一种图形产品制作方法、系统、设备及终端与流程

1.本发明属于图形绘制技术领域，尤其涉及一种图形产品制作方法、系统、设备及终端。


背景技术：

2.目前，grapes区域集合预报成员图形的绘制目前流行的软件包括arcgis、 ncl、grads、surfer。ncl(ncar command language)是美国国家大气中研究中心(ncar)转为科学数据处理及可视化而设计的绘图软件，绘制的图形细腻美观。grads(grid analysis and display system)是美国马里兰大学气象系开发的一款气象数据分析绘图软件。surfer是美国golden software公司开发的一款绘制2d、3d图形的软件。arcgis是美国ersi公司开发的绘图产品。
3.随着grapes区域集合预报系统的广泛应用，关于grapes区域集合预报成员的图形绘制也备受关注。目前大多是使用grads对grapes区域集合预报成员进行图形绘制，将预测的区域气象数据通过图形的方式展现出来，方便观察理解未来天气状况。
4.目前使用grads对grapes区域集合预报成员进行图形绘制，是直接将所有成员当做正常无错误成员直接绘制，但是实际情况中，可能会存在成员变量缺失、预报时效缺失或预报时效中的数据有误需要舍弃的情况。现有绘图程序在出现这些情况时并没有很好的进行相应的处理，所以有时候计算的数据并不精确，有时候在某些成员图形的绘制上会出错导致整个图形都不能绘制，例如，当某成员缺失时，计算集合平均应该除以m-1，在目前的绘图程序中却是除以m。在绘制邮票图时，当其中一个成员出错时，整个邮票图都可能不能成功绘制。所以，目前的grapes区域集合预报成员图形绘制的自适应性较差。
5.通过上述分析，现有技术存在的问题及缺陷为：
6.(1)现有使用grads对grapes区域集合预报成员进行图形绘制的方法，会存在成员变量缺失、预报时效缺失或预报时效中的数据有误需要舍弃的情况。
7.(2)现有绘图程序计算的数据并不精确，在绘制邮票图时容易出现错误，在某些成员图形的绘制上会出错导致整个图形都不能绘制，绘制的图形不美观。
8.(3)在绘制邮票图时，当其中一个成员出错时，整个邮票图都可能不能成功绘制，故目前的grapes区域集合预报成员图形绘制的自适应性较差。


技术实现要素：

9.针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种图形产品制作方法、系统、设备及终端，尤其涉及一种基于grapes区域集合预报成员自适应的图形产品制作方法、系统、设备及终端。
10.本发明是这样实现的，一种图形产品制作方法，所述图形产品制作方法包括以下步骤：
11.步骤一，接收参数文件；
12.步骤二，创建nc文件；
13.步骤三，读取数据；
14.步骤四，计算；
15.步骤五，绘制底图；
16.步骤六，绘制图形；
17.步骤七，保存图形。
18.进一步，步骤一中，所述参数文件是一个记录集合预报成员时效文件名的 txt文本，数据来源于中国气象局数值预报中心，无差错情况下共有15个成员，成员编号为0-14，每个成员有85小时预报时效，预报时效为000-084。
19.在接收参数文件后，还包括对参数txt文件中的文件名按成员序号、预报时效进行排序，处理成员缺失和时效缺失，排序筛选出有效的文件名，包括：
20.对每个文件名进行切割，得到成员序号和预报时效；通过对成员序号和预报时效进行排序后，依次排查是否有时效缺失；如果某成员有时效缺失，则缺失时效后的预报时效都作废，只保留前面完整的预报时效。
21.进一步，步骤二中，所述nc文件的创建，包括：
22.使用netcdf4创建nc文件，所述nc文件用于存放一个时效的所有计算结果，所述nc文件纬度包括经度、纬度和时间；所述经纬度的大小和范围从原grib2文件中获取；其中xmin＝70、xmax＝145、ymin＝15、ymax＝65、lonsize＝751、 latsize＝501，所述时间为预报时间加预报时效。
23.进一步，步骤三中，所述数据读取，包括：
24.使用eccodes包读取grib数据文件，eccodes通过key/value的方式访问 grib消息中的内容，支持读取grib版本1和版本2的数据；在读取数据时，会判断有效成员数，并判断每个时效的预报数据是否有数据错误，如果有数据错误，则该时效的数据不再使用；其中，读取的数据以dataframe类型存储。
25.其中，所述数据读取，还包括：
26.使用eccodes.codes_grib_new_from_file读取grib文件中的一条消息，使用eccodes.codes_get(handle_curf,'shortname')获取消息的shortname，通过 shortname判断是否是将读取的数据，使用pd.dataframe将数据转化为存为 dataframe类型；在绘制1/3/6/12/24小时累计降水时，读取降水数据还需读取当前小时前1/3/6/12/24小时的降水量，用当前时效的总降水量减去前1/3/6/12/24 小时的总降水量；若存在shortname不存在的消息，则通过parametercategory 和parameternumber两个属性联合判断该消息表示的含义。
27.进一步，步骤四中，所述计算，包括：
28.dataframe类型通过pandas提供的相应操作进行计算；在计算时，以有效成员的个数做总数m；计算结束后，保存计算结果，将计算结果写入nc文件；绘制底图前，接收参数文件，所述参数文件即为nc文件。
29.其中，所述计算，包括计算集合平均、离散度、最大值、概率和分位数。
30.所述计算集合平均的公式如下式所示：
[0031][0032]
所述计算离散度的公式如下式所示：
[0033][0034]
所述计算最大/最小值的公式如下式所示：
[0035]
x
max
＝maximum[x1，x2，......xm]；
[0036]
x
min
＝minimum[x1，x2，......xm]；
[0037]
所述分位数均为90％；
[0038]
所述计算概率的公式如下式所示：
[0039][0040]
其中，n为值大于等于或小于等于阈值的成员个数，m为有效成员个数。计算10米风速，10米风速是10米在u、v两个方向的分量，通过勾股定理由这两分量求得10米风速的实际值，公式如下式所示：
[0041][0042]
进一步，步骤五中，所述底图为中国省级地图以及南海诸岛地区，所述底图经度范围为71
°
～140
°
，纬度范围为16
°
～60
°
；所述底图还包括南海诸岛小地图，经度范围为106
°
～123
°
，纬度范围为2
°
～23
°
。
[0043]
进一步，步骤六中，所述图形绘制，包括：
[0044]
在绘制邮票图时进行成员数据判断，判断nc中是否存在某个成员，只绘制存在的成员图形；特别是在绘制邮票图时，不仅要判断绘制图形所需数据是否存在，还需判断是否是边缘图形，是哪个方位的边缘图形，是否需要绘制坐标；对最左边和最下边的图形分别绘制纵坐标和横坐标。
[0045]
本发明的另一目的在于提供一种应用所述的图形产品制作方法的图形产品制作系统，所述图形产品制作系统包括：
[0046]
参数文件接收模块，用于接收记录集合预报成员时效文件名的txt文本；
[0047]
参数文件预处理模块，用于对参数文件进行排序筛选的预处理操作；
[0048]
nc文件创建模块，用于使用netcdf4创建nc文件；
[0049]
数据读取模块，用于使用eccodes包读取grib数据文件；
[0050]
计算模块，用于分别计算集合平均、离散度、最大值、概率和分位数；
[0051]
底图绘制模块，用于绘制中国省级地图以及南海诸岛地区图；
[0052]
图形绘制模块，用于进行图形的绘制，并将图形保存为jpg格式。
[0053]
本发明的另一目的在于提供一种计算机设备，所述计算机设备包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，所述计算机程序被所述处理器执行时，使得所述处理器执行如下步骤：
[0054]
接收记录集合预报成员时效文件名的txt文本，并对参数txt文件中的文件名按成
员序号、预报时效进行排序，处理成员缺失和时效缺失，排序筛选出有效的文件名；使用netcdf4创建nc文件；使用eccodes包读取grib数据文件；分别计算集合平均、离散度、最大值、概率和分位数；绘制中国省级地图以及南海诸岛地区图；进行图形的绘制，并将图形保存为jpg格式。
[0055]
本发明的另一目的在于提供一种信息数据处理终端，所述信息数据处理终端用于实现所述的图形产品制作系统。
[0056]
结合上述的所有技术方案，本发明所具备的优点及积极效果为：本发明提供的图形产品制作方法，尤其涉及是一种自动判断成员是否缺失，预报时效是否缺失和成员内数据是否出错的数据处理系统，避免数据错误和成员缺失造成的图形绘制失败的情况；提供一种绘图方法，使用python meteinfo绘制图形。
[0057]
本发明提供的grapes区域集合预报成员自适应的图形产品制作系统改进了绘图出错的情况，提出来具有更好自适应性的绘图方法，能很好的处理成员缺失、预报时效缺失以及数据错误等情况，可自动跳过缺失的成员或失效数据，直接绘制下一个数据，避免因为一个成员的数据缺失导致整个图形绘制错误的情况，还保证了数据计算的精准性。
附图说明
[0058]
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对本发明实施例中所需要使用的附图做简单的介绍，显而易见地，下面所描述的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0059]
图1是本发明实施例提供的图形产品制作方法流程图。
[0060]
图2是本发明实施例提供的图形绘制流程图。
[0061]
图3是本发明实施例提供的数据处理流程图。
[0062]
图4是本发明实施例提供的图形产品制作系统结构框图；
[0063]
图中：1、参数文件接收模块；2、参数文件预处理模块；3、nc文件创建模块；4、数据读取模块；5、计算模块；6、底图绘制模块；7、图形绘制模块。
[0064]
图5是本发明实施例提供的雷达组合反射率邮票图。
[0065]
图6是本发明实施例提供的现有相关区域集合预报成员绘制系统中，如果出现成员缺失，或预报时效数据缺失，绘制邮票图会整个出错，全部只绘制底图，无论正确还是错误的数据都不被渲染图。
具体实施方式
[0066]
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
[0067]
针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种图形产品制作方法、系统、设备及终端，下面结合附图对本发明作详细的描述。
[0068]
如图1所示，本发明实施例提供的图形产品制作方法包括以下步骤：
[0069]
s101，接收参数文件：接收记录集合预报成员时效文件名的txt文本；
[0070]
s102，创建nc文件：使用netcdf4创建nc文件；
[0071]
s103，读取数据：使用eccodes包读取grib数据文件；
[0072]
s104，计算：分别计算集合平均、离散度、最大值、概率和分位数；
[0073]
s105，绘制底图：绘制中国省级地图以及南海诸岛地区图；
[0074]
s106，绘制图形：进行图形的绘制，并将图形保存为jpg格式。
[0075]
本发明实施例提供的图形绘制流程图如图2所示，本发明实施例提供的数据处理流程图如图3所示。
[0076]
如图4所示，本发明实施例提供的图形产品制作系统包括：
[0077]
参数文件接收模块1，用于接收记录集合预报成员时效文件名的txt文本；
[0078]
参数文件预处理模块2，用于对参数文件进行排序筛选的预处理操作；
[0079]
nc文件创建模块3，用于使用netcdf4创建nc文件；
[0080]
数据读取模块4，用于使用eccodes包读取grib数据文件；
[0081]
计算模块5，用于分别计算集合平均、离散度、最大值、概率和分位数；
[0082]
底图绘制模块6，用于绘制中国省级地图以及南海诸岛地区图；
[0083]
图形绘制模块7，用于进行图形的绘制，并将图形保存为jpg格式。
[0084]
下面结合具体实施例对本发明的技术方案作进一步描述。
[0085]
实施例1
[0086]
本发明提供一种自动判断成员是否缺失，预报时效是否缺失和成员内数据是否出错的数据处理系统，避免数据错误和成员缺失造成的图形绘制失败的情况。本发明还提供一种绘图方法，使用python meteinfo绘制图形。
[0087]
步骤1：接收参数文件。
[0088]
步骤2：对参数txt文件中的文件名按成员序号、预报时效进行排序，处理成员缺失和时效缺失。
[0089]
步骤3：创建nc文件，一个nc文件是存放一个时效的所有计算结果，也是绘图所需要的所有数据。
[0090]
步骤4：使用eccodes包读取grib数据文件，eccodes通过key/value的方式访问grib消息中的内容，支持读取grib版本1和版本2的数据。在读取数据时，会判断有效成员数，并判断每个时效的预报数据是否有数据错误，如果有数据错误，这个时效的数据不再使用。读取的数据以dataframe类型存储。
[0091]
步骤5：进行计算，dataframe类型通过pandas提供的相应操作进行计算非常快速方便。在计算时，以有效成员的个数做总数m。计算包括，计算集合平均、离散度、最大值、概率、分位数等。
[0092]
步骤6：保存计算结果，将计算结果写入nc文件，用于后续绘图使用。
[0093]
步骤7：接收参数文件，参数文件为nc文件。
[0094]
步骤8：绘制底图，底图为中国省级地图以及南海诸岛地区。
[0095]
步骤9：读取数据。
[0096]
步骤10：绘制图形，在绘制邮票图时要进行成员判断，判断nc中是否存在某个成员，只绘制存在的成员图形，避免出错，增加程序的自适应性。
[0097]
步骤11：保存图形。图形保存为jpg格式。
[0098]
本发明提供的grapes区域集合预报成员自适应的图形产品制作系统改进了绘图出错的情况，提出来具有更好自适应性的绘图方法，能很好的处理成员缺失、预报时效缺失以及数据错误等情况，可自动跳过缺失的成员或失效数据，直接绘制下一个数据，避免因为一个成员的数据缺失导致整个图形绘制错误的情况，还保证了数据计算的精准性。
[0099]
实施例2
[0100]
本发明实施例提供的图形产品制作方法包括以下步骤：
[0101]
1、接收参数。参数是一个记录集合预报成员时效文件名的txt文本，数据来源于中国气象局数值预报中心，无差错情况下共有15个成员，成员编号为 0-14，每个成员有85小时预报时效，预报时效为000-084。
[0102]
2、排序筛选出有效的文件名。对每个文件名进行切割，主要为了得到成员序号和预报时效，通过对成员序号和预报时效进行排序后，依次排查是否有时效缺失，如果某成员有时效缺失，则缺失时效后的预报时效都作废，只保留前面完整的预报时效。
[0103]
3、创建nc文件。使用netcdf4创建nc文件，nc文件纬度包括经度、纬度和时间。经纬度的大小和范围都是从原grib2文件中获取到的。其中xmin＝70、 xmax＝145、ymin＝15、ymax＝65、lonsize＝751、latsize＝501，时间为预报时间加预报时效。
[0104]
4、读取数据。使用eccodes.codes_grib_new_from_file读取grib文件中的一条消息，使用eccodes.codes_get(handle_curf,'shortname')获取消息的 shortname，通过shortname判断是否是本发明需要的将读取的数据，使用 pd.dataframe将数据转化为存为dataframe类型，以便做后续计算。在绘制 1/3/6/12/24小时累计降水时，读取降水数据还需读取当前小时前1/3/6/12/24小时的降水量，用当前时效的总降水量减去前1/3/6/12/24小时的总降水量。若存在shortname不存在的消息，则可通过parametercategory和parameternumber 两个属性联合判断该消息表示的含义。例如：parametercategory＝＝16andparameternumber＝＝224表示雷达组合反射率。
[0105]
5、计算。计算包括，计算集合平均，公式如下式所示：
[0106][0107]
计算离散度，公式如下式所示：
[0108][0109]
计算最大/最小值，公式如下式所示：
[0110]
x
max
＝maximum[x1，x2，
……
xm]
[0111]
x
min
＝minimum[x1，x2，
……
xm]
[0112]
计算分位数，本发明中分位数均为90％；计算概率，公式如下式所示：
[0113][0114]
n为值大于等于(或小于等于)阈值的成员个数，m为有效成员个数。计算10 米风速，10米风速我们有的值，是10米在u、v两个方向的分量，通过勾股定理由这两分量求得10米风速的实际值，公式如下式所示：
[0115][0116]
6、绘制底图。底图经度范围为71
°‑
140
°
，纬度范围为16
°‑
60
°
，底图还包括南海诸岛小地图，其经度范围为106
°‑
123
°
，纬度范围为2
°‑
23
°
。
[0117]
7、绘制图形。绘制图形时需先判断数据是否存在，特别是在绘制邮票图时，不仅要判断绘制图形所需数据是否存在，还需要判断是否是边缘图形，是哪个方位的边缘图形，是否需要绘制坐标。对最左边和最下边的图形需要分别绘制纵坐标和横坐标。
[0118]
实施例3
[0119]
1、邮票图。图5是华中地区，预报时间为2021年6月1日12时，预报时效为3 小时的预雷达组合反射率邮票图，其中包括13个成员数据，缺失两个成员数据。在下图中清除的展示了，当成员缺失时所做出的处理，跳过缺失成员绘制下一个成员数据，以及对处于最左边和最下边的图形要分别绘制出他们的纵坐标和横坐标。
[0120]
2、集合平均。图6是预报时间为2021年6月1日12时，预报时效为1小时的雷达组合反射率的集合平均图，其中有效成员数为13，图形标明了图片的所有信息，左上角图形外为图形名称雷达组合反射率集合平均值，右上角标明了成员数和数据类型，左上角图中表明了预报时间，右边是颜色条对应的数据范围。
[0121]
3、累积降水集合平均图。预报时间为2021年6月1日12时，预报时效为3小时，累积降水1小时的集合平均值。
[0122]
4、概率图。预报时间为2021年6月1日12时，预报时效为3小时，阈值为1的雷达组合反射率的概率图。
[0123]
实施例4
[0124]
现有相关区域集合预报成员绘制系统中，如果出现成员缺失，或预报时效数据缺失，绘制邮票图会整个出错，全部只绘制底图，无论正确还是错误的数据都不被渲染。本发明在遇到成员缺失或预报时效数据错误等情况可自动对以上情况进行处理，仅舍弃缺失成员或缺失时效及缺失时效后续时效的数据，正确的成员数据会被绘制出来，如图5所示。
[0125]
在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上；术语“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”、“前端”、“后端”、“头部”、“尾部”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
[0126]
在上述实施例中，可以全部或部分地通过软件、硬件、固件或者其任意组合来实现。当使用全部或部分地以计算机程序产品的形式实现，所述计算机程序产品包括一个或多个计算机指令。在计算机上加载或执行所述计算机程序指令时，全部或部分地产生按照本发明实施例所述的流程或功能。所述计算机可以是通用计算机、专用计算机、计算机网络、或者其他可编程装置。所述计算机指令可以存储在计算机可读存储介质中，或者从一个计算机可读存储介质向另一个计算机可读存储介质传输，例如，所述计算机指令可以从一个网站站点、计算机、服务器或数据中心通过有线(例如同轴电缆、光纤、数字用户线(dsl)或无线(例如红外、无线、微波等)方式向另一个网站站点、计算机、服务器或数据中心进行传输)。所述计算机可读取存储介质可以是计算机能够存取的任何可用介质或者是包含一
个或多个可用介质集成的服务器、数据中心等数据存储设备。所述可用介质可以是磁性介质，(例如，软盘、硬盘、磁带)、光介质(例如，dvd)、或者半导体介质(例如固态硬盘solid state disk(ssd))等。
[0127]
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，都应涵盖在本发明的保护范围之内。