劉其壽， 楊佩琴，黃 騰， 李遠興，王紹然，賴福霖，鄭永通

（1.福建省地震局龍巖地震臺，福建 龍巖 364000;2.廣東省地震局，廣東 廣州 510070）

氣象三要素觀測數(shù)據(jù)的共享

劉其壽1， 楊佩琴1，黃 騰2， 李遠興1，王紹然1，賴福霖1，鄭永通1

（1.福建省地震局龍巖地震臺，福建 龍巖 364000;2.廣東省地震局，廣東 廣州 510070）

地震儀器不同程度地受氣象因素干擾，為此地震臺站往往根據(jù)不同的前兆儀器，安裝相應(yīng)的氣象觀測儀。以GPS觀測儀器配套的PTR-Ⅲ氣象儀為例，分析該儀器共享 “十五”觀測網(wǎng)絡(luò)的WYY-1型氣象三要素觀測儀數(shù)據(jù)的方法，編寫程序?qū)崿F(xiàn)了自動下載WYY-1氣象儀數(shù)據(jù)，并轉(zhuǎn)換為PTR-Ⅲ氣象儀格式，從而減少臺站輔助觀測儀器的數(shù)量，減輕了儀器維護的負擔(dān)。

地震臺站；氣象三要素；數(shù)據(jù)共享

引言

地震觀測儀器屬于精密儀器，在一定程度上受氣象因素的干擾。龍巖地震臺安裝了Trimble 5700 GPS觀測儀器，并配套了中國地震局武漢地震儀器廠生產(chǎn)的PTR-Ⅲ氣象儀，該氣象儀每小時形成一組觀測數(shù)據(jù)，包含氣溫、氣壓、降雨三要素。隨著 “十五”項目的開展，氣象儀也實現(xiàn)了IP網(wǎng)絡(luò)化，2007年，龍巖臺又安裝了中國地震局地殼應(yīng)力研究所生產(chǎn)的WYY-1型氣象三要素觀測儀，觀測要素與PTR-Ⅲ氣象儀相同，但采樣率為1 min，可以接入 “十五”前兆服務(wù)器統(tǒng)一管理。

為了減輕臺站儀器維護的負擔(dān)，我們通過分析兩套儀器的數(shù)據(jù)格式，編寫程序?qū)崿F(xiàn)了從WYY-1氣象儀自動下載觀測數(shù)據(jù)，并轉(zhuǎn)換為PTR-Ⅲ氣象儀數(shù)據(jù)格式，將兩套輔助測項進行有效整合，從而減少臺站輔助觀測儀器的數(shù)量，減輕了儀器維護的負擔(dān)，也便于數(shù)據(jù)管理。

1 數(shù)據(jù)共享設(shè)計思路

中國地震局在 “十五”期間實施了國家重點項目 “中國數(shù)字地震觀測網(wǎng)絡(luò)”，在全國范圍內(nèi)進行網(wǎng)絡(luò)互連和地震觀測儀器IP化改造，最終實現(xiàn) “全國一張網(wǎng)”和 “IP到儀器”的建設(shè)目標[1]。現(xiàn)階段，多數(shù)臺站仍然是 “十五”和 “九五”儀器并存，如果能實現(xiàn)兩套儀器的觀測數(shù)據(jù)共享，將可以減輕儀器維護和數(shù)據(jù)管理的負擔(dān)。為了將福建省地震局臺網(wǎng)和廈門市地震局臺網(wǎng)產(chǎn)出的地震目錄轉(zhuǎn)化為EQ3格式，于洪波[2]編寫程序?qū)崿F(xiàn)了兩套數(shù)據(jù)的整合。

對于安裝有多套輔助測項儀器的臺站，如果儀器觀測環(huán)境相當，測項分量相同，只是其數(shù)據(jù)格式和采樣率不同，那么采樣率低的儀器就可以共享采樣率高的儀器數(shù)據(jù)，即把采樣率高的儀器數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成采樣率低的數(shù)據(jù)格式，從而實現(xiàn)兩套儀器的整合。

龍巖臺安裝有PTR-Ⅲ和WYY-1兩套氣象儀，測項分量都是氣溫、氣壓、降雨，只是PTR-Ⅲ的采樣率為1 h，WYY-1的采樣率為1 min。這就為兩套儀器的整合提供了前提條件，可以通過自動下載采樣率高的WYY-1儀器數(shù)據(jù)，經(jīng)數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換成采樣率低的PTR-Ⅲ格式。

2008年2月，龍巖地震臺PTR-Ⅲ氣象儀出現(xiàn)故障，經(jīng)咨詢，須寄回廠家維修，將造成較長時間的缺記。為了不影響GPS輔助觀測數(shù)據(jù)，我們設(shè)想從WYY-1氣象儀自動下載數(shù)據(jù)，轉(zhuǎn)換為PTR-Ⅲ格式，從而實現(xiàn)兩套儀器數(shù)據(jù)共享，以保證GPS輔助觀測的連續(xù)。

圖1 PTR-Ⅲ氣象儀數(shù)據(jù)Fig.1 Data of PTR-Ⅲmeteorological instrument.

2 PTR-Ⅲ氣象儀分析

PTR-Ⅲ氣象儀為中國地震局武漢地震儀器廠研制生產(chǎn)，用于觀測氣溫、氣壓、降雨的氣象三要素儀器，為GPS儀器配套的輔助觀測儀器，主要技術(shù)參數(shù)如表1。

由表1可見，該儀器采樣率為1 h，氣溫、氣壓采用整點值數(shù)據(jù)，降雨采用整點值1 h內(nèi)的累計值。儀器通過RS-232串行通信端口與計算機相連，采集的數(shù)據(jù)經(jīng)配套的 “PTR-Ⅲ氣象數(shù)據(jù)采集程序”寫入數(shù)據(jù)文件，文件命名規(guī)則為字母 “R”開頭，后面以記錄數(shù)據(jù)的日期按年份4位、月份和日期各 2位編排，擴展名為 “ptr”，如 2009年 8月 9日數(shù)據(jù)文件為 “R20090809. ptr”，其數(shù)據(jù)格式如圖1。

表1 PTR-Ⅲ氣象儀技術(shù)參數(shù)Table 1 The technical parameters of PTR-ⅢMicrologger

3 WYY－1氣象儀分析

WYY－1型氣象儀[3～5]為中國地震局地殼應(yīng)力研究所研制生產(chǎn)，其技術(shù)參數(shù)與PTR－Ⅲ氣象儀類似，不同的是采樣率提高到1 min。該儀器按照中國地震局 “十五”前兆通訊規(guī)程設(shè)計，具備IP網(wǎng)絡(luò)接口，接入前兆服務(wù)器，使用 “中國地震臺網(wǎng)前兆數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)”實現(xiàn)數(shù)據(jù)自動采集。此外，儀器還具備Web和Ftp訪問功能，可以通過IE瀏覽器訪問儀器頁面，檢查儀器參數(shù)、瀏覽和下載數(shù)據(jù)等，其Ftp功能則主要為數(shù)據(jù)下載服務(wù)。

圖2為龍巖臺WYY－1氣象儀2009年8月9日數(shù)據(jù)。第一行分別為觀測日期、臺站代碼、儀器ID、采樣率、測項分量數(shù)、測項代碼。第二行開始按測項代碼順序，分別是氣溫、氣壓、降雨，每分鐘一組數(shù)據(jù)，以空格分開。

4 自動轉(zhuǎn)換程序?qū)崿F(xiàn)方法

4.1 程序設(shè)計思路

如前兩節(jié)所述，PTR－Ⅲ氣象儀和WYY－1氣象儀具有相同的測項分量和分辨率，只是采樣率不同。如果兩套儀器的觀測環(huán)境相當，就可以將高采樣率儀器的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為低采樣率儀器的數(shù)據(jù)。

根據(jù)WYY－1氣象儀的工作原理，我們可以利用其通訊規(guī)程或FTP功能，實現(xiàn)數(shù)據(jù)自動下載。如圖2所示，我們只要打開WYY－1氣象儀數(shù)據(jù)，定位至第一組數(shù)據(jù)開始位置，讀取數(shù)據(jù)作為零時的整點值數(shù)據(jù)，其中氣溫和氣壓值可以直接取整點值數(shù)據(jù)，也可以取該整點60個分鐘值的平均值，我們可以將兩種取值結(jié)果與實測值進行對比分析，選取與實際氣象觀測資料最為接近的方法，并在系統(tǒng)設(shè)置中進行配置，降雨值取至0時59分共60 min數(shù)據(jù)的總和。然后可以再依次定位至每個整點值數(shù)據(jù)開始處，讀取數(shù)據(jù)，并統(tǒng)計雨量整點值以及氣溫、氣壓的整點值或平均值。

圖2 WYY－1氣象儀數(shù)據(jù)Fig.2 Data of WYY－1 meteorological instrument.

4.2 WYY-1氣象儀數(shù)據(jù)自動下載轉(zhuǎn)換

4.2.1 利用儀器的FTP功能下載數(shù)據(jù)

WYY-1氣象儀具備 FTP數(shù)據(jù)下載功能。Windows的MsInet控件提供了對FTP文件傳輸協(xié)議的支持，調(diào)用該控件可以建立用戶計算機與遠程FTP服務(wù)器的連接，實現(xiàn)文件上傳、下載、刪除、瀏覽目錄等操作[6]，為從FTP服務(wù)器下載數(shù)據(jù)文件提供了一種簡單的方法。

為了自動下載數(shù)據(jù)，我們采用面向?qū)ο蟮某绦蛟O(shè)計方法，利用Visual Basic 6.0開發(fā)工具，在程序中創(chuàng)建MsInet對象，通過與FTP建立連接，使用GET方法下載指定日期的數(shù)據(jù)。為了判斷數(shù)據(jù)下載狀態(tài)，使用MsInet對象的StateChange方法，檢測數(shù)據(jù)下載是否成功。

4.2.2 利用 “十五”前兆設(shè)備通訊規(guī)程下載數(shù)據(jù)

WYY-1氣象儀按照中國地震局 “十五”前兆設(shè)備通訊規(guī)程研制生產(chǎn)。我們可以通過該規(guī)程與儀器建立連接，獲取指定日期觀測數(shù)據(jù)。

4.2.3 通過連接前兆數(shù)據(jù)庫直接獲取數(shù)據(jù)

前兆服務(wù)器每天在指定時間自動從 “十五”儀器自動采集數(shù)據(jù)，使用 “中國地震前兆臺網(wǎng)數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)”完成數(shù)據(jù)預(yù)處理，并自動入庫。因此，我們可以通過連接前兆服務(wù)器直接獲取數(shù)據(jù)。

根據(jù)以上數(shù)據(jù)下載方法的分析，筆者選取了FTP下載數(shù)據(jù)方式，數(shù)據(jù)下載成功后，按第3節(jié)對WYY-1氣象儀數(shù)據(jù)的分析，定位至第一組數(shù)據(jù)，順序讀取氣溫、氣壓整點值數(shù)據(jù)或計算小時平均值，統(tǒng)計降雨小時值，最后根據(jù)PTR-Ⅲ氣象儀的文件命名規(guī)則，按時間、氣溫、氣壓、降雨順序?qū)懭胝c值數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)下載及轉(zhuǎn)換流程如圖3。有興趣的讀者可以嘗試使用其他方法下載數(shù)據(jù)，也可以使用通訊規(guī)程連接儀器顯示實時數(shù)據(jù)。

4.3 軟件運行界面

圖3 WYY-1數(shù)據(jù)自動下載轉(zhuǎn)換流程Fig.3 The flow chart of automatically downloading and converting process of WYY-1 data

圖4 WYY-1數(shù)據(jù)下載轉(zhuǎn)換界面Fig.4 The interface of downloading and converting of WYY-1 data

如圖4為自動下載WYY-1氣象儀數(shù)據(jù)，并轉(zhuǎn)換為PTR-Ⅲ數(shù)據(jù)格式的軟件運行界面。第一次運行需進行系統(tǒng)設(shè)置，如WYY-1氣象儀IP地址、FTP用戶名、FTP密碼、氣溫和氣壓數(shù)據(jù)取值方法、數(shù)據(jù)下載轉(zhuǎn)換存儲路徑等。

日常使用中，我們只要選擇下載日期，點擊 “下載”即可自動完成數(shù)據(jù)下載和格式轉(zhuǎn)換，我們也可以選擇歷史數(shù)據(jù)的日期，點擊 “顯示Ptr”顯示數(shù)據(jù)。如圖4，我們使用該軟件下載了2009年8月9日的數(shù)據(jù)，并自動轉(zhuǎn)換為PTR-Ⅲ格式的R20090809.ptr文件。

5 結(jié)語

地震工作者每天要面對大量的觀測數(shù)據(jù)，通過軟件開發(fā)，實現(xiàn)觀測數(shù)據(jù)的整理和共享，不但提高工作效率，還減輕了數(shù)據(jù)維護的負擔(dān)。黃騰等開發(fā)了 “前兆區(qū)域臺網(wǎng)中心數(shù)據(jù)整理軟件”，將廣東省地震局前兆臺網(wǎng)中心的業(yè)務(wù)內(nèi)容集成于其中，用機器代替人力來工作，實現(xiàn)了快速、 準確、 高效[7]。

通過對地震臺站目前使用廣泛的WYY-1型氣象三要素觀測儀以及GPS配套輔助觀測儀器PTR-Ⅲ氣象儀的分析，利用兩套儀器具有相同觀測要素的特點，在觀測環(huán)境相當?shù)那闆r下，利用編寫軟件的方法實現(xiàn)了PTR-Ⅲ共享WYY-1氣象儀數(shù)據(jù)，成功將兩套輔助測項進行有效整合，對地震臺站觀測工作具有現(xiàn)實意義。

龍巖臺已使用該軟件兩年多時間，實踐表明軟件運行穩(wěn)定，達到了PTR-Ⅲ氣象儀共享WYY-1氣象儀數(shù)據(jù)的預(yù)期目的。該軟件于2009年也推廣到福建省南平地震臺使用，替代了原有的PTR-Ⅲ氣象儀，取得了一定的社會效益和經(jīng)濟效益。

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Abstract：For seismic instruments effected by the meteorological elements with different degrees,we often install the appropriate meteorological instrument in the stations according to the precursor instruments.Take the PTR-Ⅲ meteorological instrument matching to the GPS observations as an example,this paper analyzes the share method of observation data of this instrument and WYY-1 of meteorological instrument in “tenth-five-year”observation network.. We compile the program to download the WYY-1 data automatically and to convert them to the PTR-Ⅲ format,so as to reduce the number of the secondary observation instruments of stations，and relieve the burden of instrument maintenance.

Keywords：Seismic station;Three meteorological elements;Data sharing

The Share of Observation Data of Three Meteorological Elements

LIU Qishou1，YANG Peiqin1，HUANG Teng2，LI Yuanxing1，WANG Shaoran1,ZHENG Yongtong1
(1.Longyan Seismic Station，Earthquake Administration of Fujian Province，Longyan 364000，China；2.Earthquake Administration of Guangdong Province，Guangzhou 510070，China)

P318.6

A

1001-8662（2010）04-0035-06

2010-06-07

福建省地震局青年科技后備人才基金

劉其壽，男，1973年生，工程師.主要從事地震監(jiān)測預(yù)報工作. E-mail:lyqls@163.com