众包气象让手机变身观测站(2)
图4.墨迹天气的“观天者计划”可以对气象灾害进行实时跟踪
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“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%。打开“卦天”APP后，只需使用手机摄像头对准天空拍摄照片，就可以获得对当前云状、云量的判识结果。相机实景叠加降水云图，还能提示用户所在地的天气情况和可能出现的天气过程以及半径100千米范围内的实况降水云图。目前，该APP还将观测要素扩展至能见度、电线积冰和路面状态(图6)。“卦天”APP能够实时向用户反馈识别结果，增强了软件的趣味性和互动性。
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随着APP的推广应用，越来越多的用户在拍照上传天气图像的同时，也将成为气象观测志愿者，推动社会化观测资料库更加丰富与多元。让非专业人士参与气象观测，不仅有助于增加公众对天气和气候的兴趣和认识，而且可以为其他人出行、旅行等活动提供参考，真正实现了自媒体时代，人人都是传播者的目标，让网络处处体现出全体网民的智慧与力量。
图5.墨迹天气APP识别界面
图6.“卦天”APP识别界面
此外，设置在公共场所的监控摄像头也可以用于众包气象。普通监控级摄像头每5分钟对天空和地面拍一次照，利用智能算法和图像技术，就可以实时识别出云、降水、能见度、道路结冰和霜等多种气象要素。不需要额外的硬件投入，利用已有监控摄像头就能够完成这一工作(图7)。目前，浙江省气象局与海康威视正在合作推进“天脸识别”项目，通过挖掘利用社会化的高清视频资源，让“天脸”像“人脸”一样变得可被识别。这一项目正在开展试验，有望成为取代人工观测的一种全自动气象观测手段。
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图7.全天空云状分布
用物联网编织观测网
与此同时，随着各种嵌入式傳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。
StormTag随身蓝牙气象站拥有气温、气压、湿度、紫外线等多种气象传感器，外型很像钥匙扣，可以携带和测量气象数据；它采用蓝牙技术，能够连接苹果手机及平板电脑和兼容的安卓设备，将数据同步至云平台，可实现世界范围内天气数据的聚合以及本地化的天气预报。
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荷兰代尔夫特理工大学的科研人员在雨伞上安装了一个压力传感器，用来测量降雨信息；美国密歇根大学的科研人员利用汽车雨刮器的雨刮频次来记录降雨情况……这些方式可以获取百万量级甚至千万量级的海量数据。通过大数据分析和提取气象信息，能够极大提高气象观测的获取效率、时效性和覆盖范围。通过获取街道级的精细气象信息分布，可为气象灾害的实时监测和预警、防灾减灾决策等提供依据。IBM推出的“全球高分辨率大气预报系统”(GRAF)项目，恰恰是利用了多种众包传感器数据，将全球预报的空间分辨率提高至3千米，成为首个能在全球范围内预测雷暴等小尺度天气的实时商业气象系统。
拉开社会气象观测大幕
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。
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将每部智能手机都作为气象观测的站点，每部手机的观测不止为自己服务，也为其他人服务。这样的应用是众包思想最直接的体现—人人为我，我为人人。参与者越多，气象观测越准，越能够提高天气预报的准确性。
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。
在我国，众包气象还属于新生事物。目前，我国已开展气象观测的智能手机或者物联网设备数量相对比较少。若要充分发挥众包气象的优势，当然是参与者的数量越多越好。让每一部智能手机都成为一座气象观测站，人人都变身为气象观测员，才有助于进一步提高天气预报的准确性。有关方面认为，我们还需要在以下几个方面加以努力：
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首先，尽管大多数人对天气预报非常关注，但对于气象观测的了解程度还远远不够。智能手机应用于气象观测，不需要观测者具备很高的技术水平，只需要能够进行拍照、上传等简单操作即可，甚至不需要操作。因此，有必要让参与观测的非专业人士更多地了解气象知识，增加他们对于气象观测的参与感和成就感，从而提高智能手机应用于气象观测的普及率。
其次，虽然互联网可穿戴设备和物联网设备层出不穷，但是真正用于气象观测的比较少，尤其是取得商业成功的产品更少。随着气象传感器的微型化、低成本和低功耗，除了智能手机以外，还可以考虑在汽车、智能家居等智能设备中加入气象传感器；同时，引入用户激励机制，让用户有意愿购买这些附加气象观测功能的智能设备。
最后，除了专门的天气APP以外，我们还可以利用微博、微信、抖音等社交网络平台。用户可以通过发布图片、视频直播等方式上传当地的天气状况，专业气象机构通过大数据分析后，就可以得到天气实况的精细化分布，还可用于危险天气预警。, 百拇医药(刘西川)