新一代天气雷达PUP产品共享的应用系统

区域气象信息共享平台新一代天气雷达PUP产品共享应用系统使用手册一、概述新一代天气雷达PUP产品共享应用系统工作在Windows 平台下，使用人机交互工作方式，显示中国气象局要求上传的各种PUP产品。1.处理内容目前，已收集入库四川省7部雷达的上传资料。这7部雷达站为：成都、南充、西昌、绵阳、宜宾、广元、达川。根据需要，可增加其它雷达资料入库，并能在系统中显示。入库的产品有：l 仰角分别为0.5、1.5、2.4度基本反射率，产品号为19, 覆盖范围为75公里产品(库长为250米的为60公里)；l 仰角分别为0.5、1.5、2.4度基本反射率，产品号为20, 覆盖范围为150公里产品(库长为250米的为120公里)；l 仰角分别为0.5、1.5、2.4度基本速度，产品号为26, 覆盖范围为150公里产品(库长为250米的为120公里)；l 仰角分别为0.5、1.5、2.4度基本速度，产品号为27, 覆盖范围为300公里产品(库长为250米的为250公里)；l 组合反射率，产品号为37，覆盖范围为75公里产品(库长为250米的为60公里)；l 组合反射率，产品号为38，覆盖范围为300公里产品(库长为250米的为250公里)；l 回波顶，产品号为41，覆盖范围为150公里产品(库长为250米的为125公里)；l VAD 风廓线，产品号为48；l 弱回波区，产品号为53，覆盖范围为50公里产品；l 风暴相对径向速度，产品号为56，覆盖范围为300公里产品(库长为250米的为250公里)；l 垂直累积液态水含量，产品号为57，覆盖范围为150公里产品(库长为250米的为125公里)；l 风暴追踪信息，产品号为58，覆盖范围为300公里产品(库长为250米的为250公里)；l 中尺度气旋，产品号为60，覆盖范围为150公里产品(库长为250米的为125公里)；l 1小时降水，产品号为78，覆盖范围为150公里产品(库长为250米的为125公里)；l 3小时降水，产品号为79，覆盖范围为150公里产品(库长为250米的为125公里)；l 风暴总降水，产品号为80，覆盖范围为150公里产品(库长为250米的为125公里)；l 反射率等高面位置显示（CAPPI），产品号为110，覆盖范围为300公里产品(库长为250米的为250公里)l2.采用技术新一代天气雷达PUP产品共享应用系统通过中间件(使用IBM 的WebSphere MQ中间件)，访问四川省气象信息中心数据库，获取所需雷达资料和相关信息。使用基于GIS的多普勒天气雷达拼图技术原理和基本算法,经过坐标转换、雷达数据加权值判断、多站雷达时间归一化、利用基于COM技术的地理信息系统等技术二次开发,通过人机界面友好的软件系统,把多普勒天气雷达资料同基础地理信息数据的实时叠加，显示雷达产品的图像，并可对图像实现动画。3.实现功能该系统具有缩放、自动更新、动画显示功能、并能将指定的区域（目前选定全省区域）的雷达图像显示在一副底图上，实现区域拼图。在显示单幅图像时，部分产品具有表格信息和图文信息，也可显示（图文信息待完善）。各种PUP产品显示的色彩可自己定义，对行政边界和河流等地标显示的色彩可自己定义，在鼠标指定位置可显示其所在的行政县（区）、距雷达站距离、观测高度等多种参数和信息。二、新一代天气雷达PUP产品共享应用系统安装1网络工作环境：工作计算机须接入四川省气象局业务网络，能够访问信息中心MQ服务器(IP地址:172.24.1.196)，连接速度1M bp/s或以上(在1M带宽下，获取一幅雷达PUP产品数据最快需要1秒左右时间);由于使用中间件访问数据库，需要安装IBM Websphere MQ终端程序。2计算机要求： 当前主流计算机。推荐配置： 操作系统：中文Windows XP;CPU ：酷睿2 2G 或以上； 内存：2G或以上(大内存可提供更多桢数快速动画)；显示分辨率：12801024或以上； 3MQ 客户端安装在MQ6.0客户端安装程序的Windows目录下，运行Setup.exe，出现MQ客户端安装向导，根据向导提示选择安装。部分提示信息如下图： 4新一代天气雷达PUP产品共享应用系统安装：新一代天气雷达PUP产品共享应用系统安装程序将安装雷达显示程序的所有文件；安装地理信息系统MapObject的功能组件；注册IBM Websphere MQ Client访问信息中心数据库所需的环境变量，并建立桌面快捷方式和程序名。安装时只要简单运行该安装软件，再次运行该安装程序将删除雷达显示程序。运行新一代天气雷达PUP产品共享应用系统安装程序InstallXXViewMQ160.exe，将自动安装雷达PUP产品显示程序。安装时，出现提示信息部分如下：安装完成后可运行程序。再次安装该软件或安装其升级产品时，将出现如下选择：可选择删除后再安装或使用修复选项。MQ客户端安装软件和雷达PUP产品显示程序安装软件，包含以后的升级版本，可在气象内网上下载，网址为: 172.24.1.55。雷达PUP产品显示程序安装的主要文件的目录和部分文件说明：C: SCQXXXST 工作目录；C:SCQXXXSTGIS_DATA 地理信息数据文件；C:SCQXXXSTBIN 运行文件；C:SCQXXXSTDAT 数据文件；C:SCQXXXSTBINXXView.exe雷达PUP产品显示主程序；C:SCQXXXST设置 参数设置文件，文件见后说明；选择“区域气象信息共享平”中的“雷达PUP产品显示”,将运行雷达PUP产品显示程序。5可能出现的问题安装程序创立了二个系统环境变量，分别为MQSERVER,值为CHANNEL1/tcp/172.24.1.196和MQCCSID, 值为1381。若安装时使用的用户权限不允许建立系统环境变量，运行程序将不能读取雷达数据，可手工建立这二个系统环境变量。检查和建立系统环境变量可通过系统属性中的环境变量编辑功能实现，如下图： 有时系统环境变量需要重新启动计算机才能有效。三、参数设置安装程序安装的所使用了为缺省设置，用户可根据需要更改设置。1. 单站显示雷达站选择设置： 设置文件：C:SCQXXXST设置雷达站信息_单站.txt。文件格式：文本文件，可用notepad.exe等文件编辑修改。文件内容如下（部分）：!站名站号经度纬度 雷达类型 数据格式 省功率波长噪高度PUP库长成都Z928010430.6scsc四川70010.22610300绵阳Z9816104.931.5scsc四川70010.22600300南充Z981710631scsc四川70010.22400300达州Z9818101.733scsc四川70010.220300宜宾Z9831104.528.8scsc四川70010.22520250西昌Z983410228cdcd四川3105.722750250广元Z983910632.5scsc四川70010.220250重庆Z9230106.529.5sasa重庆73010.11400300万州Z9090108.730.8sbsb重庆71010.331060300!黔江Z9091108.729.6cdcd重庆3105.621700300!贵阳Z9851106.726.5cdcd贵州3105.621250300!遵义Z985210726.3cdcd贵州3105.621000300!都匀Z9854107.526.3cdcd贵州3105.621000300!毕节Z9857105.327.3cdcd贵州3105.621600300!兴义Z985910525cdcd贵州3105.621300300昆明Z9871102.525cccc云南3005.712550300文山Z9876104.323.5cccc云南3005.711800300思茅Z987910123cccc云南3005.712000300丽江Z988810026.7cccc云南3005.710300德宏Z969298.324.5cccc云南3005.712100300昭通Z9870103.727.4cccc云南3005.712010300!拉萨Z989191.129.6cdcd西藏3105.623700300!日喀则Z98928929.2cdcd西藏3105.723900300!林芝Z989494.429.6cdcd西藏3105.723500300!那曲Z98969231.5cdcd西藏3105.724550300说明：每行的第一个字母为！表示该行为注释行，每个站有12个参数，分别为站名、站号、经度、纬度、 雷达类型、数据格式、省、功率、波长、信噪、高度、PUP库长；每个站的信息必须按顺序在一行内写完，各个参数间使用一个或以上的空格分开。由于精度问题，目前没有使用该信息中的经度、纬度资料，而是使用从PUP产品文件中获取的经度、纬度数据。位于第一个站为缺省显示的雷达站。用户可根据数据库能提供的资料和台站本身的需要确定选取的雷达站缺省为四川省的七部雷达。2. 区域拼图雷达站选择设置：设置文件：C:SCQXXXST设置雷达站信息_拼图.txt。文件内容和格式：同单站显示雷达站选择；说明：根据区域拼图选择的范围和数据库中的雷达资料，确定选择的雷达站。3. 区域拼图投选择设置：设置文件：C:SCQXXXST设置区域拼图投影参数.txt文件格式：文本文件，可用notepad.exe等文件编辑修改。缺省文件内容：投影名称 sphericalX方向点数 1024Y方向点数 864X方向分辨率 -1.0Y方向分辨率 -1.0特定点纬度 30.0特定点经度 103.0特定点X方向值 512特定点Y方向值 432投影参数1 0.01 /每点的经度 投影参数2 0.0112 / 投影参数3 -1.0说明：改变区域拼图投影参数设置，将改变区域拼图的大小、位置和投影，用户可根据台站位置、数据库可用台站资料和使用习惯更改区域拼图投影参数。区域拼图投影参数文件中每行的第一个连续字符串为表示，表示跟随其后的参数的意义，该标识字符不能更改。标识字符和它的参数意义和要求如下：投影名称，表示该投影所使用的投影方式，目前，支持以下四中投影：sherical：球面投影（等角投影）；lambert: 兰勃托投影；mercator: 麦卡脱投影；polar_stereo:极射立体投影；X方向点数：区域拼图图像X方向分辨率，单位为像素点；Y方向点数：区域拼图图像Y方向分辨率，单位为像素点；X方向分辨率：X方向每点代表的距离(km), 球面投影不用，赋值-1.0；;Y方向分辨率：Y方向每点代表的距离(km)，球面投影不用，赋值-1.0；特定点X方向值：为了定位，确定图像中的一个点（如中心点）在X方向的值；特定点Y方向值：确定图像中的一个点（如中心点）在Y方向的值；特定点纬度: 确定图像中特定点的的纬度；特定点经度: 确定图像中特定点的的经度；投影参数1: 不同投影有所差异：球面投影：每像素点的经度值(单位度); 兰勃托投影: 相切纬度(南)极射立体投影: 相切纬度;麦卡脱投影: 标准纬度投影参数2: 不同投影有所差异：球面投影：每像素点的纬度值(单位度);兰勃托投影: 相切纬度(北)极射立体投影: 垂直经度;麦卡脱投影: ：不用；赋值-1.0；投影参数3: 不同投影有所差异：球面投影：不用；赋值-1.0；兰勃托投影: 垂直经度；极射立体投影：不用；赋值-1.0；麦卡脱投影: ：不用；赋值-1.0；4. 底图参数设置：设置文件：C:SCQXXXST设置底图.txt文件格式：文本文件，可用notepad.exe等文件编辑修改。缺省文件内容：颜色R G B河流颜色 0 168 198县界颜色 128 11096市州界颜色196 162128雷达圈颜色152 121100经纬度线颜色 225 200 160文字颜色152 152 152显示河流级别 4说明：用户可改变河流、县界、市州界颜色；可改变雷达圈、经纬度线和文字颜色；显示河流级别可选择1，2，3，4或5，分别表示显示的河流级别。5. PUP产品参数和显示设置：文件格式：文本文件，可用notepad.exe等文件编辑修改。设置文件：位于C:SCQXXXST设置目录下，文件名和应用的产品如下表：文件名应用的产品基本反射率19.txt19号产品基本反射率产品（含不同仰角）基本反射率20.txt20号产品基本反射率产品（含不同仰角）基本速度26.txt26号产品基本速度（含不同仰角）基本速度27.txt27号产品基本速度（含不同仰角）组合反射率37.txt37号产品组合反射率组合反射率38.txt38号产品组合反射率回波顶41.txt41号产品回波顶VAD风廓线48.txt48号产品VAD风廓线弱回波区53.txt53号产品弱回波区风暴相对径向速度56.txt56号产品风暴相对径向速度垂直累积液态水含量57.txt57号产品垂直累积液态水含量风暴追踪信息58.txt58号产品风暴追踪信息中尺度气旋60.txt60号产品中尺度气旋1小时降水78.txt78号产品1小时降水3小时降水79.txt79号产品3小时降水风暴总降水80.txt80号产品风暴总降水反射率等高面位置显示(CAPPI)110.txt110号产品反射率等高面位置显示(CAPPI)说明：每类PUP产品都有一相应的设置文件，用于指明该产品的单位、半径、雷达圈图和显示色彩；以下为基本反射率19号产品设置文件内容：单位 dBZ分辨率 0.3 0.3 通用300米分辨率西昌 0.25 0.25 指定站分辨率宜宾 0.25 0.25 指定站分辨率广元 0.25 0.25 指定站半径 75半径西昌 60半径宜宾 60半径广元 60圈 5 15 30 45 60 75圈西昌 4 15 30 45 60圈宜宾 4 15 30 45 60圈广元 4 15 30 45 60色彩 RGB色彩1 0 174165色彩2 198195255色彩3123113239色彩424 36 214色彩5165 255173色彩602350色彩716 146 24色彩825524799色彩92062030色彩10140 1420色彩11255 174173色彩1225510190色彩13239049色彩1517336255文件中每行的第一个连续字符串为标识字符串，表示跟随其后的参数的意义，具有特定意义，不能更改。该文件设置了5方面的内容：1）标识字符串“单位”后的连续字符为该产品的单位名称，如dBZ2）分辨率，标识字符串“分辨率”后的二个数字表示该产品在X(东西)和Y(南北)向的分辨率，单位为公里，由分辨率和雷达站名组成的标识字符串表示该雷达站使用的分辨率。3）半径，标识字符串“半径”后的一个数字表示该产品的覆盖范围，单位为公里，由半径和雷达站名组成的标识字符串表示该雷达站产品的覆盖范围。4）圈，标识字符串“圈”后的第一个数字表示要画的雷达圈数，随后的数字分别表示从雷达向外各个圈距雷达站的距离，单位为公里；由圈和雷达站名组成的标识字符串表示该雷达站要画的雷达圈数和各圈距雷达的距离。5）色彩，由色彩1到色彩15分别表示雷达15个等级中的颜色，颜色使用R(红色)、G(绿色)和B(兰色)三种分量表示，每个R、G或B值使用0到255值表示。等级0固定使用黑色，和底图颜色相同。对于某些产品的等级不到16，也需要填满到色彩15。四、运行程序1运行程序安装程序在桌面上安装有PUPView图标，用鼠标双击该图标，或在“开始”“程序”中选择“区域气象信息共享平台”，运行“雷达产品显示程序”，雷达产品显示程序将运行。界面如下图：2单站显示选择“天气雷达”菜单中的“单站雷达”或单击工具条，将显示缺省雷达站的最新雷达图像，如下图 雷达站选择：在雷达站列表中，选择需要的雷达站。雷达站列表框中的雷达站由设置文件决定。PUP产品选择：PUP产品列表框中选择需要的产品，目前有25种产品。 时次选择：用鼠标双击时次列表框中需要的时次。或在工具栏中选择前一幅或下一幅。实时更新：选择时次列表框下面的“实时更新”按钮，程序将检查数据库，显示最新的雷达资料。前期雷达信息显示：选取“按下列时间更新”按钮下面的时间后，单击“按下列时间更新”按钮，在时次列表框内显示以该时间为最后时间的400个时次（如果有资料）,在未选择“实时更新”前或未使用自动更新，改变雷达站或产品内容，都以此时间为最后时间检索雷达资料。放大和缩小：在图像显示过程中，可对图像进行放大和缩小操作。最大可放大到6倍，（动画2倍）,最小可缩小到原来的25%。也可根据显示窗口大小，将图像全部显示窗口中。为方便操作，在显示图像时，有多种方法实现放大与缩小。选择菜单“缩放”下所列的各级放大和缩小命令；选择工具条放大和缩小复合操作列表框内的放大倍率；单击工具条中放大和缩小图标。在放大和缩小的图像上，仍能够正确的进行经纬度定位和显示有关像素的数值显示。 显示或隐藏行政边界：选择“查看”菜单下“隐藏/显示边界”，可隐藏或显示边界”隐藏/显示经纬度：选择“查看”菜单下“隐藏/显示经纬度” ，可隐藏或显示经纬度显示或隐藏圆圈：选择“查看”菜单下“隐藏/显示圆圈” ，可隐藏或显示圆圈地图前景背景切换：选择“查看”菜单下“地图前景/背景” ，可改变地图在前景或背景显示表格信息：在工具条中图标可用时(部分产品有表格信息),可选择该图标，显示表格信息。风暴追踪信息产品中的表格信息：VAD 风廓线产品中的表格信息：中尺度气旋产品中的表格信息：风暴总降水产品中的表格信息：3小时降水产品中的表格信息：1小时降水产品中的表格信息：显示图文信息：本功能待完善。自动更新：选择“查看”菜单中的“自动更新”，或单击工具条中自动更新图标，将实现自动更新或取消自动更新。启动或关闭自动更新：在“选项”菜单中选择“动画帧数与自动更新”出现如下对话框：改变自动更新时间将在本程序运行期间有效，程序运行时缺省为3分钟，最快为2分钟。最大动画最大帧数设置：在“选项”菜单中选择“动画帧数与自动更新”出现如上对话框：改变动画最大帧数将在本程序运行期间有效，程序运行时缺省为64帧，最多可设置为128帧。动画：在单幅图像显示时，除不适宜动画的产品外，可进行图动画显示，动画操作功能如工具条图标，从左到右分别为：下一幅、前一幅、向前动画、来回动画、向后动画、暂停动画和停止动画，最右面二个分别为加快动画和减速动画。在动画时，改变雷达站，选择不同的PUP产品和重新选择某个时次的雷达资料将导致动画中断并停止动画，选择自动更新时，自动更新后将停止动画，显示最新的雷达图像。雷达图像信息显示：在显示雷达图像时，鼠标位置的信息将在程序的状态条中显示，显示的信息有点的图像坐标、经度和纬度、地理信息、距雷达距离、扫描拔海高度(部分产品)、产品号、雷达观测值等。 3区域拼图选择“天气雷达”菜单中的“区域拼图”或单击工具条，将显示缺省区域拼图的最新雷达图像，如下图：拼图时次：根据时间间隔，决定拼图的时次。如时间间隔为10分钟，将会有每小时的0分、10分、20、。50分6个时次，每个时次寻找拼图时间最接近时间的雷达资料，若最接近时间达到或超过间隔时间的一半，放弃该该雷达资料。时间间隔：缺省的时间间隔为10分钟。可通过选择时间间隔下拉列表框，可供选择的时间间隔从6分钟到一小时共六个选择。如下图：PUP产品选择：PUP产品列表框中选择需要的产品，目前有21种可用于区域拼图的产品。目前，拼图不支持动画。其它功能同单幅雷达图像显示。4. 叠加降水 在显示适宜叠加的PUP产品时，选择菜单中的，在叠加降水量选择对话框中，选择观测时间和降水累计时间及字体，缺省观测时间为显示雷达图像的整点时间(目前数据库中的降水只有1小时整点雨量)，除3小时降水产品选择3小时降水外其他都选择1小时降水。叠加显示降水后，在菜单下将增加该降水的菜单项，选择该菜单可显示或隐藏叠加降水;在单站雷达显示方式中,改变雷达站名或产品将删除叠加显示降水(因地理范围不同,可能有数据未读取)，拼图将保留显示叠加降水,除非时次有改变。选择不同时次是否保留显示叠加降水,根据以下原则:A、在最近时间（为最新时间）正点后8分钟到前一小时，如当前为9:05 雨量为8点， 保持到7:20, 即选择7:20后的雷达产品都将保留显示降水;B、非最近时间，保持前后40分，如雨量为8点，保持7:20到8:40 , 即选择7:20到8:40 的雷达产品都将保留显示降水;以下为选择叠加降水的几个截图:附：雷达气象产品简介基本反射率(R) (19,20)基本反射率产品可显示体扫中每个仰角的360全方位回波强度。基本反射率产品用于估计冰雹可能性，确定风暴结构，定位边界和降水中心。高分辨率使探测冷锋、干线、雷暴外流边界、鸟群、昆虫以及烟羽成为可能；也可探测非常小的降水（雪和毛毛雨）和中高高度上云中的冰晶。基本平均径向速度(V) (26,27)基本平均径向速度产品可显示体扫中每个仰角的360全方位基本径向速度。此产品测量风的径向分量（朝向和背向雷达），用于估计风速风向，定位边界，确定重要风切变区（如辐合，辐散，中尺度气旋合龙卷涡旋特征）。组合反射率 (CR) (37,38)组合反射率产品显示给定体扫中任一方位角的最大反射率在直角坐标系格点上的投影。组合反射率产品最有用之处是，不用检查所有的仰角数据就可显示风暴的最大反射率。 一小时累积降水量(OHP) (78)自开始第一个降水模式扫描后的至少54分钟后，才能生成第一个有效的一小时累积降水量产品，此后每个体扫进行更新。在不足54分钟的时段内，由于累积时间不足，降水数据为空。三小时累积降水量(THP) (79)三小时累积降水量是当前小时的降水量加上前2小时的降水量，每小时更新一次。如果在三小时内的任何时刻，由于任何原因导致基数据持续缺失40分钟以上，则当前降水数据清空，在自收到新的基数据以后重新开始累积。风暴总累积降水量 (STP) (80)风暴总累积降水量从探测到降水的第一个体扫开始累积，每个体扫更新一次。当上一个体扫检测到的降水类型为无降水，且当前体扫检测到的降水类型为强降水或弱降水时，将以前的风暴总降水数据清空，重新开始累积。风暴追踪信息 (STI) (58)风暴追踪信息产品提供风暴过去、现在和未来位置以及整个雷达反射率覆盖域内风暴运动的可靠信息。有三种形式：单一图形、图形叠加和字符产品。在显示图形时，可选择表格显示风暴属性，为每个风暴字符形式提供相关的特征信息，例如风暴识别号、质心、方位和距离、移速和移向、跟踪误差、风暴最大反射率和高度等。此产品还提供过去15分钟风暴的位置、当前风暴质心的位置和未来1小时内（由适配数据设置）每15分钟风暴所在的位置，以及一条连接这些位置的线段（移动轨迹）。风暴追踪信息算法不断计算对风暴追踪的误差，并自动调整预报的位置。弱回波区 (WER) (53)弱回波区产品（产品缩写WER，编号53），在用户选择的平面上（最多8个仰角层，50公里50公里）显示反射率数据，提供了一个假三维的风暴反射率结构。在8个数据层上都使用最高分辨率，可在雷达探测范围内的任意地区生成反射率数据。8个仰角上的斜椎面展开成平面，按高度在显示屏上平行排列，最低的平面显示最低仰角的数据。弱回波区产品用来显示风暴的倾斜情况，识别风暴弱回波区和有界弱回波区。区域风暴相对平均径向速度 (56)区域风暴相对平均径向速度产品与风暴相对平均径向速度产品类似，但与后者有几点不同。首先，是在距雷达