新一代天气雷达基数据存储格式对比研究

新一代天气雷达基数据存储格式对比研究

张迪娅马林*于嫒平李冰倩

辽宁沈阳 辽宁省气象装备保障中心

摘要：我国新一代天气雷达监测网型号多样，基数据存储格式也具有差异。本文介绍了新一代天气雷达基数据文件格式及分类，比较分析了不同型号的雷达基数存储格式。通过格式异同分析，可以有效识别基数据类型，从而为建立通用格式提供理论基础。

关键词：天气雷达；基数据；存储格式

1 引言

随着我国对气象灾害预警、天气预报业务和研究的不断提升，新一代天气雷达以其较高的时空分辨率和大范围探测能力，成为短时临近天气预报的有效工具。目前参与全国新一代天气雷达组网主要有S和C波段雷达，基数据是雷达获取的原始数据，包括回波强度、径向速度、谱宽等，采用二进制形式保存以节省计算机存储空间。近年来随着X波段、相控阵天气雷达等投入业务使用，基数据文件格式种类也逐渐增多。多样的基数据存储方式在一定程度上限制了雷达业务软件的应用，也给科研及数值预报带来极大不便。本文基于目前组网的雷达型号，对比其基数据存储格式，为建立通用格式提供理论基础。

2 雷达型号与基数据文件

我国新一代天气雷达监测网包括 CINRAD/SA、CINRAD/SB、CINRAD/SC、CINRAD/CB、CINRAD/CC、CINRAD/CCJ、CINRAD/CD（分别简称为SA、SB、SC、CB、CC、CCJ、CD）和WSR-88D 8种型号的多普勒天气雷达，具体信息如表1所示。雷达基数据是指雷达完成一次体扫所扫描的包括回波强度、径向速度和速度谱宽三要素的二进制数据文件，文件字节数据量较大。

根据体扫模式的不同，雷达扫描仰角数不同和数据存储格式不同，文件大小也不相同，如SA型号雷达VCP21一个体扫时间为6 min 完成9个仰角锥面扫描的数据字节大小为11层×360方位×2432字节(每个方向字节数) ≈9.4 MB，而VCP11一个体扫时间为5 min 完成14个仰角锥面扫描的字节大小为16层×360方位×2432字节≈13.7 MB数据。基数据文件一般由描述区和数据区组成，描述区一般包括雷达参数、工作参数和扫描方式等信息，全局描述区一般位于文件头，称为文件头；局部描述区一般位于径向数据开始位置，称为径向头；数据区存储雷达观测的三要素。

表1 新一代天气雷达型号列表

3 基数据存储格式对比分析

新一代天气雷达网有6种雷达基数据文件格式，各种格式的对比见表2。88D 格式是WSR-88D雷达的文件格式；SAB 格式是CINRAD-SA和CINRAD-SB雷达的文件格式；CB格式是CINRAD-CB雷达的文件格式；CINRAD-CC和CINRAD-CCJ雷达有两种文件格式，分别是CC1.0格式和CC2.0格式；SCD格式是CINRAD-SC和CINRAD-CD雷达的文件格式。

表2 新一代天气雷达基数据存储格式

88D格式基数据文件使用文件头（16个字节）+固定长度径向数据（2432个字节），按网络字节序（高位优先）储存；SAB格式基数据文件使用固定长度径向数据（2432个字节），无文件头，按主机字节序（低位优先）储存；CB格式基数据文件使用固定长度径向数据（4132个字节），无文件头，按主机字节序储存；CC1.0格式基数据文件使用文件头（1024个字节)+固定长度径向数据（3000个字节），按主机字节序储存；CC2.0格式基数据文件使用文件头（2060个字节）+变长度径向数据，按主机字节序储存；SCD格式基数据文件使用文件头（1024个字节）+固定长度径向数据(4000个字节），按主机字节序储存。

从存储字节序来看，88D格式采用网络字节序存储，其它格式采用主机字节序存储。从数据构成来看，

SAB格式和CB格式无文件头，其它格式的文件头长度各异。从仰角层的径向数来看，SAB、CB、88D是变化的，径向数介于360-370根之间；其它格式的层径向数是固定的，CC1.0和CC2.0为512根，SCD为360根。从径向数据长度来看，CC2.0的径向数据长度是变化的，其它格式的径向数据长度是固定的，其中88D和SAB格式是相同的为2432字节。

4 总结与展望

天气雷达的基数据格式多种多样，基数据的差异性影响数据的应用和分析。为进一步区分基数据格式并解决基数据格式对数据应用障碍，本文比较了新一代天气雷达基数据的存储格式，分析了不同基数据之间的差异。基数据文件格式的兼容方法是归一化，即以一种包容性强的文件格式为标准，将其它文件格式转化成标准通用格式。天气雷达基数据文件格式自动识别是进行通用格式转化的基础。楚志刚等人通过对文件二进制信息自动分析，利用不同格式的明显差异，实现了基数据格式自动识别；罗伟凤等人结合命名规则及文件格式，识别了不同基数据文件类型。因此，根据天气雷达基数据存储格式差异，可以清晰地区分不同类型基数据，为基数据文件格式自动识别提供了充分的理论基础。

参考文献

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作者简介：张迪娅（1997-），女，硕士研究生，管理八级，综合气象观测。

通讯作者：马林（1987-）女，硕士研究生，高级工程师，综合气象观测。