李玉华，褚 希，杨秋彦

我国的气象灾害占各类自然灾害的70%以上，随着经济社会的发展，气象在防灾减灾中的作用越来越大。近年来，通信技术和移动互联网快速发展，社会智能化水平不断进步，“互联网+”背景下行业和公共服务领域的智慧气象服务需求日益迫切，智慧服务已成为气象服务发展的主流[1-3]。但气象部门受观测环境和观测站点布局的诸多限制，自身的观测数据已不能完全满足智慧气象服务的基础数据需求，社会化气象观测已成为气象部门获取更多的服务数据，弥补常规气象站观测覆盖不足的重要手段。因此，在“互联网+”时代，以行业气象需求为牵引，将气象服务与行业进行深度融合，以气象服务为核心,融合气象服务行业数据资源,建立“气象+”服务模式，开展预报精准、服务精细的智慧气象服务是主要发展方向[4-6]。

中国铁塔股份有限公司是大型通信设施综合服务企业，塔类建设总量200万座，新建铁塔共享水平由最初的14%已提升到78%。中国铁塔山东省分公司拥有占全国基站第三的13万座铁塔资源，铁塔布局广泛、密度大，铁塔搭载数据海量且多元。因此，开展“气象+铁塔”合作模式研究，在深入开展铁塔行业气象服务合作的基础上，对铁塔搭载的多元数据进行相关挖掘，将铁塔搭载数据与气象服务数据进行深度融合，建立“气象+”服务模式，利用跨领域、跨行业的多元数据补充气象服务的基础数据，可有效提升气象服务精细化水平，提升气象服务空间。

1 现有条件分析

1.1 政策条件分析

2019年9月，山东省气象局与中国铁塔山东省分公司就推进事企共同发展达成战略合作协议，共同服务山东省经济社会发展。2020年5月，山东省气象服务中心联合中国气象局公共气象服务中心、中国铁塔山东省分公司，在建立气象与铁塔的合作机制，实现多方信息的共享，实现多元数据时空同步与深度挖掘，建立跨行业信息获取、存储、共享规范，探索气象与行业合作方式等方面展开研究。

1.2 数据资源分析

中国铁塔向社会提供多元化服务，目前已为国土、农林、应急管理、交通、石油、生态环保、卫星定位、边缘计算等行业和领域提供诸多信息化解决方案，中国铁塔公司在服务多行业多领域，有效提升社会信息化水平的同时，铁塔塔站平台也拥有丰富的社会化资源和数据[7-9]。中国铁塔山东省分公司在水文监控、环境监测、地震预警、森林火灾等方面，通过部署高点全景、热成像监控设备，匹配传感数据，联动低点视频等，实现了“立体监控一张图”，还通过校企合作，推出了大气自然净化能力站、大气容量站、边界传输监测站，为大气污染治理提供了有效的数据支撑。

2 “气象+铁塔”合作模式

在“互联网+”不断深入应用的信息时代，气象部门不仅要深入各行业开展气象服务，更要与行业用户深度融合、相互支撑，协同发展，共同创新。“气象+铁塔”的合作模式，可充分考虑气象部门、铁塔公司以及铁塔搭载应用的第三方行业和部门，利用各自业务与资源优势，进行资源和信息的沟通、设施共建共享，共同开展气象、铁塔、铁塔搭载第三方的相互合作，整合数据资源。

2.1 合作建设铁塔气象站

气象观测数据是气象预报预测的来源，也是气象服务的基础。气象台站按照气象探测环境的技术规定建设，对探测环境有明确的、严格的要求。气象探测站网的台站点包括：大气本底观测站、国家基准气象观测站、基本气象观测站、一般气象观测站、区域自动气象观测站、高空气象探测站、天气雷达站、气象卫星地面接收站、酸雨观测站、土壤水分观测站等[10-12]。受建设标准、观测环境等因素的影响，气象台站不能随着气象服务需求的增加而实时的建设新站点，新的气象台站的建设不仅仅是观测设备的部署和运行，更是一项涉及场地规划、周边环境、配套设施、行政审批等诸多方面的复杂工程。因此，在有具体场景的气象服务需求，而没有气象站点的情况下，气象服务基础数据的获取，可借助广泛分布且基础设施完善的铁塔基站，进行气象观测设备的搭载，铁塔气象站可操作性强，并可有效开展观测。

铁塔部门具有先进的挂载设备和智能数据平台，借助铁塔部门的铁塔、站址和电力保障优势，气象部门可利用其通信塔站资源和电力、机房等配套设施，推进气象监测、气象信息发布等气象设施建设。在开展气象服务急需现场实况资料，但现有气象站网布局不能满足需要的情况下，结合山东省铁塔基站分布，可考虑选取附近的铁塔基站，进行铁塔气象站的建设、安装、测试和应用。基于铁塔建设小型自动气象站，进行温度、湿度、气压、风速、风向、降水量、总辐射、地温、土壤湿度、能见度、路面状况（积水、积雪、覆冰厚度）等要素的观测，弥补常规气象观测站的不足。特别是针对特殊地形、地貌的局地小气候，如大风风口、雷暴易发点、大雾易发点，可以探索充分利用铁塔公司基站实现“铁塔基站+自动气象站”新模式，布设站点，获取气象服务观测数据。

2.2 “气象+铁塔”的台站代维和设施建设支持

气象台站代维。目前气象台站的维护占用相当一部分人员资源，气象部门的维护成本较高，山东铁塔以铁塔基站建设和维护的丰富经验为载体，建立了集铁塔、机房、电力保障和专业化维护为一体的综合服务，具备专业化维护能力和智能监控系统，与铁塔部门合作进行气象台站的代维，借助山东铁塔专业化的维护队伍，以及可到达全省的乡镇、村庄的网格化维护能力，为全省气象自动观测站点提供日常巡检、供电保障、故障处理等维护服务保障。山东铁塔作为移动通信基础设施综合服务商，利用5G、物联网、大数据、云计算等新技术手段，可协助气象部门进行“智慧”气象观测设备的优化智能升级和服务。

气象设施建设。气象部门利用现有的气象观测站址资源，按照国家和部门有关规定，在确保探测环境和观测设备正常运行的基础上，可尝试开放气象设施资源进行移动通信基础设施建设，提高移动通信信号覆盖广度与深度，节约铁塔设施建设的选址成本，推进气象观测站址资源的高效利用。此外，气象部门具有专业的雷电检测与防护能力，可为铁塔通信基站等设施提供防雷检测和专业防护。气象部门的手机客户端、专业气象服务网、气象短信、微信平台等可为铁塔部门在重大活动和应急保障等方面提供专业的气象服务支持。

2.3 气象、铁塔、社会化第三方的大数据共享与合作

实现智慧气象服务，仅依靠气象部门的基础数据，无法满足行业深层次、精细化的服务需求，只有将气象服务数据与行业需求进行深度融合，加大气象与行业的共同合作，才能提供更加专业化、精细化的气象服务产品。

铁塔基站拥有智能数据平台，先进的挂载设备，支持多行业、多设备、多应用的接入，为社会化第三方提供信息和数据传输服务，铁塔基站利用高点视频监控平台进行设备监控，通过对数据进行分析研判推送预警信息，实现部门间的联动和数据信息共享。因此，基于铁塔搭载数据，建立多源资料融合的气象服务大数据集，利用社会化第三方在铁塔平台上搭载的数据，可对多行业、多领域的多元数据进行采集，加强气象、铁塔、社会化第三方间的大数据共享，形成由气象部门、铁塔公司、社会化第三方等共同参与的高效气象大数据信息网，利用跨领域、跨行业的多元数据补充气象服务的基础数据开展“气象+行业”服务模式，可有效拓展气象服务领域。

3 多元数据在气象服务中的应用

3.1 多元化数据的融合分析

搭建数据应用底层的数据库系统是探索气象与行业数据融合分析的基础。基于铁塔搭载的多行业大数据，在气象与铁塔、行业间相互合作的基础上，实现多方信息的共享，实现多元数据时空同步，需建立跨行业信息获取、存储、共享规范，依托气象全国综合气象信息共享平台（CIMISS）数据环境[13]，建立跨行业数据共享交换平台，收集、整理、融合跨行业大数据应用所需的各类数据、组件和接口。目前部门间在数据统一规范方面还没有形成标准，行业数据与气象数据的融合过程中，存在一定的“数据壁垒”，利用行业数据进行融合深度分析要充分考虑进行多源数据资料的融合问题，因此，要开展大数据处理、大数据挖掘、大数据分析等技术研究，利用大数据技术加强气象大数据与行业大数据融合应用，进行跨行业大数据在灾害影响预报、天气预警、精准气象服务等方面的融合，推进“气象+铁塔”智慧服务与应用。

3.2 多元化数据的气象服务信息挖掘

针对多元化融合数据，提取气象服务有关的信息，进行多元数据的深度挖掘，可利用人工智能识别、数据挖掘技术，从海量行业数据中提取对气象服务潜在有用的信息和数据，数据挖掘的过程包括数据库技术、统计学、机器学习、模式识别、神经网络、信息检索和空间数据分析等技术的运用[14]。在数据库中进行信息发现，通过综合、汇总、归纳和对比分析数据特征，针对气象服务相关数据进行特征提取、汇总并形成目标类数据，获取对气象服务有用的相关信息[15]。

此外，可充分利用图形图像处理和识别技术进行铁塔搭载行业视频数据的处理，提取有价值的信息和数据，开展森林火险、水位观测、大雾气象要素相关分析，挖掘铁塔搭载跨行业数据在气象服务领域的应用价值，基于铁塔搭载数据挖掘出的有效气象服务信息可以用于服务决策、行业生产控制、气象因素影响分析等。

3.3 铁塔搭载数据的气象服务应用前景

基于铁塔搭载数据的“气象+铁塔”服务，将行业大数据技术与气象数据融合，在交通、旅游、电力、水利等行业，有着广阔的应用前景。

针对交通行业，利用铁塔搭载的大雾、降水等天气实景监测数据，可作为气象站能见度和降水监测的有力补充，对于定点、定时的大雾、降水量实况预报有较大意义，更加精准的大雾、降水等预报预警服务，助力交通部门的指挥调度；针对旅游行业，基于铁塔搭载的旅游景区的视频数据，可获取当地的实时天气状况、景区全景画面、客流量密度等，可辅助气象部门开展旅游景区天气预报、特色赏花赏景气象预报等；针对电力行业，基于铁塔搭载的配电设施数据，对电力设备的运行状态、对负荷状态进行数据提取，结合实时气象因素数据，建立融合外部气象因素的电力设备运转状态评估模型，为电力设备的维护提供支持；针对水利部门，铁塔搭载设备的降水量数据可作为气象站降水量要素的重要补充，将当前水位和汛限水位结合降水量数据可用来预测水库增水情况，可在水库泄洪、汛情报告等决策服务中发挥重大作用。

4 结论

开展“气象+铁塔”合作，是气象服务模式的新探索，加强气象部门、铁塔公司及铁塔搭载数据第三方行业的深入合作，以铁塔搭载数据为依托，积极引入社会化观测数据和资源，探索多行业数据资料和气象数据融合方法，挖掘气象服务相关的行业服务数据，可有效弥补常规气象观测数据的不足，实现跨行业大数据在气象服务中的应用。开展“气象+铁塔”合作模式下铁塔搭载数据在气象服务中的应用研究，有助于突破现有行业气象服务瓶颈，拓展气象服务领域，提升智慧气象服务能力，具有广阔的应用前景。