新一代天气雷达资料共享平台的设计与实现.doc

数据通信传输建设方案 气象部门目前可使用的数据传输网络有省级间的X.25、9210卫星通信、Internet；省内的X.25、9210卫星通信、Internet、InternetVPN、SDH。中国气象局正在建设全国SDH宽带通信网。现在运行中的全国雷达拼图数据传输方式是：各雷达站通过9210卫星通信上传国家气象中心，集中处理形成拼图文件，再通过9210单向广播下发，同时还广播下发各雷达站单站上传的拼图文件，供各地单收站接收使用。目前全国雷达拼图汛期每小时一次，从上传到单收站接收延时约20分钟。显然，为了减少延时、增加频次、增加种类，必须建立流域内自己的数据通信网络。目前最容易实现的方式是统一使用X.25作链路，开通省级间的远程网络，传输产品数据，待中国气象局全国SDH宽带通信网建成后再转换到宽带，并逐步增加频次和种类，必要时可增加传输原始数据。雷达数据网络传输子系统雷达数据网络传输子系统负责雷达拼图报的上传、下发工4.2 雷达数据网络传输子系统雷达数据网络传输子系统负责雷达拼图报的上传、下发工作。4.2.1 编写网络数据传输系统程序程序分为两个部分，分别为雷达拼图报上传程序和雷达拼图报下发程序，两部分程序都采用客户端/服务器端模式。雷达拼图报上传程序将雷达数据采集程序生成的雷达拼图报文件实时上传到区域拼图服务器上。雷达拼图报下发程序将区域拼图服务器上所有雷达站点上传的最新的、同一时次的雷达拼图报下发到用户端。4.2.2 网络拓扑结构各雷达站使用各省已有宽带网，将拼图资料上传至省台，各省台转发至安徽省台；拼图产品由安徽省台下发至各省台，各地用户可使用省内网络调用。4.2.3 省级间数据通信链路建设第一步利用现有X.25开通省级间数据通信链路，初步完成各省省台至安徽省台的低速传输；第二步利用中国气象局SDH宽带网转发，实现高速通信。4.2.4 安徽省台建立WEB网站提供拼图产品的粗网格图像服务，授权用户可以通过浏览器查看整个流域内的雷达探测结果。4.3 雷达拼图服务器子系统雷达拼图服务器子系统主要负责雷达拼图报的存储、共享。建立一个大容量、高速度的文件服务器，用以存放各雷达站点上传的雷达拼图报文件，供用户和拼图业务程序使用。4.4 雷达实时拼图业务子系统雷达拼图业务系统可以实时地进行拼图业务，实时生成各种拼图产品。拼图业务系统包括几方面的功能。4.4.1 拼图功能实时地检索服务器下发的最新时次的拼图雷达报文件，将各雷达站的拼图报文件进行处理，采用相关的拼图算法进行拼图并以图形界面显示出来。4.4.2 图形显示功能拼图系统可以向用户提供放大、缩小、定位、平移等图形显示功能。4.4.3 地理信息地理信息采用合肥雷达系统的地图文件，在其基础上添加更加精确的乡镇信息。从中国1：25万国家基础地理信息库中提取地理信息并对其中的地名、经纬度等地理信息进行正确性检验，然后根据雷达系统地图文件的数据存放格式将地理信息加入其中，最终生成包含：省界、县界、河流、城市名、乡镇名等基本地理信息的地图文件。拼图系统实时显示时可以提供河流、水系、省市县边界、地名等地理信息。单点地名信息可以精确到乡村一级。各种地理信息可以分层显示、叠加，用户可以通过选项或设置选择显示的地理信息。地理信息可以进行无级放大、无失真地显示。4.4.4 雷达拼图产品文件生成拼图业务系统进行拼图业务时可以实时地生成拼图产品文件。拼图产品文件的大小和分辨率可以由用户进行设置。生成的拼图产品文件可以上传至拼图文件服务器，供广大用户访问或下载。4.4.5 拼图WEB网站建立淮河流域气象中心WEB网站，将拼图产品文件转换成全流域GIF图，网上提供拼图产品的粗网格图像服务，授权用户可以通过浏览器快速查看整个流域内的雷达探测结果。4.4.6 系统信息流程安徽省新一代天气雷达资料共享平台的设计与实现2005年6月22日1 前言 通过中国气象局新一代天气雷达项目建设，截止2004年底，安徽全省共建成了合肥、马鞍山、阜阳三部新一代天气雷达，其中合肥、阜阳为S波段多普勒天气雷达，马鞍山为C波段的多普勒天气雷达。但由于受终端显示软件和通信网络条件的制约，全省其他台站在此之前只能通过9210工程卫星广播和省局数据服务器下载，接收合肥雷达站的部分GIF图像格式的雷达产品，在资料的时效和信息量与雷达站相比都存在较大差距。为此，安徽省气象局于2005年4月组织了全省新一代天气雷达资料共享平台建设，将合肥、阜阳、马鞍山三部新一代天气雷达观测形成的所有产品数据实时FTP上传送到安徽省气象台的雷达资料共享服务器，在台站可以实时FTP下载所有雷达站的产品数据，利用中国气象局统一下发的新一代天气雷达终端显示软件（PUP显示程序），形成与雷达站同水平的新一代天气雷达产品应用平台。2 共享平台的数据流程与结构 安徽省新一代天气雷达资料共享平台的数据流程如下图所示：共共享平台的结构如下图所示：3 数据量估算 将新一代天气雷达每次观测形成的某种产品的数据量平均按30KB计算，当前的新一代天气雷达RPG（雷达产品生成单元）每次最多生成40种产品，则单个雷达站每6分钟进行一次体扫形成的产品数据量为：30K40种=1200K；全省三部雷达每小时形成的产品数据量为：1200K10336M/小时。 若按全省每个台站平均使用1部雷达的产品资料，并发用户按80个计，则峰值数据传输量为：1801200K10960M/小时，合每秒数据传输量为960M/3600=266KB。即在雷达资料共享应用高峰将在省气象台的100Mbps因特网端口上产生约2.6Mbps的数据流量。4 平台的软硬件组成4.1 雷达资料通信传输程序 该程序包括安装在新一代天气雷达站的雷达共享资料发送程序和安装在市县气象局的雷达共享资料接收程序两个部分。其中：4.1.1 雷达共享资料发送程序 该程序实现雷达产品数据文件从雷达站到省气象台共享服务器的实时传输。此程序通过FTP方式实时将最新生成的雷达产品数据文件上传到省气象台雷达资料共享服务器的指定目录。每个雷达站的产品资料放在不同目录，每个站的所有产品数据文件存在同一个目录。其中合肥、阜阳、马鞍山雷达资料的存放目录分别是HFLD、FYLD、MALD。4.1.2 雷达共享资料接收程序 该程序主要解决台站从省级共享服务器按要求自动收取雷达产品数据文件。此程序将在台站安装PUP显示程序的计算机中运行，定时（目前设置为每隔6秒）从省气象台的雷达资料共享服务器中检索最新当前本地未接收的指定雷达站的产品数据文件，将其接收到本地指定目录下，并按PUP显示程序要求的目录结构将产品数据文件分发到相应各个子目录中，同时更新该目录下的雷达产品索引数据文件。 程序中可以设定的接收参数包括：实时接收的雷达站名（可设置多个）及对应的远程资料存放目录、远程FTP服务的IP地址、访问端口及用户名、口令等信息。4.2 省级雷达资料共享服务器 由于此项业务为新增加的数据共享内容，数据传输的实时性要求高，数据传输量大。为避免与现有各项通信业务之间的相互影响，省台新架设了一台安装了专用的雷达资料共享服务器，专用于全省雷达资料共享。为提高目录检索效率，服务器只保存最近3小时雷达产品数据共享服务。 该服务器为各个雷达站分别建立数据上传用户，提供对指定上传目录的读写权限。同时，建立一个可读取各上传目录资料的用户，供各市县局调用共享雷达产品数据文件。 服务器上运行了雷达产品数据清理程序。该程序每隔6分钟执行一次，依次从3个雷达站的上传目录中清除当前时间之前3小时的雷达产品数据文件。4.3 PUP显示程序 该程序由中国气象局下发，提供给气象部门的各级台站使用，实现与雷达站PUP终端相同的新一代天气雷达产品显示功能。 目前对应不同的雷达和同一雷达不同版本的RPG，其显示程序是不同的。涉及到我省有2个版本的PUP显示程序。分别是对应于合肥、阜阳雷达的SA波段雷达RPG 10.8版程序、对应于马鞍山雷达的C波段3830CC版程序。同时，该程序显示某个雷达站的产品数据需要与之对应的雷达站底图数据文件，该文件由省局从各个雷达站收集。 这些软件正常使用需要由中国气象局提供安装注册码，每一套软件安装在不同的计算机上需要的注册码不同。软件安装后将生成一个序列号，将这个序列号提供给中国气象局，软件提供单位将根据序列号生成相应的注册码。4.4 软件发布及序列号信息收集发布网页设计 为便于雷达共享相关程序和有关数据文件下发以及PUP程序序列号的信息收集与发布，利用安徽省局现有的业务管理网站，设计了相关网页。提供PUP显示程序、雷达产品数据测试文件、雷达站底图数据文件、雷达共享资料下载程序的下载和升级服务。由台站根据自身对雷达产品的需求确定下载并安装相应的软件，同时将软件生成的序列号及用户信息在网页上填报，由省局汇总后向中国气象局申请软件注册码。利用该网页还完成了PUP程序注册码的分发。5 平台应用效果 经过半个多月的程序设计、软硬件安装及业务