新一代天气雷达产品数据格式

新一代天气雷达产品数据格式径向小块n-1、n径向数据条n雷达产品信息头块产品描述块产品符号表示块/图像数字文本块/文本列表块数据层n产品符号表示块块分隔符块代号块长度数据层数数据层1数据层2……层分隔符层长度数据包(径向/栅格/向量/文本/等值线)径向数据条数径向数据包包识别码第一个距离库的位置组成一条径向数据的库数扫描中心点I坐标扫描中心点I坐标比例因子径向数据条1径向数据条2……扫描起始角扫描展角径向小块1、2径向数据条双字节数径向小块3、4……行小块n-1、n行数保留栅格数据包包识别码1包识别码2包识别码3X坐标起始位置Y坐标起始位置X方向放大倍数Y方向放大倍数保留……行小块1、2行小块3、4行n每行字节数……打包格式定义行1行2文件以二进制方式存储，采用大端模式：高字节在前低字节在后，和现在操作系统普遍采用的低字节在前高字节在后的小端模式正好相反。1信息头块双字节号长度名称含义12productCode产品代号22productDate产品生成日期，1970年1月1日以来的天数3-44productTime产品生成时间，00:00以来的秒数5-64fileLength文件包含的字节数72radarCode雷达站代号82receiveCode接收站代号92blockCount文件包含的数据块数目2产品描述块该块有51个双字节，数据结构如表2所示。其中31-46号双字节表示的数据门槛，需要根据高字节第0位、第2至7位的值，以及低字节的值作相应变换。当高字节第0位等于1时，低字节值等于0至3分别代表“BLANK”、“TH”、“ND”、“RF”。当高字节第0位等于0、第2至7位等于1时，分别表示数据门槛值被放大了20倍、10倍，在门槛值前加上符号“”、“”、“+”、“-”。这些值使用的是英制单位，使用时要把它们转换为我们习惯的国际单位，例如把风速和谱宽产品使用的节（Knots）转为m/s，把降水产品的英寸（Inches）转为mm。双字节号长度名称含义102blockSepSymbol块分隔符，常等于-111-124latitude除以1000后为雷达站纬度,精确到0.00113-144longitude除以1000后为雷达站经度,精确到0.001152altitude雷达站海拔高度，单位为英尺(1英尺=0.3048米）162productCode产品代号(和信息头块的相同)172operationMode操作模式，0表示维护模式，1表示晴空模式，2表示降雨模式182vscanMode体扫模式，如11、21、31192productSN请求RPG生成产品的序列号202vscanCode体扫号212vscanDate体扫开始日期22-234vscanTime体扫开始时间244createDate产品生成日期25-262createTime产品生成时间27-28,30,47-532dependence共10个双字节，每个双字节代表一个产品依赖项292elevationCode仰角代号31-462threshold共16个双字节，每个双字节代表一级数据门槛(DataLevelThreshold)542vision地图号或产品版本号55-564gapSymbology信息头块到产品符号表示块间相隔的双字节数，等于0时表示没有相应的数据块，下同57-584gapGraphic信息头块到图像数字文本块间相隔的双字节数59-604gapAlpanumeric信息头块到文本列表块相隔的双字节数3产品符号表示块/图像数字文本块/文本列表块3.1产品符号表示块块长度blockLength指的是整个块的字节数，层长度指的是数据包的字节数。其中的数据包又有径向数据包、栅格数据包、向量数据包、文本数据包、等值线数据包等5种主要类型，它们之间用包识别码（packetCode）进行区别。除了上述的5种主要类型外，还有用来绘制风廓线、中气旋、冰雹指数、风暴跟踪信息等产品的数据包。长度名称含义2blockSepSymbol块分隔符2blockCode块代号4blockLength块长度,以字节为单位2layerCount块数据层数（一般只有1层）层1层2…层n3.1.1层长度名称含义2layerSepSymbol层分隔符4layerLength层长度,以字节为单位数据包1数据包2…数据包n3.1.1.1径向数据包长度名称含义2packetCode包识别码,0xAF1F2firstBin第一个距离库的位置2binCount组成一条径向数据的长度(乘以比例因子等于半径像素)2xCenter扫描中心点X坐标2yCenter扫描中心点Y坐标2scaleFactor比例因子,除以1000后表示构成一个库的像素数2radialCount径向数据条数条1条2…条n3.1.1.1.1径向数据条长度名称含义2RLEcount组成一条径向数据的双字节数n2angleStart径向扫描的起始角,除以10后表示正北方位顺时针转至该径向的角度2angleDelta径向展角,除以10后表示波束展角2data[0]、data[1]径向小块0、1，高字节为小块0，低字节为小块12data[2]、data[3]径向小块2、3……2data[n-2]、data[n-1]径向小块n-2、n-13.1.1.1.1.1径向小块长度名称含义1data[0]高4位run:径向距离,表示该数据长度低4位color:颜色等级,表示该数据等级的颜色索引OABCDE0123456789101112131415NFIJKL径向数据包的识别码为0xAF1F，其数据结构如图所示。一个产品由radialCount条径向数据组成，每条径向数据又由2*RLEcount个距离颜色对构成。每个距离颜色对围成一个扇形环，ON指向正北，区域ABIF、BCJI、DELK分别是向径第N、N+1、2*RLEcount距离颜色对围成的区域。其中,∠NOE=angleStart，∠EOL=angleDelta，OA=firstBin+∑𝑟𝑢𝑛[𝑖]𝑛𝑖=0，AB=run[i]，坐标是以雷达站为中心的极坐标。由于Cinrad的波束宽度小于1°，绘图时通常把这些扇形环简化为梯形来处理。在一个象素代表一个距离库的情况下，scaleFactor实际是仰角的余弦值，已经计算了探测斜距到水平面的投影。3.1.1.2栅格数据包（RasterDataPacket）包内有rowCount行数据，每行数据由byteCount个距离颜色对组成。X坐标为水平坐标，Y坐标为垂直坐标，下同。栅格数据的坐标为屏幕坐标，左上角为（0，0），向右、向下为正值。图像由高度相等、宽度不等的方块组成，绘图时以（xStart，yStart）为矩形左上角坐标、run(i)*xScale为宽度、yScale为高度、color(i)为填充颜色绘制矩形，沿水平方向绘制NumberOfBytes个矩形后J坐标下移YScale，直至画完rowCount行。长度名称含义2packetCode1包识别码1,0xBA0F/0xBA072packetCode2包识别码2,0x80002packetCode3包识别码3,0x00C02xStartX坐标起始位置2yStartY坐标起始位置2xScalex方向放大倍数2reserve1保留2yScaley方向放大倍数2reserve2保留2rowCount行数2packetFormat打包格式定义,常=2行1行2…行n3.1.1.2.1栅格行长度名称含义2byteCount行字节数2data[0]、data[1]径向小块0、1，高字节为小块0，低字节为小块12data[2]、data[3]径向小块2、32……2data[n-2]、data[n-1]径向小块n-2、n-13.1.1.2.1.1栅格小块长度名称含义1data[0]高4位run:x方向距离,表示该数据格点数低4位color:颜色等级,表示该数据等级的颜色索引行0012345…n-1行101234…n-2…行n-10123456…3.1.1.3向量数据包（VectorPacket）该类数据又分为首尾相连的数据包（LinkedVectorPacket）和首尾不相连的数据包（UnlinkedVectorPacket）两类，例如绘制速度方位显示产品（VAD84）时，VAD曲线采用前一数据包绘制，而坐标轴和网格线使用后一数据包绘制。3.1.1.3.1首尾相连的数据包（LinkedVectorPacket）长度名称含义2packetCode包识别码,6/92blockLength数据块字节数2colorLevel矢量颜色等级,可选域，packetCode=9时有此域2第1点X坐标2第1点Y坐标2第2点X坐标2第2点Y坐标…2第n点X坐标2第n点Y坐标packetCode=6时，n=blockLength/4；packetCode=9时，n=(blockLength-2)/4；3.1.1.3.2首尾不相连的数据包（UnlinkedVectorPacket）长度名称含义2packetCode包识别码,7/102blockLength数据块字节数2colorLevel矢量颜色等级,可选域，packetCode=10时有此域2第1起点X坐标2第1起点Y坐标2第1终点X坐标2第1终点Y坐标2第2起点X坐标2第2起点Y坐标2第2终点X坐标2第2终点Y坐标…2第n起点X坐标2第n起点Y坐标2第n终点X坐标2第n终点Y坐标packetCode=7时，n=blockLength/8；packetCode=10时，n=(blockLength-2)/8；3.1.1.4文本数据包（TextandSpecialSymbolPacket）这类数据用来在指定位置绘制字符串，例如画坐标刻度值，显示强天气概率、风暴代号、风暴位置等。当用特定符号绘制风暴当前位置或预报位置时，坐标位置（X，Y）为符号的中心点；其他时候坐标位置为字符串的左上角。文本包和前面所述向量包的坐标，可以是屏幕坐标，也可以是以雷达站为中心的直角坐标。当文本包与栅格包联合使用时（如产品号为35-38、48、50-53、84），是屏幕坐标，坐标原点在屏幕左上角；否则坐标原点在雷达站，以东、以南为正值，以西、以北为负值，单位为250m。长度名称含义2packetCode包识别码,1/2/8/152blockLength数据块字节数2CharsColor字符串颜色,可选域，packetCode=8时有此域2xChars字符串X坐标2yChars字符串Y坐标字符1字符2…字符npacketCode=8时，n=blockLength-6；否则，n=blockLength-8；3.1.1.5等值线数据包（ContourVectorPacket）该类数据又由等值线颜色（SetColorLevels）、首尾相连的等值线（LinkedContourVectors）和不相连的等值线（UnlinkedContourVectors）三类数据包组成，数据结构如图7所示。例如组合反射率因子等值线产品（CRC），开头是一个颜色包，用来指定等值线颜色，接着是几条等值线数据，然后换一种颜色绘制其它等值线，如此反复完成一个产品的绘制。坐标是以雷达站为中心的直角坐标，单位为250m。3.1.1.5.1等值线颜色（SetColorLevels）长度名称含义2packetCode1包识别码1,=0x08022packetCode2包识别码2,=22colorLevel颜色等级3.1.1.5.2首尾相连的等值线（LinkedContourVectors）长度名称含义2packetCode1包识别码1,=0x0E032packetCode2包识别码2,=0x80002xStart起点X坐标2yStart起点Y坐标2packetLength后续数据字节数2下一点X坐标重复packetLength/4次2下一点Y坐标3.1.1.5.3不相连的等值线（UnlinkedContourVector