2025年大学《气象技术与工程》专业题库—— 气象技术与工程专业实践设计方案.docxVIP

2025年大学《气象技术与工程》专业题库——气象技术与工程专业实践设计方案

考试时间：______分钟总分：______分姓名：______

考生注意：请根据以下要求，完成一份完整的气象技术与工程专业实践设计方案。

1.背景概述

某区域（可自行设定地理范围和气候特征，如：长江中下游平原）近年来强对流天气（如雷暴、短时强降水、大风）发生频率和强度有增加趋势，对当地交通运输、农业生产、电力供应及民众生命财产安全构成严重威胁。现有气象监测网络在时空分辨率和覆盖密度上存在不足，难以满足精细化预报预警和应急响应的需求。为提升该区域强对流天气监测预警能力，拟设计并实施一套基于多源数据融合的强对流天气智能监测预警系统。

2.设计目标

*构建一个覆盖目标区域的立体化气象观测网络，提高强对流天气要素（风、温、湿、压、降水、雷电等）的监测时空分辨率。

*建立基于多源数据（地面自动站、探空、雷达、卫星、社交媒体数据等）融合的强对流天气智能识别与跟踪算法。

*开发一个实时预警平台，能够对潜在的危险天气进行分钟级预警，并提供包含影响区域、强度、移动路径等信息的可视化预警产品。

*形成一套与当地应急管理部门联动的信息发布机制，确保预警信息及时有效传递给相关部门和公众。

3.技术路线与系统设计

*观测系统设计：

*布设高密度自动气象站网络，站点间距控制在10-15公里范围内，重点加密城乡结合部、人口密集区及易发灾害区域。

*在区域内关键位置（如河谷、山口）增设风廓线雷达或激光雷达，用于探测垂直风场结构。

*利用商业无人机搭载高精度气象传感器，进行移动探测和灾前灾中侦察。

*部署基于物联网的微型气象站，实时采集土壤温湿度、小气候等数据。

*建立社交媒体气象信息采集与处理模块，利用文本挖掘和图像识别技术，辅助识别极端天气事件。

*数据处理与智能识别：

*构建统一的数据接收与质量控制平台，对多源异构数据进行格式转换、时空对齐和质量评估。

*利用机器学习或深度学习算法，融合多源数据进行强对流天气要素（如积雨云顶高度、上升速度、含水量）的智能反演与融合订正。

*开发基于追踪算法的强对流系统（如单体）识别与生命史追踪模型，实现高精度的动态预警。

*预警平台与信息发布：

*开发集数据展示、模型运算、预警生成、信息发布于一体的预警服务平台。

*实现预警信息通过多种渠道（如手机APP推送、短信、网站、电视、广播、户外大屏）自动或半自动发布。

*预警产品包括预警级别、影响区域（网格化或兴趣区）、主要天气要素（风速、降水强度）、预计发生/影响时间、建议防范措施等。

*系统集成与联动：

*设计系统硬件（传感器、传输设备、供电系统）和软件（数据库、算法库、应用软件）的集成方案，确保系统稳定运行。

*建立与当地气象部门、应急管理局、水利局、交通局等相关部门的数据共享和业务联动机制。

4.实施计划

*第一阶段（3个月）：需求详细调研、系统总体方案设计、观测设备选型采购、场地勘测与站址确定。

*第二阶段（6个月）：观测设备安装调试、基础网络建设、数据处理平台搭建、智能识别算法初步开发。

*第三阶段（4个月）：系统联调测试、预警平台开发与集成、部门联动机制建立、业务人员培训。

*第四阶段（3个月）：系统试运行、效果评估与优化、完善技术文档、正式业务运行。

5.预期成果

*建成一套功能完善、运行稳定的区域强对流天气立体化监测网络。

*形成一套基于多源数据融合的强对流天气智能识别与跟踪技术方法。

*开发一个实用的强对流天气实时预警平台及可视化产品。

*建立有效的跨部门信息共享与应急联动机制。

*产出一套完整的系统设计方案、技术文档、操作手册和评估报告。

6.资源需求与风险分析

*资源需求：主要包括资金（用于设备采购、软件开发、人员成本）、人力资源（项目团队、技术人员、数据分析师、运维人员）、场地资源（观测站址）、技术资源（传感器技术、算法开发平台）。

*风险分析：

*技术风险：多源数据融合算法精度不足、无人机探测受天气影响大、系统稳定性问题。

*实施风险：设备采购延迟、站点选址困难、施工安装问题、部门协调不畅。

*成本风险：项目总成本超出预算。

*应用风险：预警信息发布不及时、公众预警意识不足、联动机制效率不高。

*应对措施：加强技术预研与验证、制定详细的项目进度计划并加强管理、积极争取多方