В настоящее время существуют различные форматы для хранения 1-мин. геомагнитных данных, такие как WDC-A, WDC-C, Скандинавский. Символьное представление данных во всех этих форматах обеспечивает независимость от оборудования обсерватории и типа компьютера, на котором производится обработка данных, и, следовательно, удобство обмена данными между обсерваториями. Наиболее распространенным для международного обмена данными является формат WDC-A.
Для хранения базы 1-минутных геомагнитных данных на CD-ROM выбран двоичный MAG-формат, разработанный в лаборатории полярных геофизических исследований ИЗМИРАН при работе совместно с Финскими учеными над проектом VIKING и применяющийся на протяжении более двух десятков лет для организации архивов геомагнитных данных. Использование MAG-формата позволило сократить объем хранимых на диске данных примерно в три раза. База данных на CD-ROM представляет собой набор 1-месячных файлов данных, состоящих из 1-часовых блоков 1-минутных данных. Полное описание MAG-формата записи 1-часового блока 1-минутных данных приводится в Таблице:
БАЙТ ОБОЗН. СОДЕРЖАНИЕ
1 - 2 NR Длина записи в байтах (обычно 416)
3 - 6 STCOD IAGA-код обсерватории (станции) - 3 буквы, 4-я - любая
7 - 9 CMP Порядок записи компонент в блоке данных, 3 буквы и пробел
10 (XYZ , HDZ , HEZ , где E обозначает компоненту,
ортогональную к H, (подобно D), но измеряемую в нТл)
11 SC Mасштабный множитель; все значения в базе данных должны
умножаться на X (SC=0 X=1, SC=1..7 X=2**(3-SC), SC=8..11
X=10**(10-SC)), чтобы привести данные к единицам,
выраженным в нТл или 0.1' (для угловых единиц)
12 SD Источник данных: 0-цифровая запись, 1- оцифровка
аналоговых магнитограмм
13 BL Информация о базисных уровнях: 0-абсолютные значения;
1-вариационные данные (не абсолютные измерения);
2-вариации относительно среднемесячных значений спокойных
дней; 3-вариации относительно среднемесячных спокойных
ночных значений; 10, 11, 12, 13-то же самое, но для
предварительных данных
14-18 FREE Свободные (0)
19-20 FB Частота среза фильтра низкой частоты, период в секундах
по уровню –3 дБ (0,7 ампл.): 0-усредненные за интервал
выборки; 9999-не фильтрованные; $7FFF-неизвестна
21-22 SI Интервал выборки в секундах (60 для 1-мин. данных)
23-24 DS Число отсчетов в записи (60 для 1-мин. данных)
25-26 GNPD Географическая коширота (расстояние от северного полюса)
в 0,01 градуса
27-28 GLON Географическая долгота (восточная – плюс) в 0,01 градуса
29-30 YY Год (1900 – 2999)
31-32 MM Месяц (1 – 12)
33-34 DD День (1 – 31)
35-36 HH Час (0 – 23)
37-38 MN Минута (0 – 59) начала блока (0 для 1-мин. данных)
39-40 MV1 Среднее значение для 1-ой компоненты (обычно X или H)
41-42 MV2 Среднее значение для 2-ой компоненты (обычно Y или D)
43-44 MV3 Среднее значение для 3-ей компоненты (обычно Z)
45-48 BS1 Базисные значения для 1-ой компоненты (4-байтовое целое)
49-52 BS2 Базисные значения для 2-ой компоненты (4-байтовое целое)
53-56 BS3 Базисные значения для 3-ей компоненты (4-байтовое целое)
57-176 V1 60 значений для 1-ой компоненты
177-296 V2 60 значений для 2-ой компоненты
297-416 V3 60 значений для 3-ей компоненты
Поля 3 – 10 символьные (ASCII код), остальные – двоичные байты
или двух- либо четырехбайтовые целые.
Компоненты: D,I – в 0.1'; H,F,X,Y,Z – в нТл;
E – магнитная восточная компонента, ортогональная к H, – в нТл;
Отсутствующие отсчеты обозначаются числом 32767 (шестнадцатиричное - 7FFF).
Средние значения вычисляются, если в блоке отсутствует не более 10 отсчетов.
MAG-формат не является машинно-независимым. Но этот недостаток легко преодолим, поскольку практически все современные компьютеры используют в качестве внутреннего представления целые двухбайтовые числа. Для работы с базой 1-минутных геомагнитных данных на IBM-PC совместимых компьютерах на CD-ROM в директории DATABASE можно найти программу MAG_CD.EXE и запустить ее прямо с диска. Структура опций программы показана на следующей схеме:
MAG_CD
¦
+-- SELECT DATA FILE
¦ Выбор рабочего файла или группы файлов из базы данных
¦
+-- LOOK 1 STATION
¦ Графическое представление данных одной из выбранных станций
¦
+-- VIEW DATA
¦ Вывод на экран до 10 графиков произвольно выбранных данных
¦
+-- TYPE DATA
¦ Вывод в табличном виде 3-х компонент 1-минутных данных
¦
+-- QUIT
¦ Окончание работы и выход из программы
¦
+-- EXIT TO DOS
¦ Выход в DOS, для возврата в MAG введите Exit
¦
+-- MAG->WDC
¦ ¦ Преобразование двоичного MAG в ASCII WDC форматы
¦ +- MAG-WDC_S
¦ ¦ Двоичный MAG в WDC (1440 char/record)
¦ +- MAG-WDC_A1
¦ ¦ Двоичный MAG в WDC (400 char/record)
¦ +- MAG-WDC_A1”
¦ ¦ Двоичный MAG в WDC (400 char/record+CRLF)
¦ +- QUIT
¦ Выход в главное меню
¦
+-- EXPORT
Запись данных в текстовый ASCII файл
Для получения дополнительной информации о функциях при работе
программы пользуйтесь клавишей справки F1!
Программа для своей работы создает на жестком диске компьютера в директории для хранения временных файлов (например, "C:\TEMP\") файл magparam.dat и открывает главное меню. Если такой директории на диске нет, то она будет создана. После запуска программы появляется окно следующего вида:
Перемещение между опциями в меню производится либо клавишами управления курсором (стрелки "Up", "Dn"), либо выбором заглавной буквы соответствующей опции. В нижней части экрана отображается краткое описание выбранной опции. После перемещения подсвеченного курсора в требуемую позицию нажмите клавишу "Enter".
Предлагается ввести имя файла или путь к нему (оканчивающийся на "\"). Если вводится имя директории (например, "DATABASE\"), то открывается окно со списком поддиректорий. При перемещении подсвеченного курсора в требуемую позицию и нажатии клавиши "Enter" происходит переход в следующую поддиректорию и т.д. Таким образом выбираются поддиректории требуемого года и месяца (например, 1999, 9904). В окне появляется полный список файлов данных всех обсерваторий, имеющихся в наличии для выбранных года и месяца. После установки курсора на требуемое имя файла и нажатия клавиши "Enter" отображается код выбранной обсерватории и следует предложение ввести путь к следующему файлу. Таким образом можно выбрать несколько файлов, которые будут объединены во временную базу данных меньшего размера magbase.tmp, размещаемую во временной директории на жестком диске компьютера. На экране это отображается следующим образом:
После выбора списка обсерваторий и нажатия клавиши "Esc" предлагается ввести время (час) и дату (день) начала временной базы данных, а также ее размер (количество часов). Затем следует выход в главное меню программы, вид которого показан на рисунке.
Все опции, доступные из главного меню, теперь будут применимы к вновь созданной временной базе данных magbase.tmp. Временные файлы magparam.dat и magbase.tmp сохраняются до выбора иного списка обсерваторий и требуемого временного интервала. Некоторые опции содержат меню второго уровня, например Mag->WDC. Опция "Quit" из меню второго уровня возвращает в главное меню. То же действие производит клавиша "Esc". Нажатие клавиши "Esc" из главного меню приводит в выходу из программы.
Look 1 station – служит для просмотра магнитограмм выбранных обсерваторий (требуется EGA или VGA монитор). Предустановленные параметры этой опции даются в квадратных скобках. Запрос кода меняется на следующий сразу же после набора третьей буквы кода станции. Если вместо кода ввести "*", то код и компонента будут запрошены трижды. Таким образом обеспечивается одновременный просмотр однотипных компонент до трех разных станций. Это бывает полезно при поиске корреляций в событиях:
Вид графика в соответствии с выбранными параметрами представлен на рисунке:
Управление режимом просмотра графика возможно следующими клавишами: "Q" или "Esc" - возврат в главное меню; клавиши "PgUp", "PgDn" - перемещение по графику с шагом 12 час., а стрелки "Left" и "Right" - с шагом 1 час; "L" - меняет базисные значения (числа, вычитаемые из вариаций магнитного поля при построении графика); "W" - просмотр другой станции из текущего набора; "S" - изменение масштаба графика на экране (единиц младшего разряда кода данных на пиксель изображения). При нажатии клавиши "F1" внизу экрана появляется подсказка
В режиме просмотра 12-часового графика можно выбрать одну из трех кривых для отображения с высоким разрешением клавишами: "Z" - для верхней, "Y", "D" или "E" - средней, и "X", "H" или "A" - для нижней кривой. В ответ на запрос "Time shift (0 - 2)?:". введите число часов (0, 1 или 2), на которое следует сдвинуть начало графика с высоким разрешением относительно начальной точки исходного графика (нажатие любой клавиши даст пояснение к запросу). На экране останется только одна кривая продолжительностью 10 час. 39 мин., а в левой части экрана появится крестообразный курсор. При смещении курсора вдоль кривой в правой верхней части экрана отображается время и значение магнитного поля в нТл. Если нажать клавишу "Space", то запомнятся время и значение магнитного поля под курсором. При дальнейшем перемещении курсора будет дополнительно отображаться вариация магнитного поля относительно этого значения. Повторное нажатие клавиши "Space" выключает этот режим. Переход к другой компоненте в этом режиме осуществляется клавишами "X", "Y" и "Z". Для возврата к основному режиму просмотра служат клавиши "Q" или "Esc".
View data – служит для вывода на график до 10 компонент из временной базы данных за любой интервал времени. Запрос "Options" позволяет задать параметры изображения на экране. Он включает в себя следующие функции:
предустановленные значения которых можно видеть на следующем изображении экрана:
Смысл каждого запроса поясняет справочная строка в нижней части экрана. Для перемещения к следующей позиции внутри запроса используется клавиша "Tab". Для подтверждения запроса служит клавиша "Enter", для отмены и возврата к предыдущему запросу - "Esc". В запросе "Legend" можно ввести произвольный пояснительный текст.
На рисунке в качестве примера показано отображение магнитограммы продолжительностью 32 часа, с 08.00 UT 16 апреля по 15.59 UT 17 апреля 1999 г., характеризующей возмущенную геомагнитную обстановку в обсерватории Ловозеро.
Type data – опция служит для вывода в табличном виде 3-х компонент (X, Y, Z) 1-мин. данных и другой информации - данные об обсерватории, масштабный множитель, средние и базисные значения и т.п. Пример получаемой таблицы показан на рисунке:
Export – для преобразования данных за выбранные интервалы в строковый ASCII-формат, усреднения данных по заданному числу значений и записи в текстовый файл для последующего использования в прикладных программах обработки данных. ASCII-файл записывается в директорию, предназначенную для хранения временных файлов (например, "C:\TEMP\"). Если такой директории на диске нет, то она будет создана. Следует иметь в виду, что на диске "C:\" должно быть достаточно места для создания временной директории и записи файлов, создаваемых в процессе работы с программой "MAG_CD.EXE". Допускается указание полного пути для создаваемого ASCII-файла, (например, "D:\MAGDATA\ASCII001.DAT").
Программа MAG-CD, представленная на диске, является функционально ограниченной версией более полной программы управления базами данных MAG и предназначена для просмотра данных, записанных на CD-ROM в двоичном формате. Описание полнофункциональной версии программы можно найти на CD-ROM по адресу: HTML\MAGFUNC.HTM. Для получения полнофункциональной версии программы можно связаться с автором:
ПЕТРОВ В. Г., ИЗМИРАН, Троицк, Московской обл., 142190 E-mail: vpetrov@izmiran.rssi.ru