Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｃｏｍｐｕｔｅｒ Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ ＩＳＳＮ １００１—９０８１ ＣＯＤＥＮ ＪＹＩＩＤＵ ２０１２ ．０７．．１０ 计算机应用，２０１２，３２（Ｓ１）：１０９—１１０，１１３ 文章编号：１００１—９０８１（２０１２）ＳＩ一０１０９—０２ ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｊｏｃａ．ａｎ 多格式气象报文数据实时解析研究与应用 陈欢 ，谢健 （湖南大学软件学院，长沙４１００８２） （｛通信作者电子邮箱４７４４８０７０３＠９９．ｔｏｍ） 摘一要：气象实时数据不仅是气象短时预报的基础，也是对气象灾害进行有效监控、预报、预警、评估的主要数据。气象 报文种类多且报文格式各不相同，气象报文数据解析、清理及筛选非常复杂且灵活性差，实时查询非常慢。为此研究报文统 解析技术和数据流处理技术设计，并实现一个实际中安全的、可行的、快速的、灵活的气象实时数据采集系统。 关键词：气象报文；气象实时数据；报文统一解析；数据流处理 中图分类号：ＴＰ３１１ 文献标志码：Ａ Ｍｕｌｔｉ－ｆｏｒｍａｔ ｒｅａｌ—ｔｉｍｅ ｍｅｔｅｏｒ０ｌ０ ｃａｌ ｄａｔａ ａｎａｌｙｓｉｓ ａｎｄ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ＣＨＥＮ Ｈｕａｎ ．ＸＩＥ Ｊｉａｎ （Ｃｏｌｌｅｇｅ ｏｆＩｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ Ｓｃ￣ｒｗｅ ａｎｄ Ｅｎｇｌｎｅｅｄｎｇ，Ｈｕｎａｎ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｃｈａｎｇｓｈａ Ｈｕｎａｎ ４１００８２，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｒｅａｌ－ｔｉｍｅ ｍｅｔｅｏｒｏｌｏｇｉｃａｌ ｄａｔａ ｉｓ ｎｏｔ ｏｎｌｙ ｔｈｅ ｂａｓｉｓ ｏｆ ｓｈｏｒｔ—ｔｅｒｍ ｍｅｔｅｏｒｏｌｏｇｉｃａｌ ｆｏｒｅｃａｓｔｓ，ｂｕｔ ｌａｓｏ ｔｈｅ ｋｅｙ ｄａｔａ ｔｏ ｅｆｆｅｃｔｉｖｅｌｙ ｍｏｎｉｔｏｒ，ｆｏｒｅｃａｓｔ，ｅａｒｌｙ ｗａｒｎ，ａｎｄ ａｓｓｅｓｓ ｍｅｔｅｏｒｏｌｏｇｉｃａｌ ｄｉｓａｓｔｅｒｓ．Ｔｈｅｒｅ ａｒｅ ｍａｎｙ ｋｉｎｄｓ ｏｆ ｍｅｔｅｏｒｏｌｏｉｃａｇｌ ｍｅｓｓａｇｅｓ ａｎｄ ｔｈｅｉｒ ｆｏｒｍａｔｓ ｖａｒｙ．Ａｓ ｔｈｅ ａｎａｌｙｓｉｓ，ｃｌｅａｎｉｎｇ ａｎｄ ｓｃｒｅｅｎｉｎｇ ｏｆ ｍｅｔｅｏｒｏｌｏｉｃａｇｌ ｄａｔａ ｉｓ ｖｅｒｙ ｃｏｍｐｌｅｘ ａｎｄ ｉｎｆｌｅｘｉｂｌｅ， ｒｅａｌ—ｔｉｍｅ ｑｕｅｒｙ ｉｓ ｖｅｒｙ ｓｌｏｗ．Ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ ｍａｉｎｌｙ ｓｔｕｄｉｅｄ ｕｎｉｉｆｅｄ ｍｅｓｓａｇｅ ａｎａｌｙｔｉｃａｌ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ａｎｄ ｄａｔａ ｓｔｒｅａｍ ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｔＯ ｄｅｓｉｇｎ ａｎｄ ｉｍｐｌｅｍｅｎｔ ａ ｒＣａｌ ｓａｆｅ，ｆｅａｓｉｂｌｅ，ｆａｓｔ，ｆｌｅｘｉｂｌｅ，ｒｅａｌ－ｔｉｍｅ ｍｅｔｅｏｒｏｌｏｇｉｃａｌ ｄａｔａ ａｃｑｕｉｓｉｔｉｏｎ ｓｙｓｔｅｍ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｍｅｔｅｏｒｏｌｏｇｉｃａｌ ｍｅｓｓａｇｅ；ｒｅａｌ—ｔｉｍｅ ｗｅａｔｈｅｒ ｄａｔａ；ｕｎｉｉｆｅｄ ｍｅｓｓｇｅａ ａｎａｌｙｓｉｓ；ｄａｔａ ｓｔｒｅａｍ ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ 气象报文…是专门用于气象目的，且内容为气象相关数 硬编码在解析程序中，对每种不同类型的报文单独编写一段 据的电报。世界气象组织规定，各国气象资料以统一的气象 电报（五位数为一组）进行发送和交换，各国气象部门必须严 格遵守。 解析程序，这样就导致当报文格式变化时，程序必须跟着变 化，要么增加新的报文解析段，要么更改已有的报文解析段， 气象实时数据是各级气象业务部门进行气象预报产品制 使得解析程序变得很复杂，且灵活性、可扩展性非常差。业务 系统对气象数据的实时查询和展示，必须首先将实时气象报 作和发布的依据，也是研发中尺度数值天气预报系统和预警 模型的重要基础数据 Ｊ。因此气象业务部门需要能够及时 地采集各种实时气象报文，并能够以统一的方式来解析获得 文中解析出实时气象数据存储到关系数据库中，然后系统其 他部分再通过ＳＱＬ语句进行查询。并且由于解析出来的实 时气象数据量非常大，以至查询操作需要大量的磁盘Ｉ／Ｏ操 作，这样就会导致系统查询实时数据的延时非常长，难以满足 业务系统对气象数据查询和展示的实时陛要求。 报文中的实时气象数据，而且还要能够满足业务系统对气象 数据的实时查询和展示的需求。然而气象报文种类多且报文 格式又各不相同，气象报文数据解析、清理及筛选非常复杂且 扩展性差，实时查询非常慢。应用报文统一解析技术提高了 对实时报文数据处理的速度。根据数据库或者格式信息配置 文件中的报文格式信息来解析报文，从而实现一个通用、针对 所有类型报文的统一报文解析程序，提高数据处理的速度，增 强程序的可扩展性。 ２ 气象报文数据解析的关键技术 由于一般报文解析程序非常复杂，灵活性和扩展性很差， 造成了程序维护的困难，也增加了数据实时展示的延迟时间。 利用报文统一解析技术来解决所要处理的报文种类多而复杂 的问题，数据流处理技术则满足了系统的实时性需求。 ２．１统一报文解析技术 １ 气象报文数据实时解析问题 气象报文是气象观测资料的一种表示格式，它是观测数 据采集后通过相应的软件重新编制的一种气象代码，主要用 统一报文解析技术的报文解析程序中，报文格式信息与 解析程序本身是分离的，所有的格式信息均以某种方式保存 下来（如存储在关系数据库或者格式信息配置文件中 等 ）。由于报文格式信息并没有硬编码在解析程序中，当 已有报文类型的格式改变或新增一种报文类型时，只需对数 据库中的报文格式信息进行相应的增加或修改，不必修改程 序。报文格式的变化不会影响到解析程序本身。解析程序应 用统一报文解析技术，根据数据库中的报文格式信息来解析 报文，从而实现一个通用、针对所有类型报文的统一报文解析 程序，增强程序的可扩展性。 ２．２数据流处理技术 于气象资料的传输、交换与存档等业务环节 “Ｊ。主要气象 报文有地面天气报告（ＳＹＮＯＰ）、船舶天气报告（ＳＨＩＰ）、探空 报告（ＴＥＭＰ）、测风报告（ＰＴＬＯＴ）、分析报告（ＬＡＣ）、地面气 候月报（ＣＬＩＭＡＴ）、天气警报（ＷＡＲＮＩＮＧ）等” 。气象报文是 气象观测资料的一种原始形式，不能直接为气象预报业务所 应用，而是要通过解码、清理及筛选处理后才能应用。 由于气象报文种类多且报文格式又各不相同，造成数据 处理非常复杂 。一般的报文解析程序是将报文格式信息 收稿日期：２０１１一ｌＯ一１８。 数据流处理 。 是一种新的数据处理模型，在过去的几十 作者简介：陈欢（１９８５一），男，湖南衡东人，硕士研究生，主要研究方向：软件工程； 谢健（１９６３一），男，湖南望城人，副研究员，硕士，主要 研究方向：计算机应用软件、商ｆ生能计算。 增刊１ 李兴德等：基于数字媒体技术的军事模拟训练软件的设计与实现 １ １３ 标设置一条语句，操作较为繁琐，因而可使用下面的语句批量 设置，而对需要移动的图标单独设置“Ｍｏｖａｂｌｅ＠”ＩｃｏｎＮａｍｅ” ：＝ＴＲＵＥ”语句即可实现对该图标的移动 －１２］。 一真模拟软件的开发使用为基层训练提供了一条有益的探 索之路，对促进军事教学质量的提高与学员能力的锻炼都具 有一定的价值。 参考文献： 【ｌ】 赵清华，林学华，孙少斌．坦克嵌入式设计训练仿真系统设计与 图标控制代码 ＡｄｄＬｉｎｅａｒ（一ＢｒａｎｃｈＬｉｓｔ，ｌｃｏｎＩＤ＠Ｒｏｏｔｌｃｏｎ”’，０”） ｒｅｐｅａｔ ｗｈｉｌｅ ＬｉｓｔＣｏｕｎｔ（一ＢｒａｎｃｈＬｉｓｔ）＞０ Ｐａｒｅｎｔｌｃｏｎ：＝ＧｅｔＮｕｍｂｅｒ（１，一ＢｒａｎｃｈＬｉｓｔ［１ １） 一实现【Ｊ】．指挥控制与仿真，２０１１，３３（２）：６４—６７． 【２］ 汪小会．虚拟现实技术在军事训练上的应用［Ｊ］．中国电子教育， ２０１１（４）：４２－５２． ｒｅｐｅａｔ ｗｉｔｈＣｈｉｌｄＮｕｍ：＝１ ｔｏ ＩｃｏｎＮｕｍＣｈｉｌｄｒｅｎ（一Ｐａｒｅｎｔｌｃｏｎ， ＧｅｔＮｕｍｂｅｒ（２，一ＢｒａｎｃｈＬｉｓｔ［１】）） 一Ｃｈｉｌｄｌｃｏｎ：＝ＣｈｉｌｄＮｕｍＴｏＩＤ（一Ｐａｒｅｎｔｌｅｏｎ，一ＣｈｉｌｄＮｕｍ， ＧｅｔＮｕｍｂｅｒ（２，一ＢｒａｎｃｈＬｉｓｔ【１】）） ｉｆＩｃｏｎＴｙｐｅ（Ｃｈｉｌｄｌｅｏｎ）＝４Ｉ＝５ｌ＝６ ｔｈｅｎ ［３】 安兴，李刚，徐林伟，等．虚拟现实技术在美军模拟训练中的臆用 现状及发展【Ｊ】．电光与控制，２０１１，１８（１０）：４２—４６． ＡｄｄＬｉｎｅａｒ（一ＢｒａｎｃｈＬｉｓｔ，一Ｃｈｉｌｄｌｃｏｎ ’，０”） ｅｌｓｅ ｉｆ ｌｃｏｎＴｙｐｅ（一Ｃｈｉｌｄｌｅｏｎ）＝１２ ｔｈｅｎ ＡｄｄＬｉｎｅａｒ（一ＢｒａｎｃｈＬｉｓｔ，一Ｃｈｉｌｄｌｅｏｎ ’，０”） 【４】 陈伟，卢京潮，詹漫漫．直升机仿真模拟训练软件系统设计实现 【Ｊ］．微处理机，２０１１，３２（５）：４６—４９． 【５】 王光源，孙涛，汲万峰，等．岸基导弹射击指挥虚拟训练系统设 计［Ｊ】．试验技术与管理，２０１１，２８（１１）：８２—８４． 【６】 蔡儒冠．运用Ａｕｔｈｏｒｗａｒｅ７＿ＪＤ制作多媒体课件的几点技巧【Ｊ】．中 国电化教育，２００４（８）：７６—７８． ［７】 周潇．Ａｕｔｈｏｒｗａｒｅ多媒体课件制作的应用技术研究［Ｊ］．山西经 济管理干部学院学报，２０１１，１９（４）：７１—７３． ＡｄｄＬｉｎｅ盯（一ＢｒａｎｃｈＬｉｓｔ，一Ｃｈｉｌｄｌｃｏｎ ’，１”） ＡｄｄＬｉｎｅａｒ（一ＢｒａｎｅｈＬｉｓｔ，—Ｃｈｉ１ｄｌｅｏｎ ’，２”） ｅｎｄ ｉｆ Ｍｏｖａｂｌｅ＠ｅｎｄ ｒｅｐｅａｔ 一Ｃｈｉｌｄｌｃｏｎ：＝ＦＡＩｓＥ ＤｅｌｅｔｅＡｔｌｎｄｅｘ（一ＢｒａｎｃｈＬｉｓｔ，１） ｅｎｄｒｅｐｅａｔ 【８］ 肖露欣．课件制作中的素材收集与处理［Ｊ】．教学与管理，２０１ １ （７）：１５５—１５６． ３ 结语 本文以警戒部署模拟训练软件为例，阐述了军事多媒体 仿真模拟训练软件的开发流程，介绍了用Ａｕｔｈｏｒｗａｒｅ制作多 媒体仿真软件的一般方法，并成功开发了相应的模拟软件，软 【９】 王东．基于Ａｕｔｈｏｒｗａｒｅ益智游戏的设计和实现［Ｊ］．科学技术与 工程，２０１１，１１（２５）：６２１０—６２１３． 【１Ｏ】王威．新编中文版Ａｕｔｈｏｒｗａｒｅ ７。０入门与提高【Ｍ】．西安：西北 工业大学音像电子出版社，２００６：９２—１８２． 件经过多版本修改，完成了敌我模拟对抗、部署效果检验等。 模拟训练软件在郭兴福教学法比赛中的应用得到了学员 和专家的好评，有效支持了教学训练，并在教育部组织的全国 【１１】李红．Ａｕｔｈｏｒｗａｒｅ多媒作案例教程【Ｍ】．北京：电子工业出 版社，２００４：２４２—２５５． 【１２】韶亚军．多媒体创作精灵Ａｕｔｈｏｒｗａｒｅ实战技巧大全【Ｍ１．北京： 电脑爱好者杂志社，２００２：２３２—２３８． 第十一届多媒体课件比赛中获得高教工科组一等奖。数字仿 （上接第１１０页） 报文数据采集过来，并解析得到其中的实时气象数据。在自 动实时气象数据采集模块的数据处理中，将最新的实时数据 传送到实时数据管理模块。这样在内存中就有了一份最新的 实时气象数据集可供系统其他部分查询，而不是单单地存人 数据库中，从而使得实时数据查询时间大为缩短，从而满足实 时性要求。 报文统一解析技术，提高了程序的灵活性和扩展的能力。应 用数据流处理技术解决了系统对实时气象数据查询高延时问 题，满足了实时性要求。气象业务系统能及时地采集各种实 时气象报文，并能够以通用的解析程序来解析报文中的实时 气象数据，而且满足气象业务系统其他业务功能对气象报文 数据的实时查询和展示的需求。 参考文献： 【１］ 中国气象局．地面气象观测数据文件和记录薄表格式【Ｍ Ｊ．北 京：中国气象局，２００４． ［２】 气象局．全国地面气象资料信息化基＿本模式【Ｓ】．北京：中 央气象局，１９７８． 【３］ 《湖南省气象志》编纂委员会．湖南省气象志［Ｍ】．北京：气象出 版社，２００８． 实时数据维护模块是数据流处理技术应用的核心，是满 足系统实时性的关键。实时气象数据维护模块主要由以下几 部分组成： １）观察者模式中的被观察者接口：这部分用于实现观察 者模式中的被观察主题，使得实时气象数据维护模块成为观 察者模式中的被观察者。２）保存实时气象数据集的数据结 构：这部分用于保存最新的实时气象数据。３）更新实时气象 数据集：这部分用于在有新的实时气象数据到达时，将过时数 据删除，同时将新的实时气象数据加入数据集。自动实时气 象数据采集模块在得到新的气象数据后，调用这部分来更新 实时气象数据集。４）查询接口：这部分主要是对系统的其他 部分提供查询接口，使得系统其他部分能查询到所需数据。 实时气象数据展示模块是从实时气象数据维护模块中获 得最新数据，并将数据展示出来，数据展示立即得到更新。在 实时气象数据维护模块和实时气象数据展示模块之间采用了 观察者模式。实时气象数据展示模块作为观察者模式中的观 察者，继承了观察者接口，成为实时气象数据维护模块的观察 者，从而实现一旦实时气象数据维护模块收到新的实时气象 数据，实时气象数据展示能立即得到更新。 【４Ｊ 廖玉芳，汪扩军，赵福华，等．湖南省现代农业气候区划【Ｍ】．长 沙：湖南大学出版社，２０１０． 【５】 高华云．不规范报文格式引发信息处理负效应［Ｊ】．气象科技， ２００６，３４（Ｓ１）：５９—６２． ４结语 针对种类多且报文格式又各不相同的气象报文，采用了 ［６】 高华云．浅析不规范报文格式所引发的信息处理负效应［Ｍ】．北 京：国家气象局信息中心，２００５． ［７】 沈立炜．多源多格式ＳＳＴ数据转换及融合技术【Ｄ】．上海：上海 大学，２００８． 【８］ 方春燕．基于ＸＭＬ文档技术处理研究【Ｄ］．北京：北京机械工业 学院，２００８． ［９】 麻风梅．基于ＸＭＬ的异构数据库集成系统的研究［Ｄ】．西安：陕 西科技大学，２００８． 【１０】刘景春，王永利．数据流处理技术【Ｊ】．佳木斯大学学报：自然科 学版，２００４，２２（４）：５５６—５６０． 武珊珊，于戈，吕雁飞，等．数据流处理中确定性ＱｏＳ的保证方法 【Ｊ】．软件学报，２００８，１９（８）：２０６６—２０７９． ｌ１２１ ＣＨＡＫＲＡＶＡＲＴＨＹ Ｓ，ＪＩＡＮＧ Ｑ Ｃ．Ｓｔｒｅａｍ ｄａｔａ ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ：ａ ｑｕａ］一 ｉｔｙ ｏｆ ｓｅｒｖｉｃｅ ｐｅｒｓｐｅｃｔｉｖｅ［Ｍ】．Ｂｅｒｌｉｎ：Ｓｐｒｉｎｇｅｒ，２００８：１—５２．
