CC BY
24
УДК 621.396; 929.783
ПРОГРАММНЫЙ КОМПЛЕКС ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ КОМПОЗИЦИОННЫХ КАРТ РАДИОЛОКАЦИОННОЙ И СПУТНИКОВОЙ ИНФОРМАЦИИ ОБ ОБЛАЧНОСТИ И ОСАДКАХ
© 2014 г. В.П. Колосков, В.П. Корнеев, А.А. Бычков, С.В. Мельник, А.М. Захаров, М.В. Белоусов, А.А. Ляхов,
Г.Ю. Калугина
Колосков Борис Павлович - доктор физико- Koloskov Boris Pavlovich - Doctor of Physical and Mathemat-математических наук, заместитель директора, Агентство ical Sciences, Deputy Director, Agency of Atmospheric Tech-атмосферных технологий, Большой Предтеченский пер., nologies, Bolshoy Predtechensky Lane, 11-9, Moscow, Russia, 11-9, г. Москва, 123242, e-mail: bkoloskov@mail.ru. 123242, e-mail: bkoloskov@mail.ru,,
Корнеев Виктор Петрович - кандидат технических наук, директор, Агентство атмосферных технологий, Большой Предтеченский пер., 11-9, г. Москва, 123242, e-mail: kornvp@mail.ru.
Бычков Алексей Александрович - ведущий инженер, Агентство атмосферных технологий, Большой Предтеченский пер., 11-9, г. Москва, 123242, e-mail: bychkovaleks@gmail.com. Мельник Сергей Валентинович - технический директор, ЗАО «РадугаТелеКом», ул. 1-я Пионерская, 80а, г. Владимир, 600009, e-mail: ra3vo@vtsnet.ru.
Захаров Александр Михайлович - директор, ООО «Трансприбор», ул. Октябрьская, 4, г. Владимир, 600000, e-mail: alex.m.zakharov@gmail. com.
Белоусов Максим Валентинович - специалист по безопасности информации, ООО «Трансприбор», ул. Октябрьская, 4, г. Владимир, 600000, e-mail: lib.bmw@gmail.com. Ляхов Алексей Алексеевич - директор, Гидрометеорологическое бюро Москвы и Московской области, Большой Предтеченский пер., 11, г. Москва, 123242, e-mail: lkhv@hmn.ru. Калугина Галина Юрьевна - главный специалист, Гидрометеорологическое бюро Москвы и Московской области, Большой Предтеченский пер., 11, г. Москва, 123242, e-mail: kgu@danio. ru.
Korneev Victor Petrovich - Candidate of Technological Science, Director, Agency of Atmospheric Technologies, Bolshoy Predtechensky Lane, 11-9, Moscow, Russia, 123242, e-mail: kornvp@mail.ru.
Bychkov Aleksey Aleksandrovich - Leader Engineer, Agency of Atmospheric Technologies, Bolshoy Predtechensky Lane, 119, Moscow, Russia, 123242, e-mail: bychkovaleks@gmail.com. Melnik Sergey Valentinovich - Vice President, JSC «RadugaTeleCom», Pionerskaya, St., 80a, Vladimir, Russia, 600009, e-mail: ra3vo@vtsnet.ru.
Zakharov Aleksandr Michajlovich - Director, OOO «Transpribor», Oktyabrskaya St., 4, Vladimir, Russia, 600000, e-mail: alex.m.zakharov@gmail.com.
Belousov Maksim Valentinovich - Specialist of the Information
Security, OOO «Transpribor», Oktyabrskaya St., 4, Vladimir,
Russia, 600000, e-mail: lib.bmw@gmail.com.
Ljakhov Aleksey Alekseevich - Director, Hydrometeorological
Bureau of Moscow and the Moscow Region, Bolshoy
Predtechensky Lane, 11, Moscow, Russia, 123242, e-mail:
lkhv@hmn.ru.
Kalugina Galina Yurievna - Chief Specialist, Hydrometeorological Bureau of Moscow and the Moscow Region, Bolshoy Predtechensky Lane, 11, Moscow, Russia, 123242, e-mail: kgu@danio.ru.
Рассматривается программный комплекс, обеспечивающий формирование, отображение и архивирование композиционных карт радиолокационной и спутниковой метеорологической информации. В качестве исходной используется радиолокационная информация, получаемая с помощью радиолокатора МММЛ «Контур-МЕТЕО» и автоматизированных радиолокационных комплексов АКСОПРИ, «Метеоячейка», МЕРКОМ, а также спутниковая информация об облачности и осадках, получаемая метеорологическим искусственным спутником земли «МЕТЕОСАТ-10». Созданный комплекс может быть использован в работах по активным воздействиям и для прогноза погоды.
Ключевые слова: программный комплекс, радиолокационная и спутниковая метеорологическая информация.
The paper discusses software that provides the formation, display and archiving of composite maps of radar and satellite meteorological information. Radar data obtained by mobile weather radar «Kontur-METEO-O1» and automated radar systems AKSOPRI, «Meteoyacheyka», MERKOM, and satellite information on clouds and precipitation obtained by «METEOSAT-IO» are used to construct the composite maps. Created software can be used in weather modification and forecasts.
Keywords: software package, radar and satellite meteorological information.
При решении различных задач прикладного характера, в частности, прогноза погоды, работ по активным воздействиям (АВ) на метеорологические процессы, достаточно широко используется радиолокационная и спутниковая информация об облачности и осадках. Очевидно, что качество информации определяет качество получаемых результатов. При недостаточной плотности наземной метеорологической сети повышается роль упомянутых дистанционных методов, которые обеспечивают высокую оперативность и практически непрерывные наблюдения за метеорологическими процессами как по пространству, так и по времени.
Наиболее востребованной является информация, получаемая с помощью наземных метеорологических радиолокаторов и геостационарных метеорологических искусственных спутников Земли (МИСЗ). Принимая во внимание ограничения, присущие обоим методам, комплексное использование радиолокационной и спутниковой информации может существенно повысить эффективность решения задач.
В настоящей работе рассматривается созданный специалистами АНО «Агентство атмосферных технологий», ЗАО «РадугаТелеКом» (г. Владимир) и АНО «Московское ГМБ» программный комплекс (ПК) FlightMap, обеспечивающий формирование, отображение и архивирование композиционных карт радиолокационной и спутниковой метеорологической информации. В качестве исходной используется радиолокационная информация, получаемая с помощью мобильного метеорологического радиолокатора (ММРЛ) «Контур-МЕТЕО-01» [1] и автоматизированных радиолокационных комплексов АКСОПРИ, «Метеоячейка», МЕРКОМ, а также спутниковая информация об облачности и осадках.
Спутниковая информация представляет собой карты полей облачности и осадков по центральным районам европейской территории России, подготовленные в экспериментальном порядке в Московском ГМБ с помощью введённой в эксплуатацию технологической линии обработки данных высокого разрешения геостационарного МИСЗ «МЕТЕОСАТ-10». Основой для построения всех карт являются данные о температуре на верхней границе облаков (ТВГО).
В разработанном ПК FlightMap предусмотрено использование трёх вариантов спутниковых карт:
(А) карты облачности - непосредственное представление ТВГО по данным МИСЗ «METEOSAT-10» в градациях серого цвета (рис. 1);
(Б) карты облачности и интенсивности осадков -карты, где наложены друг на друга поля облачности, отражаемые на картах (А) и зоны осадков, полученные с использованием ТВГО по данным МИСЗ «METEOSAT-10» и статистических данных об интен-
сивности осадков при различных значениях ТВГО (рис. 2);
Рис. 1. Карта облачности по данным МИСЗ «METEOSAT-10» 07.07.2013, 13.57 (UTC)
Рис. 2. Композиционная карта облачности и интенсивности осадков, построенная по данным МИСЗ «METEOSAT-10», 07.07.2013, 13.57 (ЦТС)
(В) карты облачности и интенсивности осадков -карты, где наложены друг на друга поля облачности,
отражаемые на картах (А), и зоны осадков, полученные с использованием ТВГО по данным МИСЗ «METEOSAT-10» и данных бортовых микроволновых датчиков интенсивности осадков полярно-орбитальных спутников (рис. 3).
Рис. 3. Композиционная карта облачности и интенсивности осадков, построенная по данным МИСЗ «METEOSAT-10» и радиометров полярно--орбитальных спутников, 07.07.2013, 13.57 (ЦТС)
Перечисленные карты строятся на базе данных МИСЗ «METEOSAT-10», расположенного на 0° долготы. Пространственное разрешение данных над Московским регионом составляет порядка 8x9 км. Частота подготовки карт - каждые 15 мин. Карты воспроизводятся в реальном масштабе времени с отставанием от срока наблюдения порядка 25-30 мин.
Для построения композиционных карт наряду со спутниковой информацией в ПК FlightMap используются:
1) получаемая ММРЛ цифровая радиолокационная информация об отражаемости облачности и осадков, записанная в объёмных файлах в виде матрицы 101x101x101 точек сетки с шагом 1000, 2000 или 4000 м в горизонтальной плоскости и 100 м в вертикальной;
2) получаемая автоматизированными радиолокационными комплексами АКСОПРИ, «Метеоячейка», МЕРКОМ графическая информация о распределении радиолокационной отражаемости в горизонтальных сечениях на высотах до 10 км, интенсивности осадков и высоты верхней границы облачности.
В случае использования в качестве входной радиолокационной информации наборов изображений радиолокационных карт ПК выполняет оцифровку радиолокационных изображений с целью дальнейшего использования полученных данных для построения композиционных карт радиолокационной и спутниковой метеоинформации.
Программа обеспечивает как абсолютную привязку к местности, так и относительную привязку рабочей области радиолокационных и спутниковых изображений, а также их масштабирование.
Территория изображения определяется координатами проекции точки её центра (долгота, широта в формате - градусы, доли градуса), размерами территории в меридиональном и широтном направлениях и количеством ячеек в каждом направлении.
Для построения композиционных карт также используется информация соответствия яркостных значений спутниковых изображений облачности и осадков температуре верхней границы облачности и интенсивности осадков и информация о границах областей, названиях и местоположении населенных пунктов.
Программное обеспечение предусматривает следующие режимы работы:
- наложение заданных оператором радиолокационных цифрокарт на спутниковую информацию об облачности и осадках;
- наложение спутниковой информации на радиолокационные цифрокарты.
При этом программное обеспечение предусматривает различные варианты отображения информации:
- радиолокационная информация - площадная, спутниковая - в виде изолиний с заданным шагом по температуре верхней границы и интенсивности осадков;
- спутниковая информация - площадная, радиолокационная - в виде изолиний с заданным шагом значений выводимой информации (радиолокационной отражаемости, интенсивности осадков, высоте верхней границы);
- радиолокационные и спутниковые изображения;
- площадные с мерцанием одного из них (с возможностью выбора мерцания оператором);
- отображение по желанию оператора границ областей, населенных пунктов на заданной территории, масштабных километровых кругов (с шагом 50 км).
Набор цветов для отображения радиолокационных и спутниковых изображений описывается в «Легендах».
Программное обеспечение обеспечивает сохранение в графическом виде (в формате.Ьтр) выводимой на экран композиционной карты.
По организации доступа к исходной информации в программном обеспечении предусмотрены следующие режимы работы:
- оперативный режим работы, в котором программное обеспечение осуществляет автоматическую синхронизацию исходной информации, размещенной на локальном компьютере, с исходной информацией, размещенной на удалённых серверах, посредством использования протокола HTTP либо FTP.
- режим работы с архивными данными, в котором вся исходная информация находится на локальном компьютере.
Интерфейс программы получения композиционных карт реализован с использованием логически сгруппированных блоков (DockWidger) управления.
В качестве примера на рис. 4 приведено полученное с помощью ПК FlightMap изображение спутниковой карты облачности в градациях серого цвета с наложенным на него изображением радиолокационной отражаемости на высоте 1 км, полученным ММРЛ «Контур-МЕТЕО-01» в 19.03 (мск) 15 мая 2013 г.
Рис. 4. Композиционная карта облачности и радиолокационной отражаемости, построенная с помощью ПК FlightMap, 19.03
(мск) 15 мая 2013 г.
Опыт использования ПК FlightMap во время про- может быть использован как в активных воздействи-ведения работ по метеозащите г. Москва во время ях, так и для прогноза погоды.
празднования Дня Победы (9 мая 2013 г.) и Дня России (12 июня 2013 г.) показал, что созданный про-
Литература
граммный комплекс обеспечивает оперативное полу- 1. Колосков Б.П., Корнеев В.П, Щукин Г.Г. Методы и
чение достаточно высокого качества пространственно-временных характеристик облачности и осадков и
средства модификации облаков, осадков и туманов. СПб., 2012. 341 с.
Поступила в редакцию
17 декабря 2013 г.
