项目名称
粤港澳大湾区精细数值预报模式研发与应用平台（三） 
采购类型
服务类 
采购人名称
粤港澳大湾区气象监测预警预报中心 
采购方式
公开招标 
财政预算限额（元）
1,914,000.00 
项目背景
粤港澳大湾区（简称大湾区）人口稠密，基础设施密集，拥有世界上最大海港群、空港群及众多的国家级高新技术企业，但同时也是典型的气候脆弱区，受台风、暴雨、雷电、大风、高温等灾害影响巨大。气象工作关系到人民福祉安康和社会和谐稳定，关系到经济健康持续发展，关系到大湾区发展、“一带一路”建设全局。《粤港澳大湾区气象发展规划（2020-2035）》指出，提升大湾区智能预报水平，改进区域数值预报，以期达到：灾害性天气预警平均时效提升到60分钟以上，数值天气预报模式分辨率提升至500米或更高，台风24小时路径预报误差小于50公里，暴雨预报准确率在现有基础上提高15%。这些要求对区域数值天气预报的精细度、同化能力提出了前所未有的高要求。
精细、准确的区域数值预报能力是建立在复杂资料同化方法和高分辨率与高物理解析度的数值预报模式之上，计算复杂度高。小时级的预报时效则对数值预报的计算效率提出了新要求，也面临着重大的计算挑战。高效开展变分同化和集合卡尔曼滤波同化，有效开展1km水平分辨率区域模式预报是实现大湾区区域数值预报愿景当中的重要环节。
 
 
 
投标人资质要求
（1）具有独立法人资格（提供营业执照或事业单位法人证等法人证明扫描件，原件备查）；
（2）近三年内无行贿犯罪记录（提供诚信承诺声明函原件加盖公章，格式自拟）；
（3）本项目不接受联合体投标，不允许转包分包。 
 
服务类清单

序号	采购计划编号	需求内容	数量	单位	备注	财政预算限额(元)
1	PLAN-2020-0110044004-01019	粤港澳大湾区精细数值预报模式研发与应用平台（三）	1.0	套		1339800.0
2	PLAN-2020-0110044004-01020	粤港澳大湾区精细数值预报模式研发与应用平台（三）	1.0	套		574200.0

具体技术要求
一、 项目背景
（1）项目背景
大湾区人口稠密，基础设施密集，拥有世界上最大海港群、空港群及众多的国家级高新技术企业，但同时也是典型的气候脆弱区，受台风、暴雨、雷电、大风、高温等灾害影响巨大。气象工作关系到人民福祉安康和社会和谐稳定，关系到经济健康持续发展，关系到大湾区发展、“一带一路”建设全局。
《粤港澳大湾区气象发展规划（2020-2035）》指出，提升大湾区智能预报水平，改进区域数值预报，以期达到：灾害性天气预警平均时效提升到60分钟以上，数值天气预报模式分辨率提升至500米或更高，台风24小时路径预报误差小于50公里，暴雨预报准确率在现有基础上提高15%。这些要求对区域数值天气预报的精细度、同化能力提出了前所未有的高要求。
（2）建设必要性
精细、准确的区域数值预报能力是建立在复杂资料同化方法和高分辨率与高物理解析度的数值预报模式之上，计算复杂度高。小时级的预报时效则对数值预报的计算效率提出了新要求，也面临着重大的计算挑战。高效开展变分同化和集合卡尔曼滤波同化，有效开展1km水平分辨率区域模式预报是实现大湾区区域数值预报愿景当中的重要环节。
二、系统建设目标及内容
（一）建设目标
建设整套预报模式的并行计算系统，完成不同分辨率（3km和1km）、支持集合与变分同化的四套预报系统的业务流程和并行效率分析，制定并行计算与计算性能优化方案，实施并完成整个系统的计算性能优化工作，保证优化结果的科学正确性和时效性，解决系统运行效率和内存、运行耗时和稳定性等问题。
1.考核指标
（1）中期考核指标:
完成基于GRAPES的大湾区预报试验系统的性能分析，完成优化并行IO模块、改进的赫姆霍兹方程求解模块、高密度资料并行处理模块的建设，实现各模块计算效率较GRAPES高分辨率区域业务系统相应模块提升超过15%。
（2）终期考核指标:
完成基于GRAPES的大湾区预报试验系统的背景场与侧边界并行处理、GRAPES三维变分优化、LETKF算法优化实现，进一步优化数值预报模式计算效率，关键业务预报流程达到时效性要求。
（二）建设内容
针对大湾区数值气象业务预报需求，建设不同分辨率（3km和1km）、支持集合与变分同化的四套预报系统。需要针对通用计算平台建立模式并行计算系统，以确保模式运行的时效性和科学正确性。基于大湾区的计算平台，针对GRAPES三维变分和集合卡尔曼滤波同化预报系统设计分层软件框架结构和并行计算方案, 并针对其中影响并行计算效率的关键问题提出优化方案,重点解决针对拉格朗日插值计算的并行实现方法、模式关键计算方程赫姆霍兹方程的高效求解算法和并行I/O实现,建立整套预报模式的并行计算系统, 提高集合和变分同化预报系统的时效性和计算稳定性。
该系统优化涉及的热点模块包括高密度观测资料预处理并行处理、背景场与侧边界场处理模块、GRAPES-3DVR同化模块、EnKF同化模块、模式赫姆霍兹方程求解优化模块和IO中间件模块共6个模块。
1.热点系统建设模块：
（1）业务系统流程及并行效率性能分析模块
分析整个大湾区业务预报试验系统工作流，包括系统流程的时间分析、不同模块（资料预处理、同化、模式等）的计算热点分析、IO性能分析，并诊断热点模块的性能瓶颈原因，为后续并行方案有效设计实施提供依据。
（2）背景场与侧边界场处理模块
针对背景场与侧边界场的处理需求，提升数据访问的效率和处理的并发度。
（3）GRAPES-3DVRR并行优化模块
GRAPES-3DVRR同化需要大量IO操作，同时涉及大量内存操作，通过并行IO优化和内存优化提升整体计算性能。同时，针对大量雷达资料和地面站资料导入所引起的性能问题，改进资料处理流程和同化算法。另外，改进模式背景场并行处理模块和侧边界并行处理模块。
（4）EnKF并行优化模块
从区域并行、观测并行、误差协方差矩阵的降维计算和局地化算法多个角度提高EnKF算法并行效率。尝试设计和实现成本更低、并行性更好的LETKF算法。另外，改进模式背景场并行处理模块和侧边界并行处理模块。
（5）赫姆霍兹方程求解优化模块
针对模式积分的热点代码开展模式的算法优化，优化区域模式赫姆霍兹方程求解算法，进一步降低大规模并行求解过程中的全局通信等开销，提升整体计算效率。
（6）IO的设计模块
基于对IO性能的分析，实现灵活的异步/同步并行IO中间件，使得前处理、资料同化、模式预测不同模块之间的数据访问程序一致化，可以灵活配置，并使得性能提升，最大化开发计算和IO重叠机会，大幅度降低业务系统运行时间。
2 软件架构
软件架构分为4层，第一层为包括计算设备、存储设备、服务器、网络设备等的支撑层；第二层主要为加密地面站观测、雷达资料以及背景场、侧边界的数据处理；第三层为初始层，包括GRAPES变分分析系统和EnKF资料同化系统；第四层为GRAPES模式预报的运算层。
3 技术路线
（1）建设大湾区高密度观测资料预处理系统，主要包括雷达径向风、风廓线及其他观测资料的预处理，解决高密度观测资料并行效率问题，对数据的读写进行并行处理；
（2）建设大湾区高分辨率背景场资料预处理系统，主要包括高分辨率的背景场和侧边界条件、静态资料的并行处理；
（3）发展大湾区高分辨率资料同化分析系统，包括三维变分同化系统和集合卡尔曼滤波同化系统，优化实现LETKF算法和提升海量观测资料的处理效率。
（4）建设模式积分并行优化系统，模式关键计算方程的高效求解算法等，开展模式的算法优化工作。
（5）面向GRAPES区域预报系统的计算性能优化，从算法、实现、通信、IO等多个方面对预报系统进行性能评估，提出针对性的性能优化方案并实现，同时对IO进行统一抽象作为公共模块，提高软件复用率和性能。
4 模块清单
该子系统一共包含6个功能模块。具体模块功能如下:
（1）高密度观测资料预处理并行处理模块
该模块对大湾区探空、地面、雷达等资料进行采集和并行处理需要对这些观测资料做并行处理，这些观测资料提供给三维变分分析系统和EnKF同化系统使用。针对处理的数据量较大问题，实现和优化处理并行化以提高处理速度。
（2）模式背景场、侧边界并行处理模块
为模式准备高分辨率的初猜场和侧边界，进行代码优化和并行优化和数据访问优化。作为模式的前处理模块，从全球预报场中生成两个输出：
区域模式预报所需的初猜场，即当预报第一步开始时，各项预报要素的默认值，包含静态数据。
区域模式的侧边界条件，即预报区域之外，贴近预报区域的部分的各个要素预报时间倾向值。
（3）GRAPES-3DVR并行优化模块
从编译优化、计算与访存优化（含向量优化）、MPI优化、IO优化角度开展性能优化，提升模块整体计算效率。
优化分析中海量观测资料的处理和优化同化极小化的算法，使并行效率满足业务需求。该模块的优化方向可以考虑对同化极小化算法本身的优化，通常针对代码本身的微架构优化，难度较小，但收获也不大。而对于算法本身的修改，则会从本质上改变其执行效率。针对该项目的特征，可以考虑在深圳气象局集群为平台的背景下，有针对的进行算法的改进。
（4）EnKF并行优化模块
从区域并行、观测并行、误差协方差矩阵的降维计算和局地化算法多个角度提高EnKF算法并行效率。尝试设计和实现成本更低、并行性更好的LETKF算法。
LETKF算法相比于传统EnKF算法拥有更高的计算效率。该算法使用模式空间的背景场扰动（）作为集合空间到模式空间的映射矩阵，将代价函数的求解从模式空间转换到集合空间，使得集合空间分析场的求解不需要背景场的参与，各网格点之间分析场计算完全独立，从而使得算法拥有较高的并行度。
（5）赫姆霍兹方程求解优化模块
赫姆霍兹方程求解是区域模式的计算热点模块，随着并行度的提升其计算耗时占比逐步增加，全局通信的开销快速增加。开展预处理优化和数据布局优化提升计算收敛性，开展迭代算法改进降低计算复杂度和全局通信频次，发掘计算通信重叠来提升算法扩展性。
（6）通用的I/O中间件模块
针对区域GRAPES 3km和1km和1km分辨率的快速分析预报循环系统在多个计算组件之间进行数据访问的需求，设计和开发通用的I/O中间件模块，提供统一、高效的数据访问，以及压缩和并发的数据存储能力。
5 技术指标
（1）提供不同分辨率（3km和1km）、涵盖集合与变分同化的四套预报系统的业务流程说明；
（2）提供背景场与侧边界场处理模块的优化方案和对比结果；
（3）提供针对GRAPES-3DVAR中IO模块的前后优化对比结果；
（4）对现有的集合同化系统（EnKF）进行整体框架上的优化；
（5）实现LETKF算法模块，并耦合进BatEA集合同化预报系统中，进行业务化稳定性测试；
（6）实现对赫姆霍兹方程求解模块的优化并提供前后对比结果；
（7）提供相关技术手册和源代码。
三、技术指标
完成建设内容中技术指标的逐项内容。
四、服务指标
（1） 中标方须在招标人指定的计算环境部署本项目建设的系统，并经测试可以正常稳定运行超过7
 
 
商务需求
一、开发期限要求：
1工期要求： 项目开发周期为自合同签订后10个月，免费运行维护周期为12个月（自终验合格后开始计算）。
2 交货地点：粤港澳大湾区气象监测预警预报中心办公地
二、报价方式和币种：
本项目总报价为完成采购文件及合同条款所规定的工作内容的各项费用，以人民币为结算单位，包括软件开发费用、安装调试费、培训费用、及税费等相关费用。如招标文件中要求分项报价而投标人未单独列明的分项价格，将被视为该费用已包含在其他分项中。
投标货币：人民币。
三、付款方式：该项目费用以人民币结算，按市财政局有关规定支付。
四、安装和验收
本项目分为需求分析、系统设计、系统开发、测试运行等4个阶段实施。
需求分析阶段要求中标方充分了解功能需求，形成需求分析报告。
系统设计阶段要求系统分析设计师根据需求说明书做好本项目详细设计，形成设计文档。
系统开发阶段要求软件开发工程师、测试工程师按本项目的需求和功能模块完成功能开发。
测试运行阶段要求中标方在招标人指定的计算环境安装部署本项目建设的系统，并经测试可以正常稳定运行超过7天×24小时,并与国内实时同类业务系统形成相同或好于的运行结果;
如出现信息安全问题时将对乙方进行处罚，由该系统的信息安全问题导致被其他有关政府部门通报的，每通报一次，按合同额的5‰核减服务费用；被本局通报的，每通报一次，按合同额的1‰核减服务费用。
验收要求为完成建设内容中第三、技术指标和第四、服务指标的各项内容。全部系统试运行合格并且测评通过后由招标人组织进行验收。
免费维护期为自项目验收合格之日起12个月。免费维护期满后根据甲方需要提供维护及培训服务的，则双方将针对费用和支付方式另行协商和签署协议。
五、其他要求：按照市财政局政府采购有关规定，本项目不接受进口产品和服务投标。
 
 
评标信息

序号	评分项			权重（%）
1	价格			20
2	技术部分			34
	行号	内容	权重（%）	评分规则
	1	实施方案	14	评审内容：根据招标文件的需求，制定贴切本项目的技术开发服务和技术实施路线方案，方案内容包括项目整体需求分析、系统总体设计、系统技术实施路线及系统功能开发方案等四个方面。  优评分标准：方案条理清晰，重点突出，可读性强；技术非常先进，具有很强的针对性和可行性；规划合理，关键技术描述非常清晰。  良评分标准：方案条理清晰，重点突出，可读性强；技术较为先进，具有较强的针对性和可行性；规划合理，关键技术描述较为清晰。  中评分标准：方案条理清晰，重点突出，可读性强；技术先进，具有一定的针对性和可行性；规划合理，关键技术描述不够清晰。  差评分标准：方案条理不清晰，重点不突出，可读性较差；技术不先进，没有明显的针对性；规划不合理，关键技术描述不清晰。  评价为优得100分；评价为良得80分；评价为中得60分；评价为差不得分。
	2	项目重点难点分析、应对措施及相关的合理化建议	12	评审内容：针对本项目特点，进行项目重点难点分析、应对措施及相关的合理化建议；  优评分标准：项目重点难点分析内容齐全，应对措施及相关的合理化建议清晰合理。  良评分标准：项目重点难点分析内容齐全，应对措施及相关的合理化建议较为清晰合理。  中评分标准：项目重点难点分析内容较为齐全，应对措施及相关的合理化建议一般。  差评分标准：满足以下两个条件之一则评为差：（1）内容不全的（没有完整包含项目重点难点分析、应对措施及合理化建议等三部分）；（2）应对措施及相关的合理化建议不清晰不合理的。  评价为优得100分；评价为良得80分；评价为中得60分；评价为差不得分。
	3	质量（完成时间、安全、环保）保障措施及方案	3	评审内容：针对招标文件的需求，制定项目组织实施方案，方案包括项目组织机构及其职责安排、人力资源配备及岗位职责、项目进度计划安排及管理、项目过程管理、项目质量管理及质量保证措施等五个方面。  优评分标准：项目组织实施方案内容齐全，方案条理非常清晰合理，方案周密可行。  良评分标准：项目组织实施方案内容齐全，方案条理较为清晰合理，方案可行。  中评分标准：项目组织实施方案内容齐全，方案条理清晰合理且不影响整体方案可行性。  差评分标准：满足以下两个条件之一则评为差：（1）项目组织实施方案内容不全的；（2）方案条理不清晰不合理导致严重影响方案可行性的。  评价为优得100分；评价为良得80分；评价为中得60分；评价为差不得分
	4	项目完成（服务期满）后的服务承诺	3	评审内容：本项目完成（服务期满）后的服务承诺，服务承诺应包含服务期限、维护及响应时限、服务内容和服务方式。  优评分标准：服务承诺内容齐全，条例非常清晰合理可行，承诺服务响应时间不超过1小时。  良评分标准：服务承诺内容齐全，条例较为清晰合理可行，承诺服务响应时间不超过1.5小时。  中评分标准：服务承诺内容齐全，条例合理可行，承诺服务响应时间不超过2小时。  差评分标准：满足以下条件之一的则评为差：（1）没有服务承诺或者服务承诺内容不齐全；（2）承诺的服务期限不满1年；（3）承诺的工作时间服务响应时间大于2小时；  评价为优得100分；评价为良得80分；评价为中得60分；评价为差不得分。
	5	违约承诺	2	评审内容：违约承诺说明。  优评分标准：违约承诺非常详细，安排非常合理。  良评分标准：违约承诺较为详细，安排较为合理。  中评分标准：违约承诺不够详细，安排一般。  差评分标准：满足以下条件之一的则评为差：（1）没有违约承诺的；（2）违约承诺不详细，安排较差的；  评价为优得100分；评价为良得80分；评价为中得60分；评价为差不得分。
3	综合实力部分			34
	行号	内容	权重（%）	评分规则
	1	投标人资格情况及通过相关认证情况	5	（一）评分内容： 1.具备世界级认定的得2分。 2.具备数值天气预报模式研发相关方向世界级基础平台，且提供相关证明材料得3分。 （二）评分依据： 1.要求提供有效的认证证书或文件作为得分依据。 2.以上资料均要求提供扫描件（或官方网站截图），原件备查。评分中出现无证明资料或专家无法凭所提供资料判断是否得分的情况，一律作不得分处理。
	2	投标人同类项目业绩情况	3	（一）评分内容： 考察投标人承建气象类软件的能力和经验以及综合实力： 1.具有气象类模式系统的运行和维护经验，且有GRAPES模式优化经验得1分； 2.具有近5年内（以合同签订日期为准）承担相关数值模式类应用的国家重点研发项目，并提供相应证明材料。提供1个得1分，2个及以上得2分，没有不得分，最多得2分。 （相关证明材料要包含合同首页、银行回款单和签字盖章页，并加盖公章）。 （二）评分依据： 1.要求同时提供合同关键信息和项目履约（验收）合格评价证明文件作为得分依据。 2.通过合同关键信息无法判断是否得分的，还须同时提供能证明得分的其它证明资料，如项目报告或合同甲方出具的证明文件等。 3.以上资料均要求提供扫描件，原件备查。评分中出现无证明资料或专家无法凭所提供资料判断是否得分的情况，一律作不得分处理。
	3	投标人获奖情况	2	（一）评分内容： 1.获得过本项目类似的世界级高性能计算应用奖项，得2分。 2.获得过本项目类似的国家级高性能计算应用奖项，得1分。 （二）评分依据： 1.要求提供奖项照片或获奖（荣誉）证书等证明材料作为得分依据。 2.以上资料均要求提供扫描件（或官方网站截图），原件备查。评分中出现无证明资料或专家无法凭所提供资料判断是否得分的情况，一律作不得分处理。
	4	拟安排的项目负责人情况 （仅限一人）	6	（一）评分内容： 1.项目负责人至少具有3年大气模式或地球系统模式开发经验，并提供至少两份证明材料，证明材料如：相关项目任务书，验收报告或合同等。提供2项及以上证明材料得2分，未提供不得分。 2.项目负责人具有计算机或气象类专业硕士及以上学位，并至少拥有2个数值模式研发优化经验，满足得2分，不满足得0分（需要提供对应的合同业绩证明或其它证明材料作为凭证。）       3.项目负责人至少发表4篇及以上国外高水平会议或期刊论文，提供得2分，未提供不得分     （二）评分依据： 1.要求提供通过投标人相关证明资料作为得分依据。  2.以上资料均要求提供扫描件（或官方网站截图），原件备查。评分中出现无证明资料或专家无法凭所提供资料判断是否得分的情况，一律作不得分处理。  3.如涉及考察人员工作经验，要求提供项目合同关键信息作为得分依据，通过合同关键信息无法判断是否得分的，还须同时提供合同甲方出具的证明文件。
	5	拟安排的项目团队成员（主要技术人员）情况（项目负责人除外）	12	（一）评分内容：  1.项目团队成员人数不低于10人，学历至少为硕士及以上学历，满足得4分，不满足不得分 2.项目团队成员至少4人及以上为气象相关专业硕士及以上学历，满足得4分，不满足不得分 3.项目团队成员至少有2个高级工程师，满足得4分，不满足不得分 （二）评分依据： 1.要求提供通过投标人相关证明资料作为得分依据。  2.以上资料均要求提供扫描件（或官方网站截图），原件备查。评分中出现无证明资料或专家无法凭所提供资料判断是否得分的情况，一律作不得分处理。  3.如涉及考察人员工作经验，要求提供项目合同关键信息作为得分依据，通过合同关键信息无法判断是否得分的，还还须同时提供合同甲方出具的证明文件。
	6	投标人自主知识产权产品（创新、设计）情况	5	（一）评分内容：  1.提供相关国际高水平会议或期刊论文1篇及以上，得1分不提供不得分； 2.提供与本项目类似应用优化类软件著作权证书得4分，不提供不得分。 （二）评分依据: 1.要求提供有效的产权（专利）证书等证明材料作为得分依据。  2.以上资料均要求提供扫描件（或官方网站截图），原件备查。评分中出现无证明资料或专家无法凭所提供资料判断是否得分的情况，一律作不得分处理。
	7	服务网点	1	深圳供应商，或非深圳供应商但在深圳有合法注册的分公司（或售后机构）（分公司的必须提供分公司营业执照扫描件，售后机构必须同时提供售后服务合作合同及售后机构营业执照扫描件作为得分依据，原件备查）的，得100分；否则不得分。
4	诚信情况			7
	行号	内容	权重（%）	评分准则
	1	市财政局诚信管理情况	5	根据《深圳市财政委员会关于印发〈深圳市政府采购供应商诚信管理暂行办法操作细则〉的通知》（深财购[2017]42号）的要求，投标人在参与政府采购活动中存在诚信相关问题且在主管部门相关处理措施实施期限内的，本项不得分，否则得满分。投标人无需提供任何证明材料，由工作人员向评审委员会提供相关信息。 备注：联合体投标的，双方均须满足得分条件才可得分。
	2	市政府采购中心履约评价情况	2	评分准则内容:近三年（以投标截止日期为准）投标人在市政府采购中心有履约评价为差的记录，本项不得分，否则得满分。投标人无需提供任何证明材料，由工作人员向评审委员会提供相关信息。
5	疫情防控			5
	行号	内容	权重（%）	评分准则
	1	疫情防控重点保障企业	3	纳入全国性名单或地方性名单的疫情防控重点保障企业（以下简称“重点保障企业”），直接参与我市政府采购投标的，提供至少一项自身属于重点保障企业的证明材料（名单查询网页链接、名单网页截图、政府部门出具的文件或者企业享受重点保障企业优惠政策的其他证明文件均可），即可获得评审得分。
	2	稳岗企业	2	未裁员或裁员率低于20%的企业，即投标前一个月实际参加社会保险（至少包括养老保险）的员工人数（含免缴或延期缴纳社会保险人数）不低于 2019 年 12 月同口径人数 80%（含）的企业，视为稳岗企业，提供自身符合稳岗企业条件的承诺函即可获得评审得分。 投标人提供虚假承诺的，将做无效投标处理，涉嫌存在违法违规行为的，依法报主管部门处理处罚。

 
 
其他
 
 
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