氣象類稿件自動生成系統的開發研究及應用

王雨婷

（赤峰市氣象局 內蒙古 赤峰 024000）

0 引言

隨著社會經濟及科技的日益發展，社會對電視節目的認可度不斷增強。 人們的生活方式亦在不斷豐富，受到天氣限制的活動逐漸變多，因此氣象類影視節目的受歡迎程度隨之增加。 以天氣預報為代表的影視節目根據社會的變化在逐漸改版翻新，收視率一直居高不下。 在制作天氣預報影視節目中，撰寫播報稿件是節目中的重要環節。 稿件編輯需在較短的時間內完成大量的氣象信息收集及稿件撰寫任務。 為實現原始數據從人工提取到全自動提取的轉化，人們開始研發并應用業務輔助的讀取生成調用程序。 此程序的運用不但可以提高預報信息的準確性，還可以實現編輯的手動操作到自動處理的轉換，極大地提高了工作效率。 本文基于Python 語言，對氣象類稿件自動生成系統的開發及應用進行了一系列的研究，以期解決氣象類稿件撰寫工作繁雜低效及稿件質量難以保證的問題，為氣象節目的正向發展提供動力。

1 氣象類稿件自動生成系統的需求分析

1.1 氣象類稿件撰寫總體現狀

隨著人們對氣象類節目質量要求的不斷提高，氣象類稿件編輯工作對氣象信息的需求量越來越大，對節目輸出信息的時效性、準確性及豐富性要求越來越高，氣象播報稿件中的內容及播報形式亦需趨于多樣化。 準確豐富的節目播報內容能夠滿足人們豐富多彩的生產生活需要。天氣預報稿件編寫的數據主要來源于全國綜合氣象信息共享平臺 （ China Integrated Meteorological Information Service System，CIMISS）、城鎮預報、公眾預報、預警信息、雨雪情報等氣象服務信息平臺，氣象服務信息平臺的數據一般分為兩類：一類數據被稱為“實況數據”，另一類被稱為“模式數據”。

實況數據是氣象學科中相對原始的數據，實況數據的采集工作主要借助氣象站來完成。 通過衛星遙感技術、氣象站氣象數據自動采集與收集系統或簡單的人工觀測等多種方法來實現氣象站點觀測數據的收集。 收集來的數據需要通過設定好的機器程序編碼為二進制，將編碼好的數據傳輸到數據庫中儲存，再通過特定的傳輸協議進行傳輸，將本省觀測站點的全部實時相關數據打包上傳到國家氣象信息中心的通信臺［1］。 據中國氣象局2022 年9 月14日發布的統計數據顯示，截至2021 年底，我國擁有國家級地面氣象觀測站10 930 個，省級常規氣象觀測站55 719個，加上其他類型的地面觀測站點，已建成7 萬余個地面氣象觀測站，全國近4 萬個鄉鎮實現自動氣象觀測站全覆蓋［2］。

模式數據是由高性能計算機以當天的天氣實況數據為源頭通過物理方程計算得出的。 通過已知的天氣現象，推測計算出之后的天氣情況。 將推測出的結果用經緯度網格來呈現，經緯度網格中的每個點就表明了該經緯度地區未來某個時刻的氣象狀況，包括了降水、氣溫、日照等氣象因素，進行推測計算的計算機程序被稱為模式系統。

要想將收集到的數據在氣象類節目中進行實際運用，需要通過一套特定流程將處理好的數據最終傳輸到預報員的手中。 收集來的不同數據在到達通信臺后會被分為兩種路徑處理：一是實況數據的路徑，實況數據先通過計算機對數據中包含的BUFR 解碼，在提取到需要的物理量信息后，將其寫入到一個關系型數據庫中進行緩存，后續定時進行重復工作，直到將全部站點同一個時刻的物理量信息提取出來，傳輸到預報員客戶端軟件訪問的高速存儲服務器中；二是處理模式數據的路徑，此類數據相比實況數據在處理上要簡單便捷許多。 模式數據前期無須進行一系列的解碼工作，通信臺可以直接將數據傳送到一個高速解析服務器中，然后通過解碼、衛星通道拆分等操作，直接寫入到高速存儲服務器中，供預報員客戶端軟件訪問，便完成了氣象類影視節目所需數據的監測、獲取、傳輸、運用、播報等全部流程。 如圖1 所示。

圖1 數據傳輸流程圖

實況數據及模式數據被稱為天氣預報之源，是氣象類稿件撰寫的直接依據。 在撰寫氣象類稿件時，需要在收集到的數據中查找可用的信息，篩選的數據量極為龐大，此項工作如果僅僅通過人工來完成，難度很高。 因此，智能化及自動化是一個明顯的發展趨勢，亦是一個重要的發展需求。

1.2 氣象類稿件撰寫工作流程現狀

近年來，赤峰市各旗縣區天氣預報節目數量不斷增加，不少節目前后都經歷了多次的改版更新，導致氣象類稿件撰寫工作中所需的氣象預報數據及產品需求都隨之增加，氣象數據的采集及整理難度逐漸升高，使稿件的撰寫工作變得更加復雜煩瑣。 目前我市氣象類影視節目稿件編寫主要由采編人工編寫來完成，需要人工手動在CIMISS 查找各旗縣區每日最高溫度及天氣現象等其他各種氣象要素，再與24 h、48 h 城鎮預報中提取到的溫度、風向、風速、天氣現象等氣象數據進行對比分析，以上工作僅僅只是完成稿件編寫所需數據查詢的準備工作，為了保證氣象播報節目的綜合質量，氣象稿件的內容還需要更加豐富、及時、準確。 因此，工作人員需要圍繞氣象類稿件的撰寫開展大量的工作，其中包括對氣象原始數據進行校對、對比及結論分析，還有提取氣象服務產品有效信息等項目，將最終分析研究的結果與通俗簡潔、邏輯清晰的語言文字相結合，最終進行統一的文本編輯，一套完整的流程下來將是一個非常龐大工程。 據統計，每天各旗縣區撰寫氣象類的稿件7 篇，進行數據查詢與對比工作120 多次，耗時30～50 min，龐大的工作量給工作人員增加了巨大負擔。 每天都是如此的工作強度，除了挑戰工作人員的技術能力，也是對心理素質的考驗。 數據信息的準確率、數值區間范圍、文本語言規范亦難以保障［3］。 由于電視天氣預報節目制作及具體的氣象數據具有很強的時效性，氣象類稿件的撰寫及播報工作都必須在規定時間節點之內完成，需要對各種氣象數據進行準確快速的篩選［4］。 因而工作人員要在短時間內進行大量的氣象數據比對及數據分析，不僅要消耗大量的時間，同時數據的準確性亦很難得到保證。

2 氣象類稿件自動生成系統的作用

2.1 減輕相關人員壓力

氣象類節目是氣象部門為公眾防災減災及生產生活服務的重要窗口，亦是公眾獲取氣象信息的重要渠道，氣象稿件的撰寫作為氣象類影視節目中尤為重要的環節，保證其質量是提高天氣預報節目質量、豐富節目內容的重要前提，只有通俗簡潔、層次清晰的稿件，才能讓播報在達到準確標準的前提下更加具有條理。 在撰寫稿件的過程中需要提前搜集大量的氣象資料，挑選并提取出相關的數據進行加工。 氣象類稿件自動生成系統能夠進行數據讀取處理及預報產品信息分析工作，且都是通過系統自動完成的，相對人工進行數據處理所花費的時間減少許多，工作效率得到了極大的提升，很大程度上減少了工作人員每天重復煩瑣工作的壓力。

2.2 保證氣象類稿件質量

撰寫氣象類稿件需要及時、快捷地提取有效資料信息，亦是提高撰寫效率的第一步［5］。 除了要確保稿件撰寫的效率之外，相比于其他影視節目，準確性是氣象類稿件撰寫的首要基本準則，氣象部門將提高預報準確率作為重中之重。 要想保證氣象類影視播報的質量，氣象類影視節目的個性化、多樣性、時效性、準確性以及完整性都極為重要。 氣象影視節目制作的時間有限，要求在短時間內完成節目稿件撰寫、數據生成、錄制、后期制作、傳送等多個復雜煩瑣的工作環節［6］。 因此，本文所研究的氣象類稿件自動生成系統的開發及后續的應用具有重要意義及重大價值。 氣象類稿件自動生成系統能夠自動整合信息資料，完成氣象類稿件的撰寫，通過設定好的固定流程更好地保證稿件的綜合質量。

3 氣象類稿件自動生成系統分析

3.1 系統的功能設計

氣象類稿件自動生成系統設計主要是通過對系統配置文件的編輯定義來實現一鍵生成氣象類稿件的自動化處理。 處理操作主要包括獲取本地時間、自動讀取數據、自動提取產品有效信息、自動調整稿件長度及自動添加素材等項目。

目前，氣象類稿件主要數據是來源于地面實時觀測數據及各類氣象預報產品，在數據讀取及處理、預報產品信息分析、稿件編寫方面，采編人員很難在規定時間內同時進行。 因此，想要更加高效地完成氣象類稿件的撰寫，就需要將數量較多的氣象數據及產品，按照實際業務流程需求進行有條理、有目的的自動處理［7］。

例如：通過固定路徑報文來獲取對應每個旗縣的天氣、風向、風速，通過輸入當日天氣，可以自動對比之前24 h 與48 h 的溫度上升下降的趨勢與范圍來輸出對應詞條，再通過獲取的數據信息鍵入模板，來生成每日氣象播報時所需要的稿件。 處理后，所有數據將自動轉變，不需要再通過人工進行復雜煩瑣的處理，系統運行后，“自動化”特點給實際業務工作帶來最大的效益就是提高了工作效率。

3.2 系統的數據采集

氣象類稿件自動生成系統設計中包含數據采集的步驟，當涉及數據采集部分時，使用Python 的文件處理功能及數據結構（如字典及列表）來讀取文件內容、分析數據并提取所需的信息［8－9］。

以下是系統采集部分所用的技術實現方法：

（1）數據路徑設置。 使用open（）函數打開指定路徑下的文件，以只讀模式讀取文件內容，并使用file 變量引用該文件對象。

（2）文件讀取。 是通過readlines（）方法，逐行讀取文件的內容，并將每一行的數據存儲在列表lines 中。

（3）數據采集處理。 是對于每一行數據，使用空格進行分割，去除空格后的元素存儲在列表例如：data＿10 中。其次，將第一個元素作為鍵（城市名稱），將整個列表例如：target＿10 作為值，構建一個鍵值對，并存儲在字典tempDict＿10 中。

（4） 數據分組。 是通過特定字符串， 例如（′24～48″48～72′）來標識數據的不同時間段。 當遇＇24 ～48＇時，將當前的tempDict＿10 存儲在res＿10 字典中，并重新創建一個空tempDict＿10 字典。 當遇到＇48 ～72＇時，表示數據采集已完成，跳出循環。

（5）數據提取。 例如：從res＿10 字典中提取特定城市的數據，并存儲在不同的變量中，以供后續處理及使用。

該方法展示了數據采集的一般流程，包括文件操作、數據解析及組織，以及數據提取及存儲。 通過此方法，可以有效地從給定的文件中采集及處理數據，為后續的數據分析及應用提供準備。 設置預報數據讀取節點，達到簡單而快速的效果，同時也可以有效地避免數據混讀錯誤。

3.3 系統的數據處理

獲取各數據的處理，需要針對每個城鎮的所獲取的各要素數據，通過判斷類型的不同，將其進行分類并存儲在相應的變量中。

以風要素為例：使用條件語句（if 語句）對每個城鎮的風力數據進行判斷。

風力級別分類：根據風力級別的不同，將風力數據進行分類，并將分類結果存儲在相應的變量中，寫入到指定路徑生成的文件中。

不同風力級別的判斷：根據不同的風力級別，將變量賦予相應的描述，如“風力不大”“風力適中”“風力稍大”“風力偏大”及“有大風陣風7 級以上”。 通過代碼，可以對風力數據進行分類及處理，根據不同的要素獲取相應的描述結果。 可以根據分類結果進一步使用及分析各類要素數據，數據處理方法可以幫助更好地理解及利用各要素數據。 在自動生成氣象類稿件時再使用一系列的if?elif?else 條件語句，根據各要素的范圍判斷應該選擇哪個描述文字，將對應的描述文字賦值給對應的變量。 然后通過write（）方法向文件中寫入文本內容：各個地區的天氣預報信息。 最后通過字符串拼接將變量中的值與固定文本連接起來形成完整的描述。

氣象類稿件自動生成系統主要采用了一種基于Python 語言代碼的實現方法，進行構建程序結構、設計數組、調用數據文件、編輯對話框等一系列操作，并結合CIMISS 氣象服務系統原始數據開發自動、錄入處理程序。

4 結語

綜上所述，我國經濟一直在不斷發展，社會和諧進步及生態環境的可持續發展越來越與氣象條件變化息息相關。 隨著氣象科技的快速發展，在計算機系統的支持下，氣象類稿件編寫資料越來越多，信息量亦越來越大，稿件編寫所需的數據讀取及結論分析方式發生了重大改變，整體過程減少了人工操作，實現信息數據自動化轉變，提高了制作的工作效率。 本系統不僅可以簡化制作業務流程，還可以避免由于人工編寫氣象類稿件時出現效率低下、數據錯誤、數值區間不統一、文本編寫差異等問題，使節目在數據量快速增加的同時，保證了業務效率及節目質量的同步提高及發展。