唐延婧，宋 丹

(貴州省氣象服務中心，貴州 貴陽 550002)

基于MICAPS 3的貴州省地面天氣實況綜合平臺建設

唐延婧，宋 丹

(貴州省氣象服務中心，貴州 貴陽 550002)

在報文形式更新改進的背景下，對貴州省地面天氣實況綜合平臺進行了重構。平臺實現(xiàn)了貴州省地面天氣實況綜合處理和顯示2個功能。在報文處理方面，根據(jù)發(fā)報方式和報文結構，分為省圖處理和WS處理2個獨立程序，在報文內容上較之前有所豐富。氣象信息顯示上分為2個相互聯(lián)系的平臺，不僅解決了不定時WS報文的實時處理和顯示問題，還在地面氣象要素的顯示形式和內容上實現(xiàn)了質的飛越；并融合了常規(guī)地面氣象要素的統(tǒng)計功能，提高了工作效率。平臺結合實際應用需求，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。

MICAPS 3；二次開發(fā)；平臺；系統(tǒng)

1 引言

貴州省氣象服務中心在2004年開發(fā)并投入使用基于MICAPS 1的貴州省地面天氣實況顯示系統(tǒng)，該系統(tǒng)沒有統(tǒng)計查詢功能。貴州省縣級以上氣象站點的天氣實況被廣泛應用于貴州省公眾氣象服務產品，如121聲訊臺、報紙媒體、各廣播電臺、各套電視天氣預報節(jié)目播報中。尤其當出現(xiàn)重大、特殊天氣，如大范圍凝凍、冰雹、暴雨等，天氣實況更是受到各個媒體及廣大群眾的關注。專業(yè)服務內容及產品開發(fā)中也有許多對縣級以上氣象站點的天氣實況查詢、統(tǒng)計的需求。因此做好日常貴州省天氣實況的顯示、查詢、統(tǒng)計等工作是氣象服務的重點之一。

MICAPS作為預報員主要的工作平臺，已廣泛應用在日常業(yè)務中。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采用開放式構架，易于二次開發(fā)[1]。目前國內有較多基于業(yè)務需要進行MICAPS 3二次開發(fā)的經(jīng)驗[2-5]，將MICAPS 3作為新的貴州省地面天氣實況平臺的基礎是較為理想的。

另一方面，隨著貴州省氣象觀測自動化工作的推進，縣級以上氣象站點地面觀測資料的報文結構發(fā)生了變化，發(fā)報方式也由人工編報轉變?yōu)樽詣诱居^測并自動編報，其中的特殊天氣報文(WS報)根據(jù)特殊天氣現(xiàn)象發(fā)生時間，不定時實時發(fā)報。因此，構建新的平臺實現(xiàn)實時特殊天氣現(xiàn)象報文的顯示、查詢和統(tǒng)計功能是切實必要的。

2 系統(tǒng)設計思路及開發(fā)環(huán)境

2.1 系統(tǒng)的設計思路

沿用原有貴州省地面天氣實況平臺(省圖顯示平臺)的構建方式，新的貴州省地面天氣實況系統(tǒng)(新省圖系統(tǒng))也采用程序將原始報文按規(guī)定格式處理為適當?shù)腗ICAPS數(shù)據(jù)文件，再通過綜合圖來調用進而實現(xiàn)顯示需要資料的目的。并根據(jù)需求增加部分數(shù)據(jù)，顯示平臺從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)計功能。可通過MICAPS 3自帶的查詢、統(tǒng)計功能，結合需要編寫程序，然后以MICAPS模塊形式添加到系統(tǒng)中來完善。

同時新的特殊天氣報文(WS報)的不定時實時發(fā)報方式，對于報文處理、顯示、查詢、統(tǒng)計來說是一個新的挑戰(zhàn)。新省圖系統(tǒng)需要設計實時處理的程序來處理報文，將其顯示為直觀的模式，并且通過MICAPS自帶的監(jiān)視模式功能實現(xiàn)WS報實時處理、實時顯示，以達到監(jiān)視實時特殊天氣的目的。

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實現(xiàn)不同功能的組合與構建，是二次開發(fā)的理想平臺。并且MICAPS 3版具有強大的查詢、統(tǒng)計、自動更新功能，能達到或有助于系統(tǒng)的設計目標。因此新的省圖系統(tǒng)選擇MICAPS 3.1.1版為開發(fā)平臺。

根據(jù)系統(tǒng)的設計思路，需要編寫報文處理和查詢、統(tǒng)計的系統(tǒng)模塊程序，通過VB 6.0編寫。并添加到MICAPS 3平臺的模塊中，實現(xiàn)系統(tǒng)整合。

3 系統(tǒng)結構

貴州省地面天氣實況系統(tǒng)(新省圖系統(tǒng))分為報文處理程序和綜合平臺兩部分，詳見圖1。報文處理程序為綜合平臺提供后臺支持，為獨立、自動運行的程序。綜合平臺為直觀的程序，點擊進入平臺后可直觀查看天氣實況；兩個平臺相互獨立，又相互聯(lián)系，通過省圖綜合平臺的監(jiān)視模式按鍵跳轉到WS監(jiān)視平臺。

圖1 貴州省地面天氣實況系統(tǒng)結構圖(箭頭指示文件提供路徑)

4 報文處理程序

根據(jù)發(fā)報方式和報文結構，將報文處理程序分為2個獨立程序：常規(guī)貴州省地面氣象要素數(shù)據(jù)文件處理程序(省圖處理)和特殊天氣報文處理程序(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構和思路，將處理報文轉變?yōu)樾碌拿啃r自動編報的報文，程序處理源——報文的結構與之前不同，但程序處理的目標基本相同——08時、14時、20時3個主要時次的貴州省常規(guī)地面氣象要素填圖和2個特殊填圖，3個填圖文件均為MICAPS 3的一類數(shù)據(jù)文件。并增加08時和20時的24 h降水量為MICAPS 3的三類數(shù)據(jù)文件。3個填圖文件內容較之前有所增加和調整，在貴州區(qū)域常規(guī)填圖增加了24 h變溫項、24 h變壓項，另根據(jù)MICAPS 3的數(shù)據(jù)格式要求對T量降水做了修改；在2個特殊填圖中增加了相對濕度、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)，并將原來以數(shù)字代表的特殊天氣調整為以更直觀的天氣現(xiàn)象符號來顯示。

表1 貴州省地面天氣實況系統(tǒng)顯示文件說明

程序每日定點處理報文，也可通過點擊放置于桌面上的快捷方式手動處理。

4.2 WS處理程序

由于WS報文的發(fā)報形式為不定時發(fā)報，所以需要將其獨立處理。WS處理程序為按照新的WS報發(fā)報規(guī)則和格式編制的實時處理程序。程序能夠實時監(jiān)控WS報文，并在檢測到新的WS報的同時解報到WS實時監(jiān)控文件(MICAPS 1類文件格式)中。為了方便統(tǒng)計查閱，程序還設定在每日08時生成過去24 h內貴州省區(qū)域內全部的WS報(MICAPS文件1類文件格式)。

為了統(tǒng)一和方便查看，程序處理目標文件仍設定為MICAPS 1類文件格式，并將特殊天氣出現(xiàn)的時間及特殊天氣相關量值，如大霧出現(xiàn)時的能見度值等填入報文中。針對一個站點在24 h內可能有多次不同發(fā)報的現(xiàn)象，設定了不同的字段來存儲最多3組特殊天氣現(xiàn)象的相關信息。

程序自動運行在狀態(tài)欄，點擊彈出手動處理對話框，可進入手動處理模式處理未自動處理到的報文。由于需要隨時監(jiān)測WS報文，該程序被設定為不能關閉，只能通過“任務管理器”關閉。

5 綜合平臺

5.1 省圖綜合平臺

省圖綜合平臺是新省圖系統(tǒng)最主要的顯示窗口。平臺搭建的系統(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調入所需要的報文文件。在新的省圖綜合平臺中，默認調入為5個當前最新時次的報文文件(表1)，較之前多了2個。其中當日08時之前的24 h WS報文匯總，也在省圖綜合平臺中顯示，便于查閱。新的省圖系統(tǒng)在顯示的內容上，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。

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

MICAPS 3版本的開放性使得個性化設計成為可能，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，可以輕松重構菜單欄及模塊。省圖綜合平臺開發(fā)中，系統(tǒng)菜單欄上刪除了不需要的功能模塊以精簡系統(tǒng)，并新增了3項功能。新增的功能通過VB編寫好程序，將其作為模塊嵌入到平臺中，通過菜單欄上對應的按鈕調用程序實現(xiàn)功能：

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

② 實況查詢：為方便資料統(tǒng)計設計的歷史資料查詢程序?？砂粗付ㄕ军c、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 幫助說明：調入新省圖系統(tǒng)的幫助說明Word文檔。幫助文檔中對系統(tǒng)開發(fā)背景及人員、系統(tǒng)構成、數(shù)據(jù)說明、常見問題處理4個方面做了詳細描述。

④ 監(jiān)視功能。經(jīng)過重新配置，監(jiān)視功能按鍵可跳轉進入WS監(jiān)視平臺。

圖1 省圖綜合平臺界面及主要功能

(說明：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、實況統(tǒng)計、實況查詢、幫助說明；界面中的2處虛線框為利用MICAPS 3版自帶功能得到的改進)

5.2 WS監(jiān)視平臺

WS監(jiān)視平臺以綜合圖形式調入WS監(jiān)視文件及云圖文件，并設定為自動更新。進入平臺可通過點擊桌面圖標進入，也可通過省圖的“監(jiān)視功能”進入。

WS監(jiān)視平臺界面與省圖綜合平臺類似，都基于一個MICAPS 3版本開發(fā)。只是在顯示內容上有所不同。利用MICAPS 3的“自動更新”功能，能夠實時查看當日08時以來所發(fā)生的WS報，配合最新時刻的云圖資料，及時了解特殊天氣發(fā)生的情況。出現(xiàn)的特殊天氣都以天氣現(xiàn)象的符號顯示在平臺中，并可通過調入“要素選擇”，選擇相關項查看特殊天氣出現(xiàn)的時間。能夠達到直觀簡潔的目的。

6 系統(tǒng)應用效益分析

新省圖系統(tǒng)的綜合平臺在2012年發(fā)開完成后，一直在貴州省氣象服務中心進行業(yè)務運行，是預報服務人員每日必須的分析、查詢工具。與原來的省圖版本相比，顯示內容豐富，在歸納總結每日天氣實況時，更為直觀，工作效率更高，節(jié)約了寶貴的時間。

另外，WS監(jiān)視平臺中帶有時間、特殊天氣信息的實時WS報文，可以最直觀的監(jiān)視特殊天氣的發(fā)生。如配合云圖上的強對流云團，發(fā)現(xiàn)實時WS報文中在貴州省西南部開始出現(xiàn)冰雹，從而判定了對流云團帶來的天氣類型是冰雹，其強度和時間都有顯示。根據(jù)云圖動態(tài)分析強對流云團的走向，可以判斷未來可能出現(xiàn)冰雹的時間和大概范圍，為短時臨近天氣服務工作提供了有力參考。

7 結語

新的貴州省地面天氣實況綜合平臺，不僅解決了不定時發(fā)報的WS報文的實時處理和顯示問題，還在省圖的氣象信息顯示上實現(xiàn)了質的飛越，并且融合了常規(guī)地面氣象要素的統(tǒng)計功能。在業(yè)務應用中能夠大大提高工作效率，使用方便快捷。對MICAPS 3進行二次開發(fā)，結合實際應用需求，充分發(fā)揮MICAPS 3的優(yōu)越性能，并拓展了新的應用領域，也為今后MICAPS 3二次開發(fā)提供寶貴經(jīng)驗。

[1] 趙建峰.MICAPS3.2平臺介紹及部分功能展示[J].科學之友，2012，3.

[2] 吳林林，劉黎平，徐海軍，等.基于MICAPS 3核心的人影業(yè)務平臺設計與開發(fā)[J].氣象，2013，3.

[3] 齊保崟.基于MICAPS的臺風預報系統(tǒng)的構建方案研究[J].軟件導刊，2012，5.

[4] 肖天貴，肖光梁.高原山地短臨預警預報系統(tǒng)的設計與構建[J].高原山地氣象研究，2012，3.

[5] 譚燕，王曉峰，王玉彬，等.交互式臺風分析和預報系統(tǒng)的建立及其功能介紹[J].大氣科學研究與應用，2012，2.

2014-07-21

唐延婧(1982—)，女，工程師，主要從事中短期預報服務及相關研究工作。

1003-6598(2015)02-0048-04

TP311

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