氣象集成技術研究成果

概述
云雨等氣象因素對衛(wèi)星數據的拍攝起著至關重要的作用，能夠直接影響拍攝區(qū)域的質量甚至拍攝可用性。需結合云量、雨雪、溫度、濕度等氣象因素綜合考慮，制定最優(yōu)的拍攝計劃。為實現這一目標，結合 Meteoearth、VentuSky、中國天氣網等主流氣象網數據開展技術研究，從數據發(fā)現、數據挖掘、數據下載、數據解析、數據展示等幾方面展開可研性分析。最終確定依賴美國國家海洋和大氣管理局（NOAA）開發(fā)的全球模型（Model GFS）作為氣象數據源，重點展開數據解譯工作。

數據發(fā)現
經研究所有的氣象數據的展示都是基于一定的數值模型，目前比較常見的數值類型包括:

1)Model ICON：這是由德國國家氣象服務機構（DWD）開發(fā)的全球模型。模型的分辨率大約為 13 km。它每 6 小時運行一次。區(qū)域模型 ICON-EU 使用 7 公里的網格。此外，它每 3 小時更新一次。這使它成為現有的最有用的模型，覆蓋整個歐洲。

2）Model GFS：這是由美國國家海洋和大氣管理局（NOAA）開發(fā)的全球模型。模型的分辨率大約為 22 km。計算以 3 小時為增量進行 10 天。模型每 6 小時更新一次。

3）Model GEM：這是加拿大氣象中心（CMC）開發(fā)的全球模型。模型的分辨率大約為 25 km。計算以 3 小時為增量進行 10 天。模型每 12 小時更新一次。

4）Model HRRR：這是由美國國家海洋和大氣管理局（NOAA）開發(fā)的區(qū)域模型。模型的分辨率大約為 2 km。計算以 1 小時為增量進行 16 小時。模型每小時更新一次。

數據挖掘
通過對 Meteoearth、VentuSky、中國天氣網等目前相關氣象軟件的研究對比，從氣象數據的時間維度、支持分辨率、預測準確度等多方面綜合考究。確定采用 VentuSky 中的 Model GFS 氣象數據模型。

1、 中國氣象網（放棄）：經研究，中國氣象網只能展示截止當前時間的衛(wèi)星云圖，暫時不能預測未來結果，而規(guī)劃會商系統(tǒng)主要是拍攝未來時間段內的區(qū)域數據，所以暫時不在研究范圍內；

2、 VentuSky**（選中）：**VentuSky 是可以基于全球模式（ICON、GFS、GEM）各種模型進行切換展示云量、溫度、江水、風速等多種氣象信息，能夠直觀以網格點方式查看個區(qū)域的信息，并做到按數值以顏色渲染。能夠預測未來 16 天的氣象信息，復合我們規(guī)劃需求，作為重點考研對象。

3、MeteoEarth與 WeatherPro：

MeteoEarth 僅提供基于 ECMWF 的計算全球數據。淋浴或雷暴等當地天氣事件無法以最佳方式進行預測，因為網格模式不夠精細。建議使用 WeatherPro。（來自于 meteo 幫助中心）

WeatherPro 的數據模型包括來自 UKMO，GFS 等主要全球天氣模型的數據。

數據下載
以 GFS 數據模型作為重點考研對象后，研發(fā)人員經過多種渠道查找與研究，已確認數據下載地址以及數據過濾地址，經測試，可以依據云雨等參數條件、空間范圍、時間生成數據下載地址。

數據介紹
數據編目網址：https://www.nco.ncep.noaa.gov/pmb/products/gfs/

此網址包含

GFS-全球經度-緯度網格 0.25 度、0.5 度、1 度分辨率的編目介紹以及 ftp、http 獲取地址。

GFS-0.50 DEG 組合全球緯度-經度網格的編目介紹以及 ftp、http 獲取地址。

GFS-T 1534 半拉格朗日網格的編目介紹以及 ftp、http 獲取地址。

GFS-MOS 航空產品的編目介紹以及 ftp、http 獲取地址。

GFS-MDL 溫帶風暴潮的編目介紹以及 ftp、http 獲取地址。

WAFS/民航組織/國際交流/自由操作系統(tǒng)網格的編目介紹以及 ftp、http 獲取地址。

GFS-32 公里 Lambert 共形網格的編目介紹以及 ftp、http 獲取地址。

GFS-世界區(qū)域預報系統(tǒng)的編目介紹以及 ftp、http 獲取地址。

高空預報(1.25 度分辨率) 的編目介紹以及 ftp、http 獲取地址。

等等，詳細參考網站

下圖為各種分辨率的數據的數據描述。具體全部數據類型請參考：

編目介紹
訪問地址:

https://www.nco.ncep.noaa.gov/pmb/products/gfs/gfs.t00z.pgrb2.0p25.f000.shtml

數據過濾
GFS 模型數據的下載，通過 NOAA 網站篩選數據，選擇 GFS 0.25 Degree 的篩選

訪問地址為https://nomads.ncep.noaa.gov/

選擇數據日期
進入下面的篩選界面，會顯示截止當前時間 10 天的數據目錄，選擇最近日期，會顯示每隔六個小時的數據數據目錄，選擇時間最晚的數據

選擇數據目錄

選擇文件參數
進入數據篩選，可以選擇未來 384 小時（16 天）的篩選，

4、選擇時間：例如下圖數據表示為 7 月 15 日 18 點以后一小時的數據

生成下載地址
選擇字段，下圖只截取部分字段說明，例如云量覆蓋為 TCDC，生成的訪問地址有規(guī)律可循。

下載數據，點擊 startdown；生產數據的下載鏈接為

數據下載
8、用下載工具下載即可。如后期需要自動定時下載，只需要日期跟時間參數即可。下圖為下載后的數據。

數據解析
目前有兩種數據解析方式

轉 NC 解析（wgrib+netcdf 不推薦）
用 wgrib 轉 netcdf 命令如下.\wgrib2.exe gfs.t18z.sfluxgrbf321.grib2 -netcdf 321.nc；

然后利用 java 的 netcdf.jar 多數據進行解析,下午為 netcdf 文件解析的結果，即以經緯度網格展示的的數據。

wgrib+mysql 通過命令可以把 grib2 文件轉換成 mysql 數據表（目前只支持 mysql）；

Ecods 解析（推薦）
eccodes（僅限 linux 使用）可以用命令轉換，也可以用在 linux 上編譯后用 c++或 python 進行開發(fā)。訪問地址為https://confluence.ecmwf.int/display/ECC/grib_get，里面包含相關相關命令以及 api。

下圖為用 grib_get_data 命令解析的數據，每個網格的云量值。

數據展示
數據解析
氣象數據每間隔 6 小時下載一次，下載當前時間后面 48 小時的數據 wgrib 進行數據，通過 wgrib 或 ecodes 對 grib2 氣象數據的解析。

數據入庫
通過 wgrib 或 ecodes 解析的氣象數據可以直接存入 postgres 庫，如果轉成 mysql 可以進行數據同步到 postgres 數據庫中.

服務發(fā)布
最后通過 geoserver、mapserver 等將數據渲染發(fā)布服務

數據展示
依賴 leaflets 將云量、溫度、風向、雨雪等數據直觀的展示在地圖上。

由于全球數據量偏大，可以進行星下點與衛(wèi)星云圖的重疊計算，只顯示覆蓋范圍內的云蓋百分比。這樣可以提升顯示效率。

總結

以上是生活随笔為你收集整理的气象数据研究的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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