RU2347244C2 - Method of formation of forecast of weather phenomena in real time mode and system for its realisation - Google Patents

Abstract

FIELD: physics; measuring.

SUBSTANCE: invention concerns field of meteorology and can be used at forecasting of the weather phenomena in a mode of real time. Continuously gain the hydrometeorological information on all surface of Globe. Shape and maintain a 3-dimensional global weather map with a binding to knots of the regular net. Video data of weather formations on all surface of Globe shape and maintain. Combine a weather map with a geographical package of data of region of the observation chosen after maintenance of video given weather formations. Analyse and predict meteorological requirements in observation preset area. For expedient embodying the system consisting of the block of reception of the hydrometeorological information (HMI) of the device of HMI sorting, the block of HMI input from the keyboard is offered, to storage of computer system, the block of input of co-ordinates of the chosen region of observation, the device of formation of a weather map, the monitor. The device of formation of a weather map contains the block of allocation of hydrometeorological parametres of the given surface, the block of formation of a 3-dimensional global weather map, the block of a select of a format of data of the consumer and representation of a weather map to the consumer.

EFFECT: increase of accuracy and efficiency the accuracies increase of forma of the weather phenomena forecast, possibilities expansion of consumers individual problems solution.

2 cl, 1 dwg

Description

Изобретения относятся к метеорологии, а именно к системам приема, обработки гидрометеорологической информации (ГМИ) и формирования карты погоды.The invention relates to meteorology, and in particular to systems for receiving, processing hydrometeorological information (GMI) and forming a weather map.

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.A known method of generating a 3-dimensional weather map according to satellite photographs using computer transformations that take into account data of a 3-dimensional earth surface, time and solstice angle for a given observation area (US patent US 5,379,215, MKI 5 G06F 15/54). The method comprises the steps of obtaining hydrometeorological information, generating a 3-dimensional weather map and saving it, combining a 3-dimensional weather map with a geographic data package of a pre-selected observation area. The process ends with the formation of a forecast of weather conditions in a given area of observation.

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.This method is carried out in a device known from the same patent, which contains a GMI reception unit (Doppler radar systems) and a 3-dimensional weather map generating device that receives information from an external source and contains a forecast processor.

Недостатком данного способа является ограниченный выбор источников получения ГМИ, что существенно влияет на уровень точности и оперативности прогноза.The disadvantage of this method is the limited selection of sources of GMI, which significantly affects the level of accuracy and efficiency of the forecast.

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).Closest to the proposed invention is a system and method for generating a forecast of actual weather and storm events in real time according to US patent (US 5,717,589, IPC 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.This method includes the steps of selecting the actual GMI sources, receiving the actual GMI from the selected sources, generating a weather map and saving it with subsequent formation and storage of video data of the weather formations, combining the weather map with a geographic data package of a pre-selected observation area, analyzing meteorological conditions and forecasting meteorological conditions in a given observation area.

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.The method under consideration comprises the step of selecting a starting position in a geographical area, a step of estimating the time of arrival of the weather formation from the starting position, and also a step of comparing the integrated weather data packets with the actual storm data.

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.The operator’s selection of the actual GMI sources, reception of the corresponding data from each of them, and generalization of the said actual GMI to create an integrated package introduce a subjective error into the weather forecasting system, which affects the accuracy and efficiency of the data obtained. Thus, the method under consideration provides an individual procedure for preparing the source data for each consumer request, which introduces the corresponding errors associated with the human factor.

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.A device for performing the method is described in the same patent. The following functional elements can be distinguished in it. A GMI receiving unit (satellite receiver and elements of computers providing input GMI conversion), a coordinate input unit for a selected observation area (formed on the elements of the output computer), a weather map generation device (based on the output computer connected to the monitor), and a computer system memory connected with a GMI reception unit, an output of a coordinate input unit of a selected observation area and a weather map generating device.

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.For the reasons described above, this device does not allow to provide high accuracy and efficiency of the forecast when choosing sources of GMI and to provide ample opportunity to solve consumer problems.

Предлагаемыми изобретениями решается задача повышения точности и оперативности формирования прогноза погодных явлений в режиме реального времени и расширения возможностей решения круга индивидуальных задач потребителей.The proposed inventions solve the problem of increasing the accuracy and efficiency of forming a forecast of weather phenomena in real time and expanding the capabilities of solving the range of individual problems of consumers.

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.To achieve such a technical result in the proposed method, hydrometeorological information is obtained, a weather map is generated and stored with subsequent formation and storage of weather formations video data, a weather map is combined with a geographic data package of a preselected observation area, meteorological conditions are analyzed, weather conditions are forecast in a given area observations.

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.Distinctive features of the proposed method are: obtaining hydrometeorological information continuously across the entire surface of the globe, the formation of a 3-dimensional global weather map with reference to the nodes of the regular grid, while the formation of video data of weather formations is carried out across the entire surface of the globe after saving the weather map, and the choice of area observations are carried out after saving video data of weather formations.

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.To achieve the technical result, a real-time weather forecasting system (hereinafter referred to as the system) is proposed, which, like the closest known device according to US patent US 5,717,589, contains a GMI receiving unit, a computer system memory, the first input of which is connected with the output of the input block coordinates of the selected observation area. The computer system memory is also connected to a weather map forming device connected to a monitor.

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.Unlike the known device, the GMI input unit from the keyboard, the GMI sorting device, the first input of which is connected to the output of the GMI reception unit, the second input is connected to the output of the GMI input unit from the keyboard, and the output is connected to the second memory input of the computer system, are introduced into the proposed system the device for generating a weather map contains a unit for distributing hydrometeorological parameters of a given surface, a unit for generating a 3-dimensional global weather map, a unit for selecting a consumer data format, and is presented User I weather map, connected respectively to the first, second and third input-output computer system memory.

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.Continuous maintenance of the global 3-dimensional weather map allows to increase the accuracy of the forecast due to the statistical averaging of GMI data from independent GMI sources and to increase efficiency - to reduce the time for generating a forecast by eliminating the operation of selecting the GMI source. At the same time, the technological effectiveness of forecast formation is increased: the formation of a global weather map and its maintenance in the proposed system is performed automatically.

Описанная конструкция компьютерной системы с помощью блока выбора формата данных потребителя и представления карты погоды потребителя способна решать широкий круг индивидуальных задач потребителей.The described design of a computer system using a unit for selecting a consumer data format and presenting a consumer weather map is capable of solving a wide range of individual consumer tasks.

Предлагаемые изобретения иллюстрируются чертежом.The invention is illustrated in the drawing.

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.The method is carried out in the following sequence. Hydrometeorological information is obtained continuously across the entire surface of the globe, a weather map is formed of a 3-dimensional global map with reference to nodes of a regular grid, while the formation of video data of weather formations is carried out across the entire surface of the globe, while saving the received weather map data in real time. After that, based on the coordinates of the selected observation area and the format for presenting data of a particular consumer, a geographical map of the observation area is formed, which is combined with a 3-dimensional global weather map obtained in the coordinates of the selected observation area. Next, an analysis and forecast of meteorological conditions in a given area of observation is carried out. The finished card is presented to a specific consumer in real time.

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.The drawing shows a block diagram of a system for generating a real-time weather forecast containing a GMI reception unit 1, the output of which is connected to the first input of the GMI sorting device 2, the second input of which is connected to the output of the GMI input unit 3 from the keyboard. The output of the GMI sorting device 2 is connected to the first memory input 4 of the computer system, the second input of which is connected to the output of the coordinate input unit 5 of the selected observation area. The weather map generating device 6 comprises a unit 7 for distributing hydrometeorological parameters of a given surface, a unit for generating a 3-dimensional global weather map, and a unit 9 for selecting a consumer data format and presenting a consumer weather map connected to the first, second, and third inputs and outputs of the computer memory 4 system. Block 9 of the selection of the consumer data format and presentation of the consumer weather map is connected to the monitor 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.The system operates as follows. GMI over the entire surface of the globe (from radio, television stations and other available sources of information) continuously enters the unit 1 receiving GMI, in which it is decoded and checked for correctness. The received GMI is sorted in the GMI sorting device 2, combined with the GMI from the GMI input unit 3 from the keyboard, and entered into the memory 4 of the computer system. A weather map generating device 6 using data from the GMI memory 4 of the computer system, using the unit 7 for distributing the hydrometeorological parameters of the given surface, forms global weather map layers by linking the GMI data to the nodes of the regular grid. Block 8 of the formation of a 3-dimensional global weather map, using the distribution layers of the hydrometeorological surfaces of the regular grid, forms a 3-dimensional global weather map.

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.The coordinates of the selected observation area through block 5 input coordinates are entered into the memory 4 of the computer system. At the same time, data on the consumer format is entered into the block 9 for selecting the consumer data format and presenting the consumer’s weather map, which provides the presentation of information (weather map, forecast) at the consumer’s request on the monitor 10.

Система представляет программно-технический комплекс с конфигурацией технических средств на базе трех ПЭВМ Pentium IV 2400.The system represents a software and hardware complex with hardware configuration based on three Pentium IV 2400 PCs.

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.The mentioned system design was implemented by FSUE NII TP in accordance with the RF Government Decree of 2000 No. 145-14 on the state order for 2000, by order of the RF Ministry of Defense in the form of a prototype that successfully passed state tests and was accepted for supply to the RF Armed Forces.

Claims (2)

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.1. The system for generating a forecast of weather phenomena in real time, comprising a unit for receiving hydrometeorological information (GMI), a computer system memory, the first input of which is connected to the output of the coordinate input unit of the selected observation area, the memory being connected to a weather map forming device connected to a monitor, characterized in that the GMI input unit from the keyboard, the GMI sorting device, the first input of which is connected to the output of the GMI reception unit, the second input is connected to the output of the BB unit is introduced into it an ode to the GMI from the keyboard, and the output is connected to the second memory input of the computer system, while the weather map generating device is configured to contain a hydrometeorological parameter distribution unit for a given surface, a three-dimensional global weather map generating unit, a consumer data format selection unit and a consumer weather map presentation unit, respectively connected with the first, second and third input-output memories of the computer system. 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. 2. A method for generating a real-time forecast of weather phenomena using the system according to claim 1, including obtaining hydrometeorological information, generating a weather map and its storage, followed by generating and saving video data of weather formations, combining a weather map with a geographic data package of a preselected observation area , analysis of meteorological conditions, forecast of meteorological conditions in a given observation area, characterized in that the hydrometeorological information iju obtained continuously across the surface of the Earth, weather map form 3-dimensional global bound to nodes of a regular grid, wherein the image data forming weather formations carried out over the entire surface of the Earth, and the selection is carried out after the observation area storing video data weather formations.