董海濤等

摘要為充分發(fā)揮遼寧省地面氣象觀測網(wǎng)作用，使業(yè)務(wù)部門能夠及時掌握各地發(fā)生的天氣實況信息，對國家級自動氣象站天氣現(xiàn)象觀測記錄進行二次編碼處理，及時準確地傳輸?shù)绞〖壊块T進行集中處理，加以應(yīng)用。即時天氣現(xiàn)象報告設(shè)計是以地面氣象觀測相關(guān)技術(shù)規(guī)范為基礎(chǔ)，采用VB6.0語言平臺開發(fā)，實現(xiàn)了天氣現(xiàn)象報告的制作與傳輸，并基于氣象內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)以WEB方式發(fā)布即時天氣現(xiàn)象實況信息，為不同崗位的業(yè)務(wù)和管理人員提供信息服務(wù)。

關(guān)鍵詞天氣現(xiàn)象；報告編制；數(shù)據(jù)傳輸；信息發(fā)布

中圖分類號S161文獻標識碼A文章編號0517-6611（2014）21-07128-03

Design Method and Implementation Technology of Instant Weather Phenomena Report in Liaoning Province

DONG Haitao et al （Dandong Meteorological Bureau， Dandong， Liaoning 118000）

AbstractIn order to give full play to the Liaoning Province meteorological observation network， the business sector can timely grasp weather information all over the place， according to the two coding processing weather phenomenon observation record of National Automatic Weather Station， accurately transmits to the provincial departments timely， centralized processing， application. Instant weather report design is based on the China Meteorological Bureau related specification， realtime weather reporting system uses VB6.0 language development， production and transmission of weather report， and WEB internal network based on realtime meteorological weather phenomenon observation information， providing information service for different positions in business and management personnel.

Key words Weather phenomena； Report； Data transmission； Information release

隨著我國氣象業(yè)務(wù)自動化建設(shè)的迅速發(fā)展，氣象觀測方式正逐步轉(zhuǎn)型，部分氣象要素觀測已經(jīng)實現(xiàn)了儀器自動化監(jiān)測，如溫度、濕度、氣壓、風和降水等，包括天氣現(xiàn)象自動識別技術(shù)也隨之取得了突破性進展。馬舒慶等在實現(xiàn)天氣現(xiàn)象自動化研究領(lǐng)域做了大量的試驗工作，取得初步成效，但還處于研究和試驗，真正投入業(yè)務(wù)化運行還需一段時間。因此，在現(xiàn)階段我國天氣現(xiàn)象觀測方式仍以人工目測為主[1-3]。

遼寧省位于東北地區(qū)南部，屬大陸季風性氣候，特殊的地理位置和氣候條件成為氣象災(zāi)害頻發(fā)、易發(fā)、嚴重的省份之一[4]。為使業(yè)務(wù)部門能夠隨時掌握各地發(fā)生的天氣實況信息，及時準確監(jiān)測災(zāi)害性天氣過程發(fā)生時間和程度。2005年遼寧省氣象局開展了即時天氣現(xiàn)象報告（簡稱即時報）氣象服務(wù)工作，天氣現(xiàn)象的收集→整理→應(yīng)用，并結(jié)合天氣報、重要天氣報和加密自動站數(shù)據(jù)等資料反映臺站天氣實況，預測預報、業(yè)務(wù)管理和裝備保障等人員可以通過Web方式隨時查看全省天氣實況信息，為動態(tài)了解該地區(qū)天氣形勢變化和分析研判重要天氣過程提供重要參考依據(jù)，在天氣現(xiàn)象未實現(xiàn)自動化觀測前開展此項業(yè)務(wù)有重要的現(xiàn)實意義。筆者從即時報觀測業(yè)務(wù)的設(shè)計思路、編制方法、系統(tǒng)設(shè)計和應(yīng)用效果等方面介紹設(shè)計原理和實現(xiàn)方法。

1即時天氣現(xiàn)象報告基本思路

地面氣象觀測規(guī)范規(guī)定天氣現(xiàn)象記錄內(nèi)容包括現(xiàn)象的符號、起止時間和強度等信息[5]。以往獲取天氣實況資料的主要途徑是解析天氣報、重要天氣、加密自動站和雪情加密報等數(shù)據(jù)[6]，從表1可知天氣報無法反映出現(xiàn)象的起止時間，且獲取現(xiàn)象時效性很差；重要天氣報所反映的天氣現(xiàn)象數(shù)量有限，結(jié)束時間無法確定；加密自動站數(shù)據(jù)僅能反映出汛期（6～10月）降水強度情況，且降水現(xiàn)象的開始時間和結(jié)束時間又無法判斷；雪情加密報僅在冬季（11月～次年4月）期間進行定時觀測。因此，綜合以上氣象報和數(shù)據(jù)優(yōu)缺點，適時增加即時報觀測業(yè)務(wù)，實現(xiàn)信息資料間互補。即時報設(shè)計是以中國氣象局《地面氣象觀測規(guī)范》（2003版）[5]和《地面氣象電碼手冊》[6]氣象行業(yè)規(guī)范為基礎(chǔ)，對臺站部分天氣現(xiàn)象進行二次編碼，形成標準電碼格式。利用“即時天氣現(xiàn)象編發(fā)系統(tǒng)”實現(xiàn)即時報編制、輸出和傳輸功能，省級部門對即時報進行解析還原處理，最終發(fā)布到天氣現(xiàn)象網(wǎng)站平臺上提供對外服務(wù)（圖1）。

圖1遼寧省即時天氣現(xiàn)象報告業(yè)務(wù)運行流程2即時天氣現(xiàn)象報告設(shè)計方法

2.1天氣現(xiàn)象選擇目前我國地面氣象觀測規(guī)范規(guī)定的天氣現(xiàn)象共有21種，反映了一定條件下大氣物理過程和天氣變化，部分天氣現(xiàn)象對交通、電力以及人民的生產(chǎn)生活有重要影響[7]。因此，選擇天氣現(xiàn)象綜合考慮了遼寧省天氣預警服務(wù)需要，主要有雨、陣雨、毛毛雨、雪、陣雪、雨夾雪、陣性雨夾雪、霧、雨凇、霧凇、沙塵暴、揚沙、浮塵等13種現(xiàn)象。

2.2臺站編發(fā)任務(wù)我國地面氣象觀測站按承擔的觀測任務(wù)和作用分為國家基準氣象站（簡稱基準站）、國家基本氣象站（簡稱基本站）和國家一般氣象站（簡稱一般站）。基準站和基本站要求天氣現(xiàn)象24 h連續(xù)觀測，一般站要求天氣現(xiàn)象僅在白天時段（08：00～20：00）進行觀測。即時報編發(fā)時間與氣象臺站的實際觀測方式保持一致性。只在啟動氣象災(zāi)害應(yīng)急響應(yīng)特殊期間，所有氣象站實行全天24 h編發(fā)任務(wù)。

2.3基本電碼型式 地面氣象觀測中天氣現(xiàn)象的記錄內(nèi)容包括天氣現(xiàn)象符號、開始時間、結(jié)束時間、強度和方向等。報文內(nèi)容以天氣現(xiàn)象實際記錄內(nèi)容進行編碼，報文順序與天氣現(xiàn)象記錄格式一致，電碼間以一個半角空格分隔。即時報按時間分為開始即時報和結(jié)束即時報兩大類，增加指示組表示報類。基本電碼型式為：（CCX）9999955555IIiii WW DDGGgg （vvvv） … … WW DDGGgg （vvvv），其中，CCX為更正報標識（X以字母A、B、C…順序表示更正次數(shù)）；9999955555為指示組（99999為開始即時報報告，55555為結(jié)束即時報）；IIiii為區(qū)站號；WW為天氣現(xiàn)象中文名稱；DDGGgg為天氣現(xiàn)象出現(xiàn)或終止時間（采用北京時，DD表示日，GG表示小時，gg表示分鐘，時間不明編報//////）；vvvv為視程障礙天氣現(xiàn)象（霧、吹雪、雪暴、沙塵暴、揚沙、浮塵）有效能見度加發(fā)該組，以米為單位，按實有記錄編報。電碼型式中加括號電碼組為可選項。

2.4編發(fā)技術(shù)方法參照中國氣象局《自動氣象站業(yè)務(wù)規(guī)章制度》（2003版）各類地面氣象電報的規(guī)定，即時報編發(fā)要求：當規(guī)定編報的天氣現(xiàn)象出現(xiàn)后，在10 min內(nèi)編發(fā)天氣現(xiàn)象的開始報告，當該天氣現(xiàn)象已終止并達30 min后，在10 min內(nèi)編發(fā)天氣現(xiàn)象的終止報告。對于一種天氣現(xiàn)象出現(xiàn)后又出現(xiàn)其他天氣現(xiàn)象時，可分別按天氣現(xiàn)象種類編發(fā)天氣現(xiàn)象的開始報告和終止報告；若2種或2種以上天氣現(xiàn)象的出現(xiàn)或終止時間間隔小于10 min時，可在一份開始報告或終止報告中編發(fā)2種或2種以上天氣現(xiàn)象。當即時報的編發(fā)時間與其他氣象電報重疊時，應(yīng)先發(fā)其他氣象電報，后發(fā)即時報。即時報的過時報時限為規(guī)定發(fā)報時限后的50 min之內(nèi)。當即時報編發(fā)錯誤時可編發(fā)更正報，更正報的時限同即時報的過時報時限。

對于降水現(xiàn)象（雨、陣雨、毛毛雨、雪、陣雪、雨夾雪、陣性雨夾雪）和視程障礙現(xiàn)象（沙塵暴、揚沙、浮塵），當一種現(xiàn)象轉(zhuǎn)為另一種現(xiàn)象時或前一種現(xiàn)象終止后30 min內(nèi)出現(xiàn)另外現(xiàn)象時，不編發(fā)前一種現(xiàn)象的終止報告，編發(fā)后出現(xiàn)現(xiàn)象的開始報告和終止報告。對于霧、沙塵暴、揚沙、浮塵等視程障礙現(xiàn)象要加發(fā)能見度組，開始報告中要加發(fā)視程障礙現(xiàn)象出現(xiàn)時的能見度，終止報告中要加發(fā)整個視程障礙現(xiàn)象過程中的最小能見度。

3即時報編報系統(tǒng)設(shè)計

3.1系統(tǒng)框架結(jié)構(gòu)系統(tǒng)界面采取單窗體結(jié)構(gòu)（圖2），自上而下劃分為功能菜單欄、天氣現(xiàn)象選擇區(qū)、編制報文區(qū)和狀態(tài)顯示區(qū)4個部分。菜單欄主要是生成和傳輸即時報所需的參數(shù)環(huán)境以及必要的日志和幫助功能。天氣現(xiàn)象選擇區(qū)將13種天氣現(xiàn)象分類為視程障礙現(xiàn)象、降水現(xiàn)象和其他現(xiàn)象，天氣現(xiàn)象組由現(xiàn)象名稱和編碼兩部分組成，便于操作。編制報文區(qū)采取表格形式按照報文順序形成序列。在天氣現(xiàn)象列左邊設(shè)置了結(jié)束報文發(fā)報時間提醒時鐘。狀態(tài)顯示區(qū)可顯示即時報編制內(nèi)容和文件傳輸時通信傳輸狀態(tài)。

圖2 遼寧省即時天氣象現(xiàn)象編報系統(tǒng)主窗體結(jié)構(gòu)3.2系統(tǒng)技術(shù)結(jié)構(gòu)系統(tǒng)采用VB6.0可視化語言作為開發(fā)工具，方便在Windows系統(tǒng)運行。在流程設(shè)計上更多考慮了業(yè)務(wù)人員觀測習慣，支持鼠標或鍵盤操作。在操作步驟和功能處理上盡可能集約化，簡化操作流程，增強人機對話，提升系統(tǒng)質(zhì)量控制和數(shù)據(jù)審核能力，天氣現(xiàn)象的符號和時間選擇過程中增加了重復現(xiàn)象檢查和時間格式審核功能；將即時報報文格式檢查、時效檢查、視程障礙現(xiàn)象與能見度相關(guān)性檢查和編制輸出集成“計算編報”一鍵功能；將即時報數(shù)據(jù)時效檢查、網(wǎng)絡(luò)傳輸、系統(tǒng)日志和打印輸出集成“上傳報文”一鍵功能（圖3）。

3.3系統(tǒng)主要功能即時天氣現(xiàn)象編報系統(tǒng)是用來完成臺站即時報報文編制與網(wǎng)絡(luò)傳輸，主要功能包括參數(shù)設(shè)置、計圖3遼寧省即時天氣現(xiàn)象編報系統(tǒng)技術(shù)結(jié)構(gòu)算編報、上傳報文、時鐘預警和日志查看五部分，每個部分又包含不同的子功能，具體功能結(jié)構(gòu)如圖4所示。

3.3.1參數(shù)設(shè)置。系統(tǒng)參數(shù)設(shè)置主要包括臺站參數(shù)、通信圖4即時天氣現(xiàn)象編報系統(tǒng)的主要功能結(jié)構(gòu)參數(shù)和輸出參數(shù)。臺站參數(shù)包括臺站區(qū)站號、臺站字母代碼；通信參數(shù)包括IP地址、用戶名、用戶口令和遠程路徑；輸出參數(shù)主要為打印設(shè)備型號和報警聲音路徑選項信息。報文參數(shù)信息因氣象臺站而設(shè)，是編制即時報的基礎(chǔ)。

3.3.2計算編報。在計算編報過程中添加了對報文格式檢查和時效檢查，其中報文格式檢查主要對報文的時間格式、天氣現(xiàn)象符合重復性和視程障礙現(xiàn)象與能見度相關(guān)性等檢查進行數(shù)據(jù)質(zhì)量控制，以人機對話形式控制報文輸出，通過質(zhì)量檢查后在狀態(tài)顯示區(qū)顯示即時報報文結(jié)果。

3.3.3上傳報文。在上傳報文過程中添加了報文傳輸時限檢查功能，根據(jù)報文的時間與系統(tǒng)時間進行比對審核即時報是否符合上傳時間。報文傳輸成功后自動獲取回執(zhí)、打印輸出報文和形成日志，采用API函數(shù)實現(xiàn)數(shù)據(jù)上傳，可以提高系統(tǒng)穩(wěn)定和通信效率。

3.3.4時效預警。即時報結(jié)束報文傳輸時間為天氣現(xiàn)象結(jié)束后30 min后發(fā)出，系統(tǒng)結(jié)合實際增加了結(jié)束報文自動預警功能，根據(jù)天氣現(xiàn)象結(jié)束時間與北京時間差值大小進行判斷，是否啟時鐘報警模塊來提醒用戶操作。

3.3.5日志查看。主要包括查看該系統(tǒng)運行情況的系統(tǒng)日志和查看報文上傳情況與獲取回執(zhí)的報文日志。

4應(yīng)用效果

即時報觀測業(yè)務(wù)在遼寧省氣象部門已經(jīng)開展多年，基于氣象內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)建立的WEB版應(yīng)用平臺可以顯示每個氣象臺站的天氣現(xiàn)象種類、開始時間、持續(xù)時間、強度等信息（圖5），并與天氣報、重要天氣報和加密自動站數(shù)據(jù)等資料結(jié)合形成多樣化信息產(chǎn)品（圖6），面向預測預報人員、業(yè)務(wù)管理人員和臺站觀測人員使用，作為遼寧省一項獨有觀測業(yè)務(wù)開展至今，彌補了省級部門天氣實況信息不及時和不全面的缺點，有效提高天氣形勢研判能力和提升氣象決策服務(wù)水平，為開展形式多樣的氣象服務(wù)工作提供了強有力的數(shù)據(jù)支持。

圖5遼寧省氣象臺站即時天氣現(xiàn)象監(jiān)控平臺安徽農(nóng)業(yè)科學2014年5結(jié)語

目前，遼寧省即時報觀測業(yè)務(wù)從天氣現(xiàn)象觀測數(shù)據(jù)的“收集→傳輸→整理→應(yīng)用”已發(fā)展成為比較成熟的觀測項目，并結(jié)合實際業(yè)務(wù)需要引入天氣報、重要天氣報、加密自動站數(shù)據(jù)等資料展示出多樣化服務(wù)產(chǎn)品，滿足了不同崗位業(yè)務(wù)人員需求。隨著地面氣象觀測自動化和業(yè)務(wù)體制改革不斷發(fā)展，天氣現(xiàn)象觀測未完全實現(xiàn)自動化前，即時報觀測業(yè)務(wù)將作為補充資料，完善天氣實況監(jiān)測資料，滿足該地區(qū)氣象服務(wù)的快速響應(yīng)機制和及時準確要求，在遼寧省天氣預警氣象服務(wù)中發(fā)揮著重要作用。

圖6遼寧省天氣現(xiàn)象實況多樣化信息服務(wù)參考文獻

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