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      氣象現(xiàn)代化建設(shè)起步階段袖珍計算機(jī)PC-1500在新疆的創(chuàng)新應(yīng)用

      2022-11-23 20:58:30李冬梅
      關(guān)鍵詞:編報探空氣象部門

      ■ 李冬梅

      新疆氣象局率先使用PC-1500進(jìn)行氣象觀測數(shù)據(jù)處理,不僅得到國家氣象局的認(rèn)可,也促使各省氣象局陸續(xù)開發(fā)觀測程序。

      改革開放伊始至20世紀(jì)80年代末,國家氣象局先后通過了《氣象現(xiàn)代化建設(shè)發(fā)展綱要》《關(guān)于加快和深化業(yè)務(wù)技術(shù)體制改革的意見》。在20世紀(jì)80年代初,微型計算機(jī)問世不久,各行各業(yè)都試圖將其應(yīng)用于業(yè)務(wù)、服務(wù)之中,氣象部門也不例外。微機(jī)價格高,氣象站基礎(chǔ)工作是觀測與發(fā)報,為每個臺站配備微機(jī)不切實際。新疆氣象科技人員敏銳捕捉到這一歷史機(jī)遇,開展了一場針對氣象觀測、編報、月報表等基本業(yè)務(wù)開展的技術(shù)革新活動,通過技術(shù)簡單、價格便宜、可編程的袖珍計算機(jī)SHARP PC-1500(以下簡稱:PC-1500),使全國氣象站基礎(chǔ)觀測、編報業(yè)務(wù)邁上一個大臺階。PC-1500因此成為氣象站基本測報業(yè)務(wù)現(xiàn)代化的適用工具,新疆乃至全國氣象部門基礎(chǔ)業(yè)務(wù)從手工操作到逐步被機(jī)器所取代,開啟了氣象站現(xiàn)代化建設(shè)的第一步。

      1 PC-1500的引入

      20世紀(jì)80年代初,我國開始實行改革開放政策,增強(qiáng)了我國社會主義的生機(jī)活力,解放和發(fā)展社會生產(chǎn)力,改善人民生活。在國際環(huán)境上,世界范圍內(nèi)蓬勃興起的新科技革命推動世界經(jīng)濟(jì)以更快的速度向前發(fā)展。該時期我國在經(jīng)濟(jì)實力、科技實力與國際先進(jìn)水平的差距較大,面臨著巨大的國際競爭壓力,亟待通過改革開放吸收外國先進(jìn)科技,帶領(lǐng)人民追趕時代前進(jìn)的潮流。

      在各行各業(yè)努力實現(xiàn)現(xiàn)代化的時代,氣象部門也不例外。1978年日本小型電子計算器進(jìn)入我國,1980年出現(xiàn)了可以編小程序的計算器,如:CASIO 502P、702P等。到20世紀(jì)80年代初期,SHARP PC-1500系列引入我國,先后進(jìn)入氣象、地質(zhì)、公路系統(tǒng)以及大專院校、軍隊等,引發(fā)了新技術(shù)開發(fā)和應(yīng)用的浪潮。

      時任新疆氣象局局長王為德認(rèn)為,PC-1500對氣象部門意義重大,他與國家氣象局積極溝通并獲支持,在新疆氣象局專門成立了“新技術(shù)發(fā)展辦公室”,這是當(dāng)時全國氣象部門唯一的新技術(shù)發(fā)展辦公室。正是這支既熟悉氣象業(yè)務(wù),又對計算機(jī)在行的隊伍,成為新疆氣象局技術(shù)革新的新軍。最初,新技術(shù)發(fā)展辦公室的任務(wù)是負(fù)責(zé)PC-1500的購買、保養(yǎng)、維修,但大家圍繞PC-1500開展了系列創(chuàng)新,不斷探索應(yīng)用,推進(jìn)了我國氣象部門基礎(chǔ)業(yè)務(wù)的現(xiàn)代化進(jìn)程。他們研發(fā)的硬件,將PC-1500與電傳機(jī)連接起來,計算機(jī)里的信息便自動進(jìn)入全國通訊網(wǎng);開發(fā)的內(nèi)存擴(kuò)充技術(shù),使PC-1500存儲能力擴(kuò)大了50%~100%。

      在全國袖珍計算機(jī)協(xié)會的組織下,新疆氣象局發(fā)展辦在全國舉辦了技術(shù)轉(zhuǎn)讓學(xué)習(xí)班,推進(jìn)了我國袖珍計算機(jī)的應(yīng)用,新疆氣象部門成為當(dāng)?shù)匦录夹g(shù)開發(fā)的核心力量,其收入也一度成為新疆氣象部門對外服務(wù)收入的主要來源。1984年8月,張學(xué)文、王巖參加了在大連市召開的第二次全國袖珍計算機(jī)學(xué)術(shù)交流會,交流了袖珍機(jī)在新疆氣象業(yè)務(wù)中的應(yīng)用、高空氣象探測系列程序和袖珍機(jī)在地面氣象觀測工作中的應(yīng)用等三項主要技術(shù)。1986年,時任國務(wù)院電子振興辦公室的李祥林主任、李兆吉顧問、何耀坤總工程師等一行四人,在自治區(qū)計算機(jī)領(lǐng)導(dǎo)小組譚鑄新副組長和自治區(qū)科委信振遠(yuǎn)副主任陪同下,到新疆氣象局了解PC-1500在氣象測報業(yè)務(wù)中的應(yīng)用情況,并觀看了烏魯木齊市氣象處技術(shù)人員用PC-1500進(jìn)行探空、測風(fēng)聯(lián)機(jī)運行和地面觀測的現(xiàn)場操作。

      2 PC-1500主要性能和特點

      SHARP PC-1500袖珍計算機(jī)于1981年發(fā)布,是日本夏普SHARP公司生產(chǎn)的一種功能近于PC機(jī)的計算機(jī)。我國從1981年開始引進(jìn),是中國保有量最大、推廣最好的袖珍計算機(jī),一般將其歸于可編程計算器類。

      該機(jī)以LH5801為中央處理器,內(nèi)存有9.8 K和18 K兩種(后擴(kuò)為16 K、24 K等)。PC-1500的運算功能包括算術(shù)運算、負(fù)數(shù)、指數(shù)運算、一般函數(shù)、特定函數(shù);編程語言為固化、帶擴(kuò)展的BASIC語言;堆棧:196字節(jié);子程序:30層;FOR...NEXT語句:16層。

      1981年前后,新疆氣象局從新疆科學(xué)分院器材公司購買了PC-1500。PC-1500性能穩(wěn)定,計算準(zhǔn)確,操作方便,費用不高,適應(yīng)環(huán)境能力強(qiáng),程序移植也不困難,適合當(dāng)時觀測員文化技術(shù)水平和氣象部門財力狀況,可以運用到氣象觀測編報業(yè)務(wù)中,半自動化地完成地面氣象觀測、編報與探空觀測編報等任務(wù)。新疆氣象局業(yè)務(wù)處、氣象學(xué)校、自治區(qū)氣象臺協(xié)作研究,利用PC-1500和 BASIC語言,設(shè)計了一套包括地面天氣編報、統(tǒng)計“氣表-1”的月報及繪制“氣表-19”的程序;計算器增換16 K模塊后,能完成航空天氣報和旬月報編發(fā),并連接打印機(jī)實現(xiàn)月報表打印。地面氣象測報程序經(jīng)過臺站試點考驗和資料對比驗證,均收到預(yù)期效果,大大簡化了觀測查表計算、編報和報表制作的處理過程,且精度高于人工查表計算,減輕了觀測員腦力勞動強(qiáng)度。

      3 應(yīng)用到氣象業(yè)務(wù)中的關(guān)鍵技術(shù)

      3.1 探空觀測程序全國推廣

      當(dāng)時就職于克拉瑪依市氣象臺探空組的景祥寶,潛心研究在PC-1500上編寫探空觀測程序;原伊犁氣象學(xué)校教師王巖,則研究在PC-1500上編寫地面觀測程序。為集約科研力量,新疆氣象局于1983年邀請二人共同專門開發(fā)探空與地面觀測程序。

      景祥寶編寫的探空觀測程序,主要有以下功能:一是對探空儀檢定曲線進(jìn)行公式化處理后存入磁帶,一盒(60 min)磁帶可存80個探空儀的檢定數(shù)據(jù)。二是基值測定和施放瞬間地面要素值的處理。三是自動進(jìn)行溫度的輻射訂正和壓、溫、濕要素的基值訂正。四是處理規(guī)定層、特性層、零度層、對流層頂和最大風(fēng)層數(shù)據(jù),輸入上述各層各項要素的電碼符號、時間,輸出“高表-14”所有項目和4份高空電報。五是將每次探空結(jié)果累計存儲在月資料磁帶上,月初調(diào)用“報表程序”完成報表統(tǒng)計計算。六是有較靈活的操作、改錯功能,為實現(xiàn)較多功能,采用了以一個存貯單元存兩項數(shù)據(jù),以字符串形式存貯數(shù)據(jù)的方法。

      這一程序大大提高了探測精度,減輕了探空員勞動強(qiáng)度。經(jīng)國家氣象局主持鑒定后,在全國推廣。1982年春,全國第一個培訓(xùn)氣象觀測員使用PC-1500處理測風(fēng)觀測數(shù)據(jù)的BASIC語言學(xué)習(xí)班在新疆開辦,從此PC-1500被正式應(yīng)用于氣象觀測業(yè)務(wù)。

      3.2 測風(fēng)編報軟件被批準(zhǔn)應(yīng)用

      僅用PC-1500幫助觀測員完成業(yè)務(wù)中的計算遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠,利用計算機(jī)直接編發(fā)電報這一想法,則撼動了氣象部門沿襲多年的基本氣象觀測規(guī)范。時任自治區(qū)氣象臺長孟齊輝,在分析了PC-1500的功能和氣象編報的復(fù)雜性后,率先開發(fā)了測風(fēng)觀測程序。

      測風(fēng)程序和探空程序一樣,單、聯(lián)機(jī)兼容,既適用于探空臺站,也可用于雷達(dá)單獨測風(fēng)和小球經(jīng)緯儀測風(fēng)站。程序還能進(jìn)行檢定曲線和毛發(fā)曲線公式化處理,功能包括:一是利用仰角、方位角、斜距等輸入數(shù)據(jù)和探空方傳來的有關(guān)數(shù)據(jù),自動整理測風(fēng)記錄,處理雷達(dá)單獨測風(fēng)(省略點繪時高線)、雷達(dá)綜合測風(fēng)、仰角低于雷達(dá)最低工作仰角測風(fēng)、探空球經(jīng)緯儀測風(fēng)(或雷達(dá)無斜距測風(fēng))、小球經(jīng)緯儀測風(fēng)等多種工作方式。二是可以分段或從頭反復(fù)校對輸入的仰角、方位、斜距等計算分鐘數(shù)據(jù),并自動計算已輸入計算分鐘的量得風(fēng)層風(fēng)向、風(fēng)速。三是可以分段或從頭顯示(或打印)輸出仰角、方位角、斜距和量得風(fēng)層的風(fēng)向、風(fēng)速。四是單機(jī)使用時,可反復(fù)校對已輸入的等壓面高度、時間等數(shù)據(jù)。五是可自動選取最大風(fēng)層。六是可自動內(nèi)插計算規(guī)定層、對流層頂?shù)娘L(fēng)向、風(fēng)速。七是可進(jìn)行特殊情況的處理,包括計算點的增加、刪除、從某點開始重輸計算點,記錄整理中途改變觀測方式,改變計算分鐘等。八是可編發(fā)測風(fēng)報。九是可錄制測風(fēng)資料磁帶,于月底統(tǒng)計矢量風(fēng)、編發(fā)氣候月報用,以及用CCS-400微機(jī)處理打印月報表。十是聯(lián)機(jī)使用時,能和探空方互傳數(shù)據(jù)。

      國家氣象局鑒定并認(rèn)可了以孟齊輝為主編的測風(fēng)程序,批準(zhǔn)在新疆范圍內(nèi)應(yīng)用,屬全國最先。當(dāng)時,新疆有測風(fēng)業(yè)務(wù)的23個氣象站,將測風(fēng)觀測程序應(yīng)用于業(yè)務(wù)當(dāng)中,代替了原測風(fēng)規(guī)范,簡化了測風(fēng)觀測中的計算和編報。

      3.3 新疆日射程序被推廣

      時任新疆氣象局機(jī)關(guān)業(yè)務(wù)處主任科員劉同年,是在PC-1500上編寫日射觀測程序的主要完成者。日射觀測的計算時間要求不高,計算時可從容進(jìn)行。但日射觀測計算常用表(圖), 由于各站不同,不能統(tǒng)一制作,故誤差較大,而且會產(chǎn)生系統(tǒng)性和非系統(tǒng)性誤差;日射觀測計算中還有一些邏輯操作,稍不注意就可能發(fā)生錯情。劉同年利用PC-1500解決了上述誤差和邏輯計算問題,他主持編寫的BASIC語言的日射觀測計算程序,得到中國氣象局認(rèn)可,并在全國推廣。

      3.4 地面觀測程序全國推廣

      由新疆氣象局王巖、王德深等編寫的地面觀測程序,采用BASIC語言,全長30 K,包括編制地面天氣報、繪制毛發(fā)濕度訂正曲線圖和統(tǒng)計月報表三個部分。它參照現(xiàn)行地面觀測規(guī)范、氣象常用表和有關(guān)技術(shù)進(jìn)行編制,人機(jī)結(jié)合使用,具有自動鬧鐘、自動編報、自動選組、特殊情況的邏輯檢查、自動進(jìn)行器差訂正、計算和電碼編譯、自動計算統(tǒng)計日(月)資料、挑選極值及改錯功能等。

      4 主要系統(tǒng)及推廣應(yīng)用情況

      新疆氣象局率先使用PC-1500進(jìn)行氣象觀測數(shù)據(jù)處理,不僅得到國家氣象局的認(rèn)可,也促使各省氣象局陸續(xù)開發(fā)觀測程序。新疆氣象局于1984年1月組織鑒定會,吉林、河南、陜西、四川、甘肅、內(nèi)蒙古、廣西、寧夏等?。ㄗ灾螀^(qū))專家參加。白木等指出新疆氣象局繼1982年測風(fēng)程序研究、1983年探空程序研究成果通過鑒定之后,地面氣象測報程序研究成果又經(jīng)鑒定會鑒定,達(dá)到國內(nèi)同類項目的先進(jìn)水平。

      1984年,新疆氣象部門完成PC-1500地面氣象測報程序系列(XJQ-841),該系列由編報、月報表、毛發(fā)、寬行月報表、通訊傳報和降水量五分級統(tǒng)計程序組成,全長四十余K; 并出版《PC-1500袖珍計算機(jī)地面氣象測報程序系列使用技術(shù)》一書,向各省區(qū)市氣象部門推廣1000余套。同年11月,青海省氣象局舉辦全省地面氣象測報程序推廣使用學(xué)習(xí)班,王巖、王德深應(yīng)邀去西寧講課并交流經(jīng)驗。

      1985年,國家氣象局組織編寫地面觀測程序,雖然沒有完全采用新疆地面觀測程序,但新疆提供了技術(shù)版本支持,最后批準(zhǔn)使用的程序(DMCX-A2),是新疆、河南、甘肅、安徽、上海、河北、河南等7個省級氣象局的綜合版本。

      1982年,《新疆氣象》期刊以增刊的形式刊登了《氣象觀測程序》,為氣象基本觀測使用計算機(jī)程序打開了局面,推進(jìn)了氣象觀測、發(fā)報業(yè)務(wù)自動化,拉開了全國氣象部門利用PC-1500進(jìn)行氣象業(yè)務(wù)現(xiàn)代化建設(shè)的帷幕。

      對PC-1500的研究,并沒有止步于氣象,衍生研究不斷擴(kuò)展,覆蓋地質(zhì)、環(huán)境科學(xué)、公路建設(shè)等領(lǐng)域。金一諤等利用1983年7月、1984年1月汽車線路觀測,開展城市氣候調(diào)查,摸清氣象要素的水平分布。合肥炮兵學(xué)院射擊教研室利用PC-1500諸元計算器處理精確氣象通報的方法,給出了一種利用PC-1500諸元計算器處理精確氣象通報,并快速提取射擊所需氣象要素的方法。進(jìn)入21世紀(jì),對PC-1500的研發(fā)熱度仍在持續(xù)。2001年,《PC-1500計算機(jī)在公路測量繪圖中的應(yīng)用》《PC-1500計算機(jī)在土工試驗中的應(yīng)用》是距今較近的研究。

      5 小結(jié)

      20世紀(jì)80年代,在氣象現(xiàn)代化建設(shè)的偉大進(jìn)程中,新疆關(guān)于PC-1500開發(fā)應(yīng)用走在全國前列。PC-1500在氣象現(xiàn)代化建設(shè)起步階段的創(chuàng)新應(yīng)用,解決了當(dāng)時制約發(fā)展的瓶頸問題,解放了人力,大大提高了綜合觀測數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確率和報文傳輸?shù)募皶r率。同時,加快了人才培養(yǎng)步伐,人才是創(chuàng)新的根本動力,一大批參與研發(fā)和使用的科技人員得到鍛煉,先后成長為技術(shù)領(lǐng)軍人才和核心骨干,良好的示范效應(yīng)凝聚起一支高素質(zhì)的氣象人才隊伍。

      《中國氣象史》《中國氣象百科全書》均沒有關(guān)于PC-1500的相關(guān)記載,《新中國氣象事業(yè)70周年大事記》等書目也未提及這段歷程。銘記一個時代、記錄一群氣象科技工作者,可以更好地激勵后人更加突出氣象事業(yè)的科技型定位,堅持把科技創(chuàng)新作為引領(lǐng)氣象事業(yè)發(fā)展的第一動力,傳承老一輩氣象人履職盡責(zé)、攻堅克難的奮斗精神,全面提升氣象業(yè)務(wù)現(xiàn)代化水平。

      深入閱讀

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