Методические вопросы

Автоматизированный метеорологический радиолокационный комплекс «Метеоячейка».

Схема кодирования данных в коде FM-94 BUFR.

1. Общие положения.

1.1. Назначение документа.

Порядок обмена радиолокационными данными регулируется документом: «Регламент обмена данными наблюдений на метеорологической автоматизированной радиолокационной сети». Регламент введен в действие для организаций НГМС РФ приказом Руководителя Росгидромета №95 от 21.06.2004, для организаций НГМС Украины распоряжением первого заместителя Руководителя Держгидромета от 16.03.2005 г. В соответствии с Регламентом работают автоматизированные радиолокаторы сети штормоповещения Республики Беларусь, Республики Молдова и Республики Казахстан.

Настоящий документ является приложением к Регламенту в части детального описания схемы кодирования данных, используемой в АМРК «Метеоячейка» и АМРК «Метеор-Метеоячейка». Предназначен для программистов, разрабатывающих программы кодирования и раскодирования данных.

В настоящий документ включены некоторые положения из Регламента, необходимые для правильного кодирования и раскодирования данных.

1.2. Редакция документа.

Номер редакции документа – 1.1.
Дата последней редакции документа – 25 июня 2012 г.
Номер коррекции документа данной редакции - 3.

Содержание коррекции:

Коррекция 1: В описание схемы кодирования суммы осадков добавлено пропущенное значение дескриптора суммы осадков в конце соответствующего блока.
Коррекция 2: В описание схемы кодирования интенсивности осадков уменьшен масштаб кодирования дескриптора 0 13 055 с 2 на 1.
Коррекция 3: В байте 18 раздела 1 передается идентификатор системы обработки данных.

1.3. Структура документа.

Документ состоит из основной части и следующих приложений:
Приложение 1. Кодовая таблица 0 21 022 «Метеорологические явления по радиолокационным данным».
Приложение 2. Формат сокращенного заголовка метеорологических сообщений с данными радиолокационных наблюдений в коде FM-94 BUFR.


2. Правила обмена данными.

2.1. Кодирование данных.

Для обмена радиолокационными данными используется международный код FM-94 BUFR (издание № 306 ВМО «Наставление по кодам», том 1.2, Часть В «Двоичные коды»).

2.2. Сроки проведения наблюдений.

Номинальные сроки проведения наблюдений: Н+00, Н+10, Н+20, Н+30, Н+40, Н+50, где Н – час по Гринвичу. Время проведения наблюдений (время получения данных) определяется по моменту завершения обзора пространства. Время проведения наблюдений может быть меньше соответствующего номинального срока не более чем на 3 минуты и больше соответствующего номинального срока не более чем на 2 минуты. Время, указанное в заголовке передаваемой телеграммы является временем проведения наблюдений. Для составления композитных карт обязательно должны передаваться данные за сроки: Н+00, Н+30. Данные за остальные сроки передаются при наличии конкретных потребителей.

2.3. Формат данных одиночного радиолокатора.

Каждый радиолокационный продукт передается в виде матрицы (карты), состоящей из 100 строк и 100 столбцов. Значения каждого элемента карты относятся к центру ячейки размером 4х4 кв. км. Содержимое элемента определяется типом радиолокационного продукта. Карта передается в проекции Меркатора, т.е. увеличение номеров строк и столбцов идет с юга на север и запада на восток. Данные в сообщении располагаются построчно, начиная с левого (западного) элемента нижней (южной) строки.

2.4. Радиолокационные продукты.

Для обмена используются следующие виды радиолокационных продуктов:

  1. Горизонтальная отражательная способность в слое 0000-0999, 1000-1999, 2000-2999, …,10000-10999 метров;
  2. Метеорологические явления, типы облачности и осадков;
  3. Высота верхней границы радиоэха облачности;
  4. Интенсивность осадков (опция);
  5. Сумма осадков за 1, 3, 6, 12, 24 часа (опция).

Набор продуктов для каждого радиолокатора определяется наличием запросов потребителей.

2.5. Передача сообщений при отсутствии наблюдений

Если в номинальные сроки проведения наблюдений радиолокационные продукты не производятся, то посылается сообщение о причине отсутствия данных (сообщение о техническом состоянии МРЛ).


3 Схема кодирования.

3.1. Структура сообщения.

Каждое сообщение в коде FM-94 BUFR состоит из 6 разделов. В восьмом байте раздела 0 пишется номер издания BUFR. Мы используем 3 редакцию.

3.2. Раздел 1 - Раздел идентификации.



Содержание раздела одинаковое для всех типов радиолокационных продуктов.

1. Фактическое время проведения наблюдений на МРЛ (время окончания обзора) записывается в байтах 13-17 в соответствии с 3 редакцией кода.

2. В байте 18 записывается идентификатор системы обработки данных.

      Предлагаемый набор идентификаторов:

Система обработки Идентификатор
АМРК 11
АМРК «Метеор-метеоячейка» 11
АСУ МРЛ 11
АКСОПРИ 32
МЕРКОМ 16
Гимет - 2010 18
Rainbow 20

3.3. Раздел 2 - Необязательный раздел.

Содержание раздела одинаковое для всех типов радиолокационных продуктов. В сообщениях с данными об осадках (интенсивность и сумма осадков) и в сообщениях о техническом состоянии МРЛ раздел 2 не передается.

Используется для передачи параметров, необходимых для правильной обработки данных при построении композитных карт. Параметры «Тип МРЛ» и «Тип системы обработки данных» (байты 27-30) являются рекомендованными и могут в настоящее время отсутствовать в сообщениях от некоторых МРЛ. Раздел содержит следующие параметры в формате INTEGER*2:


Байт Элемент Примечание
5-6 Высота изотермы 0°С в метрах
7-8 Высота изотермы -22°С в метрах
9-10 Высота тропопаузы в метрах
11-12 Коррекция ослабления в осадках Коррекция введена оператором: 0 – без ослабления, 3 – сильное
Коррекция введена автоматически: 10 – без ослабления, 11 – слабое, 12 - умеренное, 13 – сильное
13-14 Код сезона -1 – холодный, 0 – переходный, 1 – теплый
15-16 Температура у земли в градусах с десятыми * 10
17-18 Скорость перемещения км/ч
19-20 Направление перемещения истинные градусы
21-22 Тип осадков 0 – твердые, 1 – жидкие, 2 – мокрый снег, 3 – снег с дождем, 4 – дождь со снегом
23-24 Тенденция развития 0 – не определена, 1 – распад, 2 – сохранение, 3 – развитие
25-26 Диапазон частот рабочего канала МРЛ 1 – X (длина волны 3.2 см), 2 – C (5.6 см), 3 – S (10 см)
27-28 Тип МРЛ (рекомедация) 0 – МРЛ-5, 1 – METEOR-500C
29-30 Тип системы обработки данных (рекомендация) 0 – МЕТЕОЯЧЕЙКА, 1 – АКСОПРИ, 2 – АНТИГРАД, 3 - МЕРКОМ

3.4. Раздел 3 - Раздел описания данных.

Раздел описания данных содержит набор дескрипторов для соответствующего радиолокационного продукта. Количество поднаборов данных (байты 5-6) всегда кодируется в 1. Одно сообщение – одна карта.

3.5. Раздел 4 - Раздел данных. Сообщение о техническом состоянии МРЛ.

Сообщение о техническом состоянии МРЛ передается в случае невозможности получения и передачи данных в заданный срок. При передаче этого сообщения другие сообщения за указанный срок отсутствуют.

Раздел состоит из двух дескрипторов: 0 01 018 (краткое название станции) и 0 35 032 (причина отсутствия данных).

3.6. Раздел 4 - Раздел данных.

Ниже описаны дескрипторы, используемые при кодировании карт всех радиолокационных продуктов.

  1. Дескриптор 0 08 007 определяет границы карты. Перед картой дескриптор используется со значением 2 (зона). После карты, данный дескриптор используется вторично, со значением 15 (отсутствующее значение).
  2. При кодировании используются дескрипторы 0 31 012 и 0 31 002. Дескриптор 0 31 012 означает, что записанное после него значение величины является не единичным значением, а повторяющейся последовательностью величин. То есть кодируется число повторов и одно значение величины. Дескриптор 0 31 002 кодирует число неповторяющихся величин последовательности, которые следуют за данным дескриптором.
  3. Пустые ячейки заполняются фоновыми значениями соответствующей величины. В качестве фоновых значений используются значения начала отсчета для этих величин. По умолчанию для горизонтальной отражательной способности это значение равно –64, для верхней границы радиолокационного отражения 0, для метеорологических явлений 0, для интенсивности осадков 0, для количества осадков 0.
  4. Ячейки, содержащие отражения от местных предметов, заполняются как поля с утраченными величинами, т. е. все биты соответствующего поля заполняются 1.
  5. Ячейки, полностью находящиеся в зоне радиотени в картах горизонтальной отражательной способности заполняются значениями кода радиотени. Значение кода радиотени равно значению фонового сигнала+1. При значении фонового сигнала равного -64 значение кода радиотени равно -63.
  6. Оператор описания типа 2 05 008 используется для описания типа системы наблюдений. Для комплекса «Метеоячейка»» используется описание «AMRK». Для комплекса «Метеор-Метеоячейка» используется описание «АМРК». Для других систем рекомендуется использовать следующие описания: комплекс АКСОПРИ –описание «ACSOPRI», комплекс «АНТИГРАД» - описание «ANTIGRAD», комплекс «МЕРКОМ» - описание «MERKOM».

3.7. Раздел 4 - Раздел данных. Карта горизонтальной отражательной способности.

Толщина слоя определяется дескриптором 0 07 006, повторяемым дважды.

Дескриптор 0 10 040 определяет, сколько всего карт горизонтальной отражательной способности передается в наборе файлов (сообщений) данного обзора.

Набор дескрипторов для карт радиолокационной отражаемости.

Дескриптор Длина поля, начальное значение, масштаб, единицы измерения Имя передаваемого элемента Значение (пример)
0 01 018 40, 0, 0, смв Краткое название станции или поста '27524'
0 01 019 256, 0, 0, смв Полное название станции 'Внуково'
2 05 008 8 смв Тип АМРК 'АМРК'
0 05 002 15, -9000, 2, град Широта (низкая точность) 55.55°
0 06 002 16,-18000,2,град Долгота (низкая точность) 37.25°
0 07 001 15, -400, 0, м Высота станции 0 м
0 29 001 3, 0, 0, КТ Тип проекции Меркатора
0 30 031 4, 0, 0, КТ Тип изображения Карта
0 30 021 12, 0, 0, Числ Количество элементов изображения в строке 100
0 30 022 12, 0, 0, Числ Количество элементов изображения в колонке 100
0 05 033 16, 0, -1, м Размер элемента изображения по горизонтали - 1 4000 м
0 06 033 16, 0, -1, м Размер элемента изображения по горизонтали - 2 4000 м
0 10 040 10, 0, 0, Числ Число восстановленных слоев 11 карт
Слой, для которого дается карта
0 07 006 15, 0, 0, м Высота над станцией 0 м
0 07 006 15, 0, 0, м Высота над станцией 1000 м
Карта
0 08 007 4, 0, 0, КТ Значимость размера Зона
1 06 000
0 31 002
16, 0, 0, Числ Цикл на 6 дескрипторов
Коэффициент повторения дескриптора с длительной задержкой
1 01 000
0 31 012
16, 0, 0, Числ Цикл на 1 дескриптор
Коэффициент повторения дескриптора и данных
0 21 001 7, -64, 0, дБ Горизонтальная отражательная способность
1 01 000
0 31 002
16, 0, 0, Числ Цикл на 1 дескриптор
Коэффициент повторения дескриптора с длительной задержкой
0 21 001 7, -64, 0, дБ Горизонтальная отражательная способность
0 08 007 4, 0, 0, КТ Значимость размера ////
конец зоны

3.8. Раздел 4 - Раздел данных. Карта метеорологических явлений, типов облачности и осадков.

Карта метеорологических явлений по радиолокационным данным кодируется с использованием региональной кодовой таблицы (приложение 1).

Набор дескрипторов для карт метеоявлений.

Дескриптор Длина поля, начальное значение, масштаб, единицы измерения Имя передаваемого элемента Значение (пример)
0 01 018 40, 0, 0, смв Краткое название станции или поста '27524'
0 01 019 256, 0, 0, смв Полное название станции или поста 'Внуково'
2 05 008 8 смв Тип АМРК 'АМРК'
0 05 002 15,-9000, 2, град Широта (низкая точность) 55.55°
0 06 002 16,-18000, 2,град Долгота (низкая точность) 37.25°
0 07 001 15, -400, 0, м Высота станции 0 м
0 29 001 3, 0, 0, КТ Тип проекции Меркатора
0 30 031 4, 0, 0, КТ Тип изображения Карта
0 30 021 12, 0, 0, Числ Количество элементов изображения в строке 100
0 30 022 12, 0, 0, Числ Количество элементов изображения в колонке 100
0 05 033 16, 0, -1, м Размер элемента изображения по горизонтали – 1 4000 м
0 06 033 16, 0, -1, м Размер элемента изображения по горизонтали - 2 4000 м
0 10 040 10, 0, 0, Числ Число восстановленных слоев 11 карт
Карта
0 08 007 4, 0, 0, КТ Значимость размера Зона
1 06 000
0 31 002
16, 0, 0, Числ Цикл на 6 дескрипторов
Коэффициент повторения дескриптора с длительной задержкой
1 01 000
0 31 012
16, 0, 0, Числ Цикл на 1 дескриптор
Коэффициент повторения дескриптора и данных
0 21 022 5, 0, 0, КТ Метеорологические явления по радиолокационным данным
1 01 000
0 31 002
16, 0, 0, Числ Цикл на 1 дескриптор
Коэффициент повторения дескриптора с длительной задержкой
0 21 022 5, 0, 0, КТ Метеорологические явления по радиолокационным данным
0 08 007 4, 0, 0, КТ Значимость размера ////

3.9. Раздел 4 - Раздел данных. Карта высоты верхней границы радиоэха.

Карта кодируется с точностью до сотен метров. Такая точность потребовала для дескриптора 0 21 021 изменения полей «масштаб» и «длина данных».

Набор дескрипторов для карт высоты верхней границы радиоэха.

Дескриптор Длина поля, начальное значение, масштаб, единицы измерения Имя передаваемого элемента Значение (пример)
0 01 018 40, 0, 0, смв Краткое название станции или поста '27524'
0 01 019 256, 0, 0, смв Полное название станции или поста 'Внуково'
2 05 008 8 смв Тип АМРК 'АМРК'
0 05 002 15, -9000, 2, град Широта (низкая точность) 55.55°
0 06 002 16,-18000, 2,град Долгота (низкая точность) 37.25°
0 07 001 15, -400, 0, м Высота станции 0 м
0 29 001 3, 0, 0, КТ Тип проекции Меркатора
0 30 031 4, 0, 0, КТ Тип изображения Карта
0 30 021 12, 0, 0, Числ Количество элементов изображения в строке 100
0 30 022 12, 0, 0, Числ Количество элементов изображения в колонке 100
0 05 033 16, 0, -1, м Размер элемента изображения по горизонтали – 1 4000 м
0 06 033 16, 0, -1, м Размер элемента изображения по горизонтали - 2 4000 м
0 10 040 10, 0, 0, Числ Число восстановленных слоев 11 карт
Карта
0 08 007 4, 0, 0, КТ Значимость размера Зона
1 14 000
0 31 002
16, 0, 0, Числ Цикл на 14 дескрипторов
Коэффициент повторения дескриптора с длительной задержкой
1 05 000
0 31 012
16, 0, 0, Числ Цикл на 5 дескрипторов
Коэффициент повторения дескриптора и данных
2 01 132
2 02 129
0 21 021
2 02 000
2 01 000
4, 0, -3, м Добавить 4 бит к длине данных Увеличить масштаб на 1 Верхняя граница радиолокационного отражения Т.е. точность передачи – сотни метров
1 05 000
0 31 002
16, 0, 0, Числ Цикл на 5 дескрипторов
Коэффициент повторения дескриптора с длительной задержкой
2 01 132
2 02 129
0 21 021
2 02 000
2 01 000
4, 0, -3, м Добавить 4 бит к длине данных Увеличить масштаб на 1 Верхняя граница радиолокационного отражения
0 08 007 4, 0, 0, КТ Значимость размера ////

3.10. Раздел 4 - Раздел данных. Карта интенсивности осадков.

Набор дескрипторов для карт интенсивности осадков.

Дескриптор Длина поля, начальное значение, масштаб, единицы измерения Имя передаваемого элемента Значение (пример)
0 01 018 40, 0, 0, смв Краткое название станции или поста '27524'
0 01 019 256, 0, 0, смв Полное название станции или поста 'Внуково'
2 05 008 8 смв Тип АМРК 'АМРК'
0 05 002 15, -9000, 2, град Широта (низкая точность) 55.55°
0 06 002 16,-18000, 2,град Долгота (низкая точность) 37.25°
0 07 001 15, -400, 0, м Высота станции 0 м
0 29 001 3, 0, 0, КТ Тип проекции Меркатора
0 30 031 4, 0, 0, КТ Тип изображения Карта
0 30 021 12, 0, 0, Числ Количество элементов изображения в строке 100
0 30 022 12, 0, 0, Числ Количество элементов изображения в колонке 100
0 05 033 16, 0, -1, м Размер элемента изображения по горизонтали – 1 4000 м
0 06 033 16, 0, -1, м Размер элемента изображения по горизонтали - 2 4000 м
0 04 032 6, 0, 0, мин Продолжительность времени, относящаяся к следующему значению
0 08, 021 5, 0, 0, КТ Значимость времени Начало периода наблюдений
0 08 021 5, 0, 0, КТ Значимость времени Окончание периода наблюдений
Карта
0 08 007 4, 0, 0, КТ Значимость размера Зона
1 14 000
0 31 002

16, 0, 0, Числ
Цикл на 14 дескрипторов
Коэффициент повторения дескриптора с длительной задержкой
1 05 000
0 31 012
16, 0, 0, Числ Цикл на 5 дескрипторов
Коэффициент повторения дескриптора и данных
2 01 135
2 02 130
0 13 055
2 02 000
2 01 000
8, 0, 4, кг/кв.м /с Добавить 7 бит к длине данных
Увеличить масштаб на 2
Интенсивность осадков
1 05 000
0 31 002

16, 0, 0, Числ
Цикл на 5 дескрипторов
Коэффициент повторения дескриптора с длительной задержкой
2 01 135
2 02 130
0 13 055
2 02 000
2 01 000
8, 0, 4, кг/кв.м /с Добавить 7 бит к длине данных
Увеличить масштаб на 2
Интенсивность осадков
0 08 007 4, 0, 0, КТ Значимость размера ////

3.11. Раздел 4 - Раздел данных. Карта суммы осадков.

Сообщения с суммами осадков за 1, 3, 6, 12, 24 имеют одинаковый формат за исключением дескрипторов 0 13 19 – 0 13 23. В каждом сообщении содержится только один из этого набора дескрипторов, и он должен соответствовать типу карты, указанному в сокращенном заголовке.

Набор дескрипторов для карт суммы осадков.

Дескриптор Длина поля, начальное значение, масштаб, единицы измерения Имя передаваемого элемента Значение (пример)
0 01 018 40, 0, 0, смв Краткое название станции или поста '27524'
0 01 019 256, 0, 0, смв Полное название станции или поста 'Внуково'
2 05 008 8 смв Тип АМРК 'АМРК'
0 05 002 15, -9000, 2, град Широта (низкая точность) 55.55°
0 06 002 16,-18000, 2,град Долгота (низкая точность) 37.25°
0 07 001 15, -400, 0, м Высота станции 0 м
0 29 001 3, 0, 0, КТ Тип проекции Меркатора
0 30 031 4, 0, 0, КТ Тип изображения Карта
0 30 021 12, 0, 0, Числ Количество элементов изображения в строке 100
0 30 022 12, 0, 0, Числ Количество элементов изображения в колонке 100
0 05 033 16, 0, -1, м Размер элемента изображения по горизонтали – 1 4000 м
0 06 033 16, 0, -1, м Размер элемента изображения по горизонтали - 2 4000 м
0 04 032 6, 0, 0, мин Продолжительность времени, относящаяся к следующему значению
0 08, 021 5, 0, 0, КТ Значимость времени Начало периода наблюдений
0 08 021 5, 0, 0, КТ Значимость времени Окончание периода наблюдений
Карта
0 08 007 4, 0, 0, КТ Значимость размера Зона
1 06 000
0 31 002

16, 0, 0, Числ
Цикл на 6 дескрипторов
Коэффициент повторения дескриптора с длительной задержкой
1 01 000
0 31 012

16, 0, 0, Числ
Цикл на 1 дескриптор
Коэффициент повторения дескриптора и данных
0 13 019 14, -1, 1, кг/кв.м Сумма осадков за последний час IPRN73
0 13 020 14, -1, 1, кг/кв.м Сумма осадков за последние 3 часа IPRN74
0 13 021 14, -1, 1, кг/кв.м Сумма осадков за последние 6 часов IPRN75
0 13 022 14, -1, 1, кг/кв.м Сумма осадков за последние 12 часов IPRN76
0 13 023 14, -1, 1, кг/кв.м Сумма осадков за последние 24 часа IPRN77
1 01 000
0 31 002

16, 0, 0, Числ
Цикл на 1 дескриптор
Коэффициент повторения дескриптора с длительной задержкой
0 08 007 4, 0, 0, КТ Значимость размера ////

Приложение 1

Дополнение кода FM 94 BUFR кодовой таблицей «Метеорологические явления и типы облачности по радиолокационным данным».

Введена в действие приказом Руководителя Росгидромета №95 от 21.06.2004.

В связи с отсутствием в коде FM 94-XII BUFR таблицы для кодирования метеорологических явлений и типов облачности по радиолокационным данным таблица В кода BUFR класс 21 дополняется новым дескриптором 0 21 022 и соответствующей ему кодовой таблицей.

Таблица В кода BUFR – Классификация элементов.

Класс 21 – Данные радиолокатора.

ТАБЛИЧНАЯ ССЫЛКА
F X Y
НАЗВАНИЕ ЭЛЕМЕНТА ЕДИНИЦА ИЗМЕРЕНИЯ МАСШТАБ НАЧАЛО ОТСЧЁТА ДЛИНА ДАННЫХ (БИТЫ)
0 21 022 Метеорологические явления и типы облачности по радиолокационным данным Кодовая таблица 0 0 5


Кодовая таблица 0 21 022.

Метеорологические явления и типы облачности по радиолокационным данным.

КОДОВАЯ ЦИФРА ЗНАЧЕНИЕ
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
31
Отсутствие радиоэхо
Облачность верхнего и среднего яруса
Слоистообразная облачность
Осадки слабые
Осадки умеренные
Осадки сильные
Кучевая облачность
Ливень слабый
Ливень умеренный
Ливень сильный
Гроза с вероятностью 30-70%
Гроза с вероятностью 71-90%
Гроза с вероятностью > 90%
Град слабый
Град умеренный
Град сильный
Шквал слабый
Шквал умеренный
Шквал сильный
Торнадо (смерч)
Отсутствующее значение


Приложение 2

Формат сокращенного заголовка метеорологических сообщений с данными радиолокационных наблюдений в коде FM-94 BUFR для национального и двустороннего согласованного распространения в регионах RA2 и RA6.

Введен в действие приказом Руководителя Росгидромета №95 от 21.06.2004.

Для радиолокационных данных в коде BUFR сокращенный заголовок должен иметь следующий формат:
IPRNii CCCC YYGGgg BBB, где система номеров ii = 40-89 используется для различия бюллетеней с данными.

ii ТИП ДАННЫХ
40
41
42
43

55
56-69
70
71
72
73
74
75
76
77
78-88
89
Горизонтальная отражательная способность в слое 0 – 999 метров
Горизонтальная отражательная способность в слое 1000 – 1999 метров
Горизонтальная отражательная способность в слое 2000 – 2999 метров
Горизонтальная отражательная способность в слое 3000 – 3999 метров

Горизонтальная отражательная способность в слое 15000 – 15999 метров
Зарезервировано
Метеорологические явления и типы облачности
Высота верхней границы радиоэхо облачности
Интенсивность осадков
Сумма осадков за 1 час
Сумма осадков за 3 часа
Сумма осадков за 6 часов
Сумма осадков за 12 часов
Сумма осадков за 24 часа
Зарезервировано
Техническое состояние МРЛ

Copyright © IRAM, 2017