6月1ri气象预测数据分析报告的研究目的

文章目录

• 一、项目的大致流程
• 二、模拟生成气象观测数据

• 1、观测气象数据格式
• 2、气象站点参数
• 3.步骤

• 3.1、加载气象站点参数
• 3.2、用随机数生成气象观测数据
• 3.3、将气象观测数据写入文件
• 3.4、根据步骤设计主程序的参数

• 三、详解各个步骤

• 1.加载气象站点参数

• 1.1、设计加载气象站点参数函数
• 1.2 函数的实现
• 1.3 函数的代码

• 2.用随机数模拟生成气象观测数据

• 2.1 设计函数模拟生成观测数据的函数
• 2.2 函数的代码
• 2.3 注意事项

• 3.将 vsurfdata 容器中的数据写入文件

• 3.1 设计函数
• 3.2 函数的实现

• 四、主函数

• 4.1 运行截图

• 五、结合crontab 模拟数据源
• 六、总结

一、项目的大致流程

  气象数据中心的大致流程如下。

二、模拟生成气象观测数据

  本来气象观测数据是从气象观测站点获取的，现在我们只知道有哪些气象观测站点以及它的一些地理信息。但是现在无法从对应的气象观测站点获取气象观测数据，所以要模拟这些气象观测站点生成的气象观测数据。

  模拟的方法就是在合理的范围内，生成随机数。

1、观测气象数据格式

  气象观测数据无非就是气温、气压、降雨量等等。所以我们将模拟的气象观测数据的定格式为：站点代码（从哪个气象观测站点获取的，这个是真实的，不是模拟的），获取观测数据的时间，气温、气压、相对湿度、风向、风速、降雨量以及能见度。

2、气象站点参数

  气象站点的参数，也就是气象站点的地理信息，省名称、站点编号、所在城市名、纬度、经度以及海拔高度。

3.步骤

3.1、加载气象站点参数

  现在是生成对应的气象观测站点的观测数据，需要到站点的一些信息用来标识生成的气象观测数据是哪个站点的。

  所以先加载站点的参数到程序中，因为站点数量是不确定的，加载到程序中用容器来暂时存放站点参数信息。

  这里又涉及到一个小的技巧，当需要到程序外面的数据时，我们可以先定义一个容器来暂时存放这些数据，加载那些数据到容器中，当我们操作数据时，就不会影响到原数据。

3.2、用随机数生成气象观测数据

  用生成随机数的方法来模拟生成气象观测数据，生成了之后先暂时存放在一个容器中，不着急将这些数据写入文件保存。放在程序中的容器方便调试，测试生成的数据是否符合要求，合格的数据再写到程序外的文件保存。

  这里又涉及到一个技巧，就是在程序中生成的数据先在程序中定义一个容器来存放，不着急存到程序外的文件中。

3.3、将气象观测数据写入文件

3.4、根据步骤设计主程序的参数

  （1）从上面的步骤可以知道，要使用的数据有站点的参数，要从存放站点参数的目录中导入，所以程序的一个参数是站点参数文件的路径及文件名。

  （2）生成了观测数据要将数据保存在指定文件中，所以另一个参数是保存观测数据的指定文件路径

  （3）另外一个参数就是程序的运行日志文件。

三、详解各个步骤

1.加载气象站点参数

  因为生成气象站点的观测数据，要用到站点的参数来标识生成的观测数据是哪个站点的，所以要将站点参数加载到程序中。

1.1、设计加载气象站点参数函数

（1）函数名叫做 LoadSTCode

（2）函数的参数，加载站点参数，就是对气象站点参数文件进行读操作，所以函数的参数是气象站点的参数文件名。

（3）返回值，bool型，加载成功返回true，失败则false。

1.2 函数的实现

  将气象站点参数加载到程序中的容器的步骤：
  （1）打开存放气象站点参数的文件，这次是以读的方式打开

if ( File.Open(inifilename,"r") == false )
       {
               logfile.Write("File.Open(%s)failed.\n",inifilename);
               return false;
       }

  （2）从文件中读取站点参数，因为有多个站点，所以用一个循环去读取

while(true)
       {
               memset(strinibuffer,0,sizeof(strinibuffer));
               memset(&stcode,0,sizeof(struct st_stcode));
               if ( File.Fgets(strinibuffer,100) == false )
               {
                      logfile.Write(" File.Fgets(%s)完成.\n",inifilename);
                      break;
               }
               .....
        }

  （3）读取之后拆分气象站点参数到站点结构体中

CmdStr.SplitToCmd(strinibuffer,",",true); // 分隔符是逗号

               CmdStr.GetValue(0, stcode.provname);
               CmdStr.GetValue(1, stcode.obtid);
               CmdStr.GetValue(2, stcode.cityname);
               CmdStr.GetValue(3,&stcode.lat);
               CmdStr.GetValue(4,&stcode.lon);
               CmdStr.GetValue(5,&stcode.height);

  （4）检验拆分是否成功，从这里就可以学到一个技巧，写程序不要着急，一步一步来，这里也说明了为什么还要定义一些结构体，容器去暂时存放站点信息，而不是直接导入保存的文件中。在程序中要操作数据，生成数据时，一般不建议直接操作源数据，而是复制一份（暂时放在一些变量中），这样保证了源数据不被更改，也方便调试程序。

printf("strinibuffer=%s",strinibuffer);
               printf("provname=%s,obtid=%s,cityname=%s,lat=%.2lf,lon=%.2lf,height=%.2f\n",\
                       stcode.provname,stcode.obtid,stcode.cityname,stcode.lat,stcode.lon,stcode.height);

  （5）拆分站点参数正确，导入容器。

vstcode.push_back(stcode);

1.3 函数的代码

// 二、将气象站点参数加载程序中的容器
bool LoadSTCode(const char *inifilename)
{
       //(1)将气象站点参数加载到程序中，就是对气象站点参数文件进行操作，
       //所以先定义一个文件操作类
       CFile File;

       //(2)打开站点参数文件，以读的方式
       if ( File.Open(inifilename,"r") == false )
       {
               logfile.Write("File.Open(%s)failed.\n",inifilename);
               return false;
       }
        //(3)将站点参数文件中的每个站点的参数读取出来了，还要进行拆分
       //因为从文件中读取出来的每一个站点的参数是一个字符串，所以要定义一个拆分字符串类
       CCmdStr CmdStr;

       //(4)将站点参数拆分后，赋值到站点参数的结构体中，所以定义一个站点参数结构体
       //因为我们定义的气象站点结构体的容器，所以拆分后不着急马上注入容器，先放在结构体中
       struct st_stcode stcode;

       //(5)因为站点是多个的，所以用一个while循环每次读取文件的一个站点的参数信息
       //并且读取一个站点的，就拆分一个放入结构体中，然后注入容器中

       //(6)定义一个字符串，用来暂时存放从参数文件读取出来的记录
       char strinibuffer[101];
       while(true)
       {
               memset(strinibuffer,0,sizeof(strinibuffer));
               memset(&stcode,0,sizeof(struct st_stcode));
               if ( File.Fgets(strinibuffer,100) == false )
               {
                logfile.Write(" File.Fgets(%s)完成.\n",inifilename);
                      break;
               }

               //(7)成功从参数文件中读取一条记录，也就是一个站点的参数信息
               //进行拆分并且赋值到站点参数结构体对应的成员变量
               CmdStr.SplitToCmd(strinibuffer,",",true); // 分隔符是逗号

               CmdStr.GetValue(0, stcode.provname);
               CmdStr.GetValue(1, stcode.obtid);
               CmdStr.GetValue(2, stcode.cityname);
               CmdStr.GetValue(3,&stcode.lat);
               CmdStr.GetValue(4,&stcode.lon);
               CmdStr.GetValue(5,&stcode.height);

               printf("strinibuffer=%s",strinibuffer);
               printf("provname=%s,obtid=%s,cityname=%s,lat=%.2lf,lon=%.2lf,height=%.2f\n",\
                       stcode.provname,stcode.obtid,stcode.cityname,stcode.lat,stcode.lon,stcode.height);
            //(8)将拆分好的结构体注入容器中 vstcode
               vstcode.push_back(stcode);

               //sleep(5);

       }
       return true;
}

2.用随机数模拟生成气象观测数据

  在这个步骤，将利用随机来生成气象观测数据，生成的数据先放在容器中，不着急写入文件中，写入文件可以放在另一函数中实现。

2.1 设计函数模拟生成观测数据的函数

（1）函数名 CrtSurfData
Crt——create
sur——survey

  （2）函数的参数
  先来分析这个函数的操作有什么，涉及到哪些变量。这个函数的目的就是生成对应的气象站点的观测数据，所以需要到气象站点的某些参数作为站点的标识。在前面的步骤中，气象站点的参数是已经导入程序中的容器（vstcode）中的了，所以要用到 vstcode 这个容器。

   但是这个容器是全局变量，在CrtSurfData函数中可以直接使用，所以CrtSurfData函数不需要定义这个参数

  还有一个操作就是，要将生成的气象观测数据导入容器，参照前面的 vstode 容器，在其他的程序中会使用到本程序导入容器中的数据，要操作本程序容器，比如说下一个将生成的观测数据写入文件。所以把容器定义成全局变量。

综上CrtSurfData函数可以不用参数

  （3）函数的返回值
这个函数的是比较简单的，不容易出错，所以可以不需要返回值、

2.2 函数的代码

//三、模拟生成观测数据函数
void CrtSurfData()
{
        /*struct st_surfdata
        {
                  char obtid[11];          //站点代码
                    char ddatetime[21];      //生成数据的时间：格式yyyy-mm-dd hh:mi:ss
                      int  t;                  //气温：单位 0.1摄氏度
                        int  p;                  //气压：0.1百帕
                          int  u;                  //相对湿度：0-100之间的值
                            int  wd;                 //风向：0-360之间的值
                              int  wf;                 //风速：单位 0.1m/s
                                int  r;                  //降雨量: 0.1mm
                                  int  vis;                //可见度：0.1米
        }*/

        //(1)要使用到观测数据结构体，定义一个结构体
 struct st_surfdata stsurfdata;

        //(2) 观测数据中有一个生成数据的时间，这个时间就是生成数据的那一刻系统时间
        //所以要获取系统时间
        char strLocalTime[21];
        memset(strLocalTime,0,sizeof(strLocalTime));
        LocalTime(strLocalTime,"yyyymmddhh24mi");   //获取系统当前时间函数
        strcat(strLocalTime,":00");

        //(3)要利用随机数模拟生成多个站点的观测数据，所以使用循环
        srand( time(0) );   //随机数播种
        for( int ii; ii<vstcode.size(); ii++ )
        {
                memset(&stsurfdata,0,sizeof(struct st_surfdata));

                //stsurfdata.obtid=vstcode[ii].obtid;
                //这里补充一个点，字符数组的赋值不要用=，这样会将空格也赋值进去
                //尽量使用STRCPY()
                 STRCPY(stsurfdata.obtid,11,vstcode[ii].obtid);  // 站点代码

                STRCPY(stsurfdata.ddatetime,20,strLocalTime);  // 系统当前时间

                stsurfdata.t = rand()%351;            //气温
                stsurfdata.p = rand()%265+10000;      //气压：0.1百帕
                stsurfdata.u = rand()%100+1;          //相对湿度：0-100之间的值
                stsurfdata.wd = rand()%360;           //风向
                stsurfdata.wf = rand()%150;           //风速
                stsurfdata.r = rand()%16;             //降雨量
                stsurfdata.vis = rand()%5001+100000;   //可见度

                vsurfdata.push_back(stsurfdata);

        }
}

2.3 注意事项

  （1）始终要注意一个点就是，不要直接操作源数据，所以这里就定义了一些结构体和容器来暂时存放数据，操作的时候是操作这些变量里面的数据。

  （2）字符数组的赋值不要直接用“=”，会将字符数组中的全部内容赋值过去，包括空格，如果没有初始化的话，会将一些垃圾值赋值过去。

  所以涉及字符数组赋值时，用STRCPY或者STRNCPY函数。

3.将 vsurfdata 容器中的数据写入文件

  这个步骤就是要将生成的观测数据写入指定的目录文件中，这里又有一个要学习的点，就是如果有多个生成观测数据的文件时，如何区别这些文件。可以在文件名上加上一些变量，以便区分。

  还有一个重要的技巧，就是保证数据的完整性，之前的文章有介绍过，现在不详细说了。解决方法就是中间状态文件的标识，来保证文件的完整性。

3.1 设计函数

  （1）函数名
CrtSurFile——生成观测数文件

  （2）函数的参数
涉及的操作就是将观测数据写入文件，所以参数为输出的路径，就是要写到哪里

  （3）函数的返回值
bool 类型。

3.2 函数的实现

// 四、将气象观测数据写入指定文件
bool CrtSurfFile(const char *outpath)
{
        // (1)写入文件涉及文件操作，定义一个文件类
        CFile File;

        // (2)为了与其他的文件区别开来，要在文件名上加上其他的变量，所以要定义一个字符数组重命名
        char stroutpath[301];
        memset(stroutpath,0,sizeof(stroutpath));

        // (3)在输出的文件名上加上的变量，其中一个是系统当前时间
        char strLocalTime[21];
        memset(strLocalTime,0,sizeof(strLocalTime));
        LocalTime(strLocalTime,"yyyymmddhh24miss");

        // (4)重命名文件名，并且为防止在写入文件还没有写完，文件就被读取,所以文件没有写完时，
        // 加上中间状态的标识，在文件名后面加上 .tmp,这个步骤已经封装在OpenForRename函数中
        SPRINTF(stroutpath,301,"%s/SURF_ZH_%s_%d.txt",outpath,strLocalTime,getpid());
 //(5) 以写的方式打开文件，OpenForRename已经封装有中间状态文件的操作
        if ( File.OpenForRename(stroutpath,"w") == false )
        {
                printf("File.OpenForRename(%s)failed!\n",stroutpath);
                return false;
        }

        //(6)向文件写入数据，多个观测站点的观测数据，所以用for循环
        for( int ii; ii<vsurfdata.size(); ii++ )
        {
                //站点代码，数据时间，气温，气压，相对湿度，风向，风速，降雨量，能见度
        File.Fprintf("%s,%s,%.1f,%.1f,%d,%d,%.1f,%.1f,%.1f\n",vsurfdata[ii].obtid,\
            vsurfdata[ii].ddatetime,vsurfdata[ii].t/10.0,vsurfdata[ii].p/10.0,vsurfdata[ii].u,\
            vsurfdata[ii].wd,vsurfdata[ii].wf/10.0,vsurfdata[ii].r/10.0,vsurfdata[ii].vis/10.0);
        }

        logfile.Write("观测数据写入数据文件(%s)成功！生成数据时间=%s,记录数=%d\n",\
                        stroutpath,vsurfdata[0].ddatetime,vsurfdata.size());
 // (7) 数据完全写入，关闭文件，并且重命名文件名，就是将中间状态去掉
        File.CloseAndRename();

        return true;
}

四、主函数

int main(int argc, char *argv[])
{
        if(argc != 4)
        {
                printf("本程序用于模拟生成气象站点的气象观测数据。\n");
                printf("Using:/oracle/qxidc/bin/crtsurfdata 站点参数 存放气象观测数据目录 程序运>
行日志名\n");

                printf("Example: /oracle/qxidc/bin/crtsurfdata /oracle/qxidc/ini/stcode.ini /oracle/qxidc/data/ftp/surfdata /oracle/qxidc/log/crtsurfdata.log\n");

                return -1;
        }

        // 一、关闭全部的输入和输出
        void CloseIOAndSignal();

        // 1.1 处理程序退出的信号
         // 1.2 打开日志文件
        if ( logfile.Open(argv[3],"a+") == false )
        {
                printf("打开日志文件(%s)failed.\n",argv[3]);
                return -1;
        }

        // 二、将气象站点参数加载程序中的容器
        if ( LoadSTCode(argv[1]) == false )
        {
                logfile.Write("LoadSTCode(%s)failed.\n",argv[1]);
                return -1;
        }
        logfile.Write("气象站点参数加载成功(%s)\n",argv[1]);


        // 三、模拟生成观测数据
        CrtSurfData();
        // 四、将观测数据写入指定的文件
        if ( CrtSurfFile(argv[2]) == false )
        {
                logfile.Write("CrtSurfFile(%s)failed.\n",argv[2]);
                return -1;
        }
        return 0;
}

4.1 运行截图

（1）我利用sleep(),在下图位置停下，模拟没有写完的情况，效果生效。

（2）30秒后，再次查看文件，.tmp已经被去掉

（3）查看文件内容，符合预期效果。

五、结合crontab 模拟数据源

  现实中气象站点生成的观测数据，能每分钟或者每小时就会生成一批观测数据，监测天气的变化。然后给其他的部门使用这些数据，一般用 ftp从气象站点的服务器获取气象数据。

  模拟实现这个功能，生成每分钟的观测数据，要结合crontab，写一个crontab任务，让系统每分钟执行一次这个模拟生成观测数据的程序。如下图

*/1 * * * * /oracle/qxidc/bin/crtsurfdata /oracle/qxidc/ini/stcode.ini /oracle/qxidc/data/ftp/surfdata /oracle/qxidc/log/crtsurfdata.log
~

六、总结

（1）在程序中尽量不要直接操作源数据，先复制一份再操作，这样利于调试程序，程序中生成的数据也是一样，尽量不要直接导出。先用中间变量来存放数据，调试完，确认数据正确再导出或者操作方法正确再操作数据。

（2）区分文件的方法，可以在重命名时，加上其他的变量。

（3）保证文件的完整性，加上中间状态的标识。

（4）善于封装工具。

（5）在处理数据的时候，整数比浮点数好处理，浮点数可以用整数来表示，比如 12个 0.1，可以表示1.2.

（6）结合crontab，实现每分钟生成模拟数据。