Файл: Кастин, О. М. Система первичной обработки метеорологической информации.pdf
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 23.10.2024
Просмотров: 62
Скачиваний: 0
О.М. КАСТИН, К.А. СЕМЕНДЯЕВ
з«-'
ИСТЕМА ПЕРВИЧНОЙ ОБРАБОТКИ
ТЕОРОЛОГИЧЕСКОЙ ИНФОРМАЦИИ
ГИДРОМЕТЕОИЗДАТ Москва 1973
.л
I . ІЛВІІОЕ УПРАВЛЕНИЕ ГИДРОМЕТЕОРОЛОГИЧЕСКОЙ СЛУЖБЫ-
NPH СОВЕТЕ МИНИСТРОВ СССР
ВСЕСОЮЗНЫЙ НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ И Н С ТИ ТУТ Г'ИД РОМ Е ТЕОРОЛОГИЧЕСКОЙ И Н ФОРМА НИИ •
о МИРОВОЙ ЦЕНТР ДАННЫ Х
.УДК 55І.50;68І.3.06
О.М. КА СТ І1 Н, К.А. С Е М Е Н Д Я Е В
СИСТЕМА ПЕРВИЧНОЙ ОБРАБОТКИ
МЕТЕОРОЛОГИЧЕСКОЙ ИНФОРМАЦИИ
МОСКОВСКОЕ ОТДЕЛЕНИЕ ГИДРОМЕТЕОИЗДАТА Москва ІУ7.Ч
. . . у ь л и ч Т Ш Г І
• . т Е х и л ч е ш А И
ИОТБНА СССР
4 *
СИСТЕМА ПЕРВИЧНОЙ ОБРАБОТКИ МЕТЕОРОЛОГИЧЕСКОЙ ИІМ’ОР ЛАІИІІІ
О.М.Кастин, К,А.Семендяев
Московское отделение Гидрометсюизлата Москва, Б-8І, Буженнновскап ул., д.42/1
Т-02128. Подписано к печати 1/П-73г. |
Индекс М-М-8. |
Изд. N?8. |
Бумаі'в |
ниі чля i b 1, |
|
Формат бум.л. 80x90/10. Печ. л. 11,25. |
Уч.-иэд.л. |
13,7. |
Тираж 400, |
Заказ |
1'Ш. |
Ueiia 70 коп. |
|
|
|
|
|
Фабрика офсетной печати, |
г. Обнинск |
|
|
ПРЕДИСЛОВИЕ
Первый вариант разработанной в Гидрометцентре СССР системы ал горитмов оперативной первичной обработки аэрологической и синопти ческой информации, поступающей в ЭВЫ по линиям связи, был описан в [II]. В настоящей работе дано описание нового варианта системы, созданного авторами в силу следующих обстоятельств.
1. Хотя алгоритмы опознавания и раскодирования метеорологичес ких сообщений были описаны в [II] на языке АЛГОЛ-60 с применением лишь небольшого количества специальных стандартных программ для работы с частями машинного слова, принятая в [II] схема размеще
ния телеграфной информации в памяти машины и ее анализа |
привела |
к |
существенной машинной ориентации получившегося описания |
системы. |
|
Поэтому одной из основных целей создания нового варианта |
системы |
|
было значительное уменьшение степени зависимости ее описания |
от |
особенностей конкретной машины.
2. Опытная эксплуатация первого варианта системы показала, что
для удобства дальнейшей |
переработки данных наблюдений |
первичная |
обработка должна помимо |
этапа опознавания и раскодирования сооб |
щений включать еще этап сортировки и упорядочения, а для удовлет ворения требований различных потребителе!! необходимо осуществлять опознавание в общем потоке поступающей информации сообщений опре
деленных видов одновременно |
за все сроки наблюдения, а не |
только |
за два срока, как это имело |
место в [II]. С учетом этих |
требова |
ний в новый вариант системы внесены некоторые изменения в алгорит ме опознавания сообщений; был написан новый блок, выполняющий сор
тировку опознанных сообщений. |
|
|
В результате опытной эксплуатации |
системы выявились также |
неко |
торые особенности рабочей программы, |
выдаваемой транслятором |
Q |
АЛГОЛа на большой ЭВМ Гидрометцентра СССР, учет которые при выбо ре структуры АЛГОЛ-тѳкста (использование блоков, процедур,переклю чателей и др.) позволяет повысить эффективность получаемой рабочей
программы. Выявленные особенности транслятора привели к существен ному изменению структуры АЛГОЛ-тѳкста алгоритма опознавания сооб
щений |
сравнительно с [II]. |
|
3. |
В связи с введением в действие |
с I января 1972 г. принятых |
на 5— |
й сессии Комиосни по синоптической |
метеорологии BU0 измене |
ний метеорологических кодов необходимо было внести соответствую щие изменения в алгоритмы опознавания и раскодирования сообщений.
Для полноты и законченности изложения в настоящее издание вклю чены некоторые алгоритмы, описанные в [II] и не подвергшиеся в но вом варианте системы значительной переработке.
ВВЕДЕНИЕ
Для выполнения требований, предъявляемых к гидрометеорологичес кий службам, необходим обширный обмен метеорологической информаци ей и быстрая ее переработка. В связи с этим в гидрометслужбах мно гих стран уделяется большое внимание создании автоматизированных систем сбора, переработки и распространения метеоинформации. Чет вертый конгресс Всемирной метеорологической организации (ВМО, Же нева, 1963 г.) принял решение о создании Всемирной службы погоды как мировой метеорологической системы, состоящей из координируе мых национальных технических средств и служб, главная задача кото рой заключается в обеспечении всех членов ВМО метеорологической информацией, необходимой для оперативных и научных целей.
В связи с планированием Всемирной службы погоды, одной из трех составных частей которой должна стать Глобальная система обработ ки данных, в ряде публикаций ВМО обсуждаются различные вопросы создания алгоритмов автоматизированной переработки метеорологичес кой информации [23,25,29,30,33,34 и др.] . Наряду с рассмотрением методов решения тех или иных конкретных задач во многих работах указывается на необходимость подробной документации и детального описания создаваемых алгоритмов.
Однако, как отмечается в [33], даже при наличии детального опи
сания |
алгоритмы, |
написанные на языке вычислительной машины |
иди |
языке |
ассемблера, |
могут непосредственно использоваться только |
на |
той машине, на которой они реализованы. Внедрение таких алгорит мов на других вычислительных машинах требует значительных усилий. В работе [23] отмечается, что затраты труда на создание алгорит мов обработки данных могли бы быть значительно сокращены,если ал
горитмы, созданные в одном метеорологическом центре, можно |
было |
|
бы использовать в. других центрах, |
что будет возможно, если |
алго |
ритмы (или.большая их часть) будут |
написаны на международном |
ал |
горитмическом языке, трансляторы с которого существуют на многих вычислительных машинах. В [23] отмечается также, что было бы боль шим преимуществом, если в центрах, разрабатывающих алгоритмы об работки данных, использовался один из стандартных языков: АЛГОЛ-60 или ФОРТРАН-4. Для повышения эффективности получаемых программ или в тех случаях, когда в алгоритмическом языке отсутствуют необходи мые для описания алгоритма средства, отдельные части алгоритма можно писать на языке ассемблера или языке вычислительной машины.
Описание алгоритмов на алгоритмическом явыкѳ важно и с той точ ки зрения, что это позволит создать международный фонд алюритмоі для использовании их всеми членами ВМО (331
'j
Создание системы автоматизированной обработки данных в метео центрах предполагает, как известно [3], автоматизацию четырех ос новных этапов процесса переработки метѳоинформации: первичной об работки данных, объективного анализа метеорологических полей,прог ноза мѳтѳоэлѳмѳнтов и выдачи переработанной информации. Настоящая работа посвящена вопросам математического обеспечения автоматиза ции первого этапа процесса переработки оперативной метѳоинформа ции - первичной обработки данных срочных наблюдений. В работе рассматривается система алгоритмов первичной обработки некоторых видов метеорологической информации, для описания которой использо ван алгоритмический язык АЛГОЛ-60 и некоторые свойства транслято ра с языка АЛГОЛ-60 на язык вычислительной машины.
Различные варианты систем первичной обработки оперативной метео
рологической |
информации (ПОСШИ) |
разработаны |
во многих метеоцентрах |
|
[2,4,6,11,20,27,28 и др.] . Довольно полная |
библиография |
о подоб |
||
ных системах, |
а такие достаточно |
детальное |
рассмотрение |
ряда су |
ществующих систем приводится в [3]. Некоторые |
системы применяются |
в ежедневной оперативной работе, причем, как |
отмечает К.Г.Хинкель- |
ман [28], в каждом центре используется своя собственная система;
причина этого заключается в недостаточности публикаций по |
этому |
||
вопросу. В [3] отмечается, что |
в литературе имеется |
сравнительно |
|
немного подробных описаний схем первичной обработки |
метеорологи |
||
ческой информации, применяемых |
в оперативной работе |
крупных метео- |
|
центров. |
|
|
|
Однако причина уникальности |
каждой программы или |
системы |
пер |
вичной обработки данных заключается, по-видимому, не столько в не достаточном количестве подробных описаний применяемых схем обра ботки, сколько в отсутствии публикаций самих алгоритмов первичной
обработки |
метѳоинформации, |
так как создание действующей |
сиотемы |
даже при |
наличии подробного |
описания схемы обработки, представля |
|
ет собой |
достаточно сложную |
задачу. Это позволяет надеяться, что |
данная работа внесет некоторый вклад в решение проблемы унифика ции систем первичной обработки данных наблюдений.
В написании АЛГОЛ-тѳкста и отладке отдельных алгоритмов данно го варианта системы принимали участие стажер из АРЕ г. Мохамед На билъ Эль Шаркави и сотрудники Гидрометцентра СССР Е.М.Гуральник
иВ.Ü.Ремезов.
ИСПОЛЬЗОВАНИЕ |
АЛГОРИТМИЧЕСКОГО ЯЗЫКА АЛГОЛ-60 |
|
■ІЛЯ ОПИСАНИЯ |
АЛГОРИТМОВ ПЕРВИЧНОЙ ОБРАБОТКИ |
|
МЕТЕОРОЛОГИЧЕСКОЙ |
ИНФОРМАЦИИ |
|
. ; Для решения задач численного |
прогноза и некоторых задач |
объективного анализа метеорологических полей в настоящее |
время уже |
||
достаточно |
широко используется ориентированный на задачи |
вычисли |
|
тельного характера алгоритмический |
язык АЛГОЛ-60 [I] и |
транслято |
|
ры с этого |
языка, существующие для |
большинства находящихся в экс |
|
плуатации |
в Совитском Союзе вычислительных машин. |
|
Поскольку алгоритмы первичной обработки метеорологической ин формации относятся к классу информационно-логических задач,исполь
зование алгоритмических языков для их описания затруднено |
тем,что |
|||
существующие высокоразвитые языки программирования |
( PL/I |
|
или |
|
АЛГОЛ-68), позволяющие описывать алгоритмы |
решения |
подобных |
задач, |
|
еще совершенно недостаточно распространены |
в смысле наличия |
соот |
||
ветствующих трансляторов, а широко распространенные языки |
АЛГОЛ-60 |
иФОРТРАН не приспособлены для описания логических задач. Необходимость решать задачи логической обработки метеорологичес
кой информации и состояние автоматического программирования дела ют актуальным вопрос поиска средств для автоматизации программиро вания соответствующих алгоритмов, а широкое распространение языка АЛГОЛ-60 и наличие трансляторов с этого языка для многих вычисли тельных машин вызывает необходимость поиска путей для использова ния языка АЛГОЛ-60 при решении указанных задач. По использованию АЛГОЛа и его модификаций для описания алгоритмов информационно-ло гических задач имеется большое количество отечественных и зарубеж ных работ [5,17,18,26,31 и др. ] , однако содержащиеся в них п р и ложения сложно осуществить* . Средства использования языка АЛГОЛ60 и трансляторов с этого языка для описания и автоматического
*Обзор работ по использованию АЛГОЛ-СО при решении логических задач имеется в каніишагскоЛ диссертации О, At. Кастина 'Алгоритмы первичной обработки оперативной метеорологическпП информации и средства их реализации', Гидрометцентр СССР, М.,1Ѳ71.
7
программирования алгоритмов, реализующих те или иные принципы ло гической обработки информации, допускающие простую реализацию, из ложены в [ 8 , 9 , Ц J.
1.2. Отметим некоторые особенности АЛГОЛ-транслятора TAB и вы числительной машины Гидрометцентра СССР, на которой была реализова на рассматриваемая система ПООМИ. Из особенностей вычислительной машины необходимо принять во внимание лишь следующие: длина машин ного слова составляет 48 битов, оперативная память содержит 64К,
По описанию Boolean |
А транслятор TAB отводит для |
помещения |
|||
значения логической переменной |
А отдельное машинное |
слово, |
при |
||
чем для представления значения переменной А |
в соответствующем ей |
||||
слове используется один |
сорок |
седьмой бит, |
если считать все |
биты |
слова пронумерованными справа налево. Значение некоторой логичес
кой переменной истинно |
(true ). если сорок седьмой бит соответст |
||||
вующего ей слова имеет |
значение 0, |
и ложно (false), если |
значе |
||
ние указанного бита I. |
|
|
|
|
|
Операция логического |
отрицания |
~і А |
инвертирует |
значение со |
|
рок седьмого бита слова, соответствующего переменной |
А. |
Операции |
|||
логического умножения |
А л В и логического сложения |
А ѵ в |
из-за |
||
отмеченной выше специфики представления |
значений true и |
false |
выполняются, соответственно,при помощи команд побитного логическо
го |
сложения и умножения слов, содержащих значения переменных |
А |
||||||||||
и |
В. |
Тождество |
А = |
В |
проверяет |
на тождественность |
|
толь |
||||
ко |
значения |
сорок |
седьмых |
битов |
слов-операндов, результат |
|||||||
также |
помещается |
в |
сорок |
седьмой |
бит. |
Проверка |
условия |
|||||
if |
< логическое выражѳниѳ> |
then |
выполняется по значению |
одного |
||||||||
бита |
слова, |
содержащего |
|
значение, |
полученное |
в результате |
вычис |
ления стоящего в условии логического выражения. Присвоение значе ний логических выражений, получающихся в результате их вычисления,
одной или нескольким переменным выполняется в TAB при помощи |
ко |
|
манд передачи всего значения машинного слова. В частности, |
опера |
|
тору В: = true |
соответствует команда засылки в В нулевого |
|
слова. |
|
|
Некоторые из операций над частями машинных слов реализованы на |
||
основе использования имеющегося в TAB механизма обращения к стан |
||
дартным программам |
(СП), написанным на языке вычислительной |
маши |
ны и включенным в библиотеку операционной системы. В связи с этим
приведем основное содержание правил использования СП в |
програм |
|
ме на входном языке транслятора TAB. |
|
|
Обращение к содержащимся в библиотеке СП осуществляется |
по |
|
средством оператора процедуры-кода SP . Описание процедуры-кода |
||
обращения к СП включается в программу программистом и имеет |
вид: |
procedure S P ; l ib r a r y ( ‘ б б і’ ) ,
8