Skip to content
aprs.helpWiedza i zasoby APRS

Raporty pogodowe APRS

APRS umożliwia przesyłanie bieżących pomiarów meteorologicznych bezpośrednio przez sieć radiową oraz za pośrednictwem APRS-IS. Raport WX może zawierać pozycję stacji, informacje o wietrze, temperaturze, opadach, wilgotności i ciśnieniu atmosferycznym. Protokół przewiduje także dodatkowe parametry oraz formaty wykorzystywane przez starsze urządzenia.

Pogoda nie ma jednego, wyłącznego identyfikatora DTI. Dane meteorologiczne mogą być częścią zwykłego raportu pozycji, obiektu APRS albo osobnego raportu bez pozycji. O sposobie interpretacji decyduje połączenie DTI, struktury raportu i symbolu stacji.

Jak rozwijały się raporty WX

APRS wykorzystywał pomiary pogodowe na długo przed pojawieniem się współczesnych internetowych serwisów meteorologicznych dla krótkofalowców. Pierwsze rozwiązania współpracowały m.in. ze stacjami Peet Bros ULTIMETER i Davis. Możliwa była również praca zdalna: stacja pogodowa, TNC i radiotelefon mogły przekazywać odczyty bez stale działającego komputera. Zastosowaniem była nie tylko obserwacja lokalnej pogody, ale również wymiana raportów w sieciach obserwatorów, takich jak SKYWARN.

Rozwój formatu dobrze pokazuje, w jaki sposób APRS dostosowywano do dostępnego sprzętu oraz nowych potrzeb:

  • Lata 90. - APRS obsługiwał dane pochodzące z różnych modeli stacji pogodowych, w tym surowe formaty producentów. Dokument WX.TXT odnotowuje zmianę formatów w APRSdos 793 z czerwca 1997 r., która nie była wstecznie kompatybilna ze starszym sposobem prezentacji danych.
  • 2000 r. - w APRS Protocol Reference 1.0.1 uporządkowano trzy postacie raportów: surową, bez pozycji oraz kompletną, zawierającą pozycję i pomiary.
  • 2001 r. i późniejsze wyjaśnienia APRS 1.1 - doprecyzowano m.in. odróżnianie braku pomiaru od wartości zero, znaczenie liczników opadów oraz niejednoznaczność pola s, które w różnych wariantach może oznaczać prędkość wiatru albo opad śniegu.
  • Od lipca 2001 r. - dane z sieci CWOP, wywodzącej się ze środowiska krótkofalarskiego i APRSWXNET, zasilają system NOAA MADIS. Raporty amatorskich stacji pogodowych zaczęły w ten sposób trafiać do szerszego obiegu obserwacji meteorologicznych.
  • 2006 r. - opisano wykorzystanie APRS do raportowania poziomu wody i zagrożenia powodziowego. Pojawiły się symbole wodowskazów oraz propozycja przenoszenia dodatkowych pomiarów w polach pogodowych.
  • Marzec 2011 r. - po awarii elektrowni Fukushima Daiichi Bob Bruninga zaproponował rozszerzenie formatu WX o odczyty promieniowania. Dokument z 24 marca 2011 r. opisuje pole Xxxx oraz dalsze ujednolicenie sposobu oznaczania czujników i zagrożeń.

Historia pola promieniowania pokazuje istotną właściwość APRS: format WX zaczęto postrzegać również jako nośnik pomiarów środowiskowych, nie tylko klasycznej meteorologii. Należy jednak rozróżniać pola z podstawowej specyfikacji od późniejszych propozycji. Opisanie rozszerzenia w dokumentacji nie oznacza, że każda aplikacja je implementuje.

Rodzaje raportów pogodowych

APRS Protocol Reference 1.0.1 wyróżnia trzy formaty:

Format Charakterystyka
Complete Weather Report Dane meteorologiczne wraz z pozycją w jednym pakiecie. Format zalecany do nowych implementacji.
Positionless Weather Report Dane meteorologiczne bez współrzędnych. Odbiornik musi wcześniej znać pozycję stacji z osobnego pakietu.
Raw Weather Report Surowe dane w formacie określonego urządzenia meteorologicznego. Rozwiązanie historyczne, niezalecane dla nowych nadajników.

Połączenie pozycji i aktualnych pomiarów w jednym pakiecie ogranicza zależność od wcześniejszych transmisji. Ma to szczególne znaczenie na kanale radiowym, gdzie nie ma gwarancji odebrania każdej ramki.

Kompletny raport pogodowy

W podstawowej postaci Complete Weather Report jest raportem pozycji z symbolem pogodowym i następującymi po nim danymi WX. Można wykorzystać dowolny z czterech standardowych DTI pozycji:

DTI Znacznik czasu Deklarowana obsługa APRS messaging
! nie nie
= nie tak
/ tak nie
@ tak tak

Co jest obowiązkowe w kompletnym raporcie?

Dla nieskompresowanego Complete Weather Report z pozycją obowiązkowa jest struktura pozycyjna wynikająca z wybranego DTI, symbol pogodowy, siedmioznakowe pole kierunku i prędkości wiatru ddd/sss oraz pole temperatury txxx. Oznacza to obowiązkową obecność pól, a nie obowiązek posiadania wszystkich czujników. Jeżeli pomiaru nie ma, zachowujemy pozycję pola i wpisujemy kropki lub spacje o odpowiedniej długości.

Element Wymagany w nieskompresowanym raporcie kompletnym? Brak odczytu
DTI i prawidłowa pozycja Tak Pozycja jest elementem definiującym ten wariant; nie zastępujemy jej kropkami WX.
Symbol stacji pogodowej Tak W klasycznej postaci /_ lub \_; znaczenie mają oba znaki symbolu.
ddd/sss - kierunek i prędkość wiatru Tak .../... albo trzy spacje po każdej stronie ukośnika.
txxx - temperatura Tak t... albo t i trzy spacje.
gxxx - poryw wiatru Nie, w późniejszych wyjaśnieniach kompletnego formatu Można pominąć lub użyć g....
Opady, wilgotność, ciśnienie i pozostałe pola Nie Pomija się pole albo zastępuje jego cyfry kropkami/spacjami.

Rozróżnienie dotyczące porywów jest istotne: w raporcie bez pozycji pole gxxx należy do obowiązkowego zestawu początkowego, natomiast późniejsze uściślenia pełnego formatu wymagają przede wszystkim ddd/sss i txxx. W tabelach i przykładach APRS101 często spotyka się również gxxx, gdy dostępny jest pomiar porywów.

Przykład kompletnej ramki w zapisie monitorowym:

SQ9MDD>APRS:!5003.50N/01956.75E_220/004g005t068r000p015P012h72b10132

Część znajdująca się po dwukropku jest polem Information. Jej podstawowe elementy to:

! | 5003.50N | / | 01956.75E | _ | 220/004 | g005t068r000p015P012h72b10132
Element Znaczenie
! DTI raportu pozycji bez znacznika czasu.
5003.50N Szerokość geograficzna.
/ Identyfikator podstawowej tabeli symboli.
01956.75E Długość geograficzna.
_ Kod symbolu stacji pogodowej.
220/004 Kierunek i prędkość wiatru.
g005... Pozostałe dane meteorologiczne.

Znaki / i _ w części pozycyjnej tworzą oznaczenie symbolu /_. Nie należy mylić kodu symbolu _ z DTI _, który występuje na początku osobnego raportu bez pozycji.

Pola pomiarowe i jednostki

Klasyczny format WX wykorzystuje krótkie pola o ustalonej szerokości. W kompletnym raporcie kierunek i prędkość wiatru są zapisane bez literowych prefiksów, w siedmiobajtowym rozszerzeniu ddd/sss.

Pole Pomiar Jednostka i sposób zapisu
ddd/sss Kierunek i średnia prędkość wiatru Stopnie oraz mph; prędkość uśredniona z 1 minuty. Pole wymagane.
gxxx Poryw wiatru mph; maksymalna prędkość z ostatnich 5 minut. Opcjonalne w raporcie kompletnym.
txxx Temperatura °F; liczby ujemne, np. t-07. Pole wymagane.
rxxx Opad z ostatniej godziny Setne części cala.
pxxx Opad z ostatnich 24 godzin Setne części cala; przesuwające się okno 24-godzinne.
Pxxx Opad od północy Setne części cala.
hxx Wilgotność względna Procenty; h00 oznacza 100%.
bxxxxx Ciśnienie atmosferyczne Dziesiąte części hPa (mbar).

Wartości transmitowane są w jednostkach zdefiniowanych przez protokół, niezależnie od jednostek używanych przez aplikację do prezentacji danych. Odbiornik może wyświetlić temperaturę w °C, wiatr w km/h i opady w milimetrach, ale nie zmienia to kodowania raportu.

W przedstawionym przykładzie:

Dane Wartość odczytana z raportu
Wiatr 220°, 4 mph
Poryw 5 mph
Temperatura 68°F (20°C)
Opad w ostatniej godzinie 0
Opad z ostatnich 24 godzin 0,15 cala
Opad od północy 0,12 cala
Wilgotność 72%
Ciśnienie 1013,2 hPa

Pola r, p i P opisują różne przedziały czasu. W szczególności p nie oznacza opadu z poprzedniego dnia kalendarzowego, a P nie jest zamiennikiem p. Sposób wyznaczania tych wartości oraz różnice między pomiarami wiatru APRS i CWOP omówiono w części o metodyce pomiarowej.

Brakujące pomiary: kropki, spacje i pola pominięte

APRS rozróżnia rzeczywistą wartość zero od braku dostępnego pomiaru. Jeżeli raport ma zdefiniowane pole, ale stacja nie ma odpowiedniego czujnika albo odczyt jest chwilowo niedostępny, wartości mogą zostać zastąpione kropkami (.) lub spacjami. Długość pola pozostaje bez zmian. Późniejsze wyjaśnienia autora protokołu wskazują kropki jako czytelniejszy zapis.

Sytuacja Przykład Interpretacja
Brak wiatromierza .../... Nie znamy kierunku ani prędkości wiatru.
Kierunek niedostępny, prędkość znana .../004 Znamy prędkość 4 mph, ale nie kierunek.
Brak termometru t... Temperatura jest nieznana.
Brak pomiaru porywów w obecnym polu g... Nie znamy porywów; nie jest to 0 mph.
Brak odczytu ciśnienia w obecnym polu b..... Ciśnienie jest nieznane.
Brak deszczomierza w obecnym polu r... Brak danych o opadzie z ostatniej godziny.
Zmierzony brak opadów r000 Odczyt wynosi dokładnie 0,00 cala.

Nie trzeba transmitować pustych pól opcjonalnych. r... i pominięcie r oznaczają brak dostępnego odczytu, podczas gdy r000 jest konkretnym wynikiem pomiaru. W polach obowiązkowych nie wolno jednak usuwać całego elementu tylko dlatego, że brakuje czujnika.

Przykład minimalnego nieskompresowanego raportu stacji posiadającej tylko deszczomierz:

SQ9MDD>APRS:!5003.50N/01956.75E_.../...t...r012

Po symbolu _ znajdują się obowiązkowe pola .../... i t.... Pominięto opcjonalne g, ponieważ stacja nie mierzy porywów. Jedyny dostępny pomiar to r012: w ostatniej godzinie spadło 0,12 cala deszczu. Jest to poprawna sytuacja: format wymaga obecności określonych pól, ale nie wymaga wyposażenia w każdy czujnik.

W przeciwieństwie do niego zapis:

SQ9MDD>APRS:!5003.50N/01956.75E_r012

nie jest równoważny. Pomija pola wymagane w takim nieskompresowanym raporcie i nie powinien być generowany jako poprawny Complete Weather Report.

Po obowiązkowych elementach kolejne parametry nie muszą występować w komplecie ani zawsze w tej samej kolejności. Parser powinien rozpoznawać ich identyfikatory i ustalone szerokości, zamiast oczekiwać pełnej sekwencji wszystkich pomiarów.

Pozycja, czas i obiekty

Kompletny raport może mieć pozycję nieskompresowaną albo skompresowaną. W wariancie nieskompresowanym rozszerzenie ddd/sss znajduje się bezpośrednio za symbolem pogodowym. W wariancie skompresowanym informacja o wietrze zajmuje odpowiednie pola skompresowanej pozycji, więc nie dopisuje się ponownie siedmiobajtowego ddd/sss. Przykłady zastępowania wiatru kropkami w tym artykule dotyczą postaci nieskompresowanej, a nie bajtów kompresji.

Raport ze znacznikiem czasu może wyglądać następująco:

SQ9MDD>APRS:@282000z5003.50N/01956.75E_220/004g005t068h72b10132

DTI @ oznacza wariant pozycji ze znacznikiem czasu i deklaracją obsługi wiadomości APRS. Zapis 282000z oznacza 28. dzień miesiąca, godzinę 20:00 UTC.

Pomiary można przypisać również do obiektu APRS, np. gdy jedna stacja publikuje dane z odległego czujnika:

SQ9MDD>APRS:;WX-KRAKOW*282000z5003.50N/01956.75E_220/004g005t068h72b10132

W takim przypadku raport zaczyna się od DTI ;, a nazwa WX-KRAKOW identyfikuje obiekt. Współrzędne i dane pogodowe opisują obiekt, niekoniecznie lokalizację stacji nadającej pakiet.

Raport pogodowy bez pozycji

Positionless Weather Report rozpoczyna się od DTI _. Po nim znajduje się ośmiocyfrowy zapis czasu w postaci MMDDHHMM, a następnie pola pomiarowe. Kierunek i prędkość wiatru są tu oznaczone literami c i s, a nie zapisywane jako ddd/sss.

Przykład z APRS Protocol Reference:

_10090556c220s004g005t077r000p000P000h50b09900wRSW
Fragment Znaczenie
_ DTI raportu pogodowego bez pozycji.
10090556 9 października, 05:56.
c220s004 Wiatr 220°, 4 mph.
g005t077 Poryw 5 mph, temperatura 77°F.
r000p000P000 Trzy niezależne pomiary opadów.
h50b09900 Wilgotność 50%, ciśnienie 990,0 hPa.
wRSW Historyczny identyfikator oprogramowania i urządzenia pogodowego.

W tym wariancie obowiązkowy jest początkowy zestaw: _ + ośmiocyfrowy czas MMDDHHMM + cxxx + sxxx + gxxx + txxx. Kolejność tych pól należy zachować. Pozostałe parametry mogą występować później, w różnej kolejności, albo zostać całkowicie pominięte. Tu s oznacza prędkość wiatru, a nie opad śniegu.

Przykład stacji wyposażonej wyłącznie w deszczomierz, zaczerpnięty co do struktury z APRS101:

_10090556c...s...g...t...P012

Także tutaj pola c, s, g i t muszą wystąpić, mimo że żaden z tych pomiarów nie jest dostępny. P012 oznacza 0,12 cala opadu od północy. Gdyby kierunek wiatru wynosił rzeczywiście 0°, należałoby użyć c000, a nie c....

Pakiet nie zawiera współrzędnych. Aby pokazać stację pogodową na mapie, odbiornik musi znać jej położenie z wcześniej odebranego raportu pozycji. Z tego powodu późniejsze zalecenia APRS preferują kompletny raport zawierający jednocześnie pozycję i aktualne pomiary.

Historyczne raporty surowe

Starsze stacje meteorologiczne mogły wysyłać własny zapis danych, bez konwersji do ogólnego formatu WX. APRS101 wymienia następujące identyfikatory:

DTI Historyczny format urządzenia
! Ultimeter 2000
# Peet Bros U-II
$ Ultimeter 2000
* Peet Bros U-II

Przykładowy surowy raport Peet Bros U-II z dokumentacji:

#50B7500820082

Te identyfikatory częściowo pokrywają się z DTI innych rodzajów danych APRS. Poprawna identyfikacja wymaga więc sprawdzenia dalszej składni. Przy projektowaniu nowego nadajnika należy przekształcić odczyty urządzenia do kompletnego formatu WX, zamiast transmitować surowy format producenta.

Dodatkowe pola pogodowe

Poza podstawowymi pomiarami dokumentacja przewiduje także dodatkowe pola. Nie wszystkie urządzenia i aplikacje je obsługują.

Pole Znaczenie Uwagi
Lxxx Nasłonecznienie / irradiancja 0-999 W/m².
lxxx Nasłonecznienie / irradiancja 1000 W/m² i więcej; do trzech cyfr dodaje się 1000.
sxxx Opad śniegu z ostatnich 24 godzin W calach; w kompletnym raporcie s nie koliduje z pozycją prędkości wiatru.
#xxx Surowy licznik deszczomierza Bez uniwersalnej jednostki; interpretacja zależy od urządzenia.

Przykładowo L700 oznacza 700 W/m², natomiast l123 oznacza 1123 W/m². W raporcie bez pozycji identyfikator s jest już używany do prędkości wiatru, dlatego nie należy dodawać w nim pola śniegu w sposób powodujący tę kolizję.

Wodowskazy: rozszerzenie z 2006 roku

W czerwcu 2006 r. opisano wykorzystanie APRS do przekazywania poziomu wody i sygnalizowania powodzi. Wprowadzono symbole /w (wodowskaz) i \w (powódź) oraz zaproponowano możliwość dołączania pomiarów poziomu wody do klasycznych danych pogodowych.

Przykładowy zapis historycznie stosowany przez wodowskazy w sieci FIRENET ma postać obiektu APRS:

;09428508 *061713z3401.40N/11424.75Ww3.57gh/82cfs

W tym zapisie 3.57gh opisuje poziom odczytany przez wodowskaz, a 82cfs przepływ w stopach sześciennych na sekundę. To tekstowy opis obiektu, a nie pole Fxxxx klasycznego raportu WX. Według aktualizacji z marca 2011 r. właśnie taki zapis występował wówczas w praktyce, mimo wcześniejszych propozycji rozszerzenia formatu pogodowego.

Propozycja przekazywania dodatkowych pomiarów wewnątrz WX obejmowała następujące pola:

Pole Znaczenie w dokumentacji rozszerzenia
Fxxxx Poziom wody względem poziomu odniesienia, w dziesiątych częściach stopy, z możliwością wartości dodatnich i ujemnych.
Vxxx Napięcie zasilania w dziesiątych częściach wolta, np. V128 = 12,8 V.
Zxx Kod typu urządzenia przewidziany w rozszerzonym opisie czujnika.

Dla stacji pogodowej posiadającej wodowskaz proponowano zachowanie klasycznej struktury WX, np. .../...t...V128F+123 (w tym przykładzie 12,3 stopy powyżej poziomu odniesienia), zamiast definiowania całkowicie nowego raportu. Opisy z 2011 r. rozróżniają wodowskazy przekazujące własne dane tekstowe od stacji pogodowych przenoszących rozszerzone pola pomiarowe. Sam symbol wodowskazu nie gwarantuje obecności pól WX.

Fukushima i propozycja pomiaru promieniowania z 2011 roku

Po katastrofie w elektrowni jądrowej Fukushima Daiichi w marcu 2011 r. pojawiła się potrzeba przekazywania również odczytów promieniowania. Bob Bruninga bezpośrednio odniósł się do wydarzeń w Japonii w dokumencie APRS 1.2.1 Weather Updates to the Spec z 24 marca 2011 r. Proponowane rozwiązanie wykorzystywało istniejący format raportu pogodowego zamiast tworzyć całkowicie osobny sposób transmisji.

Nowe pole Xxxx miało kodować moc dawki promieniowania w nanosiwertach na godzinę (nSv/h). Po literze X następowały trzy cyfry: dwie cyfry znaczące i wykładnik potęgi dziesięciu. Przykładowo:

Pole Sposób odczytu Wynik
X123 12 × 10³ nSv/h 12 µSv/h
X456 45 × 10⁶ nSv/h 45 mSv/h

Równolegle proponowano oznaczanie rodzaju czujnika lub zagrożenia za pomocą nakładek na istniejące symbole: zwykły symbol pogodowy dla odczytów tła, nakładkę R dla stacji monitorującej promieniowanie oraz odpowiednią nakładkę symbolu zagrożenia po przekroczeniu ustalonego progu. Pozwalałoby to wykorzystać dotychczasowy mechanizm prezentacji czujników na mapie i rozróżnić pomiar od sygnalizowanego zagrożenia.

Status tego rozwiązania ma znaczenie: dokument z marca 2011 r. opisuje Xxxx jako propozycję rozszerzenia. Nie należy zakładać obsługi tego pola i proponowanych nakładek przez wszystkie współczesne aplikacje ani traktować go jako obowiązkowego elementu APRS101. Podobnie Fxxxx, Vxxx i Zxx wymagają uwzględnienia rzeczywistej zgodności oprogramowania odbiorczego.

Symbole a rozpoznawanie pogody

Klasyczny symbol stacji pogodowej to /_, a tabela alternatywna pozwala użyć \_. W wyjaśnieniach APRS 1.1 uwzględniono ponadto /W i \W jako alternatywne symbole związane ze stacjami pogodowymi. Dokument z 2011 r. proponuje ujednolicenie rozpoznawania czujników przez użycie symboli pogodowych z nakładkami oraz symboli zagrożeń. Ta późniejsza propozycja nie zmienia reguł dekodowania podstawowych pól WX.

Nie oznacza to, że każdy pakiet zawierający znak _ jest raportem WX. W raporcie z pozycją należy rozpoznać kod symbolu w odpowiednim miejscu i zweryfikować składnię następujących po nim danych. W raporcie bez pozycji _ pełni inną funkcję: jest pierwszym bajtem pola Information, czyli DTI.

Struktura kompletnego raportu WX

Poniższa tabela opisuje nieskompresowany raport pogodowy z pozycją, uwzględniając podstawowy format APRS, pola dodatkowe oraz późniejsze propozycje rozszerzeń.

Pole Wymagane Znaczenie Jednostka / kodowanie
! Tak DTI raportu pozycji Alternatywnie =, /, @
5215.01N Tak Szerokość geograficzna DDMM.mmN/S
/ Tak Tabela symboli / lub \
02055.58E Tak Długość geograficzna DDDMM.mmE/W
_ Tak Symbol stacji pogodowej WX
220 Tak Kierunek, z którego wieje wiatr 000-360°, brak: ...
/ Tak Separator Stały znak
004 Tak Średnia prędkość wiatru z 1 minuty mph, brak: ...
g005 Zalecane* Maksymalny poryw z ostatnich 5 minut mph, brak: g...
t030 Tak Temperatura powietrza °F, brak: t...
r000 Nie Opad z ostatniej godziny 0,01 cala
p000 Nie Opad z ostatnich 24 godzin 0,01 cala
P000 Nie Opad od północy 0,01 cala
h00 Nie Wilgotność względna %, 00 = 100%
b10218 Nie Ciśnienie atmosferyczne 0,1 hPa, 10218 = 1021,8 hPa
L840 Nie Promieniowanie słoneczne 0-999 W/m²
l123 Nie Promieniowanie słoneczne 1000-1999 W/m², tutaj 1123 W/m²
s002 Nie Opad śniegu z ostatnich 24 godzin cale
#123 Nie Surowy licznik opadów Impulsy, zależne od urządzenia
F+123 Nie Poziom wody względem poziomu odniesienia 0,1 stopy, tutaj +12,3 stopy
fxxxx Nie Historyczna propozycja poziomu wody Metry, zastąpiona przez F
V128 Nie Napięcie zasilania 0,1 V, tutaj 12,8 V
X123 Nie Moc dawki promieniowania nSv/h, 12 × 10³ = 12 µSv/h
Zxx Nie Kod typu urządzenia Propozycja APRS 1.2
wRSW Nie Identyfikator oprogramowania i urządzenia WX Historyczny przykład APRS101

W kompletnym raporcie gxxx może być pominięte według późniejszych wyjaśnień. Jego obecność jest jednak zalecana dla zgodności ze starszym oprogramowaniem.

Pola L i l są alternatywne. Podobnie nie należy jednocześnie stosować F i historycznego f.

Pola F, V, X i Z pochodzą z późniejszych propozycji rozszerzenia protokołu. Ich obsługa nie jest gwarantowana.

Pola wymagane muszą występować nawet wtedy, gdy pomiar jest niedostępny. Wówczas stosujemy kropki. Pola opcjonalne bez dostępnego pomiaru można pominąć.

Przykłady raportów

1. Minimalny raport, tylko temperatura

!5215.01N/02055.58E_.../...g...t030

Temperatura 30°F. Brak pomiarów wiatru i porywów.

2. Temperatura i wiatr

!5215.01N/02055.58E_220/004g005t068

Wiatr z kierunku 220°, średnia prędkość 4 mph, porywy 5 mph, temperatura 68°F (20°C).

3. Temperatura, wilgotność i ciśnienie

!5215.01N/02055.58E_.../...g...t068h72b10132

Temperatura 20°C, wilgotność 72% i ciśnienie 1013,2 hPa. Brak danych o wietrze.

4. Typowy kompletny raport meteorologiczny

!5215.01N/02055.58E_220/004g005t068r012p018P018h72b10132L840

Raport zawiera wiatr, porywy, temperaturę, trzy pomiary opadów, wilgotność, ciśnienie i promieniowanie słoneczne.

5. Maksymalny przykład obejmujący dostępne pola

!5215.01N/02055.58E_220/004g005t068r012p018P018h72b10132L840s002#123F+123V128X123Z00wRSW

Przykład demonstracyjny, obejmujący również pola historyczne i proponowane rozszerzenia. Kod Z00 ilustruje składnię, nie stanowi zalecenia wyboru typu urządzenia.

Długość pola Information: 88 bajtów.

Limit pola Information w APRS/AX.25: 256 bajtów.

Przykład mieści się w limicie, jednak nie należy transmitować wszystkich dostępnych pól bez potrzeby.

CWOP: od stacji APRS do profesjonalnych obserwacji meteorologicznych

Format WX znalazł zastosowanie również poza sieciami krótkofalarskimi. Przykładem jest Citizen Weather Observer Program (CWOP), wywodzący się z inicjatywy APRSWXNET i środowiska radioamatorskiego. Program umożliwia ochotnikom przekazywanie pomiarów z prywatnych stacji pogodowych do wspólnego zasobu danych meteorologicznych. Mogą w nim uczestniczyć zarówno krótkofalowcy, jak i obserwatorzy przesyłający raporty bezpośrednio przez Internet, bez korzystania z transmisji radiowej.

Od 1 lipca 2001 r. obserwacje CWOP trafiają do systemu MADIS (Meteorological Assimilation Data Ingest System), rozwijanego przez amerykańską NOAA. MADIS integruje pomiary pochodzące z wielu niezależnych źródeł, ujednolica ich format, jednostki i znaczniki czasu oraz przeprowadza automatyczną kontrolę jakości. Do danych dołączane są informacje o wynikach tej kontroli, tak aby odbiorcy mogli uwzględnić wiarygodność poszczególnych obserwacji.

W przypadku stacji krótkofalarskiej raport WX może dotrzeć do APRS-IS przez radiowy IGate. Stacje CWOP mogą również przesyłać dane odpowiednim połączeniem internetowym. Uproszczony przepływ dla stacji uczestniczących w CWOP wygląda następująco:

Stacja WX -> radio -> IGate -> APRS-IS --+
                                        +-> CWOP / APRSWXNET -> NOAA MADIS
Stacja WX -> Internet -------------------+                         |
                                                                  +-> służby meteorologiczne
                                                                  +-> instytucje badawcze
                                                                  +-> uczelnie i inni odbiorcy

To schemat funkcjonalny, a nie opis wszystkich wewnętrznych połączeń. Sposób pobierania danych przez MADIS zmieniał się z czasem: od 2023 r. NOAA wskazuje bezpośrednie pozyskiwanie danych z serwerów APRSWXNET i CWOP, zamiast wcześniejszego pośrednictwa serwisu findU.

Dane CWOP są udostępniane licznej grupie użytkowników meteorologicznych, w tym biurom prognoz amerykańskiej National Weather Service (NWS), ośrodkom badawczym, uniwersytetom i podmiotom prywatnym. Mogą uzupełniać obserwacje ze stacji profesjonalnych, wspierać monitorowanie warunków lokalnych, weryfikację prognoz oraz zastosowania modelowe. NWS wskazuje również wykorzystanie takich obserwacji przy przygotowywaniu prognoz i ostrzeżeń pogodowych. Nie oznacza to jednak, że każdy pojedynczy odczyt jest wykorzystywany we wszystkich tych zastosowaniach.

Jakość i rejestracja stacji mają znaczenie

Praktyczna wartość takich raportów zależy nie tylko od poprawnej składni WX. Niezbędne są także właściwe rozmieszczenie czujników, prawidłowe jednostki i czas pomiaru, aktualne współrzędne stacji oraz unikanie błędów pomiarowych. Kontrola jakości MADIS pozwala wykrywać część anomalii i oznaczać podejrzane dane, ale nie zastępuje prawidłowej instalacji stacji meteorologicznej.

Nie każdy raport pogodowy widoczny w APRS-IS automatycznie trafia do MADIS. Uczestnictwo w CWOP wymaga rejestracji i poprawnego skonfigurowania sposobu przekazywania danych. NOAA udostępnia oddzielny formularz dla nowych uczestników i aktualizacji istniejących stacji, w tym dla krótkofalowców posługujących się znakami wywoławczymi.

CWOP pokazuje szersze znaczenie formatu WX: poprawnie zakodowany pakiet APRS może być nie tylko informacją wyświetlaną na mapie, lecz także elementem systemu gromadzenia i udostępniania pomiarów wykorzystywanych przez zawodową meteorologię.

Metodyka pomiarów: zgodność APRS a jakość danych CWOP

Poprawnie zbudowana ramka WX nie gwarantuje wiarygodnych danych. Specyfikacja APRS opisuje format i znaczenie pól, natomiast przewodnik CWOP z 2005 r. określa zalecaną metodykę pomiarową, parametry urządzeń i warunki instalacji. Oba dokumenty należy czytać łącznie, lecz nie utożsamiać ich wymagań. Celem własnej implementacji powinno być poprawne raportowanie APRS i możliwie wysoka jakość obserwacji przekazywanych do CWOP/MADIS, a nie deklarowanie gwarantowanego przejścia kontroli jakości.

Wiatr: dwa różne sposoby wyznaczania wartości

Parametr Klasyczny APRS WX Zalecenia przewodnika CWOP z 2005 r.
Średnia prędkość wiatru Średnia z ostatniej 1 minuty Średnia z ostatnich 2 minut
Kierunek wiatru Kierunek, z którego wieje wiatr, w stopniach Średni kierunek z ostatnich 2 minut, względem północy geograficznej
Poryw gxxx Maksymalna prędkość z ostatnich 5 minut Maksymalny odczyt prędkości z ostatnich 10 minut
Próbkowanie WX.TXT opisuje historyczny przykład czterech próbek co 15 sekund do obliczenia średniej minutowej Przewodnik CWOP zaleca odczyt czujników przynajmniej co 5 sekund

Rozbieżność jest udokumentowana. Autorzy przewodnika CWOP sami umieścili zmianę okresów z 1 do 2 minut i z 5 do 10 minut na liście postulowanych zmian formatu APRS. Nie należy zatem przedstawiać okresów CWOP jako definicji pól przyjętej w APRS101. Co istotne, pola ddd/sss i gxxx nie zawierają metadanych informujących odbiorcę o zastosowanym okresie pomiarowym. W oprogramowaniu obsługującym oba zastosowania warto przechowywać próbki źródłowe i obliczać oddzielne wyniki dla profilu APRS oraz profilu pomiarowego CWOP. Profil nadawanego raportu musi być świadomie wybrany i udokumentowany.

Do wyznaczania średniej prędkości wystarczy odpowiednie okno czasowe. Kierunków nie należy jednak uśredniać zwykłą średnią arytmetyczną: pomiary 359° i 1° oznaczają wiatr z północy, a nie ze 180°. Należy zastosować średnią kołową lub właściwy algorytm wektorowy, z uwzględnieniem sposobu, w jaki czujnik dostarcza pomiary. Przy ciszy i niewiarygodnym kierunku nie należy tworzyć pozornej precyzji. Warto też pamiętać, że maksimum próbek chwilowych opisane w przewodniku CWOP nie musi odpowiadać innym definicjom porywu, np. maksymalnej średniej 3-sekundowej stosowanej w metodyce WMO.

Opady: trzy niezależne okresy

Najbezpieczniejszą podstawą obliczeń jest ciągła historia przyrostów opadu z czasem ich wystąpienia, np. zdarzeń z deszczomierza korytkowego. Na tej podstawie generator przygotowuje osobno rxxx dla ostatnich 60 minut, pxxx dla ruchomych 24 godzin i Pxxx dla okresu od lokalnej północy stacji. Nie wolno wyliczać p z P ani zastępować ruchomego okna opadem od początku bieżącej doby. Wyniki koduje się w setnych częściach cala, niezależnie od jednostki czujnika.

Po restarcie urządzenia lub utracie historii nie należy raportować niepełnej sumy tak, jakby obejmowała cały wymagany okres. Jeśli archiwum nie pozwala odtworzyć danego okna, trzeba oznaczyć odpowiedni pomiar jako niedostępny lub pominąć opcjonalne pole. Przy zerowaniu licznika deszczomierza należy oddzielić rzeczywisty opad od skoku wywołanego resetem. Ważne są też prawidłowa strefa czasowa stacji oraz zachowanie znaczników czasu dla przyrostów.

Temperatura, wilgotność i ciśnienie

APRS określa jednostki i sposób kodowania tych pól, ale nie narzuca im jednolitego okna uśredniania. Przewodnik CWOP z 2005 r. zaleca średnią temperatury z ostatnich 5 minut i średnią z ostatniej minuty dla wilgotności wykorzystywanej do obliczania punktu rosy. To zalecenia jakościowe, a nie dodatkowe obowiązkowe bajty raportu WX. Każdy wynik powinien odpowiadać rzeczywistemu czasowi pomiaru, a nie ostatniej przypadkowo zachowanej wartości.

Szczególnej uwagi wymaga pole bxxxxx: APRS podaje jego jednostkę (dziesiąte części hPa), lecz samo poprawne kodowanie nie rozstrzyga, jakie ciśnienie zwraca urządzenie. Przewodnik CWOP z 2005 r. jako przyjęty parametr wskazuje altimeter setting (QNH), czyli ciśnienie zredukowane według właściwej metody, a nie surowy odczyt na wysokości czujnika. Nie należy też bez sprawdzenia utożsamiać QNH z meteorologicznym ciśnieniem na poziomie morza (QFF). Przed wysyłaniem danych do CWOP trzeba sprawdzić rodzaj wartości eksportowanej przez stację, jej kalibrację oraz zalecenia stosowanego oprogramowania.

Instalacja czujników i kontrola jakości

Algorytm nie naprawi błędów wynikających z niewłaściwej lokalizacji urządzeń. Przewodnik CWOP zaleca osłonięty przed promieniowaniem, wentylowany termometr około 1,5 m nad reprezentatywnym podłożem, anemometr docelowo na wysokości 10 m w możliwie otwartym miejscu oraz deszczomierz wypoziomowany i chroniony przed zakłóceniami przepływu powietrza. W zabudowie kompromisy bywają nieuniknione, ale warto je dokumentować. Metadane stacji, zwłaszcza współrzędne i wysokość, muszą odpowiadać rzeczywistemu położeniu pomiarów.

MADIS wykonuje kontrole poprawności zakresów, spójności wewnętrznej, zmian w czasie i zgodności przestrzennej, zależnie od parametru i dostępnego poziomu kontroli. Wyniki mają postać oznaczeń jakości przypisanych do obserwacji. Nie jest to uniwersalny test, który raz na zawsze zatwierdza całą stację; nawet prawidłowy pomiar może zostać oznaczony jako podejrzany, a formalnie poprawna ramka może zawierać błędne wartości. Operator powinien regularnie analizować informacje zwrotne, porównywać pomiary z właściwymi stacjami referencyjnymi i kontrolować kalibrację.

Wskazówki dla autora oprogramowania WX

Oddziel trzy etapy przetwarzania: pobranie próbek, wyznaczenie obserwacji i kodowanie APRS. Dzięki temu zmiana częstotliwości transmisji nie zmienia przypadkowo okresów uśredniania, a ten sam strumień pomiarów może zasilać różne profile obserwacyjne. W szczególności:

  1. Przechowuj czas każdej próbki, jednostkę źródłową, informację o ważności odczytu i wystarczającą historię dla najdłuższego używanego okna pomiarowego.
  2. Rozpoznawaj braki danych, utratę łączności z czujnikiem, reset licznika i niepełne okna po uruchomieniu; nie zamieniaj tych sytuacji na pomiar zerowy.
  3. Wyliczaj statystyki na danych źródłowych, a dopiero potem zaokrąglaj i przeliczaj na jednostki ramki APRS. Unikaj wielokrotnych konwersji i zaokrągleń pośrednich.
  4. Zachowuj opis zastosowanej metodyki, okresów uśredniania i konfiguracji czujników. Pozwoli to poprawnie interpretować dane oraz diagnozować ewentualne oznaczenia jakości MADIS.

Sama zgodność protokołu nie gwarantuje przyjęcia danych do zbiorów CWOP ani pozytywnej oceny każdego pomiaru. Do tego potrzebne są rejestracja stacji, poprawny kanał przesyłania, wiarygodne pomiary i stała kontrola ich jakości.

Uwagi implementacyjne

Niezależnie od metodyki pomiarów generator i parser WX muszą zachować zgodność składniową z protokołem. Szczególnie istotne są następujące zasady:

  1. Preferuj Complete Weather Report, który przenosi pozycję i pomiary w jednej transmisji.
  2. Zachowuj jednostki protokołu na wejściu i wyjściu. Konwersję do jednostek metrycznych wykonuj dopiero na poziomie prezentacji lub przed zakodowaniem wartości nadawanych.
  3. Rozróżniaj r, p i P jako trzy różne przedziały pomiaru opadu.
  4. Rozdziel walidację obecności wymaganych pól od oceny dostępności samych pomiarów. W nieskompresowanym raporcie kompletnym zachowaj ddd/sss i t; w raporcie bez pozycji zachowaj czas, c, s, g i t.
  5. Nie utożsamiaj niedostępnego pomiaru z wartością zero; uwzględniaj kropki, spacje i dopuszczalne pominięcia pól. Preferuj kropki ze względu na czytelność zrzutów tekstowych.
  6. Rozpoznawaj odmienny zapis wiatru w raporcie kompletnym, bez pozycji i ze skompresowaną pozycją.
  7. Oddzielaj klasyczne pola WX od późniejszych rozszerzeń i zachowuj możliwość zignorowania nieznanych pól. Nie zakładaj, że wszystkie klienty obsługują zaproponowane w 2011 r. Xxxx.
  8. Nie traktuj raportu pomiarowego jak ostrzeżenia pogodowego. Komunikaty o zagrożeniach, w tym NWS-WARN i inne systemy alarmowe, wykorzystują odrębne mechanizmy.
  9. Nie zmieniaj semantyki pól tylko dlatego, że aplikacja współpracuje z CWOP. Dokumentuj profil pomiarowy i odróżniaj wymogi formatu APRS od zaleceń dotyczących jakości danych.

Źródła