高空风GRIB报文解析及精度分析VIP免费

AirTrafficManagement/2010(4)引言随着气象研究的不断深入，庞大的气象数据不但对计算机提出更高的要求，而且要求在国际间能形成一种有效的、统一的、标准的数据存储和流通格式。GRIB数据正是在这种情况下发展起来，并迅速成为一种流行的数据存储和交换格式，得到广泛应用的。另一方面，随着气象延伸服务的不断扩展，用户得到的气象产品越来越多，而其中相当数量的资料是以GRIB码形式提供的（如：民航系统使用的4/51风温资料）。因此，如何利用这些GRIB码资料、GRIB高空风信息是否能够应用于起飞、航路飞行及降落的模型从而做出合理决策等问题对GRIB的预测精确性提出了更高的要求。本文正是基于这种目的，简要地剖析了GRIB的发展、压缩方法、解析过程，结合WOB实时数据分析了GRIB的预测精确度，为构建4D轨迹模型提供依据，加快空中交通流量的建设。一、高空风预测(一)高空风对飞行影响现实中，高空风情况复杂，没有一定的准确公式可供计算。风是由作用在空气上的水平方向的力形成的，这类力有水平气压梯度力、地转偏向力、惯性离心力和摩擦力。当作用在空气上的水平力达到平衡时，就形成了稳定的风。风对飞行的影响分为飞机起落和航行影响两个方面。近地面风有阵性，风速越大，阵性越强。阵风对飞机的影响具有无规律性，使飞机操纵困难，甚至无法操纵。高空风对航行影响表现在顺风会增大地速、缩短飞行时间、减少油耗，逆风飞行则产生相反影响；侧风会产生偏流，需进行适当修正以保持正确的航向。(二)GRIB概述1.GRIB发展1985年，世界气象组织（WMO）建议逐渐由字符格式编码向表格驱动码进行过渡，并制定了过渡计划。WMO推荐使用的表格驱动编码为气象数据通用格式（BUFR：BinaryUniversalForm）、用于数据表示和字符格式（CREX：CharacterRepresentionformfordataExchange）和二进制格点加工数据GRIB。GRIB数据格式是基于“位”的网格二进制数据交换格式，主要用来表示数值天气分析和预报的产品资料。对于使用现代通讯协议的高速通讯链路来说，GRIB是一种传送大批量网格化数据的有效工具。通过把各种相关数据打包压缩为GRIB码，使信息的组织方式比起基于字符的形式要紧凑得多，因此有利于资料的存储和加快计算机与计算机之间的传输速度。GRIB具有较强的自我描述、灵活和扩展性、数据压缩功能、编解码程序的简化和可作为标准格式直接存档等特点。2.GRIB表示意义按国际气象组织建议把全球划分为8个区域，如表1所示，分别用I、J、K、L、M、N、O和P表示；每个栅格大小为1.25×1.25，每个区域共有3447个栅格；分别用U、V、T表示水平方向上的东风/西风，南风/北风及温度值；用C、D、E代表分别代表第12、18、24h的预报，气象中心提供850hpa、700hpa、500hpa、400hpa、300hpa、250hpa、200hpa和高空风GRIB报文解析及精度分析GRIBmessageresolutionandaccuracyanalysisofupper-levelwind中国电子科技集团第二十八研究所张荣祁伟许坚民航局空管局张忠勇航空气象/AERONAUTICALMETEOROLOGY17《空中交通管理》2010年第4期150hpa共8个等压面上的预报分别用85，70、50、40、30、25、20和15表示。再加上头字母B，以日期和预报发布时间为扩展名，则可以通过文件名判断文件所包含的数据，例如BTOD70.172表示17日，国际标准时间12时发布的D时段(18h)预报，对应数据为O区域(东经150°至西经120°，南纬00°至南纬90°)，高度70（700hpa）的温度数据。3.GRIB压缩方式为了能在最小的空间上尽可能实现要求的数据精度，GRIB采取了一种特殊的数据处理方式，其方法可以用以下公式来说明Y×10D=R+(X×2E)（1）其中，Y=原始数据；D=10的幂指数；R=参考值（即数据的最小值）；X=写入文件的数据；E=2的指数幂。方法是先把所有的原始数据写为Y×10D的形式，然后减去数据集中的最小值R，再转化为X×2E的形式，最后把D、E、R、X按照一定的格式写入文件中形成GRIB数据文件。4.GRIB编码格式简介一份GRIB编码资料分为6段：0段：指示段（IndicatorSec－tion，IS）；1段：产品定义段（ProductDefinitionSec－tion，PDS）；2段：网格描述段（GridDescriptionSec－tion，GDS）；3段：位映射段（BitMapSection，BMS）；4段：二...