高空气象探测L波段1型高空气象探测系统.docx
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高空气象探测L波段1型高空气象探测系统
单元标题：
第十一章L波段（1型）高空气象探测系统
第一节系统简介
第二节系统特点
教学时数：
（2）学时，其中理论
（2）学时，实验（0）学时，上机（0）学时，其他（0）学时：
教学目的与要求：
通过教学，使学生基本掌握L波段高空气象探测系统放球软件、数据处理软件、模拟训练软件的用途，对计算机软件和硬件要求，安装、设置、卸载方法，了解软件的主要特点和功能。
主要教学内容：
L波段高空气象探测系统放球软件、数据处理软件、模拟训练软件的用途，对计算机软件和硬件要求，安装、设置、卸载方法，了解软件的主要特点和功能。
教学重点与难点：
L波段高空气象探测系统放球软件、数据处理软件、模拟训练软件的用途，软件和硬件要求，安装、设置方法，主要特点和功能。
课后作业：
1、系统软件组成及它们的用途。
2、L波段高空气象探测系统软件对计算机软件和硬件要求如何？
3、掌握系统软件的安装方法。
4、L波段（1型）高空气象探测系统软件对计算机系统所要求的最低显示分辨率、颜色数的要求如何？
课后体会：
通过教学，使学生对L波段高空气象探测系统放球软件、数据处理软件、模拟训练软件的用途，计算机软、硬件要求，安装、设置、卸载方法，系统主要特点和功能有了一定的了解。
但必须进行实际操作加深理解记忆。
第十一章L波段（1型）高空气象探测系统
第一节系统简介
软件组成：
放球软件、数据处理软件、模拟训练软件。
放球软件：
主要用于完成高空实时探测的雷达控制、监测、数据录取工作。
数据处理软件：
用于完成处理数据和生成各种气象产品、报表等任务。
模拟训练软件：
主要用于业务培训，以便操作员尽快掌握本系统的操作和使用。
一、对计算机软件和硬件要求
1、Windows9X/Window2000/WindowXP中文版本；
2、奔腾200MHz；
3、至少32MB的扩展内存和不小于20G的硬盘；
4、一个1.44MB软盘驱动器；
5、一个CD-ROM驱动器；
6、一个与Windows兼容的鼠标器；
7、17寸显示器；
8、宽行打印机。
二、系统软件安装（实操）
、将光盘插入光盘驱动器。
2、运行setup.exe文件，在图示画面上选择“下一步”。
3、出现安装完成对话框后，按“完成”按钮。
此时，在计算机的C盘上建立一个名为lradar的文件夹，在lradar文件夹下分别创建以下14个子文件夹，分别存放的文件内容是：
常规探测规定以外所需的各种气象产品（如特殊风）、放球软件及所需库文件、数据处理软件及所需库文件、每次探测的数据文件、每次探测原始数据文件、待施放探空仪参数文件（该文件由探空仪生产厂家以软盘的形式提供，使用时须保证待施放的探空仪参数文件已存放在该目录里）、待发报文文件、帮助文件和业务操作手册、背景地图文件、增加月报表内容后的数据文件、雷达工作时所需的各种声音、波形文件、雷达试验数据以及各类数据的文本文件、同一时段放球而产生的相同数据文件名文件、数据格式转换软件（该软件可将L波段二进制数据文件转换为文本文件）。
软件安装完成后，在“开始”菜单的“程序”菜单下一级菜单建立一个“L波段高空气象探测雷达软件”文件夹。
在该文件夹的下一级菜单中包含“放球软件”、“数据处理软件”、“净举力计算”、“数据格式转换”、“帮助文件”等子菜单项。
同时在桌面则增加了“L波段（1型）放球软件”和“L波段（1型）数据处理软件”快捷方式图标。
三、设置计算机显示器的分辨率和颜色数
对计算机系统所要求的最低显示分辨率为1024×768，颜色数最低为256色，推荐使用增强色（16位）以得到最佳的显示效果，如果计算机的显示分辨率低于1024×768，运行系统软件中的“放球软件”时，将会提示操作者更改计算机系统分辨率。
调整步骤：
⑴将鼠标移到桌面空白处，按鼠标右键，选“属性”菜单项；
⑵在显示属性对话框图中，用鼠标选中“设置”页，在颜色选项中选“256色”或“增强色（16位）”，“增强色（16位）”为L波段（1型）高空气象探测系统软件推荐使用颜色方案，“256色”也完全满足软件要求，只是在某些特定的情况下，显示效果不如“增强色（16位）”。
在屏幕区域中选中“1024×768像素”，然后按确定键即可。
⑶如计算机的操作系统为WindowsXP，为保证正常使用L波段软件，请在显示属性对话框中，用鼠标选中“外观”页，在窗口和按钮（W）选项中将默认的“WindwosXP样式”改为“Windwos经典样式”。
四、卸载L波段（1型）高空气象探测系统软件
第一种方法：
是在开始菜单中找到L波段软件程序组，选“卸载L波段雷达软件”菜单项可卸载。
第二种方法：
重新运行安装软件，在安装向导对话框中选“删除（R）”项，就可将软件卸载。
如果用软件产生过新的数据、参数、报文等文件，卸载软件将不删除这些文件及这些文件所在的文件夹，操作者根据需要可自行手动删除。
虽然卸载软件或使用软件安装程序升级软件时，不会对原已有数据文件和台站参数等造成任何破坏，但为了安全起见，在删除或升级前，必须将数据文件和台站参数文件进行备份。
第二节系统特点
一、设计思路
⑴设计一种通用的高空气象探测系统软件，使得它不仅能连接L波段（1型）高空气象探测系统，经过接口修改也能连接其他任何型号的高空气象探测系统；
⑵采用面向对象编程技术，致力于提高软件的可靠性、稳定性、容错能力；
⑶严格遵循中国气象局常规高空气象探测规范；
⑷用户界面力求完美，直观；
⑸操作简便、直观、人性化。
二、主要特点
1、该软件具有运行稳定、可靠、界面直观友好、操作简便快捷。
2、自动化程度高，允许人工介入各种处理过程，兼容无斜距测风和单测风工作方式。
3、提供强大的数据恢复、备份、联网能力，输出的气象产品丰富。
4、处理方法严格遵循中国气象局的常规高空气象探测规范。
5、放球软件和数据处理软件具有既可单独运行，又可在实时探测中同时运行。
6、在接收探测数据的同时，随时处理、显示、输出各类报表、报文等内容，从而确保了高空探测资料的准确性、比较性、代表性。
三、主要功能
1、可显示雷达天线的方位、仰角值（图形数据方式）；
2、可显示雷达接收机频率、增益值（图形数据方式）；
3、可对雷达状态进行全面控制（天线手动/自动、增益手动/自动、频率手动/自动、发射机开关控制），雷达状态用图形和数据方式直观地显示出来；
4、显示待施放探空仪序列号；
5、监视雷达计算机之间的通信状态；
6、故障显示、报警、定位（声音、图形方式）；
7、具备雷达高度和气压计算高度数据实时显示功能（并具备当两者相差一定数值时的报警功能）；
8、具备在放球过程中显示温、压、湿曲线及数据能力；
9、具备在放球过程中显示球坐标曲线及数据能力；
10、具备在放球过程中自动修改和人工修改各种数据的能力；
11、具备在放球过程中显示风廓线的能力；
12、具备录取每秒球坐标数据的能力；
13、具备显示气球飞行轨迹的能力；
14、具备显示升速数据的能力；
15、放球过程中自动定时备份数据；
16、保存未经处理的所有原始数据；
17、具备浏览任意次所探测的温、压、湿和球坐标数据的能力；
18、具备删除、修改、平滑、恢复数据的能力；
19、具备在探测过程中对下沉记录处理的能力；
20、具备补放测风球的能力；
21、具备施放过程中系统“死机”在重新启动后继续接收信号的能力；
22、具备放球时间订正功能；
23、显示处理前后探空曲线对比图；
24、显示处理前后球坐标曲线对比图；
25、计算规定等压面气象要素值；
26、计算任意气压层气象要素值；
27、计算任意时刻、任意气压、任意高度上的气象要素值；
28、选择对流层顶；
29、选择零度层；
30、选择特性层；
31、计算量得风层；
32、选择最大风层；
33、计算规定高度上（距雷达、距海平面）的风；
34、制作TTAA、TTBB、TTCC、TTDD、PPAA、PPBB、PPCC、PPDD报文；
35、显示风随高度的变化曲线；
36、制作探空、测风月报表（高表-13、高表-14、高表-16、高表-21、高表1、高表2）；
37、显示埃玛图；
38、制作上报月资料软盘；
39、提供TEMPPILOT数据；
40、具备通过局域网和互联网传输数据的能力；
41、兼容无斜距测风（气压高度测风）和雷达单独测风工作方式；
42、打印所有必须的气象产品；
43、可从原始数据中提取各种资料并以文本格式保存；
44、计算气球的空间、时间定位数据并编制报文；
45、提供在线帮助。
单元标题：
第三节主要处理方法
教学时数：
（2）学时，其中理论
（2）学时，实验（0）学时，上机（0）学时，其他（0）学时：
教学目的与要求：
通过教学，使学生掌握补放小球时如何求取雷达测风缺测的各规定层高度风向风速、最大风层选取时的特殊情况处理、测风终止时间大于探空终止时间的处理、综合探测雷达无斜距的处理、气球下沉记录的处理、探空终止层的处理、仰角低于测站“雷达最低工作仰角”的处理、“放球软件”或系统“死机”后的处理、记录不到500hPa或不足10分钟高空记录月报表的编制。
主要教学内容：
选择特性层的附加条件、计算量得风层的球坐标数据是如何确定的、补放小球时如何求取雷达测风缺测的各规定层高度风向风速、最大风层选取时的特殊情况处理、测风终止时间大于探空终止时间的处理、综合探测雷达无斜距的处理、气球下沉记录的处理、探空终止层的处理、仰角低于测站“雷达最低工作仰角”的处理、“放球软件”或系统“死机”后的处理、记录不到500hPa或不足10分钟高空记录月报表的编制。
教学重点与难点：
浮点运算允许出现哪些情况、选择特性层的附加条件、补放小球时如何求取雷达测风缺测的规定层风向风速、最大风层选取时的特殊情况处理、测风终止时间大于探空终止时间的处理、综合探测雷达无斜距的处理、气球下沉记录的处理、仰角低于测站“雷达最低工作仰角”的处理、“放球软件”或系统“死机”后的处理。
课后作业：
1、采用浮点数据计算后出现哪些情况均属于正常？
2、遇有温、压、湿数据连续失测或可信度差的处理规定如何？
3、测风终止时间大于探空终止时间、综合探测雷达无斜距如何处理？
4、气球下沉记录以及探空终止层气压的处理方法？
5、“放球软件”或系统“死机”后的处理方法？
课后体会：
必须加强上机操作。
第三节主要处理方法
一、数据的使用
1、数据单位及分辨率：
数据名称
单位
数据类型
显示分辨率
时间
秒、分
浮点、浮点
1、0.1
温度
℃
浮点
0.1
气压
Pa
浮点
地面：
0.1；高空：
1
相对湿度
％
浮点
1
仰角
°
浮点
0.01
方位
°
浮点
0.01
距离
米
浮点
1
高度
米
浮点
1
露点
℃
浮点
0.1
温度露点差
℃
浮点
0.1
风向
°
浮点
1
风速
米/秒
浮点
1
经度差
°
浮点
0.001
纬度差
°
浮点
0.001
探空仪参数
双精度浮点
由于数字式探空仪数据探测精度和采样率的提高，以及数据在计算机内基本上是按浮点（小数点后6位）来运算的，而大部分数据的显示只要求精确到整数位或小数点后一位，因此在本软件中出现下列情况，均属于正常。
①某一特性层的气压与规定等压面的某层气压相等，但该特性层上的温度、湿度等要素值与规定等压面对应层上的要素值有一项或多项有微小出入；
②特性层上出现温度等于零度，但该特性层上的气压与零度层上的气压可能不相同；
③某一对流层顶的气压与规定等压面的某层气压相等，但该对流层顶的温度、湿度等要素值与该规定等压面上的要素值有一项或多项有微小出入。
三、选择特性层的顺序
⑴先选出地面层、对流层顶、探测终止层；第一个对流层顶以下的等温、逆温的起始点和终止点；失测的起始点、中间点和终止点；
⑵再选出温度梯度的显著转折点，并重复该方法直至相邻两层间确实没有特性层为止；
⑶最后选出相对湿度梯度的显著转折点，并重复该方法直至相邻两层间确实没有特性层为止；
⑷完成以上选择后，如遇110～100hPa之间没有温湿特性层时，在110～100hPa之间加选任意一层；
⑸完成以上选择后，如两特性层的上层气压与下层气压比值小于0.6时，该两特性层之间任意加选一层。
四、量得风层的计算
假定：
由于采用浮点制和计算精度的提高，风层的计算结果不可能出现静风！
参与量得风层风向、风速计算的球坐标仰角、方位、斜距计算分钟数据（经过质量控制的）分别是该整分钟及其上、下各两秒的仰角或方位或斜距数据之和的平均值（如：
第36计算分钟数据由35:
58、35:
59、36:
00、36:
01、36:
02五组秒数据相加后再平均而得）。
五、各规定层时间的计算
1、综合探测
规定等压面及对流层顶的时间直接从探空记录中录取，规定高度层时间从探空时高线上内插求取；
补放升速为200m/min的小球测风时，根据雷达测风缺测的各规定层的高度在相应的小球测风记录中，用内插方法求取其风向、风速值，并补入探测记录中。
2、雷达单测风
规定等压面的时间根据最接近时次综合探测的等压面高度，在时高线上内插求取；规定高度层的时间也在时高线上内插求取；
补放升速为200m/min的小球测风时，根据雷达测风缺测的各规定层的高度在相应的小球测风记录中，用内插方法求取其风向、风速值，并补入探测记录中。
六、测风终止时间大于探空终止时间的处理
综合探测在计算规定高度层风或选取最大风层时，若测风量得风层时间大于探空终止时间，则探空终止高度以上的规定层风或最大风层的高度、气压用雷达单独测风方法进行计算，该部分规定高度层的风或最大风层不参与编发报文，只作为月报表、气象资料存盘。
七、综合探测雷达无斜距的处理
综合探测时次，因某种原因，部分或全部测风分钟数据无斜距时，软件采用无斜距方式，计算量得风层的风向、风速。
八、气球下沉记录的处理
1、探空数据的处理
由人工确定气球下沉的起始点时间和下沉的终止点时间，并作删除，计算机会自动将气球下沉和回升到下沉起始时刻之间的数据删除，下沉终止点以后的时间、数据记录往前移，即下沉终止时间后的各数据时间减去气球下沉期间的时间，以后记录照常整理；
2、测风数据的处理
气球下沉开始时间到下沉终止时间之间数据、时间（包括相对应的每秒数据），随探空数据删除而自动删除，下沉终止点以后的时间、数据下移。
下沉处理后的整分数据从每秒球坐标数据中读取对应的整分钟数据，上下衔接点间的量得风层不计算，落在该层的规定层风，符合内插条件按线性内插计算，不符合则按靠近法代替。
计算举例：
①气球从7.5分钟开始下沉，10.7分钟回升至下沉位置，则测风从8分钟到10分钟之间的数据舍去不用，从经过下沉记录处理后的每秒球坐标上读取第8分钟的数据作为整8分钟的数据，9分钟的数据作为整9分钟的数据，依次类推，第7分钟和第8分钟的量得风层不计算。
②气球从22.7分钟开始下沉，26.3分钟回升至下沉位置，则测风从23分钟到26分钟之间的数据舍去不用，从经过下沉记录处理后每秒球坐标上读取第23分钟的数据作为整23分钟的数据，第24分钟的数据作为整24分钟的数据，依次类推，第22分钟和第23分钟的量得风层不计算。
九、探空终止层的处理
当终止层气压大于等于100hPa时，终止气压四舍五入取整数；当终止层气压小于100hPa且四舍五入后不与规定等压面的气压相等时，终止层气压值精确到0.1hPa用于计算厚度。
十、仰角低于测站“雷达最低工作仰角”的处理
①当仰角从某分钟开始低于测站“雷达最低工作仰角”，而后又回升到此值以上，测风记录照常处理；
②当仰角从某分钟开始低于测站“雷达最低工作仰角”直至球炸分钟，测风记录则只处理到等于或大于测站“雷达最低工作仰角”之时。
十一、“放球软件”或系统“死机”后的处理方法
当施放过程中，如遇有“放球软件”或系统“死机”现象，可重新启动计算机并运行“放球软件”。
重新运行“放球软件”时，计算机会检查时间，并自动搜索是否存在本时次的数据文件。
如现在的时刻为07时，软件将搜索06时、07时、08时硬盘上的文件，如发现有该时刻的文件，软件将弹出对话框图提示发现本时次探测数据文件，是否继续使用该探测数据文件放球，按“是”，软件将调入该数据文件，并在该文件基础上继续接收探测数据；按“否”，则不调入本时次探空数据文件，进行下一次放球的准备与接收（重放球遇有相同时次数据文件也会有该操作提示）。
注：
为了使因“死机”造成探测数据丢失减小到最低程度，最好将本站常用参数中计算机操作页的“保存数据时间间隔”设置为1分钟。
十二、高空记录月报表的编制与统计
遇有探测记录不到500hPa或不足10分钟重放球，但又超过规范规定的放球最迟限制时间，已获得500hPa或不足10分钟的记录也要在月报表相应栏编制。
单元标题：
第四节测站参数设置
教学时数：
（2）学时，其中理论
（2）学时，实验（0）学时，上机（0）学时，其他（0）学时：
教学目的与要求：
通过教学，使学生了解测站参数设置内容，掌握其中一些主要参数的设置规定和雷达最低工作仰角值的定义以及确定方法。
主要教学内容：
测站参数设置的内容，掌握其中一些主要参数的设置规定和雷达最低工作仰角值的定义以及确定方法。
教学重点与难点：
测站参数设置内容和方法，雷达最低工作仰角值的定义和确定方法。
课后作业：
1、简述测站“雷达最低工作仰角值”的确定方法。
2、系统保存数据时间间隔的默认值是几分钟，一般最长选多长时间？
3、特殊风层主要提供什么要素？
5、台站常量参数中雷达天线高度、水银槽、基测检定箱、经纬仪、小球放球点、大球放球点、经纬仪固定目标物的角度均应设置什么内容？
课后体会：
通过教学，理论讲述了测站参数设置的内容、雷达最低工作仰角值的定义和确定方法，但必须通过实际操作后，才能加深理解和应用。
第四节测站参数设置
台站常量参数的设置正确与否，直接影响着探测数据处理的准确性，需认真仔细选择、填写。
一、设置测站参数内容：
1、台站名称、区站号、海拔高度；
2、东经、北纬：
分别设置测站的经度、纬度，以度、分为单位；
3、大球球重、大球附加物重、大球总举力、大球净举力：
分别设置施放探空球的球重、附加物重量、总举力、净举力，以克为单位；
4、单测球球重、单测球附加物重、单测球总举力、单测球净举力：
分别设置雷达单测风时施放气球的球重、附加物重、总举力、净举力，以克为单位；
5、施放地点：
气球施放时距雷达天线的距离、方位和仰角，以米、度为单位；
6、雷达型号：
设置该雷达的型号，如L波段（1型）二次测风雷达；
7、探空仪型号：
设置与雷达配套使用的探空仪型号，如GTS1型数字式探空仪；
8、雷达天线高度：
设置雷达天线光电轴中心点距测站水银槽的高度，即仰角等于90度时，摄像头平面距测站水银槽的高度，以米为单位；
9、档案号：
设置本站档案号；
10、水银槽、基测检定箱、经纬仪、小球放球点、大球放球点：
分别设置水银气压表的水银槽、探空仪检定箱、小球测风时经纬仪、小球施放所在地、大球施放所在地的海拔高度，以米为单位；
11、经纬仪固定目标物的仰角、经纬仪固定目标物的方位：
分别设置经纬仪对固定目标物的仰角、经纬仪对固定目标物的方位角，单位为度，保留小数两位；
12、雷达最低工作仰角：
设置测站“雷达最低工作仰角值”，单位为度。
注意：
基测时，基测检定箱和水银气压表水银槽面不在同一海拔高度，程序会按两高度差对仪器所发的气压值进行订正，自动填入基值测定记录框的“仪器值”栏中。
测站“雷达最低工作仰角值”的确定方法：
根据资料查出本站高空风最多的下风方向（观测中出现低仰角较多的几个方向上）选一个离雷达500米以远的放球点，在静风晴朗的白天，由3～4人携带气球、回答器、绳子、绞车和联络工具等到放球点；回答器接成探空工作状态，频率调在1675MHz，挂在气球下数米处固定好，尽量减少摆动；利用绞车均匀而缓慢地上升回答器（大约控制在每分钟15米左右的速度至雷达仰角20～30°），然后以同样的速度下降（可反复几次）。
在气球开始上升时，一人在雷达天线瞄准镜里观测回答器；与雷达操作者同时读取天线仰角值并记录。
根据两种数据绘出系统误差曲线；若仰角较高，系统误差为零，则在仰角值的轴两边各划一条偏差0.08度的横线，选择震荡波形系统误差曲线与偏差相交的最高仰角值，即为雷达最低工作仰角。
（二）操作页各项内容的设置和选择方法：
1、与雷达通信用串行口：
选择计算机与雷达通信所用的串行口，默认“COM1”；
2、保存数据时间间隔：
设定在放球时，“放球软件”每隔多长时间将录取的球坐标和温、压、湿数据存盘一次，默认值是1分钟；
3、操作提示：
选择与否可决定软件运行中，当鼠标移至某个按钮时，是否显示解释该按钮操作意义的提示窗口；
4、工作正常声：
决定当雷达工作正常时，计算机所发的声音，默认是无声方式；
5、跟踪报警声：
决定当雷达出现丢球，测距出错等现象时，计算机所发的声音，默认是无声方式；
6、故障报警声：
决定当雷达出现故障时，计算机发什么样的声音，默认是无声方式。
（三）文件路径页内容设置和选择方法：
1、数据只保存到服务器：
将每天探测所录取的数据文件保存到网络服务器的指定位置上；
2、数据只保存到本地机：
将每天探测所录取的数据文件保存到本地计算机的指定位置，路径为C:
\lradar\dat\，C:
\lradar\datbak\；
3、数据同时保存到本地机和服务器：
将每天探测所录取的数据文件同时保存到本地计算机、网络服务器的指定位置。
存放文件的路径位置可在“服务器路径”、“和数据文件路径”框内设置，推荐使用右侧的“游览”按钮，它可避免由于填写存放文件路径的笔误，而造成数据文件不能存盘的事故。
当按下“游览”按钮后，计算机会弹出路径选择对话框，在对话框中分别选数据文件所保存的位置。
说明：
“数据只保存到本地机”为默认状态，除非有特殊需要，否则不要修改数据文件路径。
4、摄像机位置：
设置摄像机文件的存放位置，放球软件将在这里寻找摄像机文件并运行；
5、摄像机程序窗口标题：
设置摄像机程序标题条内的字符，这样软件可使摄像机程序窗口总是置于其他窗口之上，而不会让别的程序窗口挡住摄像镜头显示窗口。
（四）干球器差、湿球器差、附温器差订正值页内容设置方法
每行有3个输入框，如第一行3个框内的数据分别是干球温度表、湿球温度表、附温表所在范围内的器差，可根据本站对仪器的检定结果，分段输入。
当有效期快到时，系统提前6天，在每次运行数据处理软件时进行提示。
（五）气压器差设置方法
填写气压表器差订正值，气压值要从大到小排序按气压段填写。
否则，程序无法读取气压表器差值。
（六）人员代码设置方法
可输入12个工作人员的代码，填写方法：
在代码框中输入人名代码，可以是阿拉伯数字、英文字母、拼音缩写等可以输入的字符；在姓名框中输入值班人员的真实姓名。
担班人员有三个输入框：
当担班人员为不固定时，三个输入框空白即可；若输入三个担班人员姓名，则每次运行“放球软件”时，都会自动在瞬间页将这些姓名调出。
（七）特殊风层1、特殊风层2
主要提供除规定高度层风外的任意高度风层要素。
在下面的各个框中输入所需风的高度值，数据处理软件将会根据这些输入值，计算出这些特殊风层的风向、风速值。
高度的输入值没有任何大小和顺序的限制。
（八）平均高度
用于输入各规定等压面的平均高度，主要用途是：
在雷达单独测风方式下，如果单测风终止高度高于前24小
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