杭州亚运赛场紧密观测如何“炼成”？

本文转自：中国气象报

编者按

杭州2022年第19届亚运会将于今年9月23日至10月8日举行。气象条件对赛事活动和运动成绩有着很大影响，有哪些智能化的观测设备和硬核科技亮相亚运，为亚运赛事保驾护航？让我们一探究竟。

智能化观测是杭州亚运气象保障服务工作的重要组成部分。2015年9月，杭州2022年第19届亚运会（以下简称“杭州亚运会”）申办成功，从这一年开始，亚运气象探测设施建设被纳入气象现代化发展规划中。

沿着北京冬奥会的脚步，亚运气象探测网建设、新型探测设备试验、智能观测先行探索正努力实现自我超越。

追赶

以冬奥会完善的探测体系为蓝本，沿着亚运服务需求方向，追目标、赶进度

5月份的最后几天，杭州市环境中心胡德云和他的团队正在杭州奥体中心布设城市冠层气象站和激光风廓线雷达、微波辐射计等垂直观测设备，这是5月以来亚运气象中心观测与网络部提交的气象探测设施增设清单的最后一项，后续就是设备调试和数据上传。

气象探测设施增设清单是亚运气象中心观测与网络部在不断总结各测试赛气象保障服务中存在的短板和不足而列出的建设清单。如3月8日，国际马联在桐庐马术场馆建设项目会上提出应在马厩中增设舒适度站；4月10日，冬奥气象保障服务观测网络团队提出应在主体育场馆顶部装设小型气象站；5月15日，在亚运火种采集需求调研中，主办方提出应加强风的观测……

亚运气象中心办公室副主任傅卫东介绍，亚运服务需要高质量的气象保障，完善的气象探测网是基础。浙江气象部门探测能力经过多年建设，虽有一定基础，但与亚运服务的需求相比还有较大差距，除了在场馆建设气象站外，气象部门还需要进一步完善雷达探测网、垂直探测网，提升特种气象观测能力等。

傅卫东说，为了赶进度，杭州自2019年起全面推进雷达网建设，市气象局将雷达建设任务落实到各区县，从规划、立项、选址到建设，要求9部X波段雷达在两年之内全部建成，同期还布设15部毫米波云雷达、对流层风廓线雷达、边界层激光风廓线雷达等，目前，已形成较为完善的垂直观测网。

此外，亚运气象中心还以北京冬奥会完善的观测体系为蓝本，根据需求不断完善亚运气象探测网，实现56个亚运场馆自动站全覆盖、亚运赛事特种气象观测全覆盖。“近期，亚运测试赛陆续开展，观测与网络部已派出相关人员密切跟踪。我们的目标就是沿着亚运服务的需求追目标、赶进度，不断夯实亚运气象服务的基础。”傅卫东说。

超越

以亚运气象探测试验研究为抓手，部门联动、多点发力，力求突破现有探测能力边界

5月15日，杭州市气象局与北京宏宇航天技术有限公司、北京航空航天大学、中国气象科学研究院联合开展天地一体化温湿廓线探测试验，该试验以亚运场馆为中心，在杭州国家基准气候站、浙江省气象探测基地部署两台地基红外高光谱大气干涉仪（AERI）设备，反演设备上空0至3千米大气温湿度廓线等数据，结合现有的微波辐射计、风廓线仪、毫米波云雷达等探测手段，运用数值模式和AI技术，最终提高了短临降水的预测能力。“星地联合反演的首批试验数据已经接入业务系统，正等待后期的评估。”胡德云对该项试验充满期待。

胡德云介绍，“各类探测手段日益丰富，新型探测技术更新换代快，我们开展局企联合试验，目的在于借助亚运气象保障服务这一契机，检验新技术新设备是否适合在杭州布点建设。”对此，杭州市佐格微系统有限公司总经理诸葛杰表示认同，作为企业方，他希望可以通过亚运会检验产品和设备，从而得到更优的数据。

天地一体化探测试验是局企合作开展联合试验的其中一项。实际上，杭州多类型探测试验从2018年起就已全面展开，目前已经与10余家企业联合开展智能观测、天气雷达协同、无人机边界层观测、激光气溶胶、激光风廓线、毫米波云雷达组网等探测试验，并取得较好成绩，部分已在亚运测试赛中得到应用。

此外，杭州市气象局还设立专项探测科研项目10余项，开展探测设备的应用研究，杭州市气象台预报员周淼承担的垂直探测应用研究就是其中之一。

周淼介绍，杭州市气象局近年来已在1.6万平方公里行政区域内建成8部毫米波测云仪、6部风廓线仪、6部微波辐射计，同址建设的综合观测站点5个，还有3部激光风廓线雷达和一个常规气球探空站，是国内大城市中最完善的气象垂直探测网之一，目前，通过探测试验建成开发的垂直遥感组网综合气象观测系统已经上线。“这些垂直探测仪器从不同角度对风、温度、湿度要素进行全天候高时空分辨率的实时探测，输出的分钟级数据经过质量控制和数据融合，综合各类探测资料特点，构建多点的实时模拟探空观测数据集，实时计算不稳定能量、风切变、涡度、散度、强对流等各类指数，将对短期短临天气预报及数值模式释用产生重要作用。”周淼说，目前，这套系统已经运用于亚运测试赛气象保障服务中。

亚运气象服务的多元化需求，助力气象探测能力的提升，如进行国省市探测技术服务交流，与高校的联合攻关等，胡德云说，杭州的气象探测创新团队已被杭州市总工会授予“高技能人才（劳模工匠）创新工作室”称号。下一步，他们还将通过多部门联合、多渠道发力、多平台联动，不断努力、超越。

向未来

以智能化应用为特色，智慧观测、智能应用，

让亚运气象更有“科技范儿”

“智能”，是杭州亚运会的办赛理念之一。“天脸识别”就是体现智能气象服务的成果之一。

2017年，在参与中国气象局“超大城市综合观测试验”中，杭州就提出智能观测的想法，并推进一批智能化气象探测项目的研究和应用，视频图像天气现象智能识别应用（即“天脸识别”项目）就是其中之一。

为此，作为杭州市高技能人才（劳模工匠）创新工作室领头人的胡德云承担了“天脸识别”项目算法研究任务，在全国各地采集了数百万张全天空图像和结冰、积雪、雾凇、雨凇等图像，经人工分类标注筛选出10多万张图片作为训练集，利用百度科技和海康威视AI开放平台，用深度学习（DL）方法训练了云状、云量、结冰、积雪等AI识别模型，将智能识别算法融入摄像机内嵌程序中，使一台普通的摄像机摇身一变成了能看云识天的智能化设备，让“天脸”变得像“人脸”般可被识别。经过现场比对试验，识别准确率达到90%以上。

目前，杭州已布设全天空鱼眼摄像机94套，全天候紧盯杭州的天空，实时图像在天气预报一体化平台上结合地理信息系统（GIS），增强现实（AR）和虚拟现实（VR）展示。

“天脸识别”不是杭州亚运会气象服务中唯一的智能元素，利用智慧城市建设中的智慧灯杆布设小微型、低成本、易安装、轻维护、便携化的物联网智能气象站，共享全市监控摄像机视频图像识别能见度、雨强、视程障碍现象等也是“智能亚运”气象观测上的探索。

2020年起，杭州先后在城市主干道秋石高架、德胜快速路布设城市智慧灯杆微站28个，沿亚运村和亚运主体育场馆大莲花周边以及交通枢纽处的高铁站布设微站20个，通过杭州市公共安全图像共享交换平台获取公安、市政、城管等各部门各行业监控视频图像，在35万个监控点中选择了1500个点位，运用图像识别人工智能技术识别大雾、积涝、路面结冰、降水强度等，形成智能、泛在的城市气象观测网。杭州市气象局还与浙江工业大学、百度科技联合组成科研团队，探索探测信息在交通智能导航上的应用，将常规气象站、智慧灯杆微站和图像识别的气象信息进行融合处理，完成城市道路气象条件预测，并将天气实况和演算结果应用在百度地图导航上。

在亚运气象服务需求带动下，杭州市气象局已与高校、气象科学研究院、企业合作，利用天气雷达、卫星遥感、地基观测进行大数据融合应用，努力让海量气象数据简化成一张图、一个报警信号，真正发挥效益。