众包,你也可以摇身变成气象观测员

作者: 刘西川

来源: 《百科知识》

发布日期: 2020-08-27

本文介绍了众包气象的概念及其在现代气象观测中的应用。通过智能手机和移动互联网的普及,非专业人士也能参与气象观测,成为气象观测网络的一部分。文章还提到了国内外众包气象的实例和应用,以及社会气象观测的发展和挑战。

对于大多数人来说,一谈到气象观测,脑海中浮现出来的就是这样一幅画面:气象观测员站在百叶箱前,用温度表测量空气温度。其实,气象观测员除了要观测近地面的温、压、湿、风、降水外,还要观云识天。不仅如此,他们的工作还需要每年365天、每天24小时不间断,雷打不动。尽管如此,现有的气象观测站网仍然不能实现全覆盖,气象机构迫切需要更多、覆盖面更广的气象数据。

如今,这个问题有望得到解决,解决的途径就是依靠公众。随着智能手机和移动互联网的普及,特别是5G时代的到来,即便是非专业人士,也可以借助手中的智能手机,摇身一变成为气象观测员,成为庞大的气象观测网络中的一个节点,为气象预报事业添砖加瓦。

所谓众包,是指把过去由专业员工执行的任务,以自由自愿的形式外包给大众志愿者的做法。美团、蜂鸟、阿里等互联网机构都拥有众包平台,主要提供骑手、客服等兼职。将众包方法引入到气象观测中,即众包气象。这样一来,非专业人士在工作和生活之余参与气象观测,可以为专业气象机构提供更加多元、更为海量的气象数据。

2011年,美国在进行WSR-88D天气雷达双偏振升级改造时,发现专业气象观测站网难以为降水粒子识别算法的优化提供准确的高分辨率地面降水类型资料。因此,美国国家海洋和大气管理局的国家强风暴实验室提出,征集非专业人员利用移动智能设备提交降水类型资料,该计划被命名为mPING。mPING将降水类型分为雨、雪、冻雨和冰粒4种,让非专业人士判断起来也十分容易。

志愿者只需下载手机APPmPING或在在线将所观测到的降水类型以及时间、地点等信息提交到mPING服务器即可。

在我国,众包气象也已经起步。2011年11月,香港天文台与香港理工大学提出了社区天气观测计划,鼓励香港市民亲身参与天气观测活动,以增加对天气和气候的兴趣和认识。香港市民可以通过网站、社交网络以及智能手机APP等方式上传天气照片或天气观测报告,在分享天气状况的同时,极大地增加了香港的气象观测密度,对于提高防灾减灾能力也具有一定的启示意义。

目前,号召公众利用智能手机参与气象观测的应用正在迅速发展,智能手机APP是公众参与气象观测的主要工具。以我们都很熟悉的墨迹天气为例。而今,墨迹天气APP拥有6.5亿海量用户,其“观天者计划”是国内首个气象灾情图片实时收集平台。当用户所在地区出现暴雨、内涝、滑坡、泥石流、暴雪、冰雹、台风、大风、沙尘、大雾等气象灾情时,用户可进入墨迹天气APP的观天者通道拍摄或上传实时天气图片。

此外,福建省气象局的“知天气”、上海市气象局的“上海知天气”、象辑科技的“天气家”等APP或微信公众号等,也是通过建立志愿者手机报告网络,对某些天气实况进行实时报告和分享。值得一提的是“卦天”APP,采用卷积神经网络方法,首次在智能手机平台实现了对云状的智能识别,准确率高达90%。

随着各种嵌入式传感器的微型化和低功耗,智能手表、智能手环、谷歌眼镜、智能运动鞋等可穿戴设备也开始被应用于气象观测。

该类设备使用微型传感器收集气象要素,通过处理器上传到云平台,能够弥补一些边远地区观测站点少、资料不全的不足。如上海市气象局推出的徽章式微型气象传感器、北京象辑公司推出的WeatherON随身气象站、中科院深圳先进技术研究院推出的Thermodo私人气象站、小米公司推出的米家温湿度传感器、墨迹天气推出的“空气果”,等等。此类设备与智能手机相连接,即可实现气象信息的实时采集与分享。

2018年,中国气象局出台了《社会气象观测发展指导意见》,推动公众、企业、社会机构等多方参与进行社会气象观测,鼓励和引导社会各界开展气象大数据融合应用。2019年12月21日,社会气象观测联盟(Social Meteorological Observation League)在北京成立,初创成员单位包括墨迹天气、中国天气网、中国天气通、新浪天气通、彩云天气等。

这标志着我国众包气象的大幕正在加速拉开。

由于种种原因,利用智能手机进行气象观测,目前还存在很多问题:在参与观测的智能手机机主中,绝大部分属于非专业人士,他们不一定能保证24小时开机,这也就意味着,不一定能保证实时连续测量;通过智能手机所获取的数据容易受到外界环境的影响,其测量精度不如传统气象观测业务的精度高;智能手机数量庞大,所采集的数据量可以达到百万甚至千万量级,中间可能隐藏了非常多的误差信息……为此,科学家们正在着手开展手机数据质量控制、大数据处理等方面的研究。

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