天气雷达反射率与Micaps气象数据的读取

李雪松 王雅琦

四川省气象探测数据中心 四川 成都 610072

引言

气象传输平台和气象数据库为天气预报业务提供了至关重要的保障，气象数据探测技术是保证数据库内气象数据完整、多样、高密度、高效率的基础。只有跨大时间尺度以及空间尺度的大量气象信息汇聚，才能实现现代化、高质量的各类型预报产品。Micsps数据是一种气象站点的数据格式，用以记录站点气象信息，天气雷达则通过遥感技术接收电磁波回波信号探测信息。

1 数据采集原理

1.1 遥测技术测量原理

各站点分有无线电接收雷达、处理器和不同类别传感器，传感器包裹于被测物体当中，探测气象数据并传送至处理器，后通过无线电传输将数据传回地面站点，站点按照既定协议编排成报文上传并入库。

1.2 天气雷达数据采集原理

雷达于多个定仰角360°全方位采样，在某一仰角，雷达天线绕垂直轴扫描360°为1次PPI显示扫描，所采圆锥面各类资料均于各仰角完成数据采集，所有仰角组成数据体扫。反射率为所采集数据中一类，短时天气预报中十分直观，采用数字信号技术和彩图显示。

2 各类数据格式

2.1 SA/SB基数据格式

SA/SB雷达基数据格式读取时，首先，按如表1所示说明定义结构体，将结构体写入头文件中，在view类中包含此头文件[1]。其次，按VC++语言定义变量并分配内存空间，用函数将其读出，放入已分配的内存空间[2]。最后，在view类中调用并处理[3]。

表2 风铃格式文件头文件的总格式

读取位于字节数37至38的方位角，该参数为描述所列数据探测时方位，PPI显示中有3个坐标，即为仰角、方位角、距离。方位角可直接得到，距离为是距离库数和库长的乘积，仰角存储是离散的，存储时用编号替代，使用头文件里指针读取数据。

2.2 SPT基数据格式说明

风铃文件复杂性较高，头文件结构体分3个子结构体，分别为站址段、性能参数段、观测参数段（如表1所示）[4-6]。站址段用以记录雷达位置。性能参数段用以记录并且描述该雷达的性能参数。程序中使用需观测参数段部分信息，第一，各层的仰角是以数组形式存储[7]；第二，库长和距离库数，用以计算距离；第三，仰角的径向数通过格式协议读取，用以分辨方位角间的间隔度数[8-9]。

2.3 Micaps第二类数据格式

Micaps第二类数据格式为站点遥测数据格式，存储方式为txt文件。头文件首行为说明信息，次行为数据资料。比如：第一排为“diamond 2数据说明（字符串）”；第二排为“年、月、日、时次、层次、总站点数”。“diamond 2”表示此文件为Micaps第二类数据，总站点数为采集站点个数。读取时逐排读入，每排存储1个站点信息，将所读数据存入字符型数组中。格式为：区站号（长整数）、经度、纬度、海拔高度（均为浮点数）、站点级别（整数）、高度、温度、温度露点差、风向、风速（均为浮点数）[10]。图1为举例说明Micaps第二类数据格式。

3 运行结果

3.1 读取SA格式数据运行结果

如图2所示，通过程序读出数据后显示于PPI中，图中5层同心圆中心位置则为雷达所在位置，被测物与雷达位置关系比例为每60个像素等同于50m等绘制于图中，显示结果为反射率。

图2 SA数据格式反射率PPI显示

3.2 读取SPT格式数据运行结果

图3 为SPT格式读取的反射率回波图，可看出数据色卡分布在绿色和蓝色区域色带，则可分析出云状以层云为主。

图3 SPT数据格式反射率PPI显示

3.3 读取Micaps第二类数据运行结果

图4 所示为读取Micaps第二类数据显示界面，在上方下拉菜单中点击“选择站点号”，并输入站点号后怎能将该站点号对应台站所探测信息显示如图。

图4 Micaps第二类数据信息显示界面

4 结束语

本研究探讨2类天气雷达数据格式和1类高空站数据格式的读取与显示，实现将库存天气雷达数据和Micaps数据的可视化呈现，为此3类数据的处理及应用提供了基础条件，为其他气象数据的读取提供了方法参考，为此类数据的其他读取方式提供了算法借鉴基础，为雷达其他相关基数据的读取及处理创造的环境条件，为遥测和遥感两类高空数据的对比分析提供了平台基础，提升了短时预报的准确率，为气象相关研究搭建了更广阔的平台。