Материалы 17-й Всероссийской открытой конференции «Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса», Москва, ИКИ РАН, 2019 год

(http://conf.rse.geosmis.ru)

Реализация облегчённой версии паттерна Модель/Представление/Контроллер в кроссплатформенном программном обеспечении для спектрофотометра Брюэра для продолжения долгосрочных измерений озона и ультрафиолетовой радиации на глобальной сети

Савиных В.В. (1)
(1) Институт физики атмосферы имени А. М. Обухова РАН, Москва, Россия
Наблюдаемое с 1998 года восстановление озонового слоя, вероятно вызванное запрещением выбросов отдельных озоноразрушающих веществ, всё ещё является неустойчивым. В этой связи задача обеспечения однородности наблюдений за озоном по сравнению с измерениями предыдущих десятилетий продолжает оставаться актуальной. Глобальная сеть полностью автоматизированных спектрофотометров Брюэра, предоставляющая данные озона и ультрафиолетовой радиации, функционирует с начала 1980-х годов. Программное обеспечение (ПО) для управления Брюэром разрабатывалось более 35 лет назад для компьютеров с операционной системой (ОС) MS-DOS и нуждается в переработке для продолжения долгосрочных наблюдений на вычислительных платформах с современными многозадачными ОС. Новое кроссплатформенное ПО для управления спектрофотометром Брюэра и первичной обработки получаемых с его помощью результатов измерений разрабатывается в ИФА им. А.М. Обухова РАН. В новом ПО реализована собственная «облегчённая» версия паттерна программирования Модель/Представление/Контроллер (МПК), поскольку использование архитектуры Модель/Представление платформы разработки приложений Qt с большими массивами данных измерений предъявляет высокие требования к вычислительным возможностям управляющего наблюдениями устройства. Это обстоятельство не позволяет использовать в данном качестве набирающие в последние годы популярность мобильные устройства (смартфоны и планшеты). Паттерн проектирования МПК разделяет код приложения на три взаимосвязанных компонента – данные приложения (модель), интерфейсы спектрофотометра и пользователя для потребления этих данных (представление) и управляющую логику (контроллер) – таким образом, что модификация каждого из этих компонентов может осуществляться независимо. Модель – динамическая структура – управляет данными, логикой и правилами приложения. Представление осуществляет отображение модели в определённом формате. Контроллер принимает ввод и преобразует его в команды для модели или представления. Облегчённый паттерн МПК для спектрофотометра Брюэра разработан на версии языка программирования C++ ISO/IEC 14882:2014 (C++14) с использованием кроссплатформенного каркаса для разработки приложений Qt. В качестве постоянного хранилища данных измерений используется встраиваемая в приложение реляционная СУБД SQLite. Тестирование данного ПО осуществляется на Брюэре MkII №043 Высокогорной научной станции ИФА им. А.М. Обухова РАН (ВНС). Получаемые результаты измерений сопоставляются со спутниковыми данными Aura OMI, которые Aura Validation Data Center предоставляет ВНС как соучастнику валидации спутника Aura. Предложенная модель разработки ПО для управления спектрофотометром Брюера обеспечивает целостность и согласованность получаемых данных измерений и одновременно значительно уменьшает объем разрабатываемого кода.
Работа выполнена в рамках темы ГЗ №0129-2019-0002.

Ключевые слова: долгосрочные наблюдения озона, спектрофотометр Брюэра, мониторинг восстановления озонового слоя, спектральная ультрафиолетовая радиация, кроссплатформенное программное обеспечение, платформа Qt, СУБД SQLite
Литература:
  1. Ball W.T., Alsing J., Mortlock D.J., Staehelin J., Haigh J.D., Peter T., Tummon F., Stübi R., Stenke A., Anderson J., Bourassa A., Davis S.M., Degenstein D., Frith S., Froidevaux L., Roth C., Sofieva V., Wang R., Wild J., Yu P., Ziemke J.R., Rozanov E.V. Evidence for a continuous decline in lower stratospheric ozone offsetting ozone layer recovery // Atmos. Chem. Phys. 2018. Vol. 18, P. 1379-1394, doi: 10.5194/acp-18-1379-2018.
  2. Oram D.E., Ashfold M.J., Laube J.C., Gooch L.J., Humphrey S., Sturges W.T., Leedham-Elvidge E., Forster G.L., Harris N.R.P., Mead M.I., Samah A.A., Phang S.M., Ou-Yang C.-F., Lin N.-H., Wang J.-L., Baker A.K., Brenninkmeijer, C.A.M., Sherry D. A growing threat to the ozone layer from short-lived anthropogenic chlorocarbons // Atmos. Chem. Phys. 2017. Vol. 17, P. 11929-11941, doi: 10.5194/acp-17-11929-2017.
  3. Strahan S.E., Douglass A.R. Decline in Antarctic Ozone Depletion and Lower Stratospheric Chlorine Determined From Aura Microwave Limb Sounder Observations // Geoph. Res. Lett. 2018. Vol. 45, P. 382–390, doi: 10.1002/2017GL074830.
  4. Zerefos C.S., Eleftheratos K., Kapsomenakis J., Solomos S., Inness A., Balis D., Redondas A., Eskes H., Allaart M., Amiridis V., Dahlback A., De Bock V., Diémoz H., Engelmann R., Eriksen P., Fioletov V., Gröbner J., Heikkilä A., Petropavlovskikh I., Jarosławski J., Josefsson W., Karppinen T., Köhler U., Meleti C., Repapis C., Rimmer J., Savinykh V., Shirotov V., Siani A.M., Smedley A.R.D., Stanek M., Stübi R. Detecting volcanic sulfur dioxide plumes in the Northern Hemisphere using the Brewer spectrophotometers, other networks, and satellite observations // Atmos. Chem. Phys. 2017. Vol. 17, P. 551-574, doi: 10.5194/acp-17-551-2017.
  5. Gamma E., Helm R., Johnson R., Vlissides J. Design Patterns: Elements of Reusable Object-Oriented Software, First Edition. Upper Saddle River, NJ: Addison-Wesley Professional, 1994. 395 p.
  6. Savinykh V.V., Postylyakov O.V. On development of cross-platform software to continue long-term observations with the Brewer Ozone Spectrophotometer // Proc. SPIE. 2018. V. 10786. 107860V. P. 1-12. doi: 10.1117/12.2515121.
  7. Savinykh V.V., Postylyakov O.V. Implementing the Model/View architecture in software of Brewer Network Spectrophotometer for long-term monitoring of UV radiation and ozone atmospheric content // IOP Conf. Ser.: Earth Environ. Sci., 231, 012045, 2019; doi: 10.1088/1755-1315/231/1/012045.
  8. Sherriff N. Learn Qt 5. Birmingham: Packt Publishing, 2018. 346 p.
  9. Stroustrup B. The C++ programming language, Fourth edition. Upper Saddle River, NJ: Addison-Wesley Professional, 2013. 1368 p.
  10. Kreibich J. Using SQLite. Sebastopol: O’Reilly, 2010. 525 p.

Презентация доклада

Дистанционные методы исследования атмосферных и климатических процессов

212