基于IDL的塘沽盐场地面气象观测报表审核软件开发.pdf
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1、 30 天 津 科 技第 50 卷 第 8 期第 50 卷 第 8 期2023 年 8 月Vol.50 No.8Aug.2023天 津 科 技 TIANJIN SCIENCE&TECHNOLOGY收稿日期:2023-08-020 引 言天津塘沽盐场气象站自建站以来已经拥有超过70 年的地面气象观测数据,为塘沽盐业提供了重要的生产保障。目前塘沽盐场以人工观测与自记设备相结合的方式采集观测数据,由天津市气象信息中心进行人工审核。自 2020 年天津市地面气象观测业务自动化改革以来,逐步实现了观测业务由人工观测向自动观测方式的转变,全市范围内保留人工观测的台站仅有塘沽盐场气象站。国内外针对地面气象数
2、据的质量控制方法开展过许多研究,主要有气候学界限值检查、台站或区域极值检查、要素间内部一致性检查、时间一致性检查和空间一致性检查等1-3。基于气象数据质量控制的研究成果和现代气象业务的发展对气象数据完整性、时效性和质量的要求,中国气象局组织开发了气象资料业务系统(简称MDOS),实现了对国家站等地面观测数据进行自动质量监测,但塘沽盐场的人工观测业务显然不适于MDOS的要求。同时,随着业务科研水平和服务需求的提高,对于观测数据的质量要求提升,数据审核向自动方式转变有更多期望成为大势所趋,进而提升审核的一致性、应用技术基于IDL的塘沽盐场地面气象观测报表审核软件开发黄纯玺1,郭 阳1,陈蓓莹2,年
3、飞翔1,金 津1(1.天津市气象信息中心 天津 300074;2.中国气象局气象干部培训学校河北分院 河北保定 071000)摘 要:基于IDL语言,依据地面气象观测规范及人工审核经验制定人工审核规则,开发具有报表解析、数据审核功能的塘沽盐场地面气象观测报表审核软件。该软件通过数据格式、气候学界限值、内部一致性、时间一致性、空间一致性和质量控制码等方法对塘沽盐场报表格式参数、气象要素、气候概况等内容进行了检查,并形成了审核结论,实现了塘沽盐场地面气象观测报表审核的规范管理,为开展行业内其他观测数据自动化审核奠定了基础。关键词:IDL 气象观测 数据审核 软件开发中图分类号:P41 文献标志码:
4、A 文章编号:1006-8945(2023)08-0030-06Development of Ground Meteorological Observation Report Audit Software for Tanggu Saltworks Based on IDL HUANG Chunxi1,GUO Yang1,CHEN Beiying2,NIAN Feixiang1,JIN Jin1(1.Tianjin Meteorological Information Center,Tianjin 300074,China;2.Hebei Branch,China Meteorological
5、Administration Training Centre,Baoding 071000,Hebei Province,China)Abstract:Based on IDL language,the manual audit rule is formulated according to the ground meteorological observation standards and manual audit experience,and a ground meteorological observation report review software with report an
6、alysis and data review functions for Tanggu Saltworks is developped.The software examines the report format parameters,meteorological elements,climate profile and other contents of Tanggu saltworks through data format,climatological boundary value,internal consistency,time consistency,spatial consis
7、tency and quality control code,and forms an audit conclusion,which realizes the standardized management of ground meteorological observation report audit for Tanggu saltworks,and lays a foundation for the automatic audit of other observation data in the industry.Key words:IDL;meteorological observat
8、ion;data audit;software development 31 2023 年 8 月规范性4-5。在参考国家级自动气象观测站已有的技术规定基础上6-8,结合塘沽盐场历史观测数据变化特征,建立了一套人工地面气象观测报表审核规则,并基于IDL(交互式数据语言)开发设计了审核软件,实现了塘沽盐场地面气象观测报表的自动审核。1 资料与方法1.1 数据与来源本文中设计的审核软件基于塘沽盐场地面气象观测报表数据文件,文件名称为A54556YYYYMM。数据包括站气压(hPa)、气温()、湿球温度()、水气压(hPa)、相对湿度(%)、露点温度()、总云量(成)、能见度(km)、定时降水量(m
9、m)、天气现象、自记降水量(mm)、自记风向风速(m/s)、蒸发量(mm)、定时风向风速(m/s)、地面(cm)、日照时数(h),以及各要素相关统计值、天气气候概况、备注信息。数据来源于天津市气象信息中心。1.2 审核规则的建立依据天津地面气象观测自动化业务运行技术规定(2022 版),结合塘沽盐场历史观测数据变化特征,建立了人工地面气象观测数据审核规则,实现了报表的格式检查、常规要素界限值和一致性检查、降水与天气现象的一致性检查、天气现象记录规范性和合理性检查、自记与定时风向风速一致性检查、地面 02 时温度与其他时次换算检查、降水量和日照的空间一致性检查、质控码检查与数据对应性检查、气候概
10、况数值检查输出、部分人工判别的转化等十大类 17 项 30 余条审核规则。主要包含以下内容:报表的格式检查;常规要素(气压、气温、相对湿度、风向风速)的界限值、主要变化范围、时间一致性检查;定时降水量、小时虹吸雨量对比检查,降水量与天气现象之间的内部一致性检查,总云量与日照数据之间的内部一致性检查;天气现象记录规范性、合理性检查;自记与定时风向风速之间一致性检查;地面(0 cm)02 时温度与其他时次换算检查;降水量、蒸发量等要素的空间一致性检查;质量控制码检查与数据的对应性检查;气候概况数值检查;部分人工判别的转化等其他内容。2 基于IDL的审核软件开发结合制定的审核规则和方案,重点研究审核
11、规则向编程语句的转换和程序编写策略,采用交互式数据语言(IDL)开发审核程序。IDL是一种数据分析和图像化应用程序及编程语言,该语言是进行二维及多维数据可视化表现、分析及应用开发的理想软件工具,内置的数学库函数可以切实减少图象处理算法开发的工作量9。2.1 软件结构审核软件读取盐场地面气象观测站的月报表,采用格式检查、界限值检查、内部一致性检查、空间一致性检查等方法对报表内容进行审核,并提示用户对疑误数据进行更正。软件结构(图 1)包括基本参数模块、台站参数和封面信息检查模块、气象要素检查模块、质控码检查模块、天气气候概况检查模块。基本参数模块:将内置的气象台站基本参数(台站基本信息、观测要素
12、、观测方式等)和检查参数(用于审核的阈值)传递给相关变量,用于气象报表审核。台站参数和封面信息检查模块:检查气象报表的台站基本信息和封面信息是否正确,如有错误,则将问题输出到审核单,并提示用户修改。气象要素检查模块:检查各个气象要素是否正确,如有错误,则将问题输出到审核单,并提示用户修改。质控码检查模块:检查各个气象要素对应的质控码是否正确,如有错误,则将问题输出到审核单,并提示用户修改。天气气候概况检查模块:根据当月气象资料和历年平均值生成该站当月天气气候概况,并输出到审核单,用户可根据审核单结果来判断观测员填报的天气气候概况是否正确。图 1 软件结构图Fig.1 Software stru
13、cture diagram2.2 模块功能2.2.1 基本参数模块算法:将内置的气象台站基本参数(台站基本 黄纯玺等:基于IDL的塘沽盐场地面气象观测报表审核软件开发 32 天 津 科 技第 50 卷 第 8 期信息、观测要素、观测方式等)和检查参数(用于审核的阈值)传递给相关变量,用于气象报表审核;弹出Windows对话框选择要读取的月报表文件,读取文件内容,根据文件参数计算当月应有天数和上月应有天数,并用于程序后续模块的使用。实现:Windows对话框读取文件。2.2.2 台站参数和封面信息检查模块算法:对比文件名站号与表头站号是否一致,如果不一致,则将错误信息输出到审核单;对比月报表表头
14、参数与程序内置参数是否一致,如果不一致,则将错误信息输出到审核单;对比各要素标识符与程序内置参数是否一致,如果不一致,则将错误信息输出到审核单;对比封面信息各参数与程序内置参数是否一致,如果不一致,则将错误信息输出到审核单;检查报表上传时间是否比报表时间晚一个月,检查日期格式是否正确,如果不是,则将错误信息输出到审核单。2.2.3 气象要素检查模块气压检查算法(图 2):根据要素标识符确定气压数据的开始、结束位置,如未找到,则将错误信息输出到审核单,并结束气压检查;检查气压数据的行数与当月天数是否一致,如果不一致,则将错误信息输出到审核单,并结束气压检查;界限值检查:检查逐日气压数据是否在程序
15、要求的气压值范围内,如果超出范围,则将错误信息输出到审核单;内部一致性检查:检查气压数据是否满足日最低气压日定时气压日最高气压,如果超出范围,则将错误信息输出到审核单。图 2 气压数据检查流程图Fig.2 Flow chart of checking air pressure data气温检查算法:根据要素标识符确定气温数据的开始、结束位置,如未找到,则将错误信息输出到审核单,并结束气温检查;检查气温数据的行数与当月天数是否一致,如果不一致,则将错误信息输出到审核单,并结束气温检查;界限值检查,检查逐日气温数据是否在程序要求的气温值范围内,如果超出范围,则将错误信息输出到审核单;内部一致性检查
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