Способ формирования прогноза погодных явлений в режиме реального времени и система для его осуществления

Способ формирования прогноза погодных явлений в режиме реального времени и система для его осуществления

Реферат

Изобретения относятся к метеорологии, а именно к системам приема, обработки гидрометеорологической информации (ГМИ) и формирования карты погоды.

Известен способ формирования 3-мерной карты погоды по данным спутниковых фотографий путем использования операций компьютерных преобразований, учитывающих данные 3-мерной поверхности земли, времени и угла солнцестояния для заданного района наблюдения (патент США US 5,379,215, МКИ 5 G06F 15/54). Способ содержит этапы получения гидрометеорологической информации, формирования 3-мерной карты погоды и ее сохранения, совмещения 3-мерной карты погоды с географическим пакетом данных предварительно выбранного района наблюдения. Процесс завершается формированием прогноза погодных условий в заданном районе наблюдения.

Данный способ осуществляется в известном из того же патента устройстве, содержащем блок приема ГМИ (допплер-радарные системы) и устройство формирования 3-мерной карты погоды, получающее информацию от внешнего источника и содержащее процессор прогноза.

Недостатком данного способа является ограниченный выбор источников получения ГМИ, что существенно влияет на уровень точности и оперативности прогноза.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению является система и способ формирования прогноза фактических погодных и штормовых явлений в режиме реального времени по патенту США (US 5,717,589, МПК 6 G06F 169/00).

Этот способ содержит этапы выбора источников фактической ГМИ, приема фактической ГМИ от выбранных источников, формирования карты погоды и ее сохранения с последующим формированием и сохранением видеоданных погодных образований, совмещения карты погоды с географическим пакетом данных предварительно выбранного района наблюдения, анализа метеорологических условий и прогноза метеорологических условий в заданном районе наблюдения.

Рассматриваемый способ содержит этап выбора исходного положения в географическом районе, этап оценки времени прибытия погодного образования из исходного положения, а также этап сравнения интегрированных пакетов погодных данных с фактическими штормовыми данными.

Выбор оператором источников фактической ГМИ, прием от каждого из них соответствующих данных и обобщение упомянутой фактической ГМИ для создания интегрированного пакета вносят субъективную ошибку в систему формирования прогноза погодных явлений, влияющую на точность и оперативность получаемых данных. Таким образом, рассматриваемый способ предусматривает индивидуальную процедуру подготовки исходных данных по каждому запросу потребителя, что вносит соответствующие погрешности, связанные с человеческим фактором.

Устройство, обеспечивающее выполнение способа, описано в том же патенте. В нем можно выделить следующие функциональные элементы. Блок приема ГМИ (спутниковый приемник и элементы компьютеров, обеспечивающих преобразование входной ГМИ), блок ввода координат выбранного района наблюдения (сформированного на элементах выходного компьютера), устройство формирования карты погоды (на базе выходного компьютера, подключенного к монитору) и память компьютерной системы, соединенную с блоком приема ГМИ, выходом блока ввода координат выбранного района наблюдения и устройством формирования карты погоды.

По причинам, описанным выше, это устройство не позволяет обеспечить высокую точность и оперативность прогноза при выборе источников ГМИ и обеспечить широкие возможности решения задач потребителя.

Предлагаемыми изобретениями решается задача повышения точности и оперативности формирования прогноза погодных явлений в режиме реального времени и расширения возможностей решения круга индивидуальных задач потребителей.

Для достижения такого технического результата в предлагаемом способе осуществляют получение гидрометеорологической информации, формирование карты погоды и ее сохранение с последующим формированием и сохранением видеоданных погодных образований, совмещение карты погоды с географическим пакетом данных предварительно выбранного района наблюдения, анализ метеорологических условий, прогноз метеорологических условий в заданном районе наблюдения.

Отличительными признаками предложенного способа являются: получение гидрометеорологической информации непрерывно по всей поверхности Земного шара, формирование 3-мерной глобальной карты погоды с привязкой к узлам регулярной сетки, при этом формирование видеоданных погодных образований осуществляют по всей поверхности Земного шара после сохранения карты погоды, а выбор района наблюдения осуществляют после сохранения видеоданных погодных образований.

Для достижения названного технического результата предлагается система прогноза погодных явлений в режиме реального времени (далее по тексту система), которая, как и наиболее близкое к ней известное устройство по патенту США US 5,717,589, содержит блок приема ГМИ, память компьютерной системы, первый вход которой соединен с выходом блока ввода координат выбранного района наблюдения. Память компьютерной системы также соединена с устройством формирования карты погоды, подключенным к монитору.

В отличие от известного устройства в предлагаемую систему введены блок ввода ГМИ с клавиатуры, устройство сортировки ГМИ, первый вход которого подключен к выходу блока приема ГМИ, второй вход подключен к выходу блока ввода ГМИ с клавиатуры, а выход подключен ко второму входу памяти компьютерной системы, при этом устройство формирования карты погоды содержит блок распределения гидрометеорологических параметров заданной поверхности, блок формирования 3-мерной глобальной карты погоды, блок выбора формата данных потребителя и представления карты погоды потребителя, соединенных соответственно с первым, вторым и третьим вводами-выводами памяти компьютерной системы.

Постоянное поддержание глобальной 3-мерной карты погоды позволяет повысить точность прогноза за счет статистического усреднения данных ГМИ от независимых источников ГМИ и повысить оперативность - сократить время формирования прогноза за счет исключения операции выбора источника ГМИ. При этом повышается технологичность формирования прогноза: формирование глобальной карты погоды и ее поддержание в предлагаемой системе выполняется автоматически.

Описанная конструкция компьютерной системы с помощью блока выбора формата данных потребителя и представления карты погоды потребителя способна решать широкий круг индивидуальных задач потребителей.

Предлагаемые изобретения иллюстрируются чертежом.

Способ осуществляют в следующей последовательности. Гидрометеорологическую информацию получают непрерывно по всей поверхности Земного шара, карту погоды формируют 3-мерной глобальной с привязкой к узлам регулярной сетки, при этом формирование видеоданных погодных образований осуществляют по всей поверхности Земного шара с сохранением полученных данных карты погоды в режиме реального времени. После этого по координатам выбранного района наблюдения и формату представления данных конкретного потребителя формируют географическую карту района наблюдения, которую совмещают с 3-мерной глобальной картой погоды, полученной в координатах выбранного района наблюдения. Далее проводят анализ и прогноз метеорологических условий в заданном районе наблюдения. Готовую карту представляют конкретному потребителю в режиме реального времени.

На чертеже изображена блок-схема системы формирования прогноза погоды в режиме реального времени, содержащая блок 1 приема ГМИ, выход которого соединен с первым входом устройства 2 сортировки ГМИ, второй вход которого подключен к выходу блока 3 ввода ГМИ с клавиатуры. Выход устройства 2 сортировки ГМИ соединен с первым входом памяти 4 компьютерной системы, второй вход которой соединен с выходом блока 5 ввода координат выбранного района наблюдения. Устройство 6 формирования карты погоды содержит блок 7 распределения гидрометеорологических параметров заданной поверхности, блок 8 формирования 3-мерной глобальной карты погоды и блок 9 выбора формата данных потребителя и представления карты погоды потребителя, соединенные соответственно с первым, вторым и третьим входами-выходами памяти 4 компьютерной системы. Блок 9 выбора формата данных потребителя и представления карты погоды потребителя подключен к монитору 10.

Система работает следующим образом. ГМИ по всей поверхности Земного шара (от радио-, телевизионных станций и иных доступных источников информации) непрерывно поступает в блок 1 приема ГМИ, в котором проводится ее декодирование и проверка корректности. Принятая ГМИ сортируется в устройстве 2 сортировки ГМИ, объединяется с ГМИ от блока 3 ввода ГМИ с клавиатуры и вводится в память 4 компьютерной системы. Устройство 6 формирования карты погоды, используя данные ГМИ памяти 4 компьютерной системы, с помощью блока 7 распределения гидрометеорологических параметров заданной поверхности формирует слои глобальной карты погоды, привязывая данные ГМИ к узлам регулярной сетки. Блок 8 формирования 3-мерной глобальной карты погоды, используя слои распределения гидрометеорологических поверхностей регулярной сетки, формирует 3-мерную глобальную карту погоды.

Координаты выбранного района наблюдения через блок 5 ввода координат вводят в память 4 компьютерной системы. Одновременно данные о формате потребителя вводят в блок 9 выбора формата данных потребителя и представления карты погоды потребителя, который обеспечивает представление информации (карту погоды, прогноз) по запросу потребителя на мониторе 10.

Система представляет программно-технический комплекс с конфигурацией технических средств на базе трех ПЭВМ Pentium IV 2400.

Упомянутая конструкция системы реализована ФГУП НИИ ТП в соответствии с постановлением Правительства РФ 2000 г.№145-14 о государственном заказе на 2000 год, по заказу МО РФ в виде опытного образца, успешно прошедшего государственные испытания и принятого на снабжение ВС РФ.

1. Система формирования прогноза погодных явлений в режиме реального времени, содержащая блок приема гидрометеорологической информации (ГМИ), память компьютерной системы, первый вход которой соединен с выходом блока ввода координат выбранного района наблюдения, при этом память соединена с устройством формирования карты погоды, подключенным к монитору, отличающаяся тем, что в нее введены блок ввода ГМИ с клавиатуры, устройство сортировки ГМИ, первый вход которого подключен к выходу блока приема ГМИ, второй вход подключен к выходу блока ввода ГМИ с клавиатуры, а выход подключен ко второму входу памяти компьютерной системы, при этом устройство формирования карты погоды выполнено содержащим блок распределения гидрометеорологических параметров заданной поверхности, блок формирования трехмерной глобальной карты погоды, блок выбора формата данных потребителя и представления карты погоды потребителя, соединенные соответственно с первым, вторым и третьим вводами-выводами памяти компьютерной системы.

2. Способ формирования прогноза погодных явлений в режиме реального времени с использованием системы по п.1, включающий получение гидрометеорологической информации, формирование карты погоды и ее сохранение с последующим формированием и сохранением видеоданных погодных образований, совмещение карты погоды с географическим пакетом данных предварительно выбранного района наблюдения, анализ метеорологических условий, прогноз метеорологических условий в заданном районе наблюдения, отличающийся тем, что гидрометеорологическую информацию получают непрерывно по всей поверхности Земного шара, карту погоды формируют 3-мерной глобальной с привязкой к узлам регулярной сетки, при этом формирование видеоданных погодных образований осуществляют по всей поверхности Земного шара, а выбор района наблюдения осуществляют после сохранения видеоданных погодных образований.