

(1)數(shù)據(jù)庫選擇(續(xù)):考慮不同類型數(shù)據(jù)的存儲需求。

(1)關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(RDBMS):適用于存儲結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù),如站點(diǎn)信息、傳感器元數(shù)據(jù)、人工觀測記錄、預(yù)警信息發(fā)布記錄等。優(yōu)點(diǎn)是事務(wù)處理能力強(qiáng),數(shù)據(jù)一致性高。

(2)面向?qū)ο髷?shù)據(jù)庫(OODBMS):適用于存儲傳感器對象、地理對象等復(fù)雜、動態(tài)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。

(3)NoSQL數(shù)據(jù)庫(特別是文檔數(shù)據(jù)庫、時序數(shù)據(jù)庫):對于存儲海量、高并發(fā)的非結(jié)構(gòu)化或半結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)(如遙感影像元數(shù)據(jù)、傳感器原始時序數(shù)據(jù)、無人機(jī)點(diǎn)云數(shù)據(jù))具有優(yōu)勢。時序數(shù)據(jù)庫(如InfluxDB、TimescaleDB)特別適合高效存儲和查詢時間序列數(shù)據(jù)。

(4)數(shù)據(jù)湖/數(shù)據(jù)倉庫:作為數(shù)據(jù)湖,可以存儲各種來源、各種格式的原始數(shù)據(jù),不做結(jié)構(gòu)化約束;作為數(shù)據(jù)倉庫,則對數(shù)據(jù)進(jìn)行清洗、轉(zhuǎn)換、整合,形成面向分析的主題數(shù)據(jù)庫。兩者可以結(jié)合使用。

(2)數(shù)據(jù)備份(續(xù)):細(xì)化備份策略和恢復(fù)流程。

(1)備份頻率:根據(jù)數(shù)據(jù)重要性和更新頻率,確定備份頻率,如每小時、每天、每周備份全量或增量數(shù)據(jù)。

(2)備份介質(zhì):采用本地磁盤陣列、磁帶庫、網(wǎng)絡(luò)附加存儲(NAS)或云存儲等多種介質(zhì)進(jìn)行備份,實現(xiàn)本地與異地備份相結(jié)合。

(3)備份驗證:定期(如每月)進(jìn)行備份恢復(fù)測試,確保備份數(shù)據(jù)的完整性和可恢復(fù)性。

(4)版本管理:對于重要數(shù)據(jù),實施版本控制,保留歷史數(shù)據(jù)版本,便于回溯分析。

(3)數(shù)據(jù)安全(續(xù)):構(gòu)建多層次的數(shù)據(jù)安全防護(hù)體系。

(1)訪問控制:實施嚴(yán)格的身份認(rèn)證和權(quán)限管理,遵循“最小權(quán)限原則”,確保用戶只能訪問其需要的數(shù)據(jù)和功能。采用基于角色的訪問控制(RBAC)或更細(xì)粒度的訪問控制模型。

(2)數(shù)據(jù)加密:對存儲在數(shù)據(jù)庫中的敏感數(shù)據(jù)(如具體位置信息、用戶信息)進(jìn)行加密存儲。對數(shù)據(jù)傳輸過程(在數(shù)據(jù)庫服務(wù)器與客戶端之間、不同系統(tǒng)之間)使用SSL/TLS等加密協(xié)議進(jìn)行保護(hù)。

(3)安全審計:記錄所有對數(shù)據(jù)的訪問和操作日志,包括誰、在何時、何地、對哪些數(shù)據(jù)執(zhí)行了什么操作,以便在發(fā)生安全事件時進(jìn)行追溯。

(4)漏洞管理:定期對數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)傳輸鏈路、應(yīng)用系統(tǒng)進(jìn)行安全漏洞掃描和風(fēng)險評估,及時安裝安全補(bǔ)丁,修復(fù)已知漏洞。

(5)物理安全:保障存放數(shù)據(jù)庫服務(wù)器的物理環(huán)境安全,如機(jī)房訪問控制、消防、電源保障等。

3.數(shù)據(jù)共享(續(xù))

(1)平臺建設(shè)(續(xù)):明確共享平臺的功能和標(biāo)準(zhǔn)。

(1)標(biāo)準(zhǔn)化接口:提供標(biāo)準(zhǔn)化的API(應(yīng)用程序接口)或數(shù)據(jù)服務(wù)接口(如OGC標(biāo)準(zhǔn)接口),允許授權(quán)用戶按需訪問數(shù)據(jù)。接口應(yīng)支持多種查詢方式(如按時間、空間、要素類型查詢)和數(shù)據(jù)格式下載(如CSV、GeoJSON、NetCDF)。

(2)統(tǒng)一門戶:構(gòu)建一個統(tǒng)一的門戶網(wǎng)站,集成數(shù)據(jù)目錄、數(shù)據(jù)查詢、數(shù)據(jù)下載、服務(wù)申請、用戶管理等功能。

(3)數(shù)據(jù)服務(wù)化:將數(shù)據(jù)封裝成具體的服務(wù)(如溫度數(shù)據(jù)服務(wù)、覆冰預(yù)警服務(wù)),提供更便捷、智能化的數(shù)據(jù)應(yīng)用方式。

(2)數(shù)據(jù)訪問(續(xù)):細(xì)化訪問流程和權(quán)限管理。

(1)申請與審批:對于需要特殊權(quán)限或大量數(shù)據(jù)的訪問請求,建立申請和審批流程,確保數(shù)據(jù)使用的合規(guī)性和安全性。

(2)按需提供:遵循“按需提供”原則,用戶只能訪問到其被授權(quán)的數(shù)據(jù)范圍和份數(shù)。

(3)使用監(jiān)控:對數(shù)據(jù)訪問進(jìn)行監(jiān)控,記錄使用情況,對于異常訪問模式進(jìn)行告警。

(3)數(shù)據(jù)應(yīng)用(續(xù)):列舉數(shù)據(jù)共享帶來的具體應(yīng)用場景。

(1)應(yīng)急響應(yīng):為應(yīng)急指揮部門提供實時、準(zhǔn)確的災(zāi)害態(tài)勢圖、影響評估報告,支持決策指揮、資源調(diào)度、信息發(fā)布。

(2)科研分析:為氣象、地理、環(huán)境、交通等領(lǐng)域的科研人員提供歷史和實時監(jiān)測數(shù)據(jù),支持災(zāi)害機(jī)理研究、風(fēng)險評估模型開發(fā)、氣候變化影響評估等。

(3)行業(yè)應(yīng)用:為交通運(yùn)輸(如公路、鐵路、航空)、電力、農(nóng)業(yè)、通信等行業(yè)提供與其業(yè)務(wù)相關(guān)的監(jiān)測數(shù)據(jù)和分析服務(wù),支持行業(yè)內(nèi)的風(fēng)險防控和業(yè)務(wù)決策。例如,為電網(wǎng)公司提供線路覆冰監(jiān)測數(shù)據(jù)和預(yù)測,為公路管理部門提供道路結(jié)冰預(yù)警信息。

一、雨雪冰凍災(zāi)害預(yù)測與監(jiān)測概述

雨雪冰凍災(zāi)害是一種常見的氣象災(zāi)害,對交通運(yùn)輸、電力供應(yīng)、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和社會生活等方面造成嚴(yán)重影響。開展雨雪冰凍災(zāi)害預(yù)測與監(jiān)測工作,對于有效預(yù)防和減輕災(zāi)害損失具有重要意義。本部分主要介紹雨雪冰凍災(zāi)害預(yù)測與監(jiān)測的基本概念、重要性及研究現(xiàn)狀。

(一)基本概念

1.雨雪冰凍災(zāi)害的定義:雨雪冰凍災(zāi)害是指由于長時間降雨、降雪或低溫天氣,導(dǎo)致道路結(jié)冰、電力線路覆冰、農(nóng)作物凍害等危害性事件的統(tǒng)稱。

2.主要類型:包括雨雪冰凍、凍雨、道路結(jié)冰、電線覆冰等。

3.影響因素:氣象條件、地理環(huán)境、社會經(jīng)濟(jì)因素等。

(二)重要性

1.保障生命財產(chǎn)安全:提前預(yù)測和監(jiān)測災(zāi)害,可以減少人員傷亡和財產(chǎn)損失。

2.維護(hù)社會穩(wěn)定:有效應(yīng)對災(zāi)害,有助于保障交通運(yùn)輸、電力供應(yīng)等關(guān)鍵基礎(chǔ)設(shè)施的正常運(yùn)行。

3.提高防災(zāi)減災(zāi)能力:通過科學(xué)預(yù)測和監(jiān)測,可以提升災(zāi)害預(yù)警和應(yīng)急響應(yīng)能力。

(三)研究現(xiàn)狀

1.國內(nèi)外研究進(jìn)展:近年來,國內(nèi)外學(xué)者在雨雪冰凍災(zāi)害預(yù)測與監(jiān)測方面取得了一定成果,包括氣象模型、監(jiān)測技術(shù)、預(yù)警系統(tǒng)等。

2.存在問題:預(yù)測精度有待提高、監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)不完善、應(yīng)急響應(yīng)機(jī)制不健全等。

二、雨雪冰凍災(zāi)害預(yù)測方法

雨雪冰凍災(zāi)害預(yù)測是防災(zāi)減災(zāi)工作的關(guān)鍵環(huán)節(jié),主要包括氣象條件預(yù)測、災(zāi)害風(fēng)險評估和預(yù)警發(fā)布等方面。

(一)氣象條件預(yù)測

1.溫度預(yù)測:利用數(shù)值天氣預(yù)報模型,預(yù)測未來一段時間內(nèi)的氣溫變化情況。

(1)模型選擇:常用模型包括全球天氣預(yù)報模型(GFS)、歐洲中期天氣預(yù)報中心(ECMWF)模型等。

(2)數(shù)據(jù)輸入:輸入氣象觀測數(shù)據(jù)、地形數(shù)據(jù)、土壤數(shù)據(jù)等。

(3)結(jié)果分析:分析預(yù)測結(jié)果,判斷是否可能出現(xiàn)雨雪冰凍天氣。

2.降水預(yù)測:預(yù)測未來一段時間內(nèi)的降水類型(雨、雪、冰雹等)和強(qiáng)度。

(1)模型選擇:常用模型包括集合天氣預(yù)報系統(tǒng)(EnKF)、天氣雷達(dá)等。

(2)數(shù)據(jù)輸入:輸入氣象觀測數(shù)據(jù)、衛(wèi)星云圖等。

(3)結(jié)果分析:分析預(yù)測結(jié)果,判斷是否可能出現(xiàn)雨雪冰凍災(zāi)害。

3.風(fēng)力預(yù)測:預(yù)測未來一段時間內(nèi)的風(fēng)力變化情況。

(1)模型選擇:常用模型包括全球天氣預(yù)報模型(GFS)、區(qū)域天氣預(yù)報模型(WRF)等。

(2)數(shù)據(jù)輸入:輸入氣象觀測數(shù)據(jù)、地形數(shù)據(jù)等。

(3)結(jié)果分析:分析預(yù)測結(jié)果,判斷風(fēng)力對災(zāi)害的影響。

(二)災(zāi)害風(fēng)險評估

1.風(fēng)險評估模型:利用GIS技術(shù),結(jié)合氣象預(yù)測數(shù)據(jù)和地理環(huán)境數(shù)據(jù),進(jìn)行災(zāi)害風(fēng)險評估。

(1)數(shù)據(jù)準(zhǔn)備:收集氣象數(shù)據(jù)、地理環(huán)境數(shù)據(jù)、社會經(jīng)濟(jì)數(shù)據(jù)等。

(2)模型構(gòu)建:構(gòu)建風(fēng)險評估模型,如層次分析法(AHP)、模糊綜合評價法等。

(3)結(jié)果分析:分析評估結(jié)果,確定災(zāi)害風(fēng)險等級。

2.動態(tài)評估:根據(jù)實時氣象數(shù)據(jù),動態(tài)調(diào)整災(zāi)害風(fēng)險評估結(jié)果。

(1)數(shù)據(jù)更新:實時收集氣象觀測數(shù)據(jù)。

(2)模型調(diào)整:根據(jù)實時數(shù)據(jù),調(diào)整風(fēng)險評估模型。

(3)結(jié)果發(fā)布:發(fā)布動態(tài)評估結(jié)果,為應(yīng)急響應(yīng)提供依據(jù)。

(三)預(yù)警發(fā)布

1.預(yù)警標(biāo)準(zhǔn):根據(jù)災(zāi)害風(fēng)險等級,制定相應(yīng)的預(yù)警標(biāo)準(zhǔn)。

(1)預(yù)警級別:分為藍(lán)色、黃色、橙色、紅色四個級別。

(2)預(yù)警發(fā)布:根據(jù)風(fēng)險評估結(jié)果,發(fā)布相應(yīng)級別的預(yù)警信息。

2.預(yù)警發(fā)布渠道:通過多種渠道發(fā)布預(yù)警信息,如電視、廣播、手機(jī)短信、社交媒體等。

(1)電視廣播:利用電視、廣播等傳統(tǒng)媒體發(fā)布預(yù)警信息。

(2)手機(jī)短信:通過手機(jī)短信平臺發(fā)布預(yù)警信息。

(3)社交媒體:利用微博、微信等社交媒體發(fā)布預(yù)警信息。

三、雨雪冰凍災(zāi)害監(jiān)測技術(shù)

雨雪冰凍災(zāi)害監(jiān)測是防災(zāi)減災(zāi)工作的重要環(huán)節(jié),主要包括地面監(jiān)測、遙感監(jiān)測和智能監(jiān)測等方面。

(一)地面監(jiān)測

1.觀測設(shè)備:利用氣象站、自動氣象站等設(shè)備,進(jìn)行地面氣象要素觀測。

(1)觀測內(nèi)容:包括氣溫、濕度、降水、風(fēng)速、風(fēng)向等。

(2)數(shù)據(jù)傳輸:通過無線傳輸技術(shù),將觀測數(shù)據(jù)傳輸至數(shù)據(jù)中心。

(3)數(shù)據(jù)分析:對觀測數(shù)據(jù)進(jìn)行分析,判斷災(zāi)害發(fā)生情況。

2.道路結(jié)冰監(jiān)測:利用道路結(jié)冰監(jiān)測儀,實時監(jiān)測道路結(jié)冰情況。

(1)監(jiān)測設(shè)備:包括紅外測溫儀、微波雷達(dá)等。

(2)數(shù)據(jù)傳輸:通過無線傳輸技術(shù),將監(jiān)測數(shù)據(jù)傳輸至數(shù)據(jù)中心。

(3)數(shù)據(jù)分析:對監(jiān)測數(shù)據(jù)進(jìn)行分析,判斷道路結(jié)冰風(fēng)險。

(二)遙感監(jiān)測

1.衛(wèi)星遙感:利用氣象衛(wèi)星、環(huán)境衛(wèi)星等,進(jìn)行災(zāi)害遙感監(jiān)測。

(1)衛(wèi)星類型:常用衛(wèi)星包括風(fēng)云系列衛(wèi)星、高分系列衛(wèi)星等。

(2)監(jiān)測內(nèi)容:包括云圖、地表溫度、積雪情況等。

(3)數(shù)據(jù)處理:對遙感數(shù)據(jù)進(jìn)行處理,提取災(zāi)害信息。

2.雷達(dá)遙感:利用氣象雷達(dá),進(jìn)行災(zāi)害遙感監(jiān)測。

(1)雷達(dá)類型:常用雷達(dá)包括多普勒天氣雷達(dá)、氣象雷達(dá)等。

(2)監(jiān)測內(nèi)容:包括降水類型、降水強(qiáng)度、風(fēng)場等。

(3)數(shù)據(jù)處理:對雷達(dá)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理,提取災(zāi)害信息。

(三)智能監(jiān)測

1.智能傳感器:利用智能傳感器,進(jìn)行災(zāi)害實時監(jiān)測。

(1)傳感器類型:包括溫濕度傳感器、風(fēng)速風(fēng)向傳感器等。

(2)數(shù)據(jù)傳輸:通過無線傳輸技術(shù),將監(jiān)測數(shù)據(jù)傳輸至數(shù)據(jù)中心。

(3)數(shù)據(jù)分析:利用人工智能技術(shù),對監(jiān)測數(shù)據(jù)進(jìn)行分析,判斷災(zāi)害發(fā)生情況。

2.智能預(yù)警系統(tǒng):利用智能預(yù)警系統(tǒng),進(jìn)行災(zāi)害預(yù)警發(fā)布。

(1)系統(tǒng)架構(gòu):包括數(shù)據(jù)采集模塊、數(shù)據(jù)處理模塊、預(yù)警發(fā)布模塊等。

(2)功能實現(xiàn):通過數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)處理、預(yù)警發(fā)布等功能,實現(xiàn)災(zāi)害預(yù)警。

(3)系統(tǒng)應(yīng)用:在災(zāi)害預(yù)警中,發(fā)揮重要作用。

四、雨雪冰凍災(zāi)害監(jiān)測對策

雨雪冰凍災(zāi)害監(jiān)測對策是防災(zāi)減災(zāi)工作的重要保障,主要包括監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)建設(shè)、監(jiān)測技術(shù)應(yīng)用和監(jiān)測數(shù)據(jù)管理等方面。

(一)監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)建設(shè)

1.監(jiān)測站點(diǎn)布局:合理布局監(jiān)測站點(diǎn),提高監(jiān)測覆蓋范圍。

(1)站點(diǎn)類型:包括氣象站、自動氣象站、道路結(jié)冰監(jiān)測站等。

(2)布局原則:根據(jù)地理環(huán)境、災(zāi)害風(fēng)險等因素,合理布局監(jiān)測站點(diǎn)。

(3)站點(diǎn)維護(hù):定期維護(hù)監(jiān)測站點(diǎn),確保監(jiān)測數(shù)據(jù)準(zhǔn)確。

2.監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化:利用現(xiàn)代技術(shù),優(yōu)化監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)。

(1)技術(shù)選擇:利用物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)等技術(shù),優(yōu)化監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)。

(2)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu):構(gòu)建多層級的監(jiān)測網(wǎng)絡(luò),提高監(jiān)測效率。

(3)網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)展:根據(jù)需求,擴(kuò)展監(jiān)測網(wǎng)絡(luò),提高監(jiān)測能力。

(二)監(jiān)測技術(shù)應(yīng)用

1.遙感技術(shù)應(yīng)用:利用遙感技術(shù),提高災(zāi)害監(jiān)測能力。

(1)技術(shù)選擇:利用氣象衛(wèi)星、環(huán)境衛(wèi)星、雷達(dá)等遙感技術(shù)。

(2)數(shù)據(jù)處理:利用遙感數(shù)據(jù)處理技術(shù),提取災(zāi)害信息。

(3)應(yīng)用效果:提高災(zāi)害監(jiān)測的準(zhǔn)確性和及時性。

2.智能監(jiān)測技術(shù)應(yīng)用:利用智能監(jiān)測技術(shù),提高災(zāi)害監(jiān)測效率。

(1)技術(shù)選擇:利用智能傳感器、人工智能技術(shù)等。

(2)數(shù)據(jù)分析:利用智能算法,對監(jiān)測數(shù)據(jù)進(jìn)行分析,判斷災(zāi)害發(fā)生情況。

(3)應(yīng)用效果:提高災(zāi)害監(jiān)測的實時性和準(zhǔn)確性。

(三)監(jiān)測數(shù)據(jù)管理

1.數(shù)據(jù)采集:利用多種手段,采集災(zāi)害監(jiān)測數(shù)據(jù)。

(1)采集方式:包括地面觀測、遙感監(jiān)測、智能監(jiān)測等。

(2)數(shù)據(jù)格式:統(tǒng)一數(shù)據(jù)格式,便于數(shù)據(jù)管理。

(3)數(shù)據(jù)質(zhì)量控制:對采集數(shù)據(jù)進(jìn)行分析,確保數(shù)據(jù)質(zhì)量。

2.數(shù)據(jù)存儲:利用數(shù)據(jù)庫技術(shù),存儲災(zāi)害監(jiān)測數(shù)據(jù)。

(1)數(shù)據(jù)庫選擇:選擇合適的數(shù)據(jù)庫,如關(guān)系型數(shù)據(jù)庫、NoSQL數(shù)據(jù)庫等。

(2)數(shù)據(jù)備份:定期備份數(shù)據(jù),防止數(shù)據(jù)丟失。

(3)數(shù)據(jù)安全:采取數(shù)據(jù)加密等措施,確保數(shù)據(jù)安全。

3.數(shù)據(jù)共享:利用數(shù)據(jù)共享平臺,共享災(zāi)害監(jiān)測數(shù)據(jù)。

(1)平臺建設(shè):構(gòu)建數(shù)據(jù)共享平臺,實現(xiàn)數(shù)據(jù)共享。

(2)數(shù)據(jù)訪問:通過平臺,實現(xiàn)數(shù)據(jù)訪問和交換。

(3)數(shù)據(jù)應(yīng)用:利用共享數(shù)據(jù),開展災(zāi)害研究和應(yīng)用。

三、雨雪冰凍災(zāi)害監(jiān)測對策(續(xù))

(一)監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)建設(shè)(續(xù))

1.監(jiān)測站點(diǎn)布局(續(xù))

(1)站點(diǎn)類型(續(xù)):除了氣象站、自動氣象站、道路結(jié)冰監(jiān)測站,還應(yīng)考慮增設(shè)特定類型的監(jiān)測站點(diǎn)以提升監(jiān)測的針對性和精細(xì)化程度。

(1)電力線覆冰監(jiān)測站:專門部署在易發(fā)生覆冰的電力線走廊或關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)附近,配備專門的傳感器(如超聲波、微波、光學(xué)等覆冰傳感器),實時監(jiān)測覆冰厚度和覆冰狀態(tài)。站點(diǎn)應(yīng)具備遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)傳輸能力和一定的防凍害設(shè)計。

(2)極端低溫深層監(jiān)測點(diǎn):在氣象站網(wǎng)絡(luò)相對稀疏或地形復(fù)雜區(qū)域,增設(shè)能夠深入土壤一定深度(例如,埋深超過1-2米)的低溫傳感器,用于監(jiān)測近地層土壤溫度,這對于評估凍土風(fēng)險、農(nóng)作物根系凍害以及部分基礎(chǔ)設(shè)施(如地下管道)的凍脹風(fēng)險至關(guān)重要。

(3)低空風(fēng)場監(jiān)測點(diǎn):利用小型氣象雷達(dá)、激光雷達(dá)或系留氣球等設(shè)備,在關(guān)鍵區(qū)域(如機(jī)場附近、重要橋梁上空、風(fēng)口地帶)進(jìn)行低空風(fēng)場監(jiān)測,為評估風(fēng)雪冰凍對航空、交通和架空線路的影響提供更精細(xì)的數(shù)據(jù)支持。

(2)布局原則(續(xù)):在原有基礎(chǔ)上,進(jìn)一步強(qiáng)調(diào)監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)的立體化和智能化布局。

(1)立體化布局:結(jié)合地面站點(diǎn)、低空監(jiān)測、遙感觀測,構(gòu)建多層次、多維度、多要素的立體監(jiān)測體系。地面站點(diǎn)提供基礎(chǔ)面的數(shù)據(jù),低空監(jiān)測補(bǔ)充中間層信息,遙感提供大范圍、宏觀的背景場和動態(tài)變化信息。

(2)智能化布局:利用地理信息系統(tǒng)(GIS)和大數(shù)據(jù)分析技術(shù),結(jié)合歷史災(zāi)害數(shù)據(jù)、地形地貌數(shù)據(jù)、土地利用數(shù)據(jù)等,運(yùn)用空間分析模型,科學(xué)評估潛在災(zāi)害高風(fēng)險區(qū)域,優(yōu)先在這些區(qū)域加密監(jiān)測站點(diǎn)密度,實現(xiàn)重點(diǎn)區(qū)域的全天候、高密度覆蓋。同時,考慮監(jiān)測站點(diǎn)的自維護(hù)能力,如太陽能供電、風(fēng)能輔助、無線通信等,以適應(yīng)偏遠(yuǎn)或交通不便地區(qū)的部署需求。

(3)冗余與備份布局:關(guān)鍵區(qū)域和重要基礎(chǔ)設(shè)施沿線,應(yīng)考慮設(shè)置監(jiān)測站點(diǎn)冗余,即同一監(jiān)測對象或區(qū)域有多個站點(diǎn)進(jìn)行交叉驗證,確保數(shù)據(jù)傳輸鏈路的多路徑設(shè)計,避免單點(diǎn)故障導(dǎo)致監(jiān)測中斷。

(3)站點(diǎn)維護(hù)(續(xù)):建立完善的站點(diǎn)維護(hù)保養(yǎng)規(guī)程和應(yīng)急預(yù)案。

(1)定期巡檢:制定詳細(xì)的巡檢計劃(例如,每年至少2-3次),明確巡檢內(nèi)容,包括設(shè)備外觀、傳感器清潔、數(shù)據(jù)傳輸測試、供電系統(tǒng)檢查、環(huán)境適應(yīng)性評估等。建立巡檢記錄臺賬,確保責(zé)任到人。

(2)遠(yuǎn)程診斷與維護(hù):提升站點(diǎn)智能化水平,具備遠(yuǎn)程故障診斷功能,減少現(xiàn)場維護(hù)的頻率和成本。對于無法遠(yuǎn)程修復(fù)的問題,制定快速的現(xiàn)場響應(yīng)機(jī)制。

(3)備品備件管理:根據(jù)站點(diǎn)類型和重要性,建立合理的備品備件庫,確保關(guān)鍵部件(如傳感器探頭、數(shù)據(jù)采集器、通信模塊、電源單元)的及時更換。

2.監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化(續(xù))

(1)技術(shù)選擇(續(xù)):除了物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù),還應(yīng)關(guān)注邊緣計算和人工智能技術(shù)的融合應(yīng)用。

(1)邊緣計算:在靠近數(shù)據(jù)源的監(jiān)測站點(diǎn)或區(qū)域中心部署邊緣計算節(jié)點(diǎn),對原始監(jiān)測數(shù)據(jù)進(jìn)行初步處理、分析、特征提取和異常檢測。這可以顯著降低數(shù)據(jù)傳輸量,提高數(shù)據(jù)處理的實時性和響應(yīng)速度,特別是在網(wǎng)絡(luò)帶寬有限或中斷的情況下,邊緣節(jié)點(diǎn)仍能獨(dú)立運(yùn)行,提供基本監(jiān)測和預(yù)警功能。

(2)人工智能融合:利用機(jī)器學(xué)習(xí)、深度學(xué)習(xí)算法,對海量的監(jiān)測數(shù)據(jù)進(jìn)行智能分析。例如,通過分析氣象要素序列(溫度、濕度、風(fēng)速、降水類型等)預(yù)測災(zāi)害發(fā)生概率和強(qiáng)度;通過分析多源數(shù)據(jù)(氣象、地理、站點(diǎn)實測)識別異常模式(如突發(fā)性覆冰);通過歷史災(zāi)害數(shù)據(jù)訓(xùn)練模型,評估不同區(qū)域的社會經(jīng)濟(jì)敏感度,為精細(xì)化預(yù)警和資源調(diào)配提供依據(jù)。

(2)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)(續(xù)):強(qiáng)調(diào)網(wǎng)絡(luò)的韌性、可擴(kuò)展性和智能化管理。

(1)韌性設(shè)計:采用多種通信方式(如蜂窩網(wǎng)絡(luò)、衛(wèi)星通信、電力線載波通信、自組網(wǎng)等)冗余備份,確保在部分通信鏈路中斷時,監(jiān)測數(shù)據(jù)仍能傳輸。網(wǎng)絡(luò)設(shè)備應(yīng)具備一定的防雷擊、防電磁干擾能力。

(3)可擴(kuò)展性:網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)應(yīng)采用模塊化、開放標(biāo)準(zhǔn)的設(shè)計,便于根據(jù)監(jiān)測需求的變化,靈活增加新的監(jiān)測站點(diǎn)、傳感器類型和數(shù)據(jù)處理能力,支持網(wǎng)絡(luò)的平滑擴(kuò)展。

(4)智能化管理平臺:開發(fā)或引進(jìn)一套統(tǒng)一的監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)管理平臺,實現(xiàn)所有站點(diǎn)和設(shè)備的集中監(jiān)控、遠(yuǎn)程配置、數(shù)據(jù)管理、狀態(tài)評估、故障告警、維護(hù)調(diào)度等功能,提升網(wǎng)絡(luò)運(yùn)維的效率和智能化水平。

(3)網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)展(續(xù)):明確擴(kuò)展的優(yōu)先級和實施策略。

(1)優(yōu)先級排序:基于災(zāi)害風(fēng)險評估、基礎(chǔ)設(shè)施重要性、現(xiàn)有監(jiān)測覆蓋度等因素,制定監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)展的優(yōu)先級清單,優(yōu)先擴(kuò)展高風(fēng)險區(qū)、關(guān)鍵基礎(chǔ)設(shè)施周邊和監(jiān)測空白區(qū)。

(2)分階段實施:根據(jù)資源和需求,制定分階段的擴(kuò)展計劃,逐步完善監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)。每個階段明確目標(biāo)、任務(wù)、預(yù)算和時間節(jié)點(diǎn)。

(3)合作與共享:在可能的情況下,探索與相關(guān)企業(yè)、研究機(jī)構(gòu)或政府部門合作,共享監(jiān)測資源,避免重復(fù)建設(shè),提高整體監(jiān)測能力。

(二)監(jiān)測技術(shù)應(yīng)用(續(xù))

1.遙感技術(shù)應(yīng)用(續(xù))

(1)技術(shù)選擇(續(xù)):進(jìn)一步細(xì)化不同遙感技術(shù)的應(yīng)用場景和參數(shù)。

(1)高分辨率光學(xué)衛(wèi)星:主要用于獲取地表覆蓋信息、積雪/積雪深度估算、水體結(jié)冰狀況、城市區(qū)域道路/橋梁覆冰初步判斷等。關(guān)注衛(wèi)星過境時間、重訪周期、傳感器分辨率(米級甚至亞米級)。

(2)合成孔徑雷達(dá)(SAR):在光學(xué)圖像獲取受限(如夜間、云雨覆蓋)時,SAR能夠穿透云層和部分干燥積雪,探測地表冰雪覆蓋,評估土壤濕度變化(對凍土和融雪監(jiān)測有重要價值),監(jiān)測海冰動態(tài)。關(guān)注其極化方式(如HH、HV、VH、VV)對區(qū)分不同地物(如冰/雪、水/冰)的能力。

(3)微波輻射計:提供大范圍、連續(xù)的地球表面溫度和大氣水汽含量信息,可用于監(jiān)測大范圍的低溫區(qū)和降水前兆,輔助判斷凍雨發(fā)生的可能性。

(4)多普勒天氣雷達(dá):除了常規(guī)降水監(jiān)測,其多普勒功能可以探測風(fēng)場結(jié)構(gòu),對于識別強(qiáng)風(fēng)區(qū)(加劇冰雪影響)、監(jiān)測冰雹形成、評估覆冰對電力線路的動態(tài)影響(通過分析渦旋特征)等有重要意義。

(2)數(shù)據(jù)處理(續(xù)):強(qiáng)調(diào)從原始數(shù)據(jù)到可用信息的轉(zhuǎn)化過程。

(1)輻射定標(biāo)與大氣校正:對光學(xué)和微波遙感數(shù)據(jù)進(jìn)行精確的輻射定標(biāo),消除傳感器自身和大氣的影響,獲取地表真實的物理參數(shù)(如溫度、介電常數(shù))。

(2)幾何校正與拼接:將多幅遙感影像精確對齊,生成連續(xù)覆蓋區(qū)域的地圖產(chǎn)品,便于空間分析和變化監(jiān)測。

(3)特征提取與信息提取算法:開發(fā)和應(yīng)用針對冰雪監(jiān)測的專門算法,如基于閾值分割、圖像分類(支持向量機(jī)、隨機(jī)森林等)、變化檢測(差分融合、時序分析)、目標(biāo)識別(如識別橋梁、電線)等,從遙感數(shù)據(jù)中自動提取雪情、冰情、凍土、風(fēng)場等關(guān)鍵信息產(chǎn)品。

(3)應(yīng)用效果(續(xù)):量化或具體描述應(yīng)用效果,并強(qiáng)調(diào)與其他監(jiān)測手段的結(jié)合。

(1)覆蓋范圍與時效性:遙感監(jiān)測能夠?qū)崿F(xiàn)大范圍、高頻次的監(jiān)測,例如光學(xué)衛(wèi)星每日多次過境,SAR根據(jù)重訪周期可實現(xiàn)區(qū)域性快速監(jiān)測,遠(yuǎn)超地面站點(diǎn)密度所能覆蓋的范圍和時效性。

(2)精度驗證:通過與地面實測數(shù)據(jù)(站點(diǎn)觀測、人工目測、探地雷達(dá)等)進(jìn)行對比,驗證和評估遙感產(chǎn)品(如積雪深度、覆冰厚度估算)的精度,并持續(xù)改進(jìn)算法。

(3)多源數(shù)據(jù)融合:將遙感監(jiān)測數(shù)據(jù)與地面監(jiān)測數(shù)據(jù)、氣象預(yù)報數(shù)據(jù)進(jìn)行融合分析,可以更全面、準(zhǔn)確地評估災(zāi)害態(tài)勢。例如,用遙感識別的覆冰區(qū)域與地面監(jiān)測站點(diǎn)的覆冰厚度數(shù)據(jù)進(jìn)行交叉驗證,用氣象雷達(dá)數(shù)據(jù)補(bǔ)充遙感在低空風(fēng)場探測上的不足。

2.智能監(jiān)測技術(shù)應(yīng)用(續(xù))

(1)技術(shù)選擇(續(xù)):關(guān)注更前沿的傳感器和智能分析方法。

(1)新型傳感器:探索應(yīng)用如光纖傳感(分布式溫度/應(yīng)變監(jiān)測,可用于長距離電力線覆冰監(jiān)測)、分布式光纖傳感(拉曼/布里淵傳感,可感知微小應(yīng)變和溫度分布)、高靈敏度紅外/紫外傳感器(用于特定大氣成分監(jiān)測,輔助災(zāi)害預(yù)警)等。

(2)先進(jìn)人工智能算法:除了機(jī)器學(xué)習(xí),關(guān)注深度學(xué)習(xí)中的卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)(CNN,用于圖像識別分析,如從衛(wèi)星/無人機(jī)影像中自動識別結(jié)冰橋梁)、循環(huán)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)(RNN/LSTM,用于時間序列預(yù)測,如災(zāi)害發(fā)展趨勢預(yù)測)、Transformer模型等在復(fù)雜災(zāi)害模式識別和預(yù)測中的應(yīng)用。

(2)數(shù)據(jù)分析(續(xù)):細(xì)化數(shù)據(jù)分析的流程和目標(biāo)。

(1)實時流處理:對于來自智能傳感器網(wǎng)絡(luò)和部分低頻遙感數(shù)據(jù)的實時流,采用ApacheKafka、Flink等流處理框架,進(jìn)行實時數(shù)據(jù)清洗、特征計算、異常檢測和即時告警。

(2)多模態(tài)數(shù)據(jù)融合:研究如何有效融合來自不同類型傳感器(氣象、地理、電力、交通、視頻監(jiān)控等)的數(shù)據(jù),形成統(tǒng)一、多維度的災(zāi)害影響評估視圖。這需要解決數(shù)據(jù)格式不統(tǒng)一、時間尺度差異、語義關(guān)聯(lián)等問題。

(3)預(yù)測模型優(yōu)化:利用集成學(xué)習(xí)(如隨機(jī)森林、梯度提升樹)、強(qiáng)化學(xué)習(xí)等方法,結(jié)合歷史數(shù)據(jù)和實時監(jiān)測數(shù)據(jù),動態(tài)優(yōu)化災(zāi)害預(yù)測模型,提高預(yù)測的準(zhǔn)確性和時效性,特別是對災(zāi)害發(fā)展轉(zhuǎn)折點(diǎn)和強(qiáng)度的預(yù)測。

(3)應(yīng)用效果(續(xù)):強(qiáng)調(diào)智能化帶來的效率提升和決策支持能力。

(1)自動化分析:從依賴人工判讀向自動化、智能化分析轉(zhuǎn)變,極大提升數(shù)據(jù)處理效率和一致性,尤其是在海量數(shù)據(jù)面前。

(2)早期預(yù)警能力:通過智能算法對細(xì)微變化和異常模式的識別,可能實現(xiàn)災(zāi)害的更早發(fā)現(xiàn)和預(yù)警,為應(yīng)急響應(yīng)爭取更多時間。

(3)精準(zhǔn)決策支持:基于智能分析生成的災(zāi)害風(fēng)險評估圖、影響范圍預(yù)測、資源需求建議等,為應(yīng)急管理部門的決策提供更科學(xué)、更精準(zhǔn)的數(shù)據(jù)支持,例如指導(dǎo)交通管制、電力搶修、人員轉(zhuǎn)移等。

(三)監(jiān)測數(shù)據(jù)管理(續(xù))

1.數(shù)據(jù)采集(續(xù))

(1)采集方式(續(xù)):補(bǔ)充更多元化的采集方式。

(1)移動監(jiān)測平臺:利用配備有多種傳感器的無人機(jī)、無人車、浮標(biāo)(用于水體監(jiān)測)等移動平臺,對重點(diǎn)區(qū)域、地面站點(diǎn)難以覆蓋的區(qū)域進(jìn)行“按需”監(jiān)測和數(shù)據(jù)采集。需要關(guān)注平臺的續(xù)航能力、載荷能力和數(shù)據(jù)實時傳輸能力。

(2)眾包/志愿監(jiān)測:在條件允許的情況下,通過開發(fā)手機(jī)APP等工具,鼓勵公眾(如司機(jī)、居民)利用手機(jī)自帶或外接的傳感器(如攝像頭、溫度傳感器)上傳現(xiàn)場觀測數(shù)據(jù)或影像。需建立嚴(yán)格的數(shù)據(jù)質(zhì)量控制機(jī)制,如時間戳校驗、位置信息關(guān)聯(lián)、異常值剔除等。

(3)開放數(shù)據(jù)接口:與相關(guān)行業(yè)(如交通、電力、水利)建立數(shù)據(jù)共享接口,獲取與雨雪冰凍災(zāi)害相關(guān)的次生衍生信息,如道路通行狀況、線路停運(yùn)信息、水庫水位變化等,豐富監(jiān)測數(shù)據(jù)維度。

(2)數(shù)據(jù)格式(續(xù)):強(qiáng)調(diào)標(biāo)準(zhǔn)化和互操作性。

(1)遵循標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范:嚴(yán)格遵循國際上通用的氣象數(shù)據(jù)格式(如GRIB、NetCDF)和地理信息數(shù)據(jù)格式(如GeoTIFF、Shapefile),以及國內(nèi)的相關(guān)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn),確保數(shù)據(jù)的通用性和可交換性。

(2)元數(shù)據(jù)管理:為每個數(shù)據(jù)集配備詳細(xì)的元數(shù)據(jù),包括數(shù)據(jù)來源、采集時間、采集位置(精度)、傳感器類型、數(shù)據(jù)質(zhì)量控制說明、數(shù)據(jù)處理方法等,確保數(shù)據(jù)的可理解性和可追溯性。

(3)數(shù)據(jù)模型設(shè)計:設(shè)計科學(xué)合理的數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)模型,支持多種類型、多維度監(jiān)測數(shù)據(jù)的存儲、關(guān)聯(lián)和查詢,例如采用時空數(shù)據(jù)庫技術(shù)管理具有時空屬性的數(shù)據(jù)。

(3)數(shù)據(jù)質(zhì)量控制(續(xù)):建立更嚴(yán)格、自動化的質(zhì)量控制流程。

(1)完整性檢查:自動檢查數(shù)據(jù)是否存在

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