符鳳平，吳哲紅，楊忠明

(貴州省安順市氣象局，貴州 安順 561000)

1 引言

Micaps系統(tǒng)投入天氣預(yù)報業(yè)務(wù)運行已有數(shù)年，各級氣象臺站全部或部分地取消了紙質(zhì)天氣圖的繪制和分析工作，但由此而帶來一些問題，如氣象歷史資料不便于查找，歷史天氣圖不便于再現(xiàn)，不便于進行天氣個例總結(jié)和分析工作，給天氣預(yù)報分析及技術(shù)研究帶來一定影響。

Micaps系統(tǒng)中一個時次的所有數(shù)據(jù)，不論資料類別，一律使用同一個文件名，系統(tǒng)通過不同目錄辨別資料的種類，其資料目錄很多。由于Micaps數(shù)據(jù)格式的文件冗余大，僅每天的常規(guī)資料就約占磁盤空間幾十兆，加上一些云圖、傳真資料、數(shù)值預(yù)報產(chǎn)品等約占幾百兆，一張VCD數(shù)據(jù)光盤也只能保存大概3 d的資料，而硬盤的保存空間也有限［1］。對于天氣預(yù)報業(yè)務(wù)來說，研究和開發(fā)一個可行的軟件，實現(xiàn)對Micaps系統(tǒng)的原始數(shù)據(jù)進行自動保存、壓縮和處理，再現(xiàn)Micaps系統(tǒng)歷史天氣圖，以便進行天氣個例分析與總結(jié)，顯得尤為重要和迫切。

常規(guī)氣象資料以氣象報文形式傳送，其電碼格式復(fù)雜，僅地面編碼說明就有幾百頁，為達到對氣象電碼即看即明的程度，建立氣象常規(guī)資料檢索，不僅可以減少在讀取常規(guī)氣象資料上的重復(fù)勞動，還將給氣象科研、資料整理和業(yè)務(wù)的開展帶來極大的便捷。

程序設(shè)計本著實用先進、界面美觀、操作簡便的原則，具有自動備份保存、壓縮與處理等功能。通過該系統(tǒng)，可解決氣象臺站取消天氣圖分析工作后部分資料的保存問題、歷史天氣圖再現(xiàn)問題，為資料信息化和共享提供堅實的基礎(chǔ)。

2 技術(shù)方法

以Windows操作系統(tǒng)為工作平臺，基于局域網(wǎng)和?。毓饫w通信網(wǎng)，采用C/S軟件體系結(jié)構(gòu)，使用Visual Basic6.0編程語言實現(xiàn)，適用于Windows Server 2000/2003、Windows XP操作系統(tǒng)。

根據(jù)Micaps系統(tǒng)的節(jié)目表文件獲取所需備份的資料信息，利用Windows操作系統(tǒng)自帶的拷貝程序，分時分類地實現(xiàn)各類資料的自動備份，并將不同類的Micaps原始資料封裝在備份目錄下不同的文件名中。設(shè)置多個數(shù)據(jù)源路徑，以確保資料備份完整。使用壓縮軟件命令方式，對數(shù)據(jù)分類分時地進行自動壓縮，并按照一定方式命名壓縮文件。充分利用Micaps1.0系統(tǒng)的相關(guān)應(yīng)用程序，實現(xiàn)資料的解碼轉(zhuǎn)換和圖形圖像輸出，通過人機交互的方式，生成各類Micaps系統(tǒng)數(shù)據(jù)格式的天氣圖表。以前臺或后臺的方式，對不同時次的常規(guī)資料進行檢索，獲取用戶需要的各個時次的氣象要素，生成文件可導(dǎo)入Excel表格，以便輸出打印。

3 系統(tǒng)簡介

基于局域網(wǎng)和省—地氣象光纖通信網(wǎng)，實現(xiàn)各類Micaps原始數(shù)據(jù)的自動備份與壓縮、數(shù)據(jù)完整性檢測與補調(diào)、備份數(shù)據(jù)的自動處理、要素檢索與報表輸出，并提供缺失數(shù)據(jù)記錄、網(wǎng)絡(luò)測試、自動定時啟停、補調(diào)進程顯示等功能。

系統(tǒng)主要由4部分組成:①自動備份與壓縮。自動加載相關(guān)程序，后臺自動運行，完成Micaps原始資料的備份與壓縮。②完整性檢測與補調(diào)。根據(jù)預(yù)先定義的Micaps原始數(shù)據(jù)備份信息文件，按照其內(nèi)容進行數(shù)據(jù)完整性檢測與補調(diào)。③備份數(shù)據(jù)的自動處理。通過人機交互方式，將備份壓縮的Micaps原始數(shù)據(jù)自動生成各類Micaps系統(tǒng)數(shù)據(jù)格式的天氣圖表。④要素檢索與報表輸出。通過人機交互或后臺命令方式，生成用戶所需要的各時次要素，可跨年跨月檢索資料，檢索結(jié)果按檢索具體時次或檢索站點為文件命名，生成文件可導(dǎo)入EXCEL表格，方便進行保存與打印。

在主界面進行參數(shù)設(shè)置后，系統(tǒng)可在多環(huán)境下運行，具有較強的適用性和通用性。可設(shè)置的參數(shù)主要有Micaps原始數(shù)據(jù)源路徑(含本地衛(wèi)星接收路徑和省級服務(wù)器存放路徑)、存放備份數(shù)據(jù)的目標(biāo)路徑、Micaps1.0系統(tǒng)安裝路徑等。

系統(tǒng)主界面和參數(shù)設(shè)置界面分別見圖1和圖2。

4 主要實現(xiàn)功能

4.1 自動備份與壓縮

4.1.1 自動備份 根據(jù)Micaps1.0系統(tǒng)自帶節(jié)目表文件(datatime.tab)內(nèi)容，制定多個包含Micaps原始資料信息的文本文件(后綴為*.dat)，如08時地面資料的文件命名為msg08.dat，02時地面資料的文件命名為msg02.dat，歐洲中心資料的文件命名為ecfile.dat。每個文件的內(nèi)容由多行組成，每行代表一個文件，每行均包含通配符“@@”或“##”，其中“@@”代表當(dāng)前系統(tǒng)日期，“##”代表前1 d，如文件msg08.dat的內(nèi)容為:

文件msg02.dat的內(nèi)容如下:

根據(jù)這些文件信息，通過后臺自動處理方式，使用timer1定時控件，實現(xiàn)各類資料的自動備份。系統(tǒng)主要實現(xiàn)了以下Micaps原始資料的自動備份:常規(guī)資料(包括8個時次的地面、2個時次的高空)、歐洲中心、T639資料等。在備份完成后，及時對備份完整情況進行檢測，自動記錄缺失數(shù)據(jù)信息，并將缺失信息顯示于系統(tǒng)界面。

系統(tǒng)在啟動時，自動檢測存放資料的目錄是否存在，這里主要設(shè)置dmsg、grib兩個子目錄，其中dmsg目錄存放常規(guī)資料(包括地面和高空數(shù)據(jù))，grib目錄存放歐洲中心、T639資料。

為保證數(shù)據(jù)備份完整，設(shè)置2個備份源路徑，即本地CMACast衛(wèi)星廣播接收系統(tǒng)數(shù)據(jù)存放目錄和省級服務(wù)器數(shù)據(jù)存放目錄。由于CMACast衛(wèi)星廣播接收系統(tǒng)資料存放目錄和文件命名格式與以往的DVB_S或PCVSAT系統(tǒng)不同，所以設(shè)置備份源路徑時需作適當(dāng)?shù)恼{(diào)整，如常規(guī)資料(含地面、高空)的備份源路徑設(shè)置為CMACast衛(wèi)星廣播接收系統(tǒng)數(shù)據(jù)服務(wù)器下的相應(yīng)目錄:“\10.205.128.102cmacastMSG_001GLBPUB...”，其 中“10.205.128.102”為CMACast系統(tǒng)數(shù)據(jù)服務(wù)器IP地址。歐洲中心和T639資料的備份源路徑設(shè)置為Micaps數(shù)據(jù)處理服務(wù)器下的相應(yīng)目錄:“\10.205.128.187 awdatadvbs wpecmwf...”和“\10.205.128.187 awdata 639...”，其中“10.205.128.187”為Micaps數(shù)據(jù)處理服務(wù)器的IP地址。

4.1.2 自動壓縮 使用Winrar壓縮軟件自帶相關(guān)命令如“Winrar.exe m– m5”，對 Micaps原始數(shù)據(jù)先后兩次進行最大程度的壓縮，主要利用定時器控件timer1實現(xiàn)資料的自動壓縮，其工作流程如圖3:

圖3 timer1控件工作流程

實現(xiàn)自動壓縮功能時，系統(tǒng)首先對要備份的Micaps原始數(shù)據(jù)自動進行初級壓縮。根據(jù) Micaps1.0節(jié)目表內(nèi)容以及CMACast系統(tǒng)Micaps數(shù)據(jù)處理服務(wù)器配置信息，事先確定各時次數(shù)據(jù)的大概接收時間，然后設(shè)置在某個時間范圍內(nèi)，將數(shù)據(jù)進行分類壓縮。壓縮文件按照以下方式命名:數(shù)據(jù)類型(位數(shù)不定)+年(四位)+月(兩位)+日(兩位)+時(兩位)+“.RAR”，其中數(shù)據(jù)類型為自定義，如地面數(shù)據(jù)為SN，高空為UN，歐洲中心資料為EC，T639預(yù)報資料為T639等。在完成對原始數(shù)據(jù)文件的初級壓縮后，系統(tǒng)自動將備份目標(biāo)路徑下的原始數(shù)據(jù)刪除。

為了節(jié)省磁盤空間，實現(xiàn)對Micaps原始數(shù)據(jù)最大程度的壓縮。在每月1日，對上月已經(jīng)過初級壓縮的每日每個時次的Micaps原始數(shù)據(jù)壓縮包，分類進行再次壓縮。經(jīng)過再次壓縮后，每類數(shù)據(jù)最終會生成一個壓縮包文件，如2012年5月的地面資料被壓縮命名為SN201205.RAR，2012年5月的歐洲中心資料被壓縮命名為EC201205.RAR。

4.2 完整性檢測與補調(diào)

4.2.1 數(shù)據(jù)完整性檢測 根據(jù)預(yù)先定義的Micaps原始數(shù)據(jù)備份信息文件，按照其內(nèi)容進行數(shù)據(jù)的完整性檢測與補調(diào)。分別在兩處實現(xiàn)資料完整性自動檢測功能，一是在備份過程中，將缺失數(shù)據(jù)信息顯示于系統(tǒng)界面，主要使用定時控件timer2實現(xiàn)此功能。二是根據(jù)選擇日期，對某天的資料備份情況進行完整性檢測。程序首先判斷檢測數(shù)據(jù)的壓縮包文件是否存在，若存在，檢查文件中是否缺失某個時次的文件，如缺失文件，在完整檢測表窗口顯示“缺失”，否則顯示“完整”，并將缺失的具體文件名顯示于系統(tǒng)界面。

4.2.2 缺失數(shù)據(jù)補調(diào) 為了避免由于網(wǎng)絡(luò)不通、軟件運行異?；蛘咂渌虻葘?dǎo)致數(shù)據(jù)自動備份壓縮不全而設(shè)置。補調(diào)前，首先進行數(shù)據(jù)完整性檢測，然后根據(jù)檢測情況，對提示缺失的數(shù)據(jù)進行補調(diào)。自動建立臨時工作目錄temp，在補調(diào)前，首先清空臨時工作目錄temp，釋放當(dāng)日各類資料壓縮包文件到temp目錄，根據(jù)壓縮包文件內(nèi)容確定需要補調(diào)的文件，補調(diào)完畢后對資料進行分類壓縮，判斷資料是否補調(diào)完整，并在系統(tǒng)界面顯示補調(diào)完整情況。其主要工作流程如圖4:

圖4 數(shù)據(jù)補調(diào)流程

4.3 備份數(shù)據(jù)的自動處理

通過人機交互方式，建立歷史天氣圖分析處理以及顯示平臺，生成各類Micaps系統(tǒng)數(shù)據(jù)格式的天氣圖。實現(xiàn)自動進行解壓、整理報文，處理生成Micaps系統(tǒng)可接受的各類數(shù)據(jù)格式，其解碼轉(zhuǎn)換程序和圖形圖像輸出均使用Micaps1.0系統(tǒng)相關(guān)應(yīng)用程序。

在利用Micaps1.0系統(tǒng)的處理程序?qū)σ褌浞軲icaps原始數(shù)據(jù)實現(xiàn)處理顯示時，為了操作方便，可按日期或時段進行選擇處理。不管選擇哪種方式，在進行數(shù)據(jù)處理前，系統(tǒng)首先將計算機日期修改為選擇日期，然后判斷Micaps1.0系統(tǒng)的datatran子目錄下是否存在要處理的數(shù)據(jù)，如存在，則直接進行處理，如不存在，將數(shù)據(jù)備份目錄下的壓縮包文件釋放到Micaps系統(tǒng)的datatran子目錄下，再利用Micaps1.0系統(tǒng)自帶批處理程序(如08時地面資料的批處理程序為cl08s.bat)進行數(shù)據(jù)處理，處理完畢后，再將計算機日期修改為當(dāng)前系統(tǒng)日期。按時段進行處理界面如圖5。

圖5 Micaps原始數(shù)據(jù)處理界面

4.4 要素檢索與報表輸出［2］

以前臺或后臺命令方式，通過人機交互生成用戶需要的各時次要素，系統(tǒng)可以跨年跨月檢索資料?？梢詸z索的資料主要有不同時次的地面要素資料和高空要素資料，可檢索的地面要素資料有多個，供檢索的時次有02時 、05時 、08時、11時、14時、17時、20時、23時共8個時次?？蓹z索的高空要素有5個，供檢索的時次有08時、20時共2個時次，可供檢索的層次有500 hPa、700 hPa、850 hPa等3層。按檢索日期、時次為文件名和按檢索站點為文件名兩種方式來保存檢索結(jié)果，前者將所有的檢索站點寫入一個文件中，按不同日期和時次來命名文件，即每天每個時次產(chǎn)生一個文件，后者將所有檢索時間段內(nèi)每一個檢索站點的所有要素寫入一個文件中，并以區(qū)站號為文件命名，用戶可直接將文件導(dǎo)入Excel表格，實現(xiàn)輸出打印。

根據(jù)Micaps數(shù)據(jù)文件格式，讀取Micaps系統(tǒng)處理生成的填圖數(shù)據(jù)文件，分別實現(xiàn)地面、高空資料的要素檢索，并輸出Excel報表，其中可檢索地面資料18個要素，高空資料5個要素。地面資料的檢索主要讀取文件目錄為“micapssurfaceplot”，高空資料的檢索按照層次分別讀取目錄“micapshighplot”下500、700、850子目錄的填圖數(shù)據(jù)文件。地面資料檢索界面和高空資料檢索報表輸出分別見圖6和圖7。

5 結(jié)語

本文主要從Micaps原始數(shù)據(jù)的自動備份與壓縮、完整性檢測與補調(diào)、備份數(shù)據(jù)的自動處理、要素檢索與報表輸出等4個方面，對系統(tǒng)所實現(xiàn)功能作了較為詳細的闡述。由于Micaps原始數(shù)據(jù)種類多，數(shù)據(jù)量大，尤其是自CMACast衛(wèi)星廣播系統(tǒng)投入業(yè)務(wù)運行后，數(shù)據(jù)量大幅度增長，在一定程度上增加了Micaps原始數(shù)據(jù)的備份工作難度。本系統(tǒng)利用天氣預(yù)報分析常用的部分Micaps原始數(shù)據(jù)如地面、高空、歐洲中心、T639等資料，對Micaps原始數(shù)據(jù)的自動備份與處理方法進行了探討。

自該系統(tǒng)投入業(yè)務(wù)運行以來，有效實現(xiàn)了部分常用Micaps原始資料的自動備份、壓縮與處理，為天氣個例分析和預(yù)報技術(shù)研究提供了一定的Micaps原始數(shù)據(jù)保證。在運行期間，系統(tǒng)通過對自動備份的Micaps壓縮數(shù)據(jù)包文件進行處理后，均有效生成Micaps系統(tǒng)數(shù)據(jù)格式天氣圖。

［1］王遂纏，等.基于MICAPS系統(tǒng)的數(shù)字化天氣圖及常規(guī)氣象資料檢索分析系統(tǒng)［J］.氣象科技，2004.32(2).

［2］中國氣象局監(jiān)制.氣象信息綜合分析處理系統(tǒng)MICAPSV2.0系統(tǒng)管理員手冊［M］.102－103.