基于MICAPS 3的貴州省地面天氣實(shí)況綜合平臺(tái)建設(shè)

唐延婧，宋 丹

(貴州省氣象服務(wù)中心，貴州 貴陽(yáng) 550002)

基于MICAPS 3的貴州省地面天氣實(shí)況綜合平臺(tái)建設(shè)

唐延婧，宋 丹

(貴州省氣象服務(wù)中心，貴州 貴陽(yáng) 550002)

在報(bào)文形式更新改進(jìn)的背景下，對(duì)貴州省地面天氣實(shí)況綜合平臺(tái)進(jìn)行了重構(gòu)。平臺(tái)實(shí)現(xiàn)了貴州省地面天氣實(shí)況綜合處理和顯示2個(gè)功能。在報(bào)文處理方面，根據(jù)發(fā)報(bào)方式和報(bào)文結(jié)構(gòu)，分為省圖處理和WS處理2個(gè)獨(dú)立程序，在報(bào)文內(nèi)容上較之前有所豐富。氣象信息顯示上分為2個(gè)相互聯(lián)系的平臺(tái)，不僅解決了不定時(shí)WS報(bào)文的實(shí)時(shí)處理和顯示問題，還在地面氣象要素的顯示形式和內(nèi)容上實(shí)現(xiàn)了質(zhì)的飛越；并融合了常規(guī)地面氣象要素的統(tǒng)計(jì)功能，提高了工作效率。平臺(tái)結(jié)合實(shí)際應(yīng)用需求，充分發(fā)揮了MICAPS 3的優(yōu)越性能，為今后MICAPS 3版二次開發(fā)提供寶貴經(jīng)驗(yàn)。

MICAPS 3；二次開發(fā)；平臺(tái)；系統(tǒng)

1 引言

貴州省氣象服務(wù)中心在2004年開發(fā)并投入使用基于MICAPS 1的貴州省地面天氣實(shí)況顯示系統(tǒng)，該系統(tǒng)沒有統(tǒng)計(jì)查詢功能。貴州省縣級(jí)以上氣象站點(diǎn)的天氣實(shí)況被廣泛應(yīng)用于貴州省公眾氣象服務(wù)產(chǎn)品，如121聲訊臺(tái)、報(bào)紙媒體、各廣播電臺(tái)、各套電視天氣預(yù)報(bào)節(jié)目播報(bào)中。尤其當(dāng)出現(xiàn)重大、特殊天氣，如大范圍凝凍、冰雹、暴雨等，天氣實(shí)況更是受到各個(gè)媒體及廣大群眾的關(guān)注。專業(yè)服務(wù)內(nèi)容及產(chǎn)品開發(fā)中也有許多對(duì)縣級(jí)以上氣象站點(diǎn)的天氣實(shí)況查詢、統(tǒng)計(jì)的需求。因此做好日常貴州省天氣實(shí)況的顯示、查詢、統(tǒng)計(jì)等工作是氣象服務(wù)的重點(diǎn)之一。

MICAPS作為預(yù)報(bào)員主要的工作平臺(tái)，已廣泛應(yīng)用在日常業(yè)務(wù)中。隨著MICAPS系統(tǒng)不斷發(fā)展，MICAPS 1版本的功能、便捷程度、外觀、可開發(fā)性都不如如今主流的MICAPS 3版系統(tǒng)。MICAPS 3采用開放式構(gòu)架，易于二次開發(fā)[1]。目前國(guó)內(nèi)有較多基于業(yè)務(wù)需要進(jìn)行MICAPS 3二次開發(fā)的經(jīng)驗(yàn)[2-5]，將MICAPS 3作為新的貴州省地面天氣實(shí)況平臺(tái)的基礎(chǔ)是較為理想的。

另一方面，隨著貴州省氣象觀測(cè)自動(dòng)化工作的推進(jìn)，縣級(jí)以上氣象站點(diǎn)地面觀測(cè)資料的報(bào)文結(jié)構(gòu)發(fā)生了變化，發(fā)報(bào)方式也由人工編報(bào)轉(zhuǎn)變?yōu)樽詣?dòng)站觀測(cè)并自動(dòng)編報(bào)，其中的特殊天氣報(bào)文(WS報(bào))根據(jù)特殊天氣現(xiàn)象發(fā)生時(shí)間，不定時(shí)實(shí)時(shí)發(fā)報(bào)。因此，構(gòu)建新的平臺(tái)實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)特殊天氣現(xiàn)象報(bào)文的顯示、查詢和統(tǒng)計(jì)功能是切實(shí)必要的。

2 系統(tǒng)設(shè)計(jì)思路及開發(fā)環(huán)境

2.1 系統(tǒng)的設(shè)計(jì)思路

沿用原有貴州省地面天氣實(shí)況平臺(tái)(省圖顯示平臺(tái))的構(gòu)建方式，新的貴州省地面天氣實(shí)況系統(tǒng)(新省圖系統(tǒng))也采用程序?qū)⒃紙?bào)文按規(guī)定格式處理為適當(dāng)?shù)腗ICAPS數(shù)據(jù)文件，再通過綜合圖來(lái)調(diào)用進(jìn)而實(shí)現(xiàn)顯示需要資料的目的。并根據(jù)需求增加部分?jǐn)?shù)據(jù)，顯示平臺(tái)從MICAPS 1變更為更高版本的MICAPS 3。

新省圖系統(tǒng)還需要提供常用的查詢、統(tǒng)計(jì)功能。可通過MICAPS 3自帶的查詢、統(tǒng)計(jì)功能，結(jié)合需要編寫程序，然后以MICAPS模塊形式添加到系統(tǒng)中來(lái)完善。

同時(shí)新的特殊天氣報(bào)文(WS報(bào))的不定時(shí)實(shí)時(shí)發(fā)報(bào)方式，對(duì)于報(bào)文處理、顯示、查詢、統(tǒng)計(jì)來(lái)說(shuō)是一個(gè)新的挑戰(zhàn)。新省圖系統(tǒng)需要設(shè)計(jì)實(shí)時(shí)處理的程序來(lái)處理報(bào)文，將其顯示為直觀的模式，并且通過MICAPS自帶的監(jiān)視模式功能實(shí)現(xiàn)WS報(bào)實(shí)時(shí)處理、實(shí)時(shí)顯示，以達(dá)到監(jiān)視實(shí)時(shí)特殊天氣的目的。

2.2 系統(tǒng)的開發(fā)環(huán)境和工具

MICAPS 3版是現(xiàn)在氣象資料顯示、查詢的常用工具，界面美觀，操作方便具有良好的交互性，可以通過增減模塊來(lái)實(shí)現(xiàn)不同功能的組合與構(gòu)建，是二次開發(fā)的理想平臺(tái)。并且MICAPS 3版具有強(qiáng)大的查詢、統(tǒng)計(jì)、自動(dòng)更新功能，能達(dá)到或有助于系統(tǒng)的設(shè)計(jì)目標(biāo)。因此新的省圖系統(tǒng)選擇MICAPS 3.1.1版為開發(fā)平臺(tái)。

根據(jù)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)思路，需要編寫報(bào)文處理和查詢、統(tǒng)計(jì)的系統(tǒng)模塊程序，通過VB 6.0編寫。并添加到MICAPS 3平臺(tái)的模塊中，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)整合。

3 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

貴州省地面天氣實(shí)況系統(tǒng)(新省圖系統(tǒng))分為報(bào)文處理程序和綜合平臺(tái)兩部分，詳見圖1。報(bào)文處理程序?yàn)榫C合平臺(tái)提供后臺(tái)支持，為獨(dú)立、自動(dòng)運(yùn)行的程序。綜合平臺(tái)為直觀的程序，點(diǎn)擊進(jìn)入平臺(tái)后可直觀查看天氣實(shí)況；兩個(gè)平臺(tái)相互獨(dú)立，又相互聯(lián)系，通過省圖綜合平臺(tái)的監(jiān)視模式按鍵跳轉(zhuǎn)到WS監(jiān)視平臺(tái)。

圖1 貴州省地面天氣實(shí)況系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖(箭頭指示文件提供路徑)

4 報(bào)文處理程序

根據(jù)發(fā)報(bào)方式和報(bào)文結(jié)構(gòu)，將報(bào)文處理程序分為2個(gè)獨(dú)立程序：常規(guī)貴州省地面氣象要素?cái)?shù)據(jù)文件處理程序(省圖處理)和特殊天氣報(bào)文處理程序(WS處理)。

4.1 省圖處理程序

省圖處理程序參考原有的處理程序結(jié)構(gòu)和思路，將處理報(bào)文轉(zhuǎn)變?yōu)樾碌拿啃r(shí)自動(dòng)編報(bào)的報(bào)文，程序處理源——報(bào)文的結(jié)構(gòu)與之前不同，但程序處理的目標(biāo)基本相同——08時(shí)、14時(shí)、20時(shí)3個(gè)主要時(shí)次的貴州省常規(guī)地面氣象要素填圖和2個(gè)特殊填圖，3個(gè)填圖文件均為MICAPS 3的一類數(shù)據(jù)文件。并增加08時(shí)和20時(shí)的24 h降水量為MICAPS 3的三類數(shù)據(jù)文件。3個(gè)填圖文件內(nèi)容較之前有所增加和調(diào)整，在貴州區(qū)域常規(guī)填圖增加了24 h變溫項(xiàng)、24 h變壓項(xiàng)，另根據(jù)MICAPS 3的數(shù)據(jù)格式要求對(duì)T量降水做了修改；在2個(gè)特殊填圖中增加了相對(duì)濕度、海平面氣壓以及積雪、電線積冰、冰雹直徑等其他重要天氣數(shù)據(jù)(見表1)，并將原來(lái)以數(shù)字代表的特殊天氣調(diào)整為以更直觀的天氣現(xiàn)象符號(hào)來(lái)顯示。

表1 貴州省地面天氣實(shí)況系統(tǒng)顯示文件說(shuō)明

程序每日定點(diǎn)處理報(bào)文，也可通過點(diǎn)擊放置于桌面上的快捷方式手動(dòng)處理。

4.2 WS處理程序

由于WS報(bào)文的發(fā)報(bào)形式為不定時(shí)發(fā)報(bào)，所以需要將其獨(dú)立處理。WS處理程序?yàn)榘凑招碌腤S報(bào)發(fā)報(bào)規(guī)則和格式編制的實(shí)時(shí)處理程序。程序能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)控WS報(bào)文，并在檢測(cè)到新的WS報(bào)的同時(shí)解報(bào)到WS實(shí)時(shí)監(jiān)控文件(MICAPS 1類文件格式)中。為了方便統(tǒng)計(jì)查閱，程序還設(shè)定在每日08時(shí)生成過去24 h內(nèi)貴州省區(qū)域內(nèi)全部的WS報(bào)(MICAPS文件1類文件格式)。

為了統(tǒng)一和方便查看，程序處理目標(biāo)文件仍設(shè)定為MICAPS 1類文件格式，并將特殊天氣出現(xiàn)的時(shí)間及特殊天氣相關(guān)量值，如大霧出現(xiàn)時(shí)的能見度值等填入報(bào)文中。針對(duì)一個(gè)站點(diǎn)在24 h內(nèi)可能有多次不同發(fā)報(bào)的現(xiàn)象，設(shè)定了不同的字段來(lái)存儲(chǔ)最多3組特殊天氣現(xiàn)象的相關(guān)信息。

程序自動(dòng)運(yùn)行在狀態(tài)欄，點(diǎn)擊彈出手動(dòng)處理對(duì)話框，可進(jìn)入手動(dòng)處理模式處理未自動(dòng)處理到的報(bào)文。由于需要隨時(shí)監(jiān)測(cè)WS報(bào)文，該程序被設(shè)定為不能關(guān)閉，只能通過“任務(wù)管理器”關(guān)閉。

5 綜合平臺(tái)

5.1 省圖綜合平臺(tái)

省圖綜合平臺(tái)是新省圖系統(tǒng)最主要的顯示窗口。平臺(tái)搭建的系統(tǒng)版本是MICAPS 3.1.1。與之前的版本相同，初始以綜合圖形式自動(dòng)調(diào)入所需要的報(bào)文文件。在新的省圖綜合平臺(tái)中，默認(rèn)調(diào)入為5個(gè)當(dāng)前最新時(shí)次的報(bào)文文件(表1)，較之前多了2個(gè)。其中當(dāng)日08時(shí)之前的24 h WS報(bào)文匯總，也在省圖綜合平臺(tái)中顯示，便于查閱。新的省圖系統(tǒng)在顯示的內(nèi)容上，較之前有所豐富，尤其在降水和特殊天氣的顯示上更為清晰。

省圖綜合平臺(tái)在顯示外觀上界面簡(jiǎn)潔美觀，并且利用MICAPS 3自帶的功能，實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)查詢和顯示的便捷：通過對(duì)MICAPS 3類數(shù)據(jù)的分級(jí)顯示功能，能夠以不同顏色直觀的顯示出24 h降水量的不同量級(jí)。直接利用MICAPS 3自帶的“B-統(tǒng)計(jì)”功能，統(tǒng)計(jì)降水、溫度等氣象要素。在顯示設(shè)置中點(diǎn)擊MICAPS文件名選中后，可在左側(cè)屬性欄中勾選調(diào)出。如統(tǒng)計(jì)暴雨站點(diǎn)數(shù)量，只需在“B-統(tǒng)計(jì)”對(duì)話框中勾選“降水”并輸入“50”，就可以統(tǒng)計(jì)出。較之前人工統(tǒng)計(jì)大大提高了工作效率。

MICAPS 3版本的開放性使得個(gè)性化設(shè)計(jì)成為可能，并提供了良好的二次開發(fā)空間。通過其根目錄下extToolbar.txt文件的修改，可以輕松重構(gòu)菜單欄及模塊。省圖綜合平臺(tái)開發(fā)中，系統(tǒng)菜單欄上刪除了不需要的功能模塊以精簡(jiǎn)系統(tǒng)，并新增了3項(xiàng)功能。新增的功能通過VB編寫好程序，將其作為模塊嵌入到平臺(tái)中，通過菜單欄上對(duì)應(yīng)的按鈕調(diào)用程序?qū)崿F(xiàn)功能：

① 實(shí)況統(tǒng)計(jì)：以文本顯示08時(shí)、14時(shí)貴州省常規(guī)填圖中的所有站點(diǎn)中的最高、最低氣溫及站點(diǎn)；暴雨以上站次、站點(diǎn)名、雨量；大風(fēng)、凝凍、冰雹、積雪等特殊天氣現(xiàn)象出現(xiàn)的站次、站點(diǎn)名、出現(xiàn)時(shí)間。

② 實(shí)況查詢：為方便資料統(tǒng)計(jì)設(shè)計(jì)的歷史資料查詢程序。可按指定站點(diǎn)、指定日期匯總歷史雨量、溫度、濕度等天氣要素，生成文本文件。

③ 幫助說(shuō)明：調(diào)入新省圖系統(tǒng)的幫助說(shuō)明Word文檔。幫助文檔中對(duì)系統(tǒng)開發(fā)背景及人員、系統(tǒng)構(gòu)成、數(shù)據(jù)說(shuō)明、常見問題處理4個(gè)方面做了詳細(xì)描述。

④ 監(jiān)視功能。經(jīng)過重新配置，監(jiān)視功能按鍵可跳轉(zhuǎn)進(jìn)入WS監(jiān)視平臺(tái)。

圖1 省圖綜合平臺(tái)界面及主要功能

(說(shuō)明：菜單欄中，虛線框中為新增功能鍵，從左至右分別為：監(jiān)視功能、實(shí)況統(tǒng)計(jì)、實(shí)況查詢、幫助說(shuō)明；界面中的2處虛線框?yàn)槔肕ICAPS 3版自帶功能得到的改進(jìn))

5.2 WS監(jiān)視平臺(tái)

WS監(jiān)視平臺(tái)以綜合圖形式調(diào)入WS監(jiān)視文件及云圖文件，并設(shè)定為自動(dòng)更新。進(jìn)入平臺(tái)可通過點(diǎn)擊桌面圖標(biāo)進(jìn)入，也可通過省圖的“監(jiān)視功能”進(jìn)入。

WS監(jiān)視平臺(tái)界面與省圖綜合平臺(tái)類似，都基于一個(gè)MICAPS 3版本開發(fā)。只是在顯示內(nèi)容上有所不同。利用MICAPS 3的“自動(dòng)更新”功能，能夠?qū)崟r(shí)查看當(dāng)日08時(shí)以來(lái)所發(fā)生的WS報(bào)，配合最新時(shí)刻的云圖資料，及時(shí)了解特殊天氣發(fā)生的情況。出現(xiàn)的特殊天氣都以天氣現(xiàn)象的符號(hào)顯示在平臺(tái)中，并可通過調(diào)入“要素選擇”，選擇相關(guān)項(xiàng)查看特殊天氣出現(xiàn)的時(shí)間。能夠達(dá)到直觀簡(jiǎn)潔的目的。

6 系統(tǒng)應(yīng)用效益分析

新省圖系統(tǒng)的綜合平臺(tái)在2012年發(fā)開完成后，一直在貴州省氣象服務(wù)中心進(jìn)行業(yè)務(wù)運(yùn)行，是預(yù)報(bào)服務(wù)人員每日必須的分析、查詢工具。與原來(lái)的省圖版本相比，顯示內(nèi)容豐富，在歸納總結(jié)每日天氣實(shí)況時(shí)，更為直觀，工作效率更高，節(jié)約了寶貴的時(shí)間。

另外，WS監(jiān)視平臺(tái)中帶有時(shí)間、特殊天氣信息的實(shí)時(shí)WS報(bào)文，可以最直觀的監(jiān)視特殊天氣的發(fā)生。如配合云圖上的強(qiáng)對(duì)流云團(tuán)，發(fā)現(xiàn)實(shí)時(shí)WS報(bào)文中在貴州省西南部開始出現(xiàn)冰雹，從而判定了對(duì)流云團(tuán)帶來(lái)的天氣類型是冰雹，其強(qiáng)度和時(shí)間都有顯示。根據(jù)云圖動(dòng)態(tài)分析強(qiáng)對(duì)流云團(tuán)的走向，可以判斷未來(lái)可能出現(xiàn)冰雹的時(shí)間和大概范圍，為短時(shí)臨近天氣服務(wù)工作提供了有力參考。

7 結(jié)語(yǔ)

新的貴州省地面天氣實(shí)況綜合平臺(tái)，不僅解決了不定時(shí)發(fā)報(bào)的WS報(bào)文的實(shí)時(shí)處理和顯示問題，還在省圖的氣象信息顯示上實(shí)現(xiàn)了質(zhì)的飛越，并且融合了常規(guī)地面氣象要素的統(tǒng)計(jì)功能。在業(yè)務(wù)應(yīng)用中能夠大大提高工作效率，使用方便快捷。對(duì)MICAPS 3進(jìn)行二次開發(fā)，結(jié)合實(shí)際應(yīng)用需求，充分發(fā)揮MICAPS 3的優(yōu)越性能，并拓展了新的應(yīng)用領(lǐng)域，也為今后MICAPS 3二次開發(fā)提供寶貴經(jīng)驗(yàn)。

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2014-07-21

唐延婧(1982—)，女，工程師，主要從事中短期預(yù)報(bào)服務(wù)及相關(guān)研究工作。

1003-6598(2015)02-0048-04

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