一、引言
信息化對氣象業務可能產生的影響以及目前氣象信息化工作中存在的問題等，筆者在過去的一段時間裡已有一定程度的分析，不再贅述。本文主要從當前信息化的主流趨勢及其給氣象信息化建設帶來的啟示入手，對目前至2020年左右氣象信息化的主題、內涵和特徵進行研究和探討，並提出自己的結論和建議。
二、目前信息化呈現的新態勢
當前信息化在雲計算、物聯網、移動互聯以及大數據等聲勢浩大的技術主題推動下，呈現出紛繁複雜的發展態勢，其中尤以四個「無處不在」、德國工業4.0、大平臺微應用和智慧城市等內容，以未來發展的標誌以及當前信息化的主題而引起人們廣泛的關注。
（一）四個「無處不在」
「四個無處不在」（即：計算無處不在、網絡無處不在、數據無處不在、軟體無處不在）的局面，正在全球和中國形成，並已成為人類進入資訊時代的基本特徵。
1、計算無處不在
目前，計算機已以各種形式滲透到人類社會和人們日常生活的各個角落。眾所周知，電腦的處理效率遠高於人腦。既然計算機無處不在，如何最大限度地用好計算機，便成為衡量一個部門、單位乃至個人能力和水平的標誌，「智慧」、「智能」的概念也由此而產生。
既然計算無處不在，那麼「智慧」、「智能」也就有可能無處不在；正是在「計算」普及的情況下，各種「智慧」和「智能」的概念才有可能產生和不斷發展起來。計算機的應用水平，決定了「智慧」、「智能」的廣度和深度，因為「智慧」、「智能」都是基於「計算」的。
2、網絡無處不在
幾乎所有的信息化向高端的發展都以寬帶做為需求基礎，寬帶是人類走向網絡時代的必然結果之一。在寬帶網絡建設方面，世界各國目前基本上以100Mbps為目標。以美國《國家寬帶計劃》為例，其目標是到2020年至少1億家庭實現下行大於100Mbps上行大於50Mbps的寬帶接入；德國的國家寬帶戰略是到2018年實現50Mbps覆蓋100％全部家庭，到2020年50％的家庭至少100Mbps接入；而瑞典甚至已於今年提前實現了2015年40%的家庭和企業接入帶寬100Mbps的目標。其它如澳大利亞、芬蘭、韓國等亦都有相應的國家寬帶計劃、措施和已實現的寬帶接入速率。
在寬帶網絡發展的洶湧大潮中，移動寬帶是引導寬帶建設走向廣度和深度的重要內容。
中國早在本世紀初，便由國家發改委、中國工程院、科技部、教育部等8個部門於2003年開始醞釀發起基於我國自主研發的有別於目前網際網路的下一代網際網路；該項工作於近年來取得取得重大突破。下一代網際網路的示範工程已於2013年開始陸續啟動，北京、上海、瀋陽、南京、蘇州、無錫、杭州等22個城市已獲批成為第一批示範城市。
3、數據無處不在
在信息社會的今天，數據做為人類不可或缺的基本資源，其重要性已達到空前的高度。因為人類社會所涉及到的一些，從宇宙天體到海灘的沙粒、從自然界的森林湖泊到學校課堂的書桌課本、從人類感官的圖像聲音嗅覺到情感的喜怒哀樂乃至思維的痕跡和知識的記載，無不可以用數據來加以精確描述，人們已在物理世界和數字世界之間建立起近乎完美的橋梁。而當今我們所面對的浩如煙海的數據，無論這些數據代表的物理現象（溫度、氣壓、雨量、文字、聲音、圖片、視頻、嗅覺、觸覺等）多麼複雜，歸根結蒂只有「1、0」兩個代碼。就是這兩個代碼的無窮組合代表了極其複雜且變化萬千的物理世界、情感世界和精神世界。
毋庸置疑的是，我們今天已處於繁雜繽紛的數據時代，在這個時代裡，社會生活所必需的資源除能源、物質外，還必須包含信息（即：數據）。現代信息技術的飛速發展，使得人們可以方便地檢索、傳播、處理和利用數據。因此，數據時代（或大數據時代），是資訊時代固有的內涵之一。
4、軟體無處不在
支撐「計算、網絡和數據」無處不在，為人類的經濟、政治、社會、文化、軍事、科技活動做出貢獻的是「軟體」，軟體是信息社會中知識和智慧最重要的載體，計算、網絡和數據出現在何處，便一定會有相應的軟體在該處運行，否則計算機和網絡便無法運行，數據資源也無法利用。沒有軟體，計算機、網絡和數據的價值將無從體現。
在信息社會中，對於基本業務是信息業務的氣象部門而言，軟體是衡量該部門業務能力強弱的重要維度。軟體不強，計算、網絡、數據、以及探測、預報、服務等都不可能強--因為支撐業務系統運轉的是軟體。
（二）德國工業4.0
「工業4.0」的基本目標是建立一個高度靈活的個性化、數位化的產品與服務的生產模式。在這種模式中，傳統的行業界限將消失，並會產生各種新的活動領域和合作形式。
工業4.0的核心是連接，要把設備、生產線、工廠、供應商、產品、客戶緊密地連接在一起。「工業4.0」將無處不在的傳感器、嵌入式終端系統、智能控制系統、通信設施等通過信息物理系統（CPS）形成一個智能網絡，使得產品與生產設備之間、不同的生產設備之間以及數字世界和物理世界之間能夠互聯，使得機器、工作部件、系統以及人類會通過網絡持續地保持數字信息的交流，從而實現橫向、縱向和端對端的高度集成。
「工業4.0」的要點是：建設一個網絡（信息物理系統CPS），研究兩大主題（智能生產、智能工廠），實現三個集成（橫向集成、縱向集成和端到端集成）。在「工業4.0」的模式下，生產方式將發生革命性變化，由目前的大規模、集中式、同質化、單向度向小規模、分散式、個性化、參與型轉變。
鑑於市面上介紹和分析德國工業4.0的材料日漸豐富，限於篇幅，不予展開介紹。
（三）大平臺、微應用
1、移動互聯推動應用「碎片化」
移動互聯技術的迅猛發展極大改變了人們的生活和工作模式，已成為最核心的IT變革驅動力，深刻地改變著企業級應用軟體。
移動互聯的泛在化導致移動智能終端的廣泛普及，而移動智能終端在帶給企業級軟體用戶使用便利，個性化體驗、業務急速創新的同時，也將以往客戶端/伺服器運行級別的「大應用」前所未有的碎片化。過去的企業級軟體多是「部門級」的「大」軟體，這些軟體往往模塊眾多，功能複雜，以適應部門級的企業團隊協同工作；但在移動互聯的驅動下，人們工作的流程從長流程變成短流程，滑鼠點擊變成手指觸屏，線性協作變成點狀聚合，大軟體系統不得不為適應這種變化而被拆解為更小功能服務的小軟體服務。智能行動裝置推動軟體碎片化，讓工作無時無處都可以被處理，而越來越多的碎片化的需求又進一步反身強化更多智能設備的推廣使用。未來，企業級用戶將被更強大的移動互聯力量夾裹著，進入碎片化應用時代。
2、「碎片化」帶來新趨勢、「大平臺」+「微應用」
碎片化應用的基礎是基於可提供良好基礎計算能力的應用基礎平臺。該平臺重點解決碎片化的應用間的標準統一、差異屏蔽、組件復用等問題，以實現可持續的軟體應用運營與創新支撐。應用軟體的碎片化導致應用系統的平臺化。
平臺化的本質是一個產業成熟到一定階段後，人們用來簡化複雜生產，實現規模化定製的一種方法。企業應用架構的平臺化早就發生，但在雲、移動互聯技術的推動下，這個平臺將變得更大和更為有力。
3、DevOps
DevOps應用於應用軟體開發項目，其特點是摒棄傳統軟體工程長周期、裡程碑、瀑布式的開發模式，代之以短周期開發、高頻率發布、在用戶應用反饋的基礎上不斷循環迭代，以新功能替代舊功能的開發方式，是一組過程、方法與系統的統稱。
DevOps認為，新的軟體功能只有在用戶手中才能發揮出自身的價值，因此越早發布新的軟體功能越好，因為這意味著新的軟體功能所帶來的價值實現的越快。DevOps的訴求是：更小、更頻繁的變更──意味著更少的風險，讓開發人員更多地控制生產環境，更多地以應用程式為中心來理解基礎設施，定義簡潔明了的流程，儘可能地自動化，促成開發與運營的協作。而要實現DevOps的目標，開發、技術運營和質量保障需要緊密協作，有機運行；從這個意義上說，DevOps體現的是項目承擔機構的一種能力。而具備DevOps能力的組織，由於團隊間協作關係的改善，整個組織的效率因此得到提升，伴隨頻繁變化而來的生產環境的風險也能得到降低。
[page] （四）智慧城市
智慧城市是從智慧地球發展引伸而來的。有關智慧城市的參考分析書籍、材料和應用案例俯拾皆是，礙於篇幅，本文對智慧城市不做概述。總之，智慧城市的本質在於信息化與城市化的高度融合，是城市信息化向更高階段發展的表現。
「智慧城市」需要具備四大特徵，即：全面透徹的感知、寬帶泛在的互聯、智能融合的應用、以人為本的可持續創新。
智慧城市理念在我國城市信息化建設中已有較廣泛的應用，如：智慧醫療、智慧健康、智慧交通、智慧城管、智慧水務、智慧物流等等。該理念在政府行業部門的信息化建設中亦有一定範圍和規模的運用，其中尤以國家林業局2013年8月頒布的《中國智慧林業發展指導意見》為突出。此外，國家電網總公司在智能電網方面的設計和建設思路，對氣象部門的信息化建設也有相當的借鑑意義和作用。
三、信息化新態勢的影響分析
（一）未來信息化發展的方向
1、移動應用成為優先
智慧型手機的使用極大地推動了移動網際網路的發展；2014年6月，中國手機網民規模已達到5.27億，超過了使用計算機上網的網民數量；預計2020年中國的網民人數因智慧型手機的普及將超過9億。
移動網際網路的重要性很快將超越固定網際網路，而移動互聯空間的擴展又促進移動應用的發展。目前，移動應用優先已成為越來越多企業的共識。
2、雲計算改變信息化發展模式
雲計算是計算技術發展的一次重大變革，必將重塑信息化的發展模式，對我國信息化的未來發展影響深遠，也是氣象部門業務大發展不可錯過的歷史機遇。
目前制約雲計算發展的主要障礙在於數據安全和隱私保護。發展並廣泛利用自主可控的核心技術，可以解決我國發展雲計算所帶來的安全問題。
3、信息系統：走向一體化
德國工業4.0強調企業信息系統的一體化，包括橫向一體化和縱向一體化。
縱向一體化：整合不同層次（如執行裝置、傳感裝置、控制、生產管理、製造、執行及企業計劃）的各種信息系統。目標是提供端到端的解決方案。
橫向一體化：整合製造和業務規劃流程不同階段使用的各種信息系統，涉及公司內部（如進出廠物流、生產、營銷）和公司外部（價值網絡）的材料、能源、信息交換。目標同樣是提供端到端的解決方案。
一體化將使企業信息系統升級為大系統或超巨系統，是一個由量變到質變的過程。
4、嵌入式「計算」催生了「智能物理系統」
在很多物理系統當中，由於嵌入了「計算」，使得原有的系統由單一的物理系統變成由兩個主要部分組成的系統，即：物理（physical）部分和計算（cyber）部分。由此構成一類新的、工業時代所不曾有過的系統--智能物理系統：Cyber-Physical System（CPS ）。
計算部分與物理部分一起工作，計算部分的計算過程與物理部分的物理過程同時進行，信息、計算、通信和控制在一個系統中完成。物理系統因此智能化了。
德國工業4.0要求在企業層面構造智能物理系統，也就是將企業所有的計算機系統、網絡，和企業的各種物理系統，如研發、生產、管理、營銷等，實現一體化，變成一個大的、企業級的智能物理系統。
5、軟體的碎片化和應用軟體的去理念化
（1）軟體碎片化
所謂軟體碎片化，就是指軟體將會以軟體組件群的方式出現在企業或者網絡服務領域，每一個軟體組件實現特定的有限功能，並在鬆耦合框架下，支持用戶的任意組合以實現其所需要的服務，其中每一個軟體組件可以視作一個碎片。
軟體碎片化並不意味著碎片之間毫無關聯，尤其是企業級的應用，需要組合，需要數據通信，需要數據和計算資源，這就需要一個整體邏輯進行支撐。因此，其下層的應用開發組件（應用基礎平臺）是必須的，所有的軟體碎片的產生與部署運行都依賴於這個組件（平臺），軟體碎片之間可以在鬆耦合基礎上實現有效共享和整合。所以說，軟體碎片化是實現動態資源伸縮、面向服務基礎上的整合。最終軟體碎片化的發展將會導向形成大平臺+微應用的格局。
（2）應用軟體去理念化
個性化定製時代到來，要求企業必須要面對企業個性化的挑戰，按照長流程、緊耦合搭建的企業級業務系統將會演變為系統的「單元即服務」的方式，如：通信即服務、繪圖即服務等。從這個角度，企業整體設計一套完整的應用系統軟體已經沒有必要，企業更需要的是面向這些子服務的應用軟體，以及實現這些服務可進行任意組合的平臺，這就是企業的未來需求。而軟體適應這種需求的方式就是按照企業業務的服務單元形成軟體組件，在此基礎上通過鬆耦合的方式構建整體業務目標。從氣象業務的角度來看，原來諸如MICAPS、SWAN、CIPAS等這些龐大系統，終將面臨碎片化的趨勢。而原來這些龐大系統中的每一個功能都可能會成為應用基礎平臺中的一個服務組件（或者說軟體碎片），以搭積木的方式提供給用戶，並根據需求的變化不斷增減「積木」中的組件模塊，應用系統的邊界變得越來越模糊，理念也變得越來越含混。
6、產品生產方式變革巨大
生產方式將發生革命性變化，由目前的大規模、集中式、同質化、單向度向小規模、分散式、個性化、參與型轉變。產品與用戶之間的契合將達到前所未有的深度。
（二）對氣象信息化的啟示
1、「四個無處不在」標誌著環境和方法發生巨大變化
「四個無處不在」說明，與本世紀初相比，信息系統在終端處理能力、網絡傳輸能力、系統所涉及的範圍以及通過知識創新達到技術創新、業務創新和產品創新等方面，其能力均有大幅提高，並以此提升部門和單位的競爭力。「四個無處不在」的局面，是關於信息化發展新思維在視角、理念、戰略、方法學、標準規範、管理理論等方面的基礎。
面對技術、環境和系統能力的深刻變化，氣象部門是否依然能夠循規蹈矩，墨守成規地埋頭繼續前行？
以氣象通信系統為例：9210工程首次實現了地面觀測資料的實時收集和應用，但隨著電信公網的廣泛普及和能力的急速提升，2002年起氣象部門開始改租地面光纖通道作為氣象通信系統的主體，9210則逐漸退為輔助通信手段。而面對目前移動寬帶的迅速泛在化，氣象通信系統是否仍然堅持採用以地面光纖通道作為主體的氣象通信專網形式，而不考慮依託網際網路的移動寬帶網的可用性問題？事實上，河南省信息中心早在一年前便已實現了利用GPRS收集全省2000多個地面雨量站實時數據，時效不亞於採用消息中間件、數據流等較為複雜技術的試驗系統。
再如：Warehouse-scale computer（WSC，倉庫級計算機）是目前雲計算背景下大規模雲計算數據中心計算資源的一種主流形態，其表現形式是由數千臺乃至數十萬臺基本同構（硬體、軟體）的伺服器構成一個巨大的計算資源池，以提供諸如搜索、社交網絡、在線地圖、視頻分享、在線商店、電子郵件、文件共享、雲計算等等為主要特徵的大規模網際網路應用服務。
較之普通數據中心，WSC因其規模經濟帶來的效益是巨大的：存儲成本可減少5.7倍，管理成本可減少7.1 倍，網絡成本可減少7.3 倍，等等；這一切都是普通數據中心窮盡各種方法而無法達到的。WSC使雲服務成為一種可盈利的商業模式。
2011年亞馬遜曾根據用戶需要，在其彈性計算雲（EC2）上開始提供WSC架構的高性能計算資源服務，一套由17,024顆核、65,968GB內存、Linpack和Theoretical Peak性能測試值分別為240.1Tflops和364.1Tflops的高性能計算資源，其租價僅為$700/小時，而該套高性能計算資源曾在2011年11月的Top500中排名42，直至兩年後的2013年11月中仍排名165。
面對如此態勢，以「高性能計算資源永遠短缺」為特徵的氣象數值預報業務，有必要從現在起就開始探索氣象數值預報模式在由雲計算數據中心所提供的高性能計算資源中運行的可能、方法以及關鍵技術的解決方案，因為雲計算數據中心可提供的高性能計算資源具有組合靈活、彈性巨大、自組帶寬、提供迅速、計費合理、免於維護等許多以購買和定製高性能計算機所無法具備的優勢。
2、德國工業4.0昭示著智能化是增強企業競爭力的必由之路
（1）整體整合（縱向+橫向）
縱向集成。信息化在各個業務單位發展階段的水平刻度，就是該單位（或業務版塊）內部的集成是在哪一個層次、哪一個環節、哪一個水平上的，是業務系統內的集成，還是業務系統之間的集成，還是整個業務流程的集成。工業4.0所要追求的就是在單位（或業務版塊）內部實現所有環節信息的無縫連結，這是所有智能化的基礎。
橫向集成。單位（或業務版塊）內的縱向集成固然是單位（業務版塊）智能化的基礎，但在目前需求瞬息萬變、市場競爭激烈的當下，這一切尚遠遠不夠，需要實現新的目標：從單位內部的信息集成外延到業務鏈的信息集成，從單位內部協同研發體系發展到單位間的研發網絡的重構。橫向集成是單位（業務版塊）之間通過信息網絡實現的一種資源整合，為實現各單位間的無縫合作提供實時產品與服務，推動業務管理與業務流程控制的無縫銜接和綜合集成，實現探測、預報預測、決策和公共服務以及業務管理等在不同單位之間的信息共享和業務協同。
（2）產品與用戶的深度契合
通過縱向集成、橫向集成以及端到端集成，可以使一個部門在所有業務環節上做到信息的暢通無阻，從而使之能在第一時間獲得用戶對新產品的需求信息，迅速由最適當的業務部門完成新產品的設計和製作，甚至可以實現與用戶在設計和製作過程中的信息交互，從而使得產品更加貼近用戶實際需求，而其中的製作過程甚至可選用社會上質優價廉的中小企業承擔。由於全面的信息集成，業務鏈上的各業務節點在地理空間上的聚合變得不再重要，可按專業化分工而更加細碎化；而由於每個節點的更加專業化和節點承擔單位候選範圍的擴大，那些以專業、靈活、價廉且物美的中小企業成為決策者青睞的目標，從而使得各節點的運行成本更加低廉，導致新產品製作總成本的大幅降低。而產品製作總成本的最低化，又使得產品的盈利不需要依靠規模化生產，從而使得該部門完成從大規模生產向個性化定製的轉型、從生產型製造向服務型製造的轉型，進而實現產品生產方式由大規模、集中式、同質化和單向度向小規模、分散式、個性化和參與型的轉變，使部門的產品與用戶的需求達到前所未有的深度契合，進而提升部門的服務水平、效果和市場競爭力。
[page] 3、軟體的服務化使創新環境大幅改善
為滿足用戶的個性化需求，定製化生產模式已成為今天企業和單位必須要面對和採用的方式。一個既要滿足用戶個性化需求，又不相應地增加成本的企業或單位，其生產模式應具備以下特點：生產能力能夠動態組合、分工更加細碎但更加專業以及生產組織和管理的網絡化等。定製化生產時代的到來，要求必須面對個性化挑戰，按照長流程、緊耦合搭建的業務組織將會演變為組織的「單元即服務」的方式，如：數據即服務、接口即服務、繪圖即服務、算法即服務等等。如此，在業務版塊整體視野內，把業務版塊變成由動態的組件網絡構成的靈動的業務版塊，以便整合版塊內外部資源，以應對個性化挑戰。此外，在形成專業服務大組件的情況下，這些大組件一般可進一步細分成更多的細分業務組件服務，如：netCDF碼壓/解碼服務、資料庫各類資料檢索接口服務、等值線/矢量圖繪製服務、數據統計分析各算法服務等等，這些組件服務可以進行更多的符合邏輯的組合協作，每一種新的組合都可能意味著一種新的業務能力的產生，業務能力的創新將因此變得更加便捷高效。
4、「智慧氣象」應當成為當前氣象信息化的一面旗幟
與「智慧城市」相類似，「智慧氣象」把氣象部門本身看成一個完整的生態系統，由單位（人）、探測、預報預測、人工影響天氣、決策服務和公共服務等幾個核心實體和業務版塊組成，這些實體和版塊形成一個普遍聯繫、相互促進、彼此影響的整體。
在未來，藉助於新一代的物聯網、雲計算、決策分析優化等智慧技術，可以將氣象各業務版塊、各業務子系統之間的關係更加協調地整合起來，如同裝上網絡神經系統，使整個氣象部門像一個有智慧的人那樣，具有較為完善的感知、認知、學習、成長、創新、決策、調控能力和行為意識，使之成為感知敏銳、理解正確、措施得當、狀態健康的具有旺盛活力的生命體。
從技術內涵來說，智慧氣象是對現有寬帶移動互聯技術、氣象觀探測技術、智能物理系統技術、人工智慧及物聯網、雲計算等信息技術的高度集成，形成機器「智慧」的綜合技術；是實體基礎設施與信息基礎設施的有效結合，是信息技術在氣象業務領域的一種大規模的綜合普適應用。
（1）智慧氣象的基礎
智慧氣象是把氣象部門看作一個有機體，著力培養它的監控、學習、反應、調整和適應能力。因而，有關信息的感知（含探測）、獲取、傳輸、處理和利用的設施構成智慧氣象的基礎。藉助於信息技術，將氣象系統中的觀探測設備、人影作業設備、信息基礎設施和服務基礎設施連接起來，成為智慧化的基礎設施。
（2）智慧氣象的實質
智慧氣象理念的實質是藉助於信息技術和德國工業4.0智能生產、智能工廠構想，以一種更智慧的方法感測、分析、整合氣象運行核心系統的各項關鍵信息，對各種需求做出快速和智能化的響應，從而提高氣象系統的智慧水平。
（3）智慧氣象的目的
智慧氣象意味著更透徹的感知、更廣泛的互聯互通、更深入的智能化，也意味著在不同氣象業務版塊、業務單位和業務系統之間實現信息共享和協同，更合理的資源利用、最優化的決策制定、及時預測和應對自然界和自身潛在風險以及社會不斷變化的氣象服務需求。目的是協調各業務和決策部門，整合優化現有資源，提供更好的氣象服務。
（4）智慧氣象的標誌
全面互聯：探測設備、智能傳感設備、服務窗口和社會服務需求感知系統等將所有氣象設施、系統、單位、個人和社會氣象服務受眾聯接在一起，對自然界氣象狀態、探測設備自身、業務系統等核心系統實時探測，對外界氣象服務需求實施獲取，具有更全面靈活的物與物、物與人、人與人、氣象業務與服務受眾的互聯互通和相互感知能力。
充分整合：全面的互聯，將數據整合為氣象核心系統的運行全圖，藉助於發達的智慧基礎設施，提升信息處理和信息資源整合能力。充分的縱向整合，將各業務版塊內功能和系統整合成結構更簡單、效率更高、成本更低的業務構成。
協同運作：完整的橫向整合，基於智慧的基礎設施，將各業務版塊由業務群島整合成業務大陸，達到各業務版塊之間全面的互聯、互通和互操作。各業務版塊之間的各個關鍵系統和參與者進行和諧高效地協作，提高跨單位、多層級、異地的合作能力，實現並保持氣象業務運行的最佳狀態。
激勵創新：大幅降低業務創新的門檻、成本和代價，提供良好便捷的業務創新環境，引導單位和個人在智慧基礎設施之上進行科技和業務的創新應用，為業務提供源源不斷的發展動力，實現氣象事業的可持續的健康發展。
所以，智慧氣象應當成為當前氣象信息化的一面旗幟。
四、「智慧氣象」的內涵
氣象信息化是氣象現代化不可或缺的重要內容，沒有氣象信息化，就沒有氣象現代化。以「氣發[2014]92號、98號」文件為內容的氣象現代化方案，確定了在2014-2020年期間追趕國際氣象先進業務科技水平、提升我國氣象業務「硬實力」的綱領性指標；而藉助先進理念和信息技術手段，以「智慧氣象」為主題，以「高效率、高效益、高效能」為標誌、以「全面提升氣象業務綜合能力」為目標的氣象信息化的深度開展和全面貫徹，則可大大加強氣象業務的「軟實力」，促進氣象業務全面、穩步、健康和持續發展。
筆者認為，智慧氣象的內涵至少包括「完整適用的感知、全面準確的預測、及時滿意的服務、生動持續的創新」等內容。
1、完整適用的感知
其中，「完整」：指氣象業務體系非但具有感知自然界氣象要素的能力，而且具備感知社會對氣象服務新需求、以及氣象業務系統自身實際狀態的能力。
「適用」：指不盲目追求探測及感知系統的規模，而是根據科學規劃以及業務發展對感知系統的相對準確的實際需求，逐步科學理性地建設和完善氣象感知系統。
具體內容有以下三個方面：
（1）自然界感知（氣象探測）
在氣象信息資源規劃的指導下，適當調整全國地面自動氣象站的管理歸屬格局，以滿足國省兩級常規氣象預報業務對觀探測資料的需求；在此基礎上，針對災害性天氣、森林滅火、人影作業、特色農業、專業氣象服務等特殊業務需求，充分應用物聯網、移動互聯、大數據等技術，進一步開拓和豐富加密觀測、移動觀測、臨時綜合觀測等多種觀測和通信手段，以適應特殊業務對觀測資料在時空密度、觀測種類和時效、可移動等方面的特殊需求；同時補充完善與之配套的數據清洗（質量控制）和分析方法，並形成完備高效的協調調度機制，實現「需要的信息可全部及時地感知並獲取」。
（2）社會需求感知
通過門戶網站、自助式氣象服務平臺、網際網路媒體等多種渠道，及時收集社會上各行業、企業、團體乃至社區和公眾對氣象服務的需求信息，使具備及時感知社會服務需求的能力。
（3）系統狀態感知
借鑑「信息物理系統（CPS）」思路，通過嵌入式技術等方法，研究並改造氣象觀探測儀器設備，使之成為既可感知自然界氣象要素的變化、又能真實反映自身狀態情況的智能探測儀器設備；在建立並完成氣象業務信息系統狀態信息規範的基礎上，完成對所有氣象業務信息系統狀態信息的獲取能力改造，使所有氣象業務系統的運行狀態白盒化、透明化、可視化。
2、全面準確的預測
這裡的「全面」是指除具備預報業務能力外，還應具備在大量分析用戶信息的基礎上預測用戶潛在的新的服務需求，以及通過分析氣象業務系統狀態信息的基礎上預測系統潛在故障點和影響範圍的能力；「準確」則是指上述預測在時效、趨勢、範圍和量級等方面都能達到精準程度的能力。具體包括：
（1）氣象預報
在大力提升天氣預報、氣候預測科技水平和預報能力的基礎上，在強化和提高天氣和氣候常規業務的同時，穩步提升專業化、個性化的預報預測能力、水平和產品製作時效，全面滿足政府和社會等各個層面對氣象預報的各種需求。
（2）服務需求預測
通過對各種渠道廣泛收集到的氣象服務受眾的大量行為信息的數據分析，預測出氣象服務受眾對新的服務在內容、形式和獲取方式等方面的需求，為新服務產品的研製提供依據。
（3）系統狀態預測
通過網絡全面及時地感知部門業務體系和各業務版塊整體運行狀態，辨識出現的變化，準確預測其影響範圍，並作出正確反應。
3、及時滿意的服務
所謂「及時」，是指氣象服務在時效上應達到能充分滿足受眾的服務時效要求的程度；而「滿意」則是指氣象服務單位與用戶之間的契合達到空前的深度，以達到服務效果的最優化。
（1）服務團隊能力建設
合理運用敏捷製造思路和信息技術手段，構建扁平化的產品製作機構和業務平臺，打造水平較高、一專多能、製作迅速、注重研發和具備柔性化服務產品製作能力的技術團隊；同時，綜合運用各種通信技術手段和分析方法，準確識別受眾的身份和服務需求，使受眾及時得到其所需要的服務產品。
（2）服務產品製作方法
適當吸收德國工業4.0的理念，將服務產品的製作方式由過去的同質化、單向度逐步向個性化、參與型方向擴展，使氣象服務對每個受眾個體都能達到服務有效、充分滿足個性化的服務需求，以適應決策服務和預警信息的既需要產品質量優良，更需要製作迅速、發布及時和受眾準確的特徵和需求。
（3）智慧人影體系的建立和有效運行
有效運用雲計算、移動互聯和智慧城市等信息化理念和方法，將常規業務與人影作業所需特殊業務相結合，平時各司其職，用時即刻組合併有效運轉，通過信息的集約化組合展示以及有效的作業平臺，將探測、預報、調度、作業和評估等環節結合成一個有機整體，構成智慧的人影體系；做到：常規與專業觀測相結合，以捕捉每一個可能的天氣過程；常規與專業預報相結合，以正確識別捕捉到的天氣過程；扁平高效的指揮調度和現場監測，以不錯過任何一個天氣過程；合理有效的作業步驟和手段，以實現預期的人影作業目標；科學的評估方法，以準確評價作業效果。
[page] 4、生動持續的創新
創新就氣象業務領域而言，除通過科技攻關達到在氣象學科和業務能力關鍵領域接近甚至達到國際先進水平的科技創新外，還包括業務創新和教學創新。
（1）業務創新
通過應用功能構件化和應用系統平臺化等方法，優化業務功能的製作能力，簡化製作方法，大幅降低業務創新的成本，改善創新環境，並使之以良性循環方式永遠持續下去。具體包括：在優化創新激勵機制的同時，有效運用雲計算、大數據、移動互聯等理念、方法和技術手段，營造豐沛高效的基礎資源環境、完備可靠的數據資源環境，構成IT永遠就緒的基礎資源服務態勢；適時引進並在全部門逐步推廣、最終全面應用基於SOA的面向構件的應用開發平臺，形成全部門的氣象業務構件庫；建成基於SOA的應用基礎平臺，實現氣象業務在該平臺上基於氣象業務構件庫的自由組裝、便捷測試和快速部署應用，以大平臺、微應用的形式大幅降低創新工作的準入門檻和過程成本，豐富創新的工作形式和內容，開放創新的工作環境，以利於部門乃至全行業持續的技術創新、功能創新、系統創新和服務創新。
（2）教學創新
在完善氣象培訓體系、構建動態典型災害性天氣案例庫、雷達典型個例庫等基礎教學數據資源的基礎上，運用先進的虛擬化模擬技術、計算機三維顯示技術以及聲光電等設備，完成集預報預測、數值預報釋用、天氣雷達分析應用等功能在內、具有創新應用條件的培訓環境的建設，實現搭建教學創新環境的目標。
五、「智慧氣象」的特徵和關鍵點
（一）智慧氣象的十個特徵
「智慧氣象」展現在公眾面前的應當是以下十個特徵：適度靈活的感知、需求引導的預報、敏捷智能的服務、智慧有效的人影、充分共享的數據、移動便捷的應用、激勵創新的環境、規範標準的技術、集約高效的資源、統一簡約的管理。分別概述如下：
1、適度靈活的探測
既滿足常規氣象業務對觀探測資料的需求，也滿足災害性天氣、森林滅火、人影作業、特色農業、專業氣象服務等特殊業務所需加密時空觀測資料的獲取，同時還可滿足氣象科研工作對觀探測資料的基本需求；形成固定觀測與移動觀測相結合、常規觀測與加密觀測相補充的，平時常規觀測，特殊/臨時/應急時加密和移動觀測予以補充的，管理層級界面清晰、指揮調度靈活、反應快捷到位的氣象觀探測業務系統。
2、需求引導的預報
在決策和公眾服務需求的引領下，構建既能夠製作高水平的常規預報產品，也能夠快速適應外界變化需求，敏捷地製作能滿足各種決策服務、專業服務、公眾服務以及個性化服務的高水平的預報產品的預報預測業務系統。
3、敏捷智能的服務
除高水平的常規氣象服務能力外，逐步培養具有及時獲悉並正確理解公眾和社會團體對氣象服務的新需求的能力和業務系統，以分布式專業化分工格局製作個性化氣象服務產品，並儘可能做到用戶在服務產品製作過程中的適當參與，以使氣象服務效果在時效和用戶需求契合度方面都能達到最優化。
4、智慧有效的人影
具備捕捉每一個可能的天氣過程、正確識別捕捉到的天氣過程的作業潛力、靈活高效的指揮調度和現場監測、合理有效的作業步驟和手段、客觀科學的評估方法等方面的能力。
5、充分共享的數據
氣象部門和行業內部實現氣象觀探測數據、預報預測和服務產品數據、科研產品數據等所有信息資源的充分共享；在政策法規範圍內，實現氣象數據順暢的對外共享，以及行業間的數據充分共享。
6、移動便捷的應用
氣象業務應用系統廣泛雲端/客戶端化，業務人員可使用iphone、ipad等移動智能終端，通過移動寬帶網使用雲端的業務資源、業務功能和業務系統，在遠程和移動中完成業務工作，改善並拓寬國、省尤其是地市和縣級氣象業務工作者的業務工作環境，實現縣級業務系統「零維護」。
7、激勵創新的環境
通用和專用氣象業務功能模塊和氣象算法完成功能組件封裝，通過逐步積累形成完備的氣象業務功能構件庫，使業務開發人員在氣象業務應用基礎平臺上可實現基於構件庫的可視化拖拽式應用軟體組裝，在不編寫代碼的基礎上完成氣象應用軟體的構建，從而大大降低氣象應用軟體的開發難度，大幅度提高軟體的研發速度，使業務創新成本達到最小化。
8、規範標準的技術
以氣象探測技術標準規範氣象觀探測儀器的生產過程和產品規格；以氣象數據技術標準規範氣象數據的格式、傳輸方式、處理和存儲管理方式、檢索方式以及發布方式；以IT技術架構規範各級業務和科研人員的應用開發產品；以標準使各專業領域之間的工作形成合力，加快業務發展和與國際接軌的步伐。
9、集約高效的資源
通過氣象雲建設，實現氣象數據資源、計算資源和存儲資源的集約化管理，大幅提高數據、計算、存儲資源和場地環境資源的使用效率，大幅降低能耗，節省氣象業務信息系統運行成本，實現效率和效益的成倍提升。
10、統一簡約的管理
在氣象數據、計算、存儲和場地環境資源集約化管理的基礎上，實現氣象部門全業務系統的統一管理和運行維護，提高業務系統運維的專業化水平，降低運維成本，提高運維效率。基於設備/系統狀態信息的獲取和分析，形成氣象業務整體和各業務版塊的實時運行態勢圖，進而完成對氣象業務整體的監控，以及各業務版塊的分級監控。
（二）三個關鍵點
1、氣象信息資源梳理（規劃）
氣象信息資源梳理（規劃）是指對氣象部門業務運行及業務管理所需要的信息，全面系統的做好從採集、處理、傳輸到使用的規劃。其核心是運用信息工程和數據管理理論及方法，通過總體數據規劃，打好數據管理和資源管理的基礎，從而作用到應用架構層次，促進集成化開發應用的實現。要使各單位內部，單位之間，部門與外部門的頻繁、複雜的信息流暢通，充分發揮信息資源的作用，就必須要進行統一全面的規劃。
對於一個氣象信息業務系統，必須首先明了系統運行所必需的信息資源情況，即：需要哪些信息（數據），這些信息從哪裡來，以及它的時空範圍、頻次、質量等等；如果這些條件無法全部滿足，那麼對它的最低要求是什麼，它的替代信息（數據）是什麼，替代的數據源在哪裡等等；對於業務單位和業務部門而言，也是如此。
信息資源規劃是一個完備的信息化建設體系中不能跨過的工作任務。做好氣象信息資源梳理（規劃）工作對信息化工作的進一步深入和提高有極其深遠的意義：首先，信息資源規劃作為氣象信息化戰略規劃的重要組成部分，是基石，也是有益的補充，能幫助完善整個氣象信息化建設的框架思路，對氣象部門做好信息化建設工作提供更好更全面的指導。另外，信息資源規劃遵循信息工程原理，強調數據規範化處理在氣象信息化建設中的中心和基礎作用，強調氣象部門中各種業務信息系統和管理信息系統間的協調和信息流的通暢。通過氣象信息資源規劃建立信息資源管理基礎標準，才能進行合理有序的氣象信息資源整合，在真正意義上消除「信息孤島」，為實現應用系統的集成奠定堅實的基礎。
通過信息資源規劃，可幫助理清並規範表達業務流程上各業務節點做為用戶對上遊業務節點的信息資源需求，落實「應用主導」，從而完成流程整體的信息需求梳理。在此基礎上，建立氣象信息標準和信息系統模型，用這些標準和模型來衡量現有的氣象業務系統及各種應用，符合的就繼承並加以整合，不符合的就進行改造優化或擇機重新開發。
2、氣象信息化戰略規劃
進行氣象信息化戰略規劃的目的，一是為了識彆氣象信息化的關鍵需求，制定切合實際的氣象信息化目標和長遠計劃；二是為了設計氣象信息化體系架構，實現全局性的資源、功能和業務系統的優化整合；三是為了形成氣象信息化的治理結構，為具體業務系統的建設提供管理規範和標準；四是為了在氣象部門內部達成信息化建設共識，創造變革的有利環境。
氣象信息化戰略規劃至少應包括：
「戰略性的氣象信息系統計劃」：在總的業務規劃（含組織計劃）和氣象信息系統計劃之間建立明確的關聯；
「業務架構的信息需求分析」：在氣象信息資源梳理（規劃）的基礎上，識別並整理出整體業務架構的完備的氣象信息資源需求，建立起戰略性的氣象信息系統總體結構，以指導具體的氣象業務應用系統開發規劃；
「資源分配」：對氣象業務應用系統的開發資源進行管理。
需要注意的是，氣象信息化戰略規劃不是「大而全」、而是「準而精」，不是「熱點組合」、而是「需求點組合」，不是「盲目跟風」、而是「為我所用」，不是「形成報告」、而是「達成共識」。因此，氣象信息化戰略規劃應當是動態的、可變的、漸進的，在基本藍圖明確後，根據實際情況不斷對細節進行調整，採用逐步迭代方式向目標靠攏。
3、SOA：應用軟體碎片化的基石
所謂軟體碎片化，是指氣象應用軟體將會以應用軟體組件群的方式出現在氣象業務平臺或者網絡服務等各領域，每一個應用軟體組件實現特定的有限功能（如：解碼、繪圖、資料庫接口、特定算法等），並在鬆耦合框架下，支持用戶的任意組合，以實現其所需要的業務功能組合，氣象業務的創新環境將因此而變得異常寬鬆和自由。
SOA主要是用來解決鬆耦合系統的集成問題的，它把鬆耦合的應用封裝成服務組件，屏蔽掉底層的複雜性，然後在服務組件之間通過簡單的精確定義的接口進行信息交互，從而實現應用的集成。SOA不關心底層的變化，即便服務組件內部發生變化，由它封裝的服務組件依然能夠繼續使用。
所以，在氣象雲平臺搭建之後，所謂SaaS層面的具體呈現，是氣象業務應用軟體的碎片化。而實現軟體碎片化的基礎和依據，便是SOA的引入和實際應用。
當然，原教旨意義上SOA所提供的服務與雲計算提供的SaaS有所不同，但就軟體碎片化所能夠給氣象業務創新帶來的蓬勃生機而言，兩者在理念和效果上都是相同的。
六、結語
信息化是人類社會永恆的話題，氣象部門也是如此。然而氣象信息化與氣象學科的科技攻關不同，後者是努力在瞄準的幾個關鍵性指標上接近、達到甚至超過國際先進水平，而氣象信息化則更多地關注氣象部門乃至行業整體生態狀況的全面改善；通過以「智慧氣象」為主題的氣象信息化建設，氣象部門的感知能力將更加敏銳完整而透徹，對外界變化的判識理解能力將更加準確細微，做出的反應更加及時到位，同時其周身將持續保持著旺盛的生命活力。
氣象信息化是氣象部門的工作，而不單單是氣象信息技術部門的；氣象信息化涉及到氣象業務的方方面面，而不僅限於以公共IT資源建設、管理和服務為主業的氣象IT部門業務範圍。氣象信息化需要所有氣象人的共同努力。
責編：fanwei