Dateiformat des WN-Produktes - Deutschlandkomposit der Reflektivität

Dateiformat des WN-Produktes

 Deutschlandkomposit der
 Reflektivität

 Forschung und Entwicklung,
 Verfahrensentwicklung Fernerkundung (FE23)

 Version 1.03
 16. Juni 2021

Forschung und Entwicklung,
Verfahrensentwicklung Fernerkundung (FE23)

WN-Produkt – Dateiformat

Änderungsdokumentation
 Rev. Änderungen, Seiten, Datum Bearbeiter Dienststelle
 Änderungsgrund
 1.00 Initiale Version 08.06.2020 TH FE23
 1.01 Ergänzungen zu den 09.06.2020 TH FE23
 Projektionsangaben in Kapitel 3
 1.02 Hinweise zu den WN- 18.09.2020 TH FE23
 Eckkoordinaten, Umarbeitungen
 für Barrierefreiheit
 1.03 Geographische Bezeichnung 16.06.2021 TH FE23
 der Eckkoordinaten

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WN-Produkt – Dateiformat

Inhaltsverzeichnis
Änderungsdokumentation.......................................................................................................2
1. Dateinamenskonvention ..................................................................................................4
2. Struktur der Datei ...........................................................................................................5
 2.1 Liste der Metainformationen im ASCII-Header..............................................................5
 2.2 Binärteil..................................................................................................................7
3. WN Kompositgitter .........................................................................................................8
4. Beispieldaten .................................................................................................................9

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 1. Dateinamenskonvention
Die initialen Dateinamen sind wie folgt aufgebaut

 WN{Zeitstempel}_{Vorhersage}

Die Platzhalter (markiert als { }) sind in Tabelle 1 beschrieben.

Tabelle 1: Beschreibung der Platzhalter in Dateinamen

 Platzhalter Beispiel Beschreibung
 {Zeitstempel} 2006081445 Produktzeit unter Verwendung des
 YYMMDDhhmm Schemas
 {Vorhersage} 030 Vorhersage in Minuten (000 ≙ Analyse) unter
 Verwendung des mmm Schemas in Bezug zur
 Produktzeit

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 2. Struktur der Datei
Der Aufbau des Produkts gliedert sich in zwei Teile. Der erste Teil wird als ASCII-Header bezeichnet und
beinhaltet Metainformationen wie z.B. Zeitstempel oder Vorhersagezeit. Der zweite Teil, als Binärteil
bezeichnet, besteht aus einer Folge von Pixelwerten. Voneinander abgegrenzt werden Header und
Binärteil mit einem ETX-Oktett („End Of Text“, hexadezimal 0x3).

 2.1 Liste der Metainformationen im ASCII-Header
In

Tabelle 2 sind die im ASCII-Header enthaltenen Metainformationen aufgelistet. Abgesehen von
Produktkennung, WMO-Nummer und Zeitstempel sollte der Parser so implementiert sein, dass er den
Inhalt nicht positional sondern anhand der jeweils einleitenden Kennung verarbeitet. Der Aufbau des
Headers ist ähnlich dem der RADOLAN/RADVOR 1 -Produkte.

Tabelle 2 Anmerkungen zu Metainformationen im ASCII-Header

 Format Bedeutung Beispiel Bemerkung
 A2 Produktkennung WN
 3I2 Zeitpunkt der 081445 Schema DDhhmm
 Messung in UTC
 I5 WMO-Nummer 10000
 2I2 Zeitpunkt der 0620 Schema MMYY
 Messung
 A2 Kennung BY
 I7 Produktlänge in Byte 2640091
 A2 Kennung VS
 I2 Format-Version 3
 A2 Kennung SW
 1X,A8 Software-Version P100004H
 A2 Kennung PR
 1X,A4 Genauigkeit der Daten E-01 E-00 ≙ ganze Zahlen
 E-01 ≙ 1/10
 E-02 ≙ 1/100
 A3 Kennung INT
 I4 Intervalldauer in 5
 Minuten
 A2 Kennung GP
 A9 Anzahl der Pixel 1200 x 1100
 A2 Kennung VV

1RADOLAN (Radar-Online-Aneichung) und RADVOR (Radar-Vorhersage) sind Verfahren des DWD. Weitere
Informationen finden sich in der Dokumentation zu RADOLAN und RADVOR.
(URL geprüft: 8. Juni 2020)

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 Format Bedeutung Beispiel Bemerkung
 1X,I3 Vorhersagezeitpunkt 030 in Minuten nach der
 Messung
 A2 Kennung MF
 1X,I8 Modulflags 00000008 Dezimalwert der
 entsprechenden
 Binärdarstellung
 A2 Kennung MS
 I3 Textlänge m 97 max. 999 Zeichen
 mA1 Text mit m Zeichen 2
 A1 Ende des Headers etx hexadezimal 0x3

2 Zurzeit wird die Liste der beitragenden Radarstandorte im WN-Produkt nicht gesetzt, d.h. man hat “MS 2“
(Stand 8. Juni 2020)

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 2.2 Binärteil
Der Binärteil enthält die Datenmatrix mit 1200 x 1100 Pixeln, die beginnend von unten links (Südwest),
Zeile für Zeile nach oben rechts (Nordost) aufgebaut ist. Jeder Pixelwert im Datenstrom ist mit zwei
Byte in Little-Endian-Notation3 kodiert. In Abbildung 1 sind alle für den Aufbau eines Pixelwertes
notwendigen Komponenten dargestellt.

Abbildung 1 Aufbau eines Pixelwertes

In Abbildung 2 ist die Arbeitsweise des Encodingalgorithmus anhand eines Beispiels erklärt.

Abbildung 2 Beispiel Datensatz Encoding

Die Umrechnung der Pixelwerte in Reflektivität (dBZ) erfolgt in einem ersten Schritt durch
Multiplikation mit der im Header angegebenen Datengenauigkeit (precision PR). Diese ist beim WN
mit E-01 angegeben, also ergibt sich ein Faktor 10−1 = 0,1.

 6 = ∙ 0,1
Die so erhaltenen RVP6-Units werden schließlich in einem zweiten Schritt mittels folgender
Gleichung in dBZ umgerechnet.
 6
 = − 32,5
 2

3 Little-Endian bezeichnet eine Möglichkeit der Byte-Reihenfolge, mit welcher Werte, mit einer Breite von mehr
als einem Byte im Speicher abgelegt werden. Weitere Informationen können in der Wikipedia-Dokumentation
zur Byte-Reihenfolge gefunden werden.
(URL geprüft: 8. Juni 2020)

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 3. WN Kompositgitter
Das Kompositgitter des WN-Produktes basiert auf einer polar-stereographischen Projektion (latitude
of projection origin lat0 = 90, longitude of projection origin lon0 = 10 und latitude of true scale latts =
60). Als Erdmodell wird eine Kugel mit Radius 6370040 m verwendet.

Bei der zur Konvertierung von Geodaten oft verwendeten Programmbibliothek PROJ.4 bzw. PROJ 4
können Projektionsparameter durch einen sogenannten proj-String angegeben werden. Dieser lautet
für die oben beschriebene für das WN-Komposit verwendete Projektion wie folgt.

+proj=stere +lat_0=90 +lat_ts=60 +lon_0=10 +a=6370040 +b=6370040

+no_defs +y_0=3609144.7242655749 +x_0=542962.16692185635

Dabei beziehen sich x_0 und y_0 auf das Zentrum des ersten Pixels (Nordwest). Beim WN-Komposit
(1200 x 1100 Pixel) gibt es 1100 Pixel in x-Richtung (West-Ost) und 1200 Pixel in y-Richtung (Nord-Süd).

Die Eckkoordinaten des WN-Komposits in Breiten-, Längengradangaben lauten wie folgt:

Nordwestliche Ecke: 55.86584289, 1.435612143

Nordöstliche Ecke: 55.84848692, 18.76728172

Südwestliche Ecke: 45.69587048, 3.551921296

Südöstliche Ecke: 45.68358331, 16.60186543

Diese Koordinaten beziehen sich auf das oben angegebene Erdmodell (Kugel mit Radius von
6370040 m).

4Informationen zu PROJ können in der PROJ-Dokumentation gefunden werden.
(URL geprüft: 8. Juni 2020)

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 4. Beispieldaten
In Abbildung 3 und Abbildung 4 sind jeweils ein WN-Analyse- bzw. ein WN-Vorhersage-Produkt zu
sehen, wie es in der Visualisierungssoftware NinJo5 dargestellt wird.

Abbildung 3 WN-Produkt 8. Juni 2020 14:45 UTC

5NinJo ist ein meteorologisches Datenverarbeitungs- und Visualisierungssystem. Weitere Informationen
können auf der NinJo-Webseite gefunden werden.
(URL geprüft: 8. Juni 2020)

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Abbildung 4 WN-Produkt 8. Juni 2020 15:15 UTC ≙ Analyse 14:45 UTC + 30 Minuten

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