雨量遥测数据的分析与应用

史向前

(辽宁省丹东水文局，辽宁 丹东 118000)

雨量遥测数据的分析与应用

史向前

(辽宁省丹东水文局，辽宁 丹东 118000)

本文选取了丹东地区28个雨量站2013年5～9月的遥测与自计降水同步观测资料。采用斯米尔诺夫检验法检验资料的一致性,利用标准差σ检验资料的可靠性及代表性,以传统的虹吸式自计雨量计观测的降水资料为标准,通过遥测与自计的日量、月量、极值、场量的对比分析,来论证遥测降水资料替代自计降水资料进行资料整编与刊印的可行性。

遥测;自计;降水;对比分析

雨量遥测技术最早应用于雨水情自动测报系统中。随着雨量遥测终端的降水数据采集、存储及远程转发功能的不断完善，其反应速度快，便于管理等优点日益突显出来。遥测雨量站采取无人驻守、自动观测的方式，更便于管理与维护，同时也大大降低了观测费用。但受仪器性能、观测精度的限制，其降水数据能否满足降水资料整编与刊印的要求，有待于对比分析论证。

1 丹东地区雨量遥测系统应用概况

丹东地区雨量遥测系统最早建于2006年，后经几年的不断扩建，现已增至157处雨量遥测站点，基本实现了与48个国家基本雨量站同步观测。站网密度达到了《水文站网规划技术导则》SL 34-92中规定的300km2/站的分布密度，大大提高了资料的代表性［1］。雨量遥测系统采用分辨率为0.5m m的J D Z 05-1型翻斗式雨量计与Y A C 9900遥测终端机相配套，实现了雨量自动采集存储，通过 G SM网络实现数据自动转发，在雨情的监测预测中起着重要作用［2，3］。

2 资料的收集与整理

本次分析选取的是丹东地区2013年28个遥测和自计雨量站同步观测资料。因受北方天气的限制，冬季遥测系统无法观测，故本次只做了5～9月降水的统计分析。在对比分析之前，应对观测资料的可靠性、代表性及一致性进行检验。

2.1 资料一致性检验

由于观测原理、设备的不同，需对遥测与自计观测到的数据一致性以及能否将它们看作来自同一总体的2个样本加以分析。检验一致性的方法很多，本次采用斯米尔诺夫检验法［4］。

假设遥测与自计观测资料来自同一总体，其经验分布函数分别为 Fn1(x)、Fn2(x)，与总体具有相同分布，即假设H0:Fn1(x)=Fn2(x)，构造统计量:

则接受原假设，即遥测与自计资料来自同一总体;反之则拒绝原假设，遥测与自计资料分布不相同，从侧面说明了遥测与自计观测到的数据无论在量上，还是在日期对应上都有较大的差异。

按斯米尔诺夫检验法对每站的遥测和自计日降水量数据按距组10mm进行分组，统计计算其经验频率，再求出2者之差的绝对值，并筛选出最大偏离值 Dn1，n2(计算过程略)。经统计计算(结果见表1)，大安平河站最大偏离值 Dn1，n2为0.31，其值大于 λα/n0.5(显著性水平 α= 0.05)，说明该站遥测与自计日降水量数据系列分布不一致，2者存在较大差异。原因是遥测系统故障导致遥测与自计日降水量日期不对应，降水天数相差较多，故该站的原始数据不作分析资料使用。

表1 不同灌水下限对作物生长影响的综合评价指标体系

2.2 资料可靠性、代表性检验

经一致性检验后的资料，观测的精度有高有低，误差有大有小。资料的可靠性及代表性与精度、误差有直接的关系。精度越高，相对误差总体偏离越小，资料的可靠性及代表性就越好。

根据《降水量观测规范》SL-90第3.1.5条规定，仪器分辨率为0.5m m的量测精度:降水量≤12.5m m，绝对误差不超过 ±0.5m m;降水量 ＞12.5m m，相对误差不超过±4%［5］。由于遥测系统中，翻斗雨量计的量测精度为0.5m m，对于小于0.5m m的降雨，遥测系统计量有可能会发生延迟，导致遥测与自计个别的日降水量会出现相互不对应的问题。为了本次降水数据统计分析的需要，对原始数据作了如下处理:日降水量≤0.5m m的遥测和自计数据，予以剔除，不作统计。

标准差:

式中:P—遥测与自计日降水量的相对误差。

本次分析利用式(2)作为判别观测精度高低，相对误差总体偏离大小的标准。根据自计日降水量样本，经频率分析计算，0.5～12.5m m之间的日雨量出现的平均概率为58.1%，最大相对误差不应超过83.3%;大于12.5m m的日雨量出现的平均概率为41.9%，相对误差不应超过4%。由此推导出标准差σ的允许上限为63.5%。求出各站每日的遥测与自计降水量相对误差，代入式(2)计算出标准差σ，σ值越小，观测的精度越高。若σ＞σ允，说明观测精度较低，数据中存在较大粗差，应分析原因，谨慎使用。对28个雨量站相对误差标准差σ的计算结果见表1。从计算结果来看，蒲石河站、大安平河站、潘家站、利民站、陈家堡子站、丹东站、沙子沟站、翟家堡子站计算出来的σ值远大于σ允，在计算过程中发现遥测与自计降水数据同期相差很大。经查，这几个站的遥测与自计的观测筒位置相距较远，且器口距离地面的高度不同，其观测资料可靠性、代表性较差，不能作为分析资料使用。

3 日降水量、月降水量、降水量极值、场降水量的对比分析

对筛选出的20个代表站，按照《降水量观测规范》SL-90规定的降水量量测精度要求，分析统计遥测与自计的日降水量误差、月降水量误差(5、6、7、8、9月)、场降水量误差(7月1日和7月18～20日)、降水量极值误差(10、20、30、45、60、90、120、180、240、360、540、720、1440m i n)满足量测精度的合格率。参照《水文情报预报规范》GB/T 22482-2008中洪水预报精度评定方法，认为合格率达到70%以上可满足降水资料整编刊印的要求。［6］从表2的统计结果来看，除拉古哨站和大洼站合格率较低外，其余18个站基本接近或达到70%的合格率标准。也可说明遥测系统观测的降水量与自计雨量计观测的降水量相差不大，基本满足了用遥测降水资料替代自计降水资料整编与刊印的要求。

4 结论

通过对丹东地区28个雨量站的遥测降水观测数据和自计降水观测数据的筛选整理与对比分析，论证了用遥测数据替代自计数据进行整编刊印的可行性。但在分析的过程中也发现了一些问题，例如当降水量小于0.5m m时，雨量遥测系统观测可能会发生漏测或延迟记录的现象，致使降雨日期与实际不符，对此应加强站点维护与管 理，督促设备看护员密切注意天气变化，做好记录。也应分析建立与邻近站降水量的相关关系，解决因仪器故障降水量需要插补的问题。

P 332.1

B

1008-1305(2016)05-0013-02

10.3969/j.issn.1008-1305.2016.05.006

2015-10-02

史向前(1979年—)，男，工程师。