IERS數(shù)據(jù)動(dòng)態(tài)提取與更新系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

石聰明，王 威，王 鋒，3，鄧 輝，季凱帆

(1.昆明理工大學(xué)云南省計(jì)算機(jī)技術(shù)應(yīng)用重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，云南 昆明 650500；2.中國科學(xué)院國家天文臺(tái)，北京 100012；3中國科學(xué)院云南天文臺(tái)，云南 昆明 650011)

IERS數(shù)據(jù)動(dòng)態(tài)提取與更新系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

石聰明1，王 威2，王 鋒1，3，鄧 輝1，季凱帆1

(1.昆明理工大學(xué)云南省計(jì)算機(jī)技術(shù)應(yīng)用重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，云南 昆明 650500；2.中國科學(xué)院國家天文臺(tái)，北京 100012；3中國科學(xué)院云南天文臺(tái)，云南 昆明 650011)

在高精度的位置計(jì)算中需要獲取計(jì)算時(shí)刻所在日期的閏秒，以及UT1-UTC等關(guān)鍵數(shù)據(jù)，但長期以來這一類數(shù)據(jù)的維護(hù)均是手工進(jìn)行，出錯(cuò)率高。針對(duì)新一代中國太陽射電日像儀觀測(cè)與數(shù)據(jù)處理過程中的位置計(jì)算需要，實(shí)現(xiàn)了一個(gè)自動(dòng)提取國際地球自轉(zhuǎn)服務(wù)(IERS)參數(shù)的數(shù)據(jù)更新自維護(hù)子系統(tǒng)。系統(tǒng)可以根據(jù)需要自動(dòng)運(yùn)行、自動(dòng)下載并分拆IERS網(wǎng)站數(shù)據(jù)，采用正則表達(dá)式從文本中自動(dòng)獲取所需要的實(shí)測(cè)值與預(yù)報(bào)值，自動(dòng)在本地構(gòu)建一個(gè)2004年12月31日以來的IERS數(shù)據(jù)庫，并根據(jù)每周所獲得的數(shù)據(jù)維護(hù)整個(gè)IERS的數(shù)據(jù)，將最新的實(shí)測(cè)值與預(yù)報(bào)值存入數(shù)據(jù)文件，實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)的滾動(dòng)更新。系統(tǒng)徹底解決了手工維護(hù)數(shù)據(jù)的問題，為中國太陽射電日像儀的自動(dòng)數(shù)據(jù)處理流水線打下了較好的基礎(chǔ)。同時(shí)，本文提出的方法是一種通用的方法，可以方便地集成應(yīng)用到國內(nèi)其它天文位置計(jì)算領(lǐng)域。

IERS；動(dòng)態(tài)；數(shù)據(jù)提取；更新

CN53－1189/P ISSN1672－7673

新一代中國太陽射電日像儀(Chinese Solar Radio Heliograph，CSRH)[1－2]是一臺(tái)高時(shí)間、高空間和高頻率分辨率太陽射電頻譜成像設(shè)備[3]，數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)是當(dāng)前中國太陽射電日像儀的建設(shè)重點(diǎn)。根據(jù)設(shè)計(jì)指標(biāo)，中國太陽射電日像儀對(duì)觀測(cè)目標(biāo)的視位置計(jì)算精度要求優(yōu)于1′×10－3，在高精度計(jì)算中，中國太陽射電日像儀采用了JPL DE405星表，并以Naval Observatory Vector Astrometry Software(NOVAS)軟件開發(fā)包為基礎(chǔ)[4]構(gòu)建了相應(yīng)的位置計(jì)算子系統(tǒng)。但隨之帶來的問題是，在NOVAS的高精度計(jì)算中需要有若干重要的計(jì)算參數(shù)需要進(jìn)行維護(hù)與更新，包括觀測(cè)時(shí)刻的閏秒(Leap Second)、地極偏移(x，y)和UT1-UTC等。

目前正式發(fā)布這些數(shù)據(jù)的是國際地球自轉(zhuǎn)服務(wù)組織(IERS)，國際地球自轉(zhuǎn)服務(wù)組織每周一次向全世界發(fā)布與更新相關(guān)數(shù)據(jù)，其中Bulletin A基本包括了所需要的全部參數(shù)，包括閏秒、一周的快速服務(wù)值(精度基本等價(jià)于實(shí)測(cè)值精度)、未來一年的預(yù)報(bào)值。國際地球自轉(zhuǎn)服務(wù)組織官方明確，與發(fā)布預(yù)報(bào)日期間隔越遠(yuǎn)，地極偏移(x，y)和UT1-UTC的精度越低。對(duì)于中國太陽射電日像儀要求視位置精度優(yōu)于1′×10－3的情況來說，需要盡可能快地更新國際地球自轉(zhuǎn)服務(wù)組織的數(shù)據(jù)。此外，對(duì)中國太陽射電日像儀的后續(xù)數(shù)據(jù)處理工作，也需要獲得國際地球自轉(zhuǎn)服務(wù)組織所提供的實(shí)測(cè)地極偏移(x，y)和實(shí)測(cè)的UT1-UTC。

要實(shí)現(xiàn)中國太陽射電日像儀望遠(yuǎn)鏡數(shù)據(jù)處理過程的全自動(dòng)化，保證PIPELINE的可靠運(yùn)行，生成準(zhǔn)確的最終數(shù)據(jù)處理結(jié)果，就有必要在數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)中保存一個(gè)本地的國際地球自轉(zhuǎn)服務(wù)組織數(shù)據(jù)(包括閏秒、地極偏移(x，y)和UT1-UTC等，下同)，并保持?jǐn)?shù)據(jù)的持續(xù)更新。對(duì)于這些國際地球自轉(zhuǎn)服務(wù)組織數(shù)據(jù)，如果完全依賴人工操作進(jìn)行數(shù)據(jù)更新顯然不足，如果發(fā)生人工失誤有可能導(dǎo)致一批數(shù)據(jù)處理出錯(cuò)，且這樣的錯(cuò)誤不易察覺，如果發(fā)布了錯(cuò)誤的觀測(cè)數(shù)據(jù)會(huì)導(dǎo)致較為嚴(yán)重的后果。目前，國內(nèi)的各望遠(yuǎn)鏡系統(tǒng)在各自的觀測(cè)預(yù)報(bào)與后續(xù)數(shù)據(jù)處理中，都需要使用上述國際地球自轉(zhuǎn)服務(wù)組織數(shù)據(jù)，云南天文臺(tái)激光測(cè)距、上海天文臺(tái)VLBI等均通過手工的方法，定時(shí)人工去網(wǎng)站上訪問國際地球自轉(zhuǎn)服務(wù)組織數(shù)據(jù)，然后手工處理，在本地再生成一個(gè)文件供程序調(diào)用。射電天文領(lǐng)域中一個(gè)常用軟件系統(tǒng)CASA(Common Astronomy Software Applications)①CASA，http://casa.nrao.edu，為了獲得閏秒等國際地球自轉(zhuǎn)服務(wù)組織數(shù)據(jù)并保持可用性，在CASA軟件啟動(dòng)過程中，自動(dòng)連接CASA網(wǎng)站并下載CASA自行維護(hù)的最新的國際地球自轉(zhuǎn)服務(wù)組織數(shù)據(jù)，以此保證基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性與可用性。但對(duì)于中國太陽射電日像儀自主開發(fā)的系統(tǒng)來說，下載獲得CASA提供的國際地球自轉(zhuǎn)服務(wù)組織數(shù)據(jù)也是不現(xiàn)實(shí)的。

根據(jù)上述需求，設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了一套針對(duì)滿足天文星表高精度位置計(jì)算使用的國際地球自轉(zhuǎn)服務(wù)組織數(shù)據(jù)更新系統(tǒng)iersSync，軟件可以訪問國際地球自轉(zhuǎn)服務(wù)組織官方網(wǎng)站②IERS，http://www.iers.org并下載所需要的數(shù)據(jù)，并從原始復(fù)雜文本中提取所需要的參數(shù)數(shù)據(jù)，自動(dòng)歸檔形成本地?cái)?shù)據(jù)文件。更為重要的是，iersSync可以自動(dòng)判斷國際地球自轉(zhuǎn)服務(wù)組織官網(wǎng)最新發(fā)布的數(shù)據(jù)，自動(dòng)歸檔并更新到本地?cái)?shù)據(jù)文件中，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的自動(dòng)更新與動(dòng)態(tài)維護(hù)，滿足中國太陽射電日像儀高精度位置計(jì)算的要求。軟件的實(shí)現(xiàn)對(duì)天文軟件開發(fā)有較好的參考價(jià)值，對(duì)人造衛(wèi)星等需要國際地球自轉(zhuǎn)服務(wù)組織數(shù)據(jù)的類似場(chǎng)合也有較好的使用價(jià)值。

1 國際地球自轉(zhuǎn)服務(wù)組織數(shù)據(jù)

國際地球自轉(zhuǎn)服務(wù)全稱為國際地球自轉(zhuǎn)和參考系服務(wù)(International Earth Rotation and Reference Systems Service)，是一家提供全球時(shí)間和參考系標(biāo)準(zhǔn)的機(jī)構(gòu)。國際地球自轉(zhuǎn)服務(wù)組織發(fā)布的地球指向數(shù)據(jù)(Earth orientation data)包括Bulletin A、B、C、D等數(shù)據(jù)。Bulletin A數(shù)據(jù)每周發(fā)布一次。數(shù)據(jù)為ASCII文本，包含文檔說明、公式定義、表格等，可以從國際地球自轉(zhuǎn)服務(wù)組織官網(wǎng)下載得到從2004年12月31日至今的數(shù)據(jù)。Bulletin A中發(fā)布的數(shù)據(jù)包括閏秒、實(shí)測(cè)值、預(yù)報(bào)值等數(shù)據(jù)信息。

Bulletin A的文本文件通過下劃線符號(hào)組成的字符串將整個(gè)文本分成5個(gè)子部分，分別是:文件頭、常規(guī)信息(GENERAL INFORMATION)、數(shù)據(jù)來源說明、組合的地球方向參數(shù)(COMBINED EARTH ORIENTATION PARAMETERS)、預(yù)報(bào)值(PREDICTIONS)。文本具體分析說明見圖1。

從圖1可知，文件頭部分是一個(gè)固定開頭，說明文件是Bulletin A，隨后說明此文件的公布日期、記錄的卷號(hào)以及編號(hào)。常規(guī)信息部分中，給出了計(jì)算MJD、UT2-UT1、TT、DUT1以及TAI-UTC的5個(gè)公式，以及如何獲得每日的數(shù)據(jù)和Bulletin A中數(shù)據(jù)的方式。其中公式TAI-UTC的值有開始使用日期(圖1中顯示的Beginning 1 July 2012)。國際地球自轉(zhuǎn)服務(wù)組織快速服務(wù)數(shù)據(jù)中總有“IERS Rapid Service”這個(gè)固定頭，且國際地球自轉(zhuǎn)服務(wù)組織快速服務(wù)中提供的一周共7行實(shí)測(cè)值需要提取歸檔。預(yù)報(bào)值部分最為重要的是提取預(yù)報(bào)值記錄。預(yù)報(bào)值記錄中有“MJD x(arcsec)y(arcsec)UT1-UTC (sec)”這個(gè)固定頭。要?jiǎng)討B(tài)獲得所有的數(shù)據(jù)，具體分析如下:

(1)從整體來看，國際地球自轉(zhuǎn)服務(wù)組織的數(shù)據(jù)文件格式相對(duì)固定，但簡單地用固定位置分析提取數(shù)據(jù)是不可能的。這是因?yàn)閲H地球自轉(zhuǎn)服務(wù)組織的數(shù)據(jù)中，每周每月均有不同的數(shù)據(jù)格式，如每月會(huì)提供前一個(gè)月的實(shí)測(cè)值；每周的數(shù)據(jù)中，有可能公式的系數(shù)等均會(huì)發(fā)生變化。同時(shí)，文件中的空格位置是改變的。用正則表達(dá)式，對(duì)整個(gè)文本進(jìn)行匹配是較為可行的選擇。只要正則表達(dá)式構(gòu)造合理，通過判斷數(shù)據(jù)的開頭與結(jié)尾，從中進(jìn)一步分離所需要的數(shù)據(jù)是較好的選擇。

(2)另一個(gè)較為困難的問題，是國際地球自轉(zhuǎn)服務(wù)組織的數(shù)據(jù)每周更新，本周的預(yù)報(bào)值在下周就會(huì)出現(xiàn)快速服務(wù)提供的實(shí)測(cè)值，同時(shí)又會(huì)出現(xiàn)新的預(yù)報(bào)值。如何動(dòng)態(tài)地維護(hù)這個(gè)變化的數(shù)據(jù)，同時(shí)確保數(shù)據(jù)的一致性和完整性是本工作的另一個(gè)重點(diǎn)。系統(tǒng)需要有較好的魯棒性，在前一次更新過程中即使發(fā)生意外情況(如死機(jī)、斷網(wǎng)等)，重新運(yùn)行系統(tǒng)就可以確保自動(dòng)更新錯(cuò)誤數(shù)據(jù)，是一個(gè)關(guān)鍵問題。此外，閏秒的提取與預(yù)報(bào)值和實(shí)測(cè)值不一樣，不能簡單地寫入，而需要進(jìn)行合理的判斷，只保存閏秒的跳秒關(guān)鍵信息。

圖1 Bulletin A的格式，黑色部分為需要提取的內(nèi)容Fig.1 The format of the Bulletin A.The parts in black are those to be extracted

2 系統(tǒng)設(shè)計(jì)

2.1 系統(tǒng)的整體框架

在上述分析的基礎(chǔ)上，圖2顯示了iersSync系統(tǒng)的整個(gè)流程圖。系統(tǒng)主要包括HTTP訪問模塊、URL分析與內(nèi)容下載模塊、地心指向參數(shù)下載與更新維護(hù)模塊、閏秒數(shù)據(jù)更新維護(hù)模塊以及日志數(shù)據(jù)管理模塊。整個(gè)程序用Python開發(fā)，直接利用了Python的HTTP訪問模塊，其它模塊均自行開發(fā)。其中日志數(shù)據(jù)管理模塊主要實(shí)現(xiàn)整個(gè)國際地球自轉(zhuǎn)服務(wù)組織數(shù)據(jù)的一致性與完整性保證。

以下根據(jù)流程圖的說明，重點(diǎn)介紹iersSync子系統(tǒng)中的幾項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)，分別是數(shù)據(jù)獲取、數(shù)據(jù)分拆與提取以及對(duì)動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)維護(hù)的一致性保障技術(shù)。

2.2 國際地球自轉(zhuǎn)服務(wù)組織數(shù)據(jù)獲取

系統(tǒng)采用HTTP協(xié)議進(jìn)行數(shù)據(jù)的抓取，與搜索引擎技術(shù)中的爬蟲技術(shù)類似。爬蟲技術(shù)所抓取、存儲(chǔ)并索引的對(duì)象一般為網(wǎng)站或網(wǎng)頁，而國際地球自轉(zhuǎn)服務(wù)組織數(shù)據(jù)獲取技術(shù)所抓取、存儲(chǔ)的是國際地球自轉(zhuǎn)服務(wù)組織網(wǎng)站中特定網(wǎng)頁中的文本文件鏈接的特定數(shù)據(jù)。在提取時(shí)，不需要進(jìn)行復(fù)雜的文本分詞等技術(shù)，重要的是構(gòu)造有效的正則表達(dá)式，通過正則表達(dá)式獲取相應(yīng)的數(shù)據(jù)信息。

通過分析國際地球自轉(zhuǎn)服務(wù)組織網(wǎng)站“Data/Product”的地球指向數(shù)據(jù)中BULLETIN A所有可用數(shù)據(jù)所在的網(wǎng)頁對(duì)應(yīng)的html代碼，文本文件對(duì)應(yīng)的URL的格式固定為:http...getTX...txt，因此分拆IERS BULLETIN A的html中所有文本文件對(duì)應(yīng)的URL的正則表達(dá)式為:′http.getTX.?txt＄′，表示以http開頭，以txt結(jié)束為特征的內(nèi)容，程序執(zhí)行流程說明如圖3。

圖2 系統(tǒng)流程圖Fig.2 A flowchart of our system

圖3 數(shù)據(jù)的URL分拆和提取功能的偽代碼Fig.3 The pseudo codes for the function of splitting URL and retrieving needed data

通過上述過程，就可以得到國際地球自轉(zhuǎn)服務(wù)組織發(fā)布的所有Bulletin A文本文件對(duì)應(yīng)的URL。進(jìn)而只需要通過http訪問這些URL，即可以下載獲得Bulletin A的相應(yīng)文本文件。

2.3 IERS Bulletin A數(shù)據(jù)分拆與提取

數(shù)據(jù)分拆也是一樣的方法，通過構(gòu)造合適的正則表達(dá)式，定位到相應(yīng)的位置，再從中分離所需要的數(shù)據(jù)。由上述國際地球自轉(zhuǎn)服務(wù)組織BULLETIN A中的文本文件的格式分析可知，所需要的數(shù)據(jù)閏秒及其開始使用日期、實(shí)測(cè)值、預(yù)報(bào)值分別位于一般信息GENERAL INFORMATION、組合的地球方向參數(shù)COMBINED EARTH ORIENTATION PARAMETERS、預(yù)報(bào)值PREDICTIONS這3部分中。

2.3.1 閏秒提取

從一個(gè)數(shù)據(jù)文件中提取閏秒數(shù)據(jù)并不困難。閏秒及其開始使用日期位于一般信息中的公式TAIUTC中，公式TAI-UTC的格式也是固定不變的。雖然公式TAI-UTC中閏秒和開始使用日期的格式是固定的，但是無法用一個(gè)正則表達(dá)式匹配和分拆這兩個(gè)數(shù)據(jù)。分拆和提取閏秒開始使用日期需要編寫正則表達(dá)式:′＾Beginning(.?):＄′匹配閏秒開始使用日期。分拆和提取閏秒需要編寫正則表達(dá)式: "TAI-UTC.?＝(.?)seconds"匹配閏秒。

但需要考慮到，由于閏秒及其開始使用日期在每一個(gè)數(shù)據(jù)文本文件中重復(fù)出現(xiàn)，最終生成的閏秒數(shù)據(jù)文件關(guān)鍵是要保證存儲(chǔ)不重復(fù)的閏秒及其開始使用日期。這就需要通過一個(gè)臨時(shí)文件存儲(chǔ)日期信息，并進(jìn)行重復(fù)數(shù)據(jù)判斷，程序?qū)崿F(xiàn)的偽代碼見圖4，最終生成的數(shù)據(jù)格式見圖5。

圖4 閏秒數(shù)據(jù)的分拆偽代碼Fig.4 The pseudo codes for the function of splitting data about leap seconds

2.3.2 實(shí)際觀測(cè)值獲取

實(shí)測(cè)值位于組合的地球方向參數(shù)中的國際地球自轉(zhuǎn)服務(wù)組織快速服務(wù)中，每次公布的實(shí)測(cè)值有7條，且有固定的頭部IERS Rapid Service。為了分拆和提取實(shí)際的觀測(cè)值，需要編寫匹配實(shí)際觀測(cè)值的正則表達(dá)式。由于實(shí)際的觀測(cè)值會(huì)隨著時(shí)間的改變而改變，然而實(shí)際觀測(cè)值有固定的頭部和固定的記錄數(shù)，因此編寫固定頭部的正則表達(dá)式比編寫實(shí)際觀測(cè)值的正則表達(dá)式更有利于實(shí)際觀測(cè)值的分拆和提取。系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)中，采用正則表達(dá)式′.?IERS Rapid Service.?′作為實(shí)際觀測(cè)值的匹配條件。在找到數(shù)據(jù)起始位置后，進(jìn)一步逐行讀取數(shù)據(jù)就可以獲得所需要的MJD、極移(x，y)數(shù)據(jù)和UT1-UTC。

2.3.3 文件中的預(yù)報(bào)值的分拆和提取功能的實(shí)現(xiàn)

預(yù)報(bào)值位于預(yù)報(bào)值部分中的預(yù)報(bào)值記錄部分。預(yù)報(bào)值記錄部分由固定的頭部格式和固定的結(jié)尾格式。預(yù)報(bào)值與預(yù)報(bào)值分拆方法基本類似，根據(jù)預(yù)報(bào)值記錄部分有固定的頭部格式和固定的結(jié)尾格式的特征，編寫如下正則表達(dá)式:

2.4 數(shù)據(jù)歸檔

為了滿足中國太陽射電日像儀的高精度位置計(jì)算需求，最終獲得的數(shù)據(jù)分別保存在2個(gè)文件中。分別是閏秒數(shù)據(jù)文件、國際地球自轉(zhuǎn)服務(wù)數(shù)據(jù)文件(含實(shí)測(cè)值數(shù)據(jù)文件和預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)文件)。

(1)閏秒數(shù)據(jù)文件

在閏秒文件中保存所有的閏秒數(shù)據(jù)，并把原數(shù)據(jù)中的32.000000和1 January 1999轉(zhuǎn)化成形如1999 1 1 32.000000的格式進(jìn)行數(shù)據(jù)歸檔，在歸檔閏秒及其開始使用日期的數(shù)據(jù)時(shí)要按照閏秒開始使用日期的時(shí)間先后順序依次歸檔。在具體的位置計(jì)算時(shí)，判斷當(dāng)前的日志是否超過跳秒日期，如果超過則閏秒值可以采用跳秒日期后的時(shí)間。文件內(nèi)容如圖5。

圖5 閏秒文件中的數(shù)據(jù)Fig.5 Entries in a local data file about leap seconds

(2)國際地球自轉(zhuǎn)服務(wù)數(shù)據(jù)文件

國際地球自轉(zhuǎn)服務(wù)數(shù)據(jù)文件采用二進(jìn)制存儲(chǔ)，以32個(gè)字節(jié)存儲(chǔ)一天的相應(yīng)數(shù)據(jù)，第1行數(shù)據(jù)為2004年12月31日。按字節(jié)順序?qū)?yīng)的格式為:

字節(jié)類型定義2字節(jié)Short年1字節(jié)char月1字節(jié)char日4字節(jié)intMJD 8字節(jié)doublex 8字節(jié)doubley 8字節(jié)doubleut1-utc

iersSync系統(tǒng)自動(dòng)維護(hù)的數(shù)據(jù)，包括從2004年12月31日開始，一直到最新發(fā)布日期以后一年的數(shù)據(jù)。在發(fā)布日期以前的數(shù)據(jù)為實(shí)測(cè)值，發(fā)布日期以后的為預(yù)報(bào)值。每次更新完成后，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)將更新的數(shù)據(jù)寫入文件。

采用二進(jìn)制存儲(chǔ)的主要目的在于提高數(shù)據(jù)的讀取速度，在讀取數(shù)據(jù)時(shí)，只需要計(jì)算觀測(cè)日期的簡化儒略日，減2004年12月31日的簡化儒略日，結(jié)果乘以32，就可以獲得文件指針的偏移值。通過類似于fseek的功能跳轉(zhuǎn)文件指針后讀取32字節(jié)，就可以獲得對(duì)應(yīng)的觀測(cè)日期的數(shù)據(jù)。此外，通過二進(jìn)制存儲(chǔ)，也利于數(shù)據(jù)的更新，在每周的數(shù)據(jù)更新時(shí)，也只需要更新相應(yīng)的字節(jié)即可。

3 系統(tǒng)運(yùn)行與相關(guān)問題討論

3.1 系統(tǒng)運(yùn)行

整個(gè)程序采用Python開發(fā)，可以簡單地集成到其它軟件中，也可以獨(dú)立運(yùn)行。在實(shí)際使用過程中，如果是重新建立初始數(shù)據(jù)，將歷史資料全部補(bǔ)齊，下載的時(shí)間取決于網(wǎng)絡(luò)速度，全部文件的分拆大約需要15 min的時(shí)間。隨后的增量數(shù)據(jù)更新過程則比較快，一般單次更新的時(shí)間均小于10 s，已經(jīng)足夠保障中國太陽射電日像儀數(shù)據(jù)處理PIPELINE的要求。

為了實(shí)現(xiàn)定時(shí)的更新，可以利用Linux操作系統(tǒng)的crontab等，固定一個(gè)時(shí)間自動(dòng)運(yùn)行程序。中國太陽射電日像儀是白天觀測(cè)，晚上數(shù)據(jù)處理，因此更新時(shí)間設(shè)在每日16∶00時(shí)，這樣不影響頭一天的位置計(jì)算，也不影響晚上的數(shù)據(jù)處理。

3.2 數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性檢查

為確保數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，做到萬無一失，通過軟件測(cè)試、隨機(jī)抽樣和人工校對(duì)的方式對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行校驗(yàn)。在實(shí)際運(yùn)行過程中發(fā)現(xiàn)國際地球自轉(zhuǎn)服務(wù)組織的數(shù)據(jù)存在一些錯(cuò)誤:提取的閏秒開始使用日期及其閏秒值的轉(zhuǎn)化形式中出現(xiàn)了如下1999 1 1 32.000000、1999 1 1 33.000000和2006 1 1 33.000000 3條有沖突的記錄，經(jīng)過手工校驗(yàn)發(fā)現(xiàn)從2005－01－06到2005－12－29之間發(fā)布的數(shù)據(jù)中用的是1999－01－01開始的32.000000的閏秒，只有2006－01－05發(fā)布的數(shù)據(jù)中用的是1999－01－01開始的33.000000的閏秒，從2006－01－12到2008－12－31發(fā)布的數(shù)據(jù)中用的是2006－01－01開始的33.000000的閏秒。從核實(shí)發(fā)現(xiàn)2006－01－05發(fā)布的數(shù)據(jù)中的閏秒開始使用日期是錯(cuò)誤的。

此外，通過數(shù)據(jù)校驗(yàn)方法發(fā)現(xiàn)BULLETIN A中沒有發(fā)布2005－01－28到2005－02－03這7天的實(shí)測(cè)值，2010－04－29發(fā)布TextFile的2010－04－23到2010－04－29是無法訪問的。其它數(shù)據(jù)通過軟件測(cè)試和人工校對(duì)的方式確認(rèn)了實(shí)測(cè)值的記錄數(shù)是全數(shù)據(jù)生成。通過隨機(jī)抽樣的方式抽取實(shí)測(cè)值中的5%的樣本值，經(jīng)人工校對(duì)的方式發(fā)現(xiàn)沒有錯(cuò)誤的數(shù)據(jù)。

3.3 基于日志文件的準(zhǔn)事務(wù)文件處理

為了使整個(gè)系統(tǒng)更為魯棒，避免過多的人工進(jìn)一步影響最終的數(shù)據(jù)文件的一致性與完整性，避免由于錯(cuò)誤計(jì)算產(chǎn)生錯(cuò)誤的科學(xué)觀測(cè)數(shù)據(jù)，iersSync系統(tǒng)通過兩個(gè)日志文件(執(zhí)行日志文件-runlog、已更新日志文件updatelog)解決國際地球自轉(zhuǎn)服務(wù)組織的數(shù)據(jù)更新可靠性問題。如前所述，國際地球自轉(zhuǎn)服務(wù)組織的數(shù)據(jù)每周更新的實(shí)測(cè)值將覆蓋原有數(shù)據(jù)中的預(yù)報(bào)值，新的預(yù)報(bào)值又有可能追加到數(shù)據(jù)文件中。每一次的數(shù)據(jù)更新中，有可能出現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)中斷、系統(tǒng)故障、斷電等異常情況，要確保iersSync在這些情況下，可以自動(dòng)重新下載數(shù)據(jù)。確保下載的數(shù)據(jù)準(zhǔn)確無誤地更新到本地國際地球自轉(zhuǎn)服務(wù)組織數(shù)據(jù)文件中，是iersSync的核心問題，也是其重要特色。

執(zhí)行日志文件遵從“開始工作前寫入，工作完成清除”這一基本原則，如果在程序運(yùn)行時(shí)，發(fā)現(xiàn)某個(gè)文件還有內(nèi)容沒有被清除，則可以判斷為前一工作沒有正常結(jié)束，這個(gè)時(shí)候只需要簡單地重復(fù)處理這一工作即可。已更新日志文件用來避免每次運(yùn)行時(shí)都不斷地從頭開始，通過記錄最后一次更新成功的文件名稱，系統(tǒng)啟動(dòng)時(shí)判斷是否需要更新當(dāng)前數(shù)據(jù)，簡化了程序的更新，特別是有效地提高了程序執(zhí)行效率。

4 結(jié) 論

本文針對(duì)中國太陽射電日像儀數(shù)據(jù)處理要求，設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了一套針對(duì)天文星表高精度位置計(jì)算的自動(dòng)數(shù)據(jù)獲取與同步軟件iersSync，軟件可以訪問國際地球自轉(zhuǎn)服務(wù)組織官網(wǎng)下載數(shù)據(jù)，從原始數(shù)據(jù)的復(fù)雜文本中提取相應(yīng)的參數(shù)數(shù)據(jù)，并自動(dòng)歸檔形成本地?cái)?shù)據(jù)文件，滿足中國太陽射電日像儀高精度位置計(jì)算的要求。iersSync的運(yùn)行無需人工干預(yù)，經(jīng)過嚴(yán)格測(cè)試與檢驗(yàn)后，證明所獲取的數(shù)據(jù)準(zhǔn)確無誤，可以滿足中國太陽射電日像儀的數(shù)據(jù)計(jì)算處理需要。iersSync軟件的實(shí)現(xiàn)，有如下應(yīng)用價(jià)值:

(1)解決了長期以來各望遠(yuǎn)鏡系統(tǒng)采用人工維護(hù)數(shù)據(jù)的問題，降低了數(shù)據(jù)錯(cuò)誤的風(fēng)險(xiǎn)。符合新一代天文望遠(yuǎn)鏡設(shè)備自主觀測(cè)的思想。

(2)為中國太陽射電日像儀數(shù)據(jù)處理打下了較好的基礎(chǔ)，對(duì)當(dāng)前各天文望遠(yuǎn)鏡數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)的開發(fā)與設(shè)計(jì)提供了良好的借鑒和參考價(jià)值。

(3)軟件采用開源的方式發(fā)布，供天文學(xué)家在類似的場(chǎng)合使用，如人造衛(wèi)星觀測(cè)等領(lǐng)域。

當(dāng)然，iersSync仍存在一些不足，當(dāng)前過于依賴國際地球自轉(zhuǎn)服務(wù)組織網(wǎng)站的數(shù)據(jù)，今后也將考慮從其它網(wǎng)站如法國http://hpiers.obspm.fr/等獲取數(shù)據(jù)，這樣可以進(jìn)一步強(qiáng)化系統(tǒng)的可靠性，這也是今后的工作重點(diǎn)。

致謝：衷心感謝在成文與系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)過程中與中國科學(xué)院云南天文臺(tái)李語強(qiáng)老師的討論。

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Design and Implementation of a Dynamic System of Retrieving and Updating IERS Data

Shi Congming1，Wang Wei2，Wang Feng1，3，Deng Hui1，Ji Kaifan1
(1.Key Laboratory of Applicatios of Computer Technologies of the Yunnan Province，University of Science and Technology of Kunming，Kunming 650500，China，Email:wangfeng＠cnlab.net；2.National Astronomical Observatories，Chinese Academy of Sciences，Beijing 100012，China；3.Yunnan Observatories，Chinese Academy of Sciences，Kunming 650011，China)

It is a fundamental issue in astronomical research to achieve high-precision calculations of target positions.To fulfill the requirements of high-precision calculations of positions in pipeline data processing for the Chinese Solar Radio Heliograph(CSRH)，in this paper we propose a dynamic system of automatically retrieving and updating data to obtain useful parameter values from the IERS website.The method can automatically download and analyze a text file published on the IERS website.Values of the needed parameters，including the earth orientation，leap second，and polar motion，can be extracted from canonical expressions of the text file and saved to a specified local file.The values include measured and predicted ones.With the method a local database of IERS parameter records since December 31，2004 has been established.The database is being updated weekly in the automated mode by checking the IERS website. Our study provides a general method to maintain astronomical data essential to high-precision calculations of target positions.It avoids the conventional need to manually maintain such data.It is valuable to the design of pipeline data processing for the CSRH.The routines for the method were written with the Python language and can be easily integrated into other astronomical software packages.

IERS；Dynamic；Data retrieval；Update

TP393.092

A

1672－7673(2014)04－0396－08

2014－01－02；

2014－01－28

石聰明，男，碩士.研究方向:軟件架構(gòu)，網(wǎng)絡(luò)安全，天文計(jì)算方法.Email:cnshicongming＠gmail.com

王 鋒，男，教授.研究方向:天文技術(shù)與方法.Email:wangfeng＠cnlab.net