Radares Mirando al Sur

Fundamentos, Tecnologías, Aplicaciones, Historia y Memoria

Etiqueta: procesamiento

  • Niveles de la información en los radares meteorológicos

    Niveles de la información en los radares meteorológicos

    En un artículo anterior vimos dónde se usa la informática en un radar meteorológico: control, adquisición y procesamiento de señales, procesamiento de datos y análisis de la información. Vimos también que esos cuatro aspectos no son compartimentos estancos, sino capas de una misma arquitectura. Ahora toca mirar el mismo sistema desde otro ángulo: cómo fluye la información por esas capas.

    La información de radar se organiza conceptualmente en cinco niveles. No se trata de cinco programas distintos ni de cinco módulos físicos separados, sino de cinco estados sucesivos del dato: desde la señal eléctrica que sale del receptor hasta la imagen final con interpretación meteorológica. Cada nivel añade contexto, utilidad y valor, pero también impone sus propias exigencias informáticas: digitalización, formatos, compresión, georreferenciación, visualización e integración con otras fuentes.

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  • VESTA|Process, el genial pintor de las imágenes de radar

    VESTA|Process, el genial pintor de las imágenes de radar

    Un post para dar a conocer las potencialidades del software gnerador de productos informáticos y visualizador de las imágenes de los productos de radar.

    VESTA|Process no es un software muy conocido a nivel mundial. Se ha usado en Cuba durante 30 años con los ocho radares cubanos y se usó con los radares de Venezuela por más de 10 años. Ha sido exhibido en Colombia, Nicaragua, Guatemala, Honduras y Costa Rica en cursos impartidos por especialistas cubanos. A lo largo de estos 30 años, VESTA|Process ha creado imágenes impactantes y deseo compartirlas con mis asiduos lectores.

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  • VESTA|Process, el software que clavó la pica en Flandes

    VESTA|Process, el software que clavó la pica en Flandes

    He analizado datos de muchos radares a lo largo de 45 años de trabajo. mayormente, los cubanos, pero también lo hice con datos de radares en Canadá, en Estados Unidos, en Alemania, en Italia, en la Unión Soviética, en Venezuela, en Nicaragua, en Honduras, en Colombia y en Guatemala. Para esto he usado las más disímiles aplicaciones informáticas de diversos fabricantes. Les puedo asegurar a mis incrédulos lectores que la aplicación más versátil y flexible con la que he trabajado ha sido el VESTA|Process que está cumpliendo ya 30 años en explotación; pero mejor les cuento cómo llegamos hasta ahí antes de explicarles en qué consiste.

    Orígenes

    Sin lugar a dudas, la semilla la sembró el Dr. Borís Koloskov, del Obserrvatorio Aerológico Central de la URSS, que vino a Cuba en 1986, como asesor del Laboratorio Conjunto Soviético Cubano para el procesamiento de radar dentro de los Experimentos de Lluvia Provocada. En esa época, en el radar de Camagüey estaba instalado un sistema de grabación de la información digitalizada de radar (AKSORS), que se procesaba en una mainframe EC-1035.

    Los resultados eran CAPPIs a diferentes alturas (de 1 km en 1 km), impresos en papel (cifrokartas, las llamaban los rusos). Boris, como yo era el ingeniero a cargo del radar MRL-5 y él era muy exigente con el estado técnico y la calibración del radar, se empeñó en explicarme todo lo del procesamiento de la información al nivel de experto, al detalle. Yo fui muy receptivo.

    Los experimentos se detuvieron en 1991 con la desaparición de la Unión Soviética. En 1993 teníamos en el viejo radar MRL-5 (el que estaba en un furgón en el Centro Meteorológico de Camagüey) un sistema computarizado que ejecutaba las observaciones del radar de forma automática (ARGOS).

    En 1994 nos regalan un nuevo radar MRL-5 que habríamos de montar en la Loma de la Mula con un revolucionario sistema de control sin consolas de operación, solo con mando automático. El antiguo operador se convertiría en analista de la información de radar procesada. Para eso necesitábamos un software revolucionario y yo sabía muy bien qué debía hacer este software: todo aquello que Koloskov muy engorrosamente realizaba a mano analizando con éxito los CAPPIs en papel.

    Nace una revolución

    En eso estábamos cuando llegó Marco, recién graduado en 1995. Marco y yo compartimos una amplia cultura de lectores empedernidos que nos hace ser muy imaginativos. Yo le llevo 17 años de ventaja; pero Marco me llevaba de ventaja que es más imaginativo e inteligente que yo y asimilaba muy rápido mi experiencia. Yo le daba un curso comprimido y express de conocimientos de radar y le explicaba claramente qué debía hacer el sistema y muy someramente le explicaba lo que habíamos hecho en los 12 años anteriores y cómo yo creía que debía hacerse; pero dándole un amplio margen de acción.

    Hubo varios factores que hicieron posible un software revolucionario. 1) Acababa de salir Windows 95. 2) Acababa de salir Delphi de Borland con su novedosa biblioteca de componentes visuales. 3) Marco provenía de un grupo de programadores de élite de la Universidad de Las Villas llamado Merchise. 4) Marco era un programador muy avanzado cuando llegó a nosotros, a pesar de que apenas tenía 22 años, y ya tenía aplicaciones introducidas en la práctica. 5) Marco no sabía lo que hacían las otras aplicaciones de software del mundo, yo sí, pero me cuidé de que él no se permeara de lo que hacían otros, si no de satisfacer mis requerimientos para que no tuviera contaminación ni límitaciones.

    La diferencia fundamental de todo lo que se había hecho en Cuba y en el mundo y lo que yo quería hacer es que la «criatura», VESTA|Process la llamó Marco, debía ser un software de ANÁLISIS INTERACTIVO. y no solamente un generador de productos en modo automático. Marco puso manos a la obra y ya en 1996 VESTA|Process, adelantándose un año al radar para el cual se creó, veía la luz. Incialmente lo corriamos con los datos del Argos (de Camagüey) y de DR (de Casa Blanca); pero ya habíamos creado el formato de los datos que generaría el nuevo radar.

    ¿De qué va VESTA|Process?

    El dato primario de radar es una matriz tridimensional en coordenadas esféricas, por tanto, no es una información que los humanos puedan ver directamente en su forma nativa. Para poderlo entender por medio de una computadora se requiere buscar cortes de la matriz tridimensional que puedan ser convertidos a planos bidimensionales, comprensibles para los humanos. A esto se dedican los así llamados Procesadores de Datos o Procesadores Secundarios de la Información de Radar. VESTA|Process entra en esa categoría.

    La misión del Procesamiento de los Datos es convertir los datos primarios, de coordenadas cuasi esféricas a coordenadas cartesianas georreferenciadas y generar los así llamados «productos». Los productos van a ser matrices de datos bidimensionales, que pueden estar en coordenadas polares o cartesianas. Estas matrices bidemensionales que son cortes (horizontales, verticalaes o transversales) en la matriz trimensional esféfica deben ser convertidas a imágenes para que puedan ser visualizadas.

    El procesador de datos puede ser solamente un generador de productos o puede estar acompañado de un generador de imágenes también. Este es el caso de VESTA|Process. Con este producto Marco inauguraba la marca registrada VESTA™ que acompañaría a todos los productos de LADETEC hasta el año 2022.

    La magia de la conversión geométrica instantánea

    Una joya de la programación orientada a objetos es el módulo de conversión geométrica («grid» se llama), que se usa para lograr cortes en la matriz tridensional en coordenadas cuasi-esféricas y generar matrices bidimensionales en coordenadas polares. A diferencia de otras aplicaciones de este tipo, VESTA|Process no está «amarrado» a la resolución espacial del dato de entrada para definir la resolución del dato de salida. Lo mismo funciona si el dato de entrada es muy burdo (muy espaciado) y le pides un dato de salida con una resolución muy fina, que si al revés, el dato de entrada es de resolución muy fina y le pides un dato de salida con resolución burda. En el primer caso interpola, en el segundo, promedia.

    VESTA|Process siempre genera cualquier producto a partir de la matriz original y lo hace en tiempo real. Las consideraciones geométricas son configurables de producto a producto. Se puede generar un mismo tipo de producto, digamos un CAPPI, con diferentes resoluciones de salida y una y otra vez, VESTA|Process lo genera a partir del dato primario. Por ejemplo, para una misma observación de radar podemos generar un mismo CAPPI, digamos de 0 a 1 km de altura, pero con resoluciones de 0.15 km x 0.15 km, 1.6 km x 1.6 km, 2.1 km x 2.1 km, 4.0 km x 4.5 km y así sucesivamente las resoluciones de salida deseadas, cualesquieras que estas sean.

    Viviendo en un mundo de Ventanas

    Marco concibió algo que resultó muy novedoso y cómodo para el procesamiento: cada producto es una ventana. Como cualquier ventana en Windows, el producto tiene vida propia: tamaño, posición en el lienzo de trabajo, zoom, pan y scroll, paleta de colores … de modo que la forma en que se visualiza cada producto es totalmente flexible y atañe solamente a esa ventana. Todo es parametrizable y el sistema recuerda o no (según se desee), las preferencias de cada tipo de producto.

    Estas características resultan muy importantes cuando se está analizando una situación meteorológica complicada. Las posibilidades son realmente infinitas y los analistas la usan de forma muy creativa para identificar características de los radioecos que les permitan caracterizar el fenómeno que están viendo y emiir un alerta cuando resulte conveniente. Yo no he visto nada igual a eso.

    Cada producto (pueden llegar a ser muchos) muestra diferentes características de los radioecos, y el trabajo con múltiples ventanas permite evidenciar estas caracterísitcas en un solo golpe de vista, viendo el fenómeno desde diferentes ángulos. Tenga en cuenta mi lector que Windows 95 recién se estrenaba y Marco aprovechó al máximo sus posibilidades, como decimos en el argot beisbolero «al primer bounce».

    Un precursor de la Internet de las Cosas

    Marco sembró desde el inicio la posibilidad de que cada módulo de VESTA|Process (después hizo lo mismo con el spftware de adquisición y control) pudiera ser comandando y pudiera intercambiar datos con otra aplicación externa. Estábamos a 10 años de que en los radares (y en LADETEC) tuviéramos conexión a Internet.

    Para lograrlo Marco empleó COM (Component Object Model, y su extensión DCOM para la distribución a través de redes) en la comunicación de cada parte del software con otro y sobre él uso OLE Automation, que es una capa que usa de forma estricta la interfaz IDispatch para permitir que lenguajes de alto nivel y de scripting (como Visual Basic o Python) controlen y manipulen componentes sin necesidad de enlaces estáticos complejos.

    Haber sembrado esto dentro del VESTA|Process nos permitió años después irlo complementando con otras aplicaciones como fueron VESTA|Autómata, VESTA|Mosaico, VESTA|Distribuidor, VESTA|Supervisor y VESTA|Web. También permitió que VESTA|Process llamara a Microsoft Office Word para imprimir reportes de lluvia en modo texto. Una visión de futuro increíble que ha permitido que este software llegue hasta nuestros días aún en explotación.

    Rapidez, flexibilidad y compatibilidad

    VESTA|Process es una aplicación que permite abrir numerosas ventnas en el lienzo de trabajo con disímiles productos, cada uno de ellos con el zoom, y el scroll que permiten visdualizar y evidenciar determinadas características de una formación nubosa precipitable y explorar con el cursor que se va moviendo por todas las ventanas mostrando los valores puntuales de las diferentes variables con las que se ha fabricado cada producto. Esto se hace de forma muy rápida y cómoda. Dominar todas las potencialidades de la aplicación.

    He impartido cursos de explotación de radar y de Meterología Radárica en numerosas ocasiones en el extranjero. Siempre reto a los locales a analizar una observación cualquiera de su radar, ellos con la aplicación de su fabricante y yo con VESTA|Process. Obviamente, les gano por un buen tramo (si no no les haría el cuento, que a nadie le gusta hablar de sus frcasos). No es que las aplicaciones de los fabricantes no permitan hacer lo que yo les pido, es que lo hacen de forma muy engorrosa y lenta, no están previstas para eso.

    VESTA|Process tiene un poderoso mecanismo (translator lo llamó Marco) para ingestar datos primarios de otros radares y también mecanismos para exportar los resultados del procesamiento en disímiles formatos amliamente conocidos.

    Sorpresas del destino

    En 1991 se terminaron abruptamente los experimentos de Lluvia Provocada en Camagüey tras más de 10 años de fructífera colaboración. Nada que hacer, la Unión Soviética desapareció. Mantuvimos contactos por cartas, cada quién con los más afines. Pasó el tiempo y pasó un águila por el mar.

    En el año 2005, debido a la intensa sequía en la zona norte oriental el Estado Cubano organiza una campaña de LLuvias Provocadas en esta zona. Los científicos cubanos del Instituto de Meteorología convencen a la direccíón del Programa de traer (contratados) asesores y equipamiento rusos para los aviones.

    Retornsron nuestros viejos conocidos. Mi asesor el Dr. Boris Koloskov también fue contratado y ¡Oh Sorpresa! se tropieza con una aplicacióon de escritorio llamada VESTA|Process que cumplía justamente sus más recónditas aspiraciones y sus más fantásticos sueños.

    Ejecutó todo el procesamiento con VESTA|Process, le econtró un par de bugs (porque la usó mucho más intensiva y a profundidad en todas sus múltiples opciones y aún así pidió más.

    El halló magnífico eso de generar todo tipo de productos y acomodarlos todos en el lienzo a la vez para ir viendo la evolución de os radioecos durante el proceso de inseminación de las nubes. Pero … él habría tantos productos que entre una observación y la otra no le daba tiempo a abrirlos y reorganizarlos de nuevo de la misma forma. Ya Marco no trabajaba con nosotros desde el 2003. Entonces, el ingeniero Wilfredo J. Pozas Pérez le buscó una solución genial, una opción de auto-actualización que al entrar cada nueva observación, volvía a actualizar los mismos productos y mantenerlos en pantalla en el mismo orden. Wilfre la llamó «Piloto Automático».


    ¿Qué decirle amables lectores? Durante 30 años he disfrutado de esta aplicación, ha sido mi mascota favorita tanto para analizar situaciones en tiempo real, como para impartir conferencias, incluso para verificar el estado técnico de los radares y calibrar unos con otros.

    ¿Que por qué VESTA? No sé, preguntenle a Marco. Antes que eso teníamos a HERMES y a ARGOS; pero en griego la diosa VESTA se dice HESTIA y Marco y yo estábamos de acuerdo en que HESTIA no suena bonito.

    Con el paso de las actualizaciones de Windows, VESTA|Process ha tenido dificultades cada vez mayores. Recursos de Windows que estaban en la versión ´95 fueron desapareciendo. Ya en Windows 10 corre muy pesamente y se bloquea ante ciertas operaciones. Parecía que le había llegado su fin con Windows 11.

    Cuando de repente … LAMULA™ Process.

    Bueno, como Scherezada, hay que dejar algo para mañana para entretener a mis lectores que si no me cortan la cabeza.

  • VCP en NEXRAD: El misterio de explorar la atmósfera

    VCP en NEXRAD: El misterio de explorar la atmósfera

    Si has empezado a probar LAMULA WebViewer —esa ventana abierta a tus datos de radar que presentamos hace unos días en el siguiente post — seguramente te habrás fijado en que, junto al identificador del radar (ej. BYX), la fecha y la hora, aparece un número de dos o tres cifras como VCP 12, VCP 31 o VCP 212. ¿Qué significa eso? ¿Por qué unos radares usan un VCP y otros otro? Y lo más importante para ti, que estás explorando los datos: ¿qué implica cada VCP en la calidad y el tipo de información que estás viendo?amos a desgranarlo.

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  • ¿Cuál es el misterio de la fluctuación de  los blancos meteorológicos?

    ¿Cuál es el misterio de la fluctuación de los blancos meteorológicos?

    En este artículo explico por qué la fluctuación de los ecos meteorológicos no es ruido, sino la clave para estimar reflectividad, velocidad y peligrosidad mediante procesamiento Doppler, y por qué automatizar esta tarea me ha tomado toda una vida. El procesamiento de las señales en los radares meteorológicos es mi pasión.

    Desde mis inicios como ingeniero en el radar MRL-5 de Camagüey (el primero de su tipo en Cuba), me resultó fascinante ver lo informativa que resultaban las señales en el osciloscopio (A-Scope) que muestra la amplitud en función de la distancia del eco (tiempo de retorno). Por una parte la amplitud te muestra la intensidad del objeto meteorológico y por otro, el grado de fluctuación de la señal te indica cuan «turbulento» es.

    A la mirada de un experto de radar esta información es muy relevante, en tanto en el indicador PPI se puede cotejar las dimensiones espaciales del eco y su posición con respecto al radar. En aquellos primeros años pensé que sería sencillo automatizar esa detección y estimación de las características del eco para identificar su peligrosidad.

    Estaba equivocado, esta tarea me ha tomado toda mi vida laboral y aún estoy enfrascado en ella. En este post trataré de explicar de forma sencilla por qué no es una tarea simple. Para esto hay que zambullirse en la naturaleza de las señales retornadas de objetos meteorológicos (nubes, lluvia, granizo, hielo, etc.).

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  • La Tormenta del Siglo. Lecciones aprendidas para La Vigilancia por Radar

    En las primeras horas del sábado 13 de marzo de 1993, la aparente calma de una noche habanera fue violentamente interrumpida cuando una monstruosa línea de tormentas severas, conectada a un frente frío y una profunda baja extratropical en el Golfo de México, azotó la ciudad con furia desatada. La tormenta barrió la capital con vientos huracanados que alcanzaron rachas de entre 160 y hasta 164 kilómetros por hora, arrancando árboles, destrozando techos y postes, y sumiendo a la población en el terror. Lo peor, sin embargo, llegó con la luz del día: mientras imperaba un ambiente invernal, las marejadas generadas en el golfo provocaron las peores inundaciones costeras en la historia de La Habana, con olas que penetraron el Malecón y calles aledañas, agravando la destrucción dejada por el viento. Este evento, conocido como la «Tormenta del Siglo», causó daños materiales masivos en la agricultura, la vivienda y la infraestructura, y aunque las advertencias meteorológicas existieron, la velocidad y ferocidad del fenómeno tomaron por sorpresa a la mayoría de los habitantes. Este evento me marcó profundamente y me dejó importantes lecciones que usé diez años después, cuando se me encargó crear el Servicio de Vigilancia Meteorológica por Radar en Cuba.

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  • El cono de silencio sobre los radares, donde no se ve la lluvia

    El cono de silencio sobre los radares, donde no se ve la lluvia

    Desde que comenzamos a publicar en la web imágenes de los radares automatizados, allá por el año 2006, muchos compañeros, especialmente de Centro de Pronósticos en Casa Blanca, me preguntaban el porqué del «hueco» en las imágenes de los radares. Especialmente les preocupaba el de Casa Blanca, porque el hueco «les privaba» de información sobre la capital. En el presente post pretendo mostrar técnicamente el porqué del hueco, pero mucho más que eso, demostrarles que el radar de Casa Blanca y cualquier otro de Cuba, sí puede «ver» la nubosidad que tienen encima y por tanto, dar cobertura total de 0 a 500 km y con esto deshacer un muy nocivo mito que impide una mejor utilización de los radares cubanos. Si le interesa el tema, siga leyéndome.

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  • Radares meteorológicos: el segmento de «última milla»

    ¿Para qué queremos radares meteorológicos? Para detectar fenómenos muy peligrosos antes de que impacten, que no pueden ser detectados con otros sensores ¿Y que hacemos con esa información? Generar avisos de la inminente ocurrencia de estos fenómenos. Y concretamente ¿Qué queremos saber de estos fenómenos? Pues muchas cosas: qué tipo de fenómeno (granizada, tornado, aeroavalancha, lluvia intensa), cuándo, en qué lugar, cómo se moverá, si se intensificará o no, qué tiempo va a durar, qué efectos va a tener, quiénes serían vulnerables… En Cuba hemos mejorado mucho todo el proceso para llegar a tener esta información dentro de los límites razonables que permite la Ciencia y la Tecnología en el momento actual; pero nos va quedando un eslabón pendiente: cómo hacer llegar esta información a los posibles afectados. Esto es lo que se conoce como «segmento de última milla» y a eso deseo dedicar este post.

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  • ¿Sabe usted que son las imágenes de radar?

    En el mundo moderno las imágenes juegan un papel de primordial importancia, ya expliqué en otro post por qué esto sucede. También di mi opinión, tal vez sesgada por mis 42 años trabajando en eso, sobre el tema de si los radares meteorológicos son o no importantes para la seguridad nacional. Por otra parte, muy importante, pienso yo, es colocar las imágenes correctas con respecto al texto que se publica, de lo contrario se manipula la opinión de los lectores. No se debe hablar de precipitaciones y endosar imágenes satelitales que lo que muestran es la temperatura de las nubes…digo yo, tal vez no tenga razón. Hoy deseo comentar sobre las llamadas “imágenes de radar”. Las comillas vienen porque pretendo con este post romper algunos mitos alrededor de la información que se obtiene de los radares meteorológicos, que antes solo la veía el operador del radar; pero que ahora en menos de un segundo dan la vuelta al mundo.

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  • LADETEC, el legado

    Tal vez sea un poco pretencioso de mi parte hablar de un legado, además de que es prematuro, aun me queda mucho por hacer. No obstante, cuando uno va cerrando capítulos debe hacer como un recuento. Hace poco me vi en esa situación y pensé que era tirar un vistazo a mi accionar en estos primeros 41 años de trabajo. Por supuesto, incluyo mis resultados individuales; pero, sobre todo, los de mi colectivo, el Laboratorio de Desarrollo Técnico (que responde a las siglas de LADETEC) que funcionó como colectivo de innovación, no-administrativo, dentro de grupos o departamentos (con diferentes denominaciones) del Centro Meteorológico de Camagüey y por último dentro del Centro de Radares hasta cesar su funcionamiento el 9 de septiembre de 2022. Conste que no dejo la actividad de desarrollo por voluntad propia, sino por decisión de los jefes.

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  • Terminado el montaje civil

    Mis fieros leones montando la cúpula del radar

    Con el montaje de la cúpula sobre la antena se culmina la obra civil de la torre del radar en el Centro Meteorológico de Camagüey. Comenzaremos con el nuevo año, el ensamblaje de las partes interiores (Transmisor, Receptor, Accionamiento de antena) y la puesta a punto de toda la electrónica, incluyendo el control y el procesamiento. Indudablemente acabamos de subir un nuevo peldaño en la modernización de nuestros radares. El movimiento de la cúpula desde la antigua ubicación hasta aquí, sin que se haya dañado nada, atestigua nuestra mayoría de edad. Ya estamos listos para hacer cualquier cosa en los radares meteorológicos: mantenimiento, reparaciones mayores,  rediseño y modernización, y construcción de nuevos radares. Con perdón de Daniel Chavarría diré: Completo Camagüey.