3月23日是世界气象日，今年的主题是“海洋、我们的气候和天气”，旨在帮助人们更加深入地理解海洋、气候和天气之间不可分割的联系。当前，全球变暖正以前所未有的速度发生，这导致冰川融化、海洋变暖、海平面上升，从而又促使更多、更频繁的极端天气气候事件发生，对人类社会的生产生活与社会治理带来严峻挑战。应对气候变化，提高自然灾害防治能力，强化综合减灾、统筹抵御各种自然灾害，气象服务在其中发挥着“第一道防线”的重要作用。

气象服务关系民生福祉与社会建设水平。今年政府工作报告明确提出，要加强应急救援力量建设，提高防灾减灾抗灾救灾能力，切实做好洪涝干旱、森林草原火灾、地质灾害、地震等防御和气象服务。“十四五”规划对我国气象工作也提出明确要求，包括强化气象科技支撑，提高数字化政务服务效能，提升自然灾害防御水平……发挥气象科技优势，推动智慧气象服务转型，提升应对气候变化能力，已成为当下业界普遍共识，也是服务生态文明建设、数字中国建设、乡村振兴等重大国家战略的必然要求。

创新融合三大核心技术

构建空天地一体化的气象服务云平台

中科星图以国家重大战略需求为导向，立足“GEOVIS/GEOVIS+”双轮驱动的产品战略，在强化科技创新的同时，不断拓展数字地球基础软件平台融合应用领域和场景，为特种领域、政府、企业、科研单位以及社会大众等各类用户提供前沿解决方案和数据支撑服务。GEOVIS气象数字地球应用平台，是中科星图面向气象领域重点布局和自主研发的气象服务云平台。该平台基于GEOVIS数字地球基础平台，创新集成了多源气象资料时空融合分析、AI短临天气预报、大气环境遥感实时监测技术，在短临天气预报、大气环境实时监测、环境影响评估等业务领域得到了成熟的应用，具有资源配置集约、运行高效、方便易用的显著特点，总体技术达到业内领先水平。截至目前，该平台已获得8项主要知识产权，包括4项授权专利、4项软件著作权，并荣获2020年度中国气象服务协会气象技术发明一等奖。该平台及相关技术在气象服务、环境监测等领域已成功落地十多个项目。

GEOVIS气象数字地球应用平台架构图

多源资料融合分析

助力强对流天气预报“早准快”

GEOVIS气象数字地球平台依托多源气象资料融合分析技术，为局地强对流天气监测预报提供高精度数据支撑，可根据不同用户需求，定制化输出区域高精度天气分析预报产品。该平台技术已在“区域高分辨率数值预报模式系统”项目中得到应用，建立的沿海区城高时空分辨率快速循环同化系统，为上海市气象局提供精细化海上大风、台风风雨、强对流天气监测产品。

多源气象资料融合分析作业管理架构图

相对于大尺度气象环境，强对流天气系统具有生命史短、突发性强等特点。由于生消速度快，因而难以把握。多源气象资料融合分析技术能够融合分析来自地面观测网、卫星、飞机、垂直探测器等空、天、地一体化的观测网数据，在平台自动生成三维的、高时空分辨率的气象格点场，通过计算各种强对流指数产品，能及时有效监测局地强对流天气系统发生、发展过程，提升气象预报分析的准确性。

台风三维效果图

台风路径效果图

GEOVIS+AI

为短临天气预报装上“智慧大脑”

如何让天气预报变得更准确一直是个世界性难题，尤其是针对局部短时强降雨等突发性灾害天气预报。类似“北京明天下不下雨”的大尺度天气系统预测，一般都还可靠。然而一旦涉及“朝阳区某局部地区未来两小时是否降雨”等更精细的预报，准确性似乎要大打折扣。近年来方兴未艾的短时临近天气预报（指未来0-2小时的预报），被公认为是解决这一瓶颈的最有效方法之一。随着大数据和人工智能的崛起，海量数据、深度学习、复杂神经网络等逐步应用，为短临天气预报研究带来了新机遇。现代天气预报本质上是一场数值计算。对于海量气象数据的处理，人类不擅长，却是AI的主战场。

GEOVIS气象数字地球应用平台基于深度学习技术，在雷达、卫星、地面自动观测站等多源数据的支持下，通过Encoder-Decoder（编码-解码）的框架设计及适用于降水预报的ConvLSTM算法嵌入，构建短临预报模型，并根据预报结果对模型参数不断优化，依次来提升模型预报效果。GEOVIS+AI的深度融合，为应对“天有不测风云”提供了智慧化解决方案，助力短临天气预报系统更精准，实现快速和智能化地监测预警强对流天气。

2小时短临推降水分布情况（左图为预测，右图为观测）

从数据获取到异常预警

一体化服务让环境监管省心省力

平台基于国产自主气象卫星，采用神经网络、多元回归、上下文算法模型等遥感监测技术，可提供对秸秆（火点）、火情、二氧化氮、二氧化硫、气溶胶、颗粒物等大气敏感要素的全区域、高频次的实时监测，并对监测结果进行自动化业务处理，实现从多源数据获取、数据标准化处理、监测分析、专题图制作、监测报告生成到监测异常预警的一体化服务，从而为城市环保监测、农业作物焚烧、森林火情监测等提供有力保障。

该平台已在生态环境部大气污染综合监测和防治业务中得到成功应用，有效提升了国家生态环境监测与保障范围能力。在“京津冀2+26城市”“汾渭平原”“长三角”大气环境持续监测中发挥了重要作用。

四川省西昌市火点卫星遥感监测图

目前，该平台及相关技术已成功落地十多个重大项目，在生态环境部、中国气象局、国家卫星海洋应用中心以及部分省市气象、生态环保单位进行了推广应用，有效提升了气象服务的精细化、智能化水平，为政府相关部门应对极端天气变化、开展环境监测评估等提供全面的决策支撑服务，获得了客户的充分认可，经济社会效益显著。

面向未来，GEOVIS气象数字地球应用平台将依托融合了“北斗+高分”的新一代GEOVIS数字地球基础软件平台，通过迭代升级底层架构，打造基础性、支撑性和平台型的气象服务应用基础支撑平台，面向气象海洋保障、生态环境监测、智慧交通和智慧农业等方向，为各类用户提供更精准、更智能、更动态的气象服务保障，为防范化解重大自然灾害风险提供科技支撑。