天智全球海洋区域气象服务系统

1. 成果简介

天智全球海洋区域气象服务系统针对导航关键要素需求，对标海表风场、海表洋流、风浪、涌浪和混合浪预报国际领先水平，通过对模型效果比较、考虑业务稳定性需求并选取任务导向的参数化方案组合，形成耦合模式预报系统。通过不断优化模型参数设计，进行不同海区的结果比较，同时优化模式初始场背景场的匹配度，构建导航任务下的模式预报能力。

本系统订正方案以时空预测结合海洋-大气耦合物理要素的方法，建立了一种基于计算效率时空注意力的神经网络模型，自适应地获得相关要素特征集，再以选择的特征集进行机器学习建模，开展多元预测。

通过评估海洋导航数据质量的时效性、准确性、一致性、规范性、完整性和稳定性的多维度评估指标体系，确定各级评估指标的权重，最终得到数据质量综合评估结果。同时从人员、环境、船舶、管理四个方面出发，对远洋航行进行全面风险因素的分析和确定，并根据风险因素搭建风险模糊综合评估模型，完成对航行风险的全面评估。

采用综合显示技术对全球海洋区域气象综合态势显示软件全流程、要素资源访问使用情况、软件用户终端分布情况、软件性能瓶颈定位和要素管理、异常情况告警及辅助应急处理等进行全面的监测、分析和呈现，以实现对全球海洋区域气象综合态势显示软件的多维度监控和管理。

构建海洋气象全域一体化时空数据模型编码体系与数据治理体系，实现大气海洋基础数据质量提升；开展多源异构海洋气象大数据治理，提升大气海洋基础数据质量；搭建面向复杂业务场景的海洋气象数据共享服务平台，支撑海洋气象数据的高效共享服务与应用。

将导航应用下的大气海流波浪预报与人工智能智能订正技术相结合，研制海洋气象环境一体化智能预报软件，实现轻量便携式、一体化、快速有效的海洋环境多要素预报，并开展业务化示范应用，针对预报结果进行综合评估和检验验证，使软件不断迭代优化更新。

根据软件工程化设计、开发、维护、管理流程，在充分调研、分析、规划用户需求的基础上，构建高内聚、低耦合的多层级系统架构；采用模块化开发方式，对不同用户需求形成个性化定制方案，按需完成系统组件与应用；根据发布预报数据的属性和特性，研究有针对性的多手段图形渲染实现方式，充分体现软件能力与数据优势；研究提升用户体验和强调用户反馈的新手段，为软件系统不断迭代升级保驾护航。

2. 技术创新点

该成果技术创新主要包括：基于海洋气象模式数据的智能订正，在导航应用下的大气海流波浪预报模式多任务导向的智能综合评估分析建模，集成全球海洋区域气象综合态势显示与多源异构海洋气象科学数据融合存储、研发出国产化海洋气象环境一体化智能预报和全球海洋区域气象综合态势显示软件。

3. 技术成熟度

该成果当前处于产品化阶段（市场应用）。系统面向海上船舶导航服务需求，针对气象导航自主化的问题，攻克多任务目标驱动的智能航路动态规划与多源异构气象导航数据优化等关键技术，打通“预报-观测-导航”链条并稳定运行，为中国海洋科考、专用船舶、货船的海上作业与航行常态化提供未来7天、每6小时更新、尺度为5海里×5海里的海洋气象要素支撑和航路规划，建立了海洋区域气象服务与保障体系。2023年系统已经累计保障航次42次、航程110,335海里，保障下潜专项任务187次、其他专项任务19次，规划优化航线100余条，包括中-澳、日本-新加坡和中-泰等重点航线。

4. 可应用领域

海洋气象要素精准保障，海洋气象导航规划服务保障，气象数值与智能模型评估与集成。

5. 联系人

沈星辰，xingchen@iscas.ac.cn，15201478427