地面自动站资料质量控制方案及应用

地面自动站资料质量控制方案及应用（精选4篇）

篇1：地面自动站资料质量控制方案及应用

地面自动站资料质量控制方案及应用

为满足精细、短时天气预报的需求, 我国地面自动站(AWS)观测系统的建设日趋完善.AWS资料在数值预报系统中没得到充分使用的原因之一是AWS观测资料的特殊性及数值预报系统缺少有效针对AWS观测资料的质量控制(QC)方案.本文AWS QC方案在参考国际先进的AWS QC方案基础上, 根据我国地面自动站的`特点和数值天气预报模式对地面资料应用的要求设计.其目的是解决AWS观测资料在数值预报中应用的质量问题.本方案采用多种质量控制技术, 其中包括台站气候极值检查、要素间一致性检查、时间一致性检查、持续性检查、背景场一致性检查、空间一致性检查、综合决策算法、自动统计评估反馈技术.本文从检查方法对错误资料的敏感度和确定性进行理论分析表明, 该方案具有更强的敏感度和确定性.将该方案应用于北京地区8月AWS实际观测资料检验, 结果表明, 该方案能有效地识别观测资料中存在明显错误的资料, 有效地为地面自动站资料在数值模式中的应用提供客观质量依据.

作 者：陶士伟 仲跻芹 徐枝芳 郝民 TAO Shi-wei ZHONG Qi-qin XU Zhi-fang HAO Min 作者单位：陶士伟,TAO Shi-wei(中国气象局,北京城市气象研究所,北京,100089;中国气象局,国家气象中心,北京,100081)

仲跻芹,ZHONG Qi-qin(中国气象局,北京城市气象研究所,北京,100089)

徐枝芳,郝民,XU Zhi-fang,HAO Min(中国气象局,国家气象中心,北京,100081)

刊 名：高原气象 ISTIC PKU英文刊名：PLATEAU METEOROLOGY年，卷(期)：28(5)分类号：P456关键词：地面自动站 质量控制 敏感度 观测误差 综合决策算法 Intensified automatic surface weather observation station Quality control Sensitivity Observation error Complex decision making

篇2：地面自动站资料质量控制方案及应用

在观测台站根据正点要素的.特点,利用气候极值范围检查、内部一致性检查、时间一致性检查.对自动气象站的正点资料进行质量控制.

作 者：贾杨 王波 JIA Yang WANG Bo  作者单位：贾杨,JIA Yang(绥化市北林区气象局,黑龙江,绥化,152064)

王波,WANG Bo(呼中县气象局,黑龙江,呼中,165036)

刊 名：黑龙江气象 英文刊名：HEILONGJIANG METEOROLOGY 年，卷(期)： 26(3) 分类号：P412 关键词：自动气象站   质量控制   正点要素  

篇3：地面自动站资料质量控制方案及应用

人类从开始运用仪器探测仪以来, 气象观测记录就是出现最长的相关资料。就拿地面气温的观测资料来说, 它是我国目前积累的最有作用的通过运用仪器观测而得出的资料之一, 同时它还可以帮助我们有效的了解气候情况以及发展趋向。随着气象资料的不断深入研究, 科技人员所需求的是一些质量很高, 序列较长的资料。但是, 由于观测的仪器, 观测的技术, 观测站的位置, 观测的时间, 观测的方法对观测资料的质量都有很大的影响, 尤其是我们通过长时间的观测而形成的地面气候资料, 其中部分非气候因素产生的影响相对来说就更大一些, 这样就会使观测资料的质量降低很多。所有气象资料的科学家都已经认识到了气象观测资料质量控制的重要性。因此地面气象资料记录都应该而且必须具有以下性质:代表性、准确性、比较性。然而, 从统计的意义上来说, 不同观测值都可以认为是随机变量, 这就使的采集的观测值不可避免的产生一定的误差。由于误差产生的原因及性质的不同, 会导致产生各种不同类别性质的误差, 比如说:系统性误差、过失误差 (又称为偶然误差) 、随机误差。保证提供的应用资料符合不确定性、连续性、均一性以及代表性和时限格式等各种要求, 这就是对其进行质量控制的目的。其中生成的好的资料并不是一定要非常出色, 但是它的质量必须是可以证实的和我们已经知道的。

自从2003年以来, 我国将近700个基本站都已经安装了自动气象站, 并且很大部分站级都是将人工和自动站双轨进行结合。然而我国现如今的自动站观测的数据质量依然还存在很多问题, 其产生问题的主要原因主要是由于我国现在仍在使用QC方法和业务规程, 而QC方法只是为了人工观测站而设计的而不是为了自动站。同时, 我国的自动站缺少从台站到省, 然后到国家级的比较完整的质量控制系统, 因此制定有效的三级质量控制方案才是建立流程的关键, 简单的来说明三级质量控制方案, 就是自动站、省级自动站以及国家级自动站控制实时采集数据质量的方法。下面笔者根据三级质量控制方案来讨论设计自动站资料质量控制方案流程要注意的几个方面:

1 自动观测和人工观测的不同之处

自动观测气象站跟人工观测站有很大程度的不同, 比如说观测的手段, 资料的密度, 数据的格式和信息量。所以说, 要完全清晰的认识到他们在实际质量控制流程过程中的不同。分析我们国家的地面自动站的具体特点, 它们分别是复杂性、实时性和难以更改性, 下面进行讨论:

1.1 复杂性

地面自动站是进行实时采集信息的一个自动化的观测系统, 它有很多的功能, 包括进行不同时间段的数据的采集、自动的形成观测的报告并且还可以有效的自动生成并且传输数据文件。除了地面资料以外, 很多站还同时又对辐射进行观测、关键的要素项目比较多, 另外传感器、采集器、传输、人工操作等很多地方都能对自动站的观测引起错误, 所以说, 台站观测资料的质量控制具有一定的复杂性。

1.2 实时性

每分、每小时、每二十四小时等不同时间范围的数据是自动站的数据资料的组成部分。在每段固定的时间之内, 除了有自动观测以外, 还会有很多次的人工采集的观测, 这样可以不断地监督控制资料质量, 验证实时性的重要。

1.3 更改的难度性较大

由于对资料数据的采集属于自动化行为, 因此在观测的过程中如果发现数据错误及出现疑义, 或在站台处没有及时发现问题, 等到经过更高级质量控制发现以后, 数据资料却很难进行更正, 这就导致了气象资料的正确性。

2 对台站级质量控制进行强化

通过上文已经大致了解了自动站资料的特点, 与此观测站级的质量控制对资料的获取就非常重要。各个站级的工作人员要积极发挥自动采集数据及计算机自动检查生成数据的自动化特性, 同时也保证了观测站输出的资料都能够得到很好的质量控制。自动化资料质量控制系统的关键就是台站的实时质量控制, 在台站要上报的数据资料中要出现质量控制的标志, 确保数据的正确。

3 不同等级的部门要设置不同层次的质量控制

不同等级的观测站对资料的质量控制有不同等级的要求, 如国家级的一定严格于省级、市级。尽管控制质量等级不同, 但是都需要逐日逐时的记录气象资料, 就需要使用相关的办法, 如QC方法、统计判断方法。

4 及时注意并改善自动站仪器的校准漂移等特殊问题

从很多的外国事件可以得出结论, 自动站仪器的校准漂移会产生关于气象资料的诸多问题, 这些问题在设计质量控制流程时是必须加强注意的。仪器在使用一段时间之后, 要对所生成的资料进行均一性检查, 通过检查可以有效的判断出观测仪器的校准漂移对数据资料可能造成的影响。

5 结语

随着科技水平的发展, 近年来国外在地面气象资料的控制技术方面取得了很大的进步, 并且很有成效, 但在我国, 在运用质量控制方法的过程中, 用的最多的依然是QC方法。要充分吸收外国的先进经验将我国的地面自动站资料质量控制方法提高。随着当代技术的发展, 我们拥有了比以前更加优越的技术条件, 这样就更有可能提高地面自动站资料的质量。结合上述方法, 可以设计出更加适合的地面气象自动站资料的质量控制方法, 也就尽可能的满足观测站、省以及国家级的要求, 这样才能保证地面气象自动站资料的质量。

参考文献

[1]叶笃正, 曾庆存, 郭裕福 (主编) .当代气候研究[M].北京气象出版社, 1991.

篇4：地面自动站资料质量控制方案及应用

1 区域自动站实时资料的质量控制系统的需求分析

尽管我国各省区域自动气象站的建设越来越多并且很完善, 然而还是有不少问题出现, 主要还是因为自身的硬件或软件不完善, 直接导致了采集数据经常出现错误。而且, 还存在一些未通过质量控制审核的资料应用到预报服务中, 就直接影响了预报服务的准确性。譬如由于温度传感器的故障就会影响到温度的采集数据出现错误。因此根据现存的业务状况, 区域自动站实时资料的质量控制系统应当通过以下几个方面来满足需求:

有效的监控采集的数据, 及时的做好数据的质量控制;有效的实现对温度要素集中进行五种质量控制方法, 分别是气候、历史的极值检查, 时间、空间的一致性检查以及综合决策检查;有效的实现对雨量要素集中进行三种质量控制方法, 既是做好空间一致性检查、气候极值检查以及综合检查;对非实时数据做好有效手动质量控制, 并且对于一段时间内的非实时数据做到有效的手动控制, 而且要对其数据进行有效的分析以及应用;对于日志显示以及问题数据能够及时完成报警功能, 以方便实现对资料的审查和对原因排查。

2 区域自动站实时资料质量控制系统的设计与开发

2.1 关于区域自动站实时资料质量控制系统的功能结构设计

区域自动站实时资料质量控制系统应用的是模块化编程设计方式, 并且此方式是在C++的环境下进行完成的, Windows操作系统是运行平台。区域自动站实施整理了质量控制系统采用了相关的模块化设计方式, 主要包括了以下7个功能型模块, 并且每个模块能够自主完成相应的子功能, 其显著的优点就是大大的降低了系统的复杂性, 使得系统便于修改与实现, 并且可以实现并行开发工作。下文将介绍7个功能模块:

2.1.1 气候极值质量控制模块

对于温度气候极值的配置能够有效的完成, 从而得到气候极值质量控制码。

2.1.2 历史极值质量控制模块

对于雨量、温度的历史极值的配置能够有效的实现完成, 从而得到相应的质量控制码。

2.1.3 时间一致性质量控制模块

有效的实现对温度一定时间段内的参数的配置, 从而得到相应的时间一致性质量控制码。

2.1.4 空间一致性质量控制模块

实行对温度雨量的控制通过采用空间回归检验法, 从而能够得到相应的质量控制码。

2.1.5 综合决策质量控制模块

对以上通过不同方法得到的质量控制码进行综合分析, 从而得到综合决策的质量控制码, 完成实现对雨量、温度的综合控制。

2.1.6 实时监控质量控制模块

实现对报文进行第一时间的质量控制, 确保其时效性。

2.1.7 手动质量控制模块

通过手动输入做好质量控制工作, 进而实现手动报文的质量控制。

2.2 关于区域自动站实时资料的质量控制系统的数据流程设计

质量控制系统一般都是通过自动控制以及手动控制两种方式来实现对实时资料的质量控制。一般来说, 自动控制是通过采集实时数据, 然后对其进行质量控制, 而手动控制是对非实时数据进行处理, 能够实现对任何时间的报文进行质量控制。二者既有相联系的环节, 又有着本质上的区别。

质量控制系统是通过实时监控进行模块以及报文目录监控工作。当系统收到一份报文时, 就需要及时完成对报文的保存, 同时对相关要素进行判断缺测, 如果出现缺测状况, 就需要及时完成报警显示缺测记录;对温度要素的气候极值检查要做好相关工作, 如果出现超过气候极值范围的状况, 就应当及时报警显示温度气候的极值并且检查错误值, 得到相应的质量控制码;而对于雨量要素, 可以直接进行历史极值检查;在进行空间一致性检查的工作时, 要对不同的报文进行相应的处理, 对于及时报文, 就需要等待系统设定的时间进行统一的空间质量控制, 得到相应的空间一致性质量控制码, 而如果出现逾限报文, 首选工作就是做好记录本次的报文的逾限, 然后再保存到及时报文记录列表中, 而后再进行相应的工作, 最终得到质量控制码。

3 区域自动站实时资料的质量控制系统的应用效果

该质量控制系统自完成设计开发以来, 已经能够稳定运行在气象服务的业务平台上, 而且能够有效的完成对区域自动站实时资料的质量控制。并且实时监控文件部分对区域自动站的实时报文进行实时监控, 对于日志显示的部分做好显示本身实时数据质量控制, 以及完成显示并且得到每小时内的不同质量控制方法的结果, 进而使得用户的方便审查。

4 结语

区域自动站实时资料的质量控制是一项较为复杂的工作, 必须要从多方面入手, 加大质量控制。我国已经开始使用质量控制系统, 建立了不同省区域自动站实时资料的质量控制系统, 而且能够完成对实时资料的有效的质量控制的工作, 当然该系统还需要人工质量控制进行配合。

参考文献