探空曲線圖的Web實現

文/滕舟 陳晴 王俊驕 吳書成 魏爽 劉永生

當前，L波段二次探空雷達已在全國廣泛使用，浙江省3個探空站均已建成L波段探空雷達系統。探空站在每次施放氣球，完成探空任務后，業務軟件會生成該站的基數據文件，并上傳到省信息網絡中心。由于探空曲線需要專門的業務軟件來顯示，因此在異地的預報員與資料審核員并不方便查看。為了此種需求，開發在瀏覽器上方便的查看探空曲線的軟件是有益的。

1 L波段探空基數據文件

L波段高空探測系統在每次探測完畢后，會生成該時次的基數據文件。例如Z_UPAR_I_58457_20180101111716_O_TEMP-L.txt是杭州站2018年1月1日19時探測時次生成的基數據文件，一次探測記錄形成一個上傳文件。

L波段探空系統基數據文件包括兩部分內容，一部分是元數據信息即測站、探空儀參數及本次探測相關的元數據信息；另一部分是采樣數據實體部分，包括秒數據和分鐘數據，涉及的要素包括采樣時間、氣溫、氣壓、濕度、仰角、方位、距離、經度偏差和緯度偏差。

記錄內每組間用1個半角空格分隔，缺測組用該組對應的額定長度個‘/’表示；各組探測數據(字母數據除外)長度小于額定長度的，整數部分高位補0（零），小數部分低位補0；各組探測數據(字母數據除外)符號位如果是正號用0表示，如果是負號用‘-’（減號）表示。

繪制探空曲線主要使用秒數據與分鐘數據。采樣數據實體部分的首部是秒數據，本部分每個采集站點包含多條記錄且記錄數不定,包含從施放點開始到采樣結束這一時段內的采集數據，每秒鐘最多只有一條記錄，如果某秒所有組的數據全部缺測，則該秒不編發記錄；如果只是部分組的數據缺測，則這些組采用缺測方式編發，進行補組處理；具體各組數據格式見表1。

秒數據部分以“NNNN”作為結束符。采樣數據實體部分接著秒數據的是分鐘數據，具體各組數據格式見表2。

分鐘數據結束標志也是“NNNN”。

2 數據庫結構設計

秒數據與分鐘數據分別存入2張表。如表3、表4所示。

表1：秒數據實體格式說明

表2：分鐘數據格式說明

表3：秒數據表結構

后臺程序使用delphi2010編寫，在探空站上傳基數據文件后實時入庫。

3 Web實現

首頁的布局上，考慮設計分為左右2大部分，左邊區域為項目選擇區：探測日期、探測時次、分鐘數據還是秒數據、以及壓溫濕風要素的選擇。右邊區域為一張行政地圖圖片，選擇了左邊的項目后，點擊相應的站點圖標時將在新窗體里繪制探空曲線圖。如圖1所示。

為在瀏覽器里實現壓溫濕曲線的繪制，本文選擇使用了GDI技術。GDI是Graphics Device Interface的縮寫，含義是圖形設備接口，它的主要任務是負責系統與繪圖程序之間的信息交換，處理所有Windows程序的圖形輸出。

首先要創建一個繪圖空間。在此基礎上再繪制坐標、邊框、文字等。示例代碼如下：

需要注意的是，探空曲線圖的橫坐標是壓溫濕風等要素值，縱坐標是高度。因為壓溫濕風的單位各不相同，要把它們顯示在一張圖上，需要選擇合適的坐標縮放比例。經過調試，本文選取的縮放比例是：高度縮小約60倍，氣溫擴大約5倍，氣壓縮小約2倍，濕度、風速均擴大約5倍。經過如此處理后，繪制出的探空曲線圖比較自然美觀。如圖2、圖3所示。

此外，對比秒數據曲線與分鐘數據曲線可發現，前者有較明顯的鋸齒狀，而后者比較平滑一些。這是因為秒數據是瞬時數據，而分鐘數據是經過了計算處理，相當于過濾了波動變平滑了。

表4：分鐘數據表結構

圖1：探空曲線圖首頁

圖2：使用秒數據繪制的壓溫濕探空曲線圖

圖3：使用分鐘數據繪制的同一時次的壓溫濕風探空曲線圖

4 結語

本文通過使用GDI技術成功的在瀏覽器里實現了探空曲線圖的繪制，改變了只能在探空站查看曲線的現狀，對在異地的預報員或資料審核員等隨時查看探空曲線提供了幫助。此外程序還可以進一步完善，例如要查看具體數據，或對曲線放大縮小，甚至進行初步的數據質量檢查等。

參考文獻

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