台站级地面气象观测数据综合质控系统设计

许鹏飞

摘 要：气象观察与人们的生活息息相关，做好气象数据观测能够为人们的生活提供更多的便利，还能提前预知气象灾害，减少因气象灾害带来的损伤。想要提高气候预测水平，其前提是建立准确可靠的台站级地面气象观测数据综合质控系统，保证地面气象观测资料的准确性。因此，做好台站级地面气象观测数据综合质控系统设计尤为关键。该文首先分析了台站级地面气象观测数据综合质控方法，然后探究其具体的设计方法，以供参考。

关键词：台站级地面气象观测；数据综合质控系统；系统设计

中图分类号：P41 文献标志码：A

近年来，我国气象观测发展越来越迅速，各种新型的设备和技术被运用在气象观测当中。在制定天气预报时，地面气象数据属于基础资料，重要性很高，其数据质量直接影响了天气预报的准确性。21世纪以来，我国已经开始建设自动气象观测站，软硬件设备也在不断发展和成熟。在自动化气象观测站当中，地面气象观测数据综合质控系统是控制基础数据质量的关键，因此，相关单位要做好气象观测数据综合质控系统的设计，保证地面数据观测的准确性。

1 台站级地面气象观测数据综合质控方法

在台站级地面气象观测数据综合质控工作当中，评估业务系统和数据质量控制系统为质控系统的基础平台，在这些系统当中，需要依靠计算机技术实现数据收集、质量评估、质量控制等工作，再通过人机交互的方式，订正气象资料。以下针对台站级地面气象观测数据综合质控方法进行具体分析：第一，传统质量控制方法。在气象观测当中，大气的变量主要通过气象观测资料来反应，因此，在传统的质量控制中，需要根据这些基本的规定，将各个要素融合在一起，实现质量控制。包括内部一致性检查、时间一致性检查、气候学界限值检查、数据预处理等。值得注意的是，传统的质量控制方法不需要考虑空间的一致性检查，也不涉及多站，适用范围局限于台站级气象数据质控，因此，在使用过程中，应该多加注意。第二，数据挖掘算法质控方法。地面气象资料具有比较悠久的历史，从古代开始，人们就非常注重地面气象资料的收集和监控，但是当时的监控设备有限，导致地面气象资料监控准确性不高。随着我国经济的发展，气象站检测设备越来越全面，技术越来越先进。但是，在地面气象资料监控过程中，由于人工误差、设备故障等多种因素的影响，出现误差是不可避免的，为了减少误差，做好质量监控十分必要。数据挖掘算法质控方法主要是指通过因子分析的方式，建立Logistic回归模型，对地面气象资料数据进行挖掘，从而更好地做好质量控制。在观测过程中，如果时间段数据发生突变，系统能够自动检测出异常，为后续的灾害预警、天气预测等提供更具说服力的数据。第三，可疑度分级和处理方法。当系统检测到可疑数据后，需要通过质控系统对检测数据的可疑度进行分级，并且根据分级来采取相对应的处理策略措施。一般情况下，地面气象数据可分为5级：E级（数据正常）、D级（弱可疑数据，需要备注）、C级（可疑数据，本地保存不上报）、B级（强可疑数据，危险等级，应该剔除业务数据，仅作为参考数据保留）、A级（错误数据，直接剔除）。

2 台站级地面气象观测数据综合质控系统设计

2.1 台站级地面气象数据综合质控系统架构

在地面气象数据观测质量控制系统当中，想要做好系统设计，首先应该做好系统架构。在设计系统构架时，应该充分考虑网络数据的稳定性、安全性和数据负载等要求，就当前台站级地面气象观测数据综合质控系统而言，网络数据要求普遍比较高，因此，应该选择Client/Sever开发方式，运用3层构架模式，将智控系统构架建立起来。通常情况下，系统总体构架氛围表现层、汇聚处理层、通信分析层、设备层等4个层次，设计者可以赋予每一个层次相应的功能，从而通过派生出的对象进行组合覆盖，实现质控系统的自动化。

2.2 台站级地面气象数据综合质控系统算法类库

做好系统构架后，想要保证台站级地面气象数据综合质控系统的运行，还需要建立相应的算法类库，从而根据气象观测数据选择相应的算法进行编码，通过DLL文件的形式，连接外部程序供应口。管理人员只需要将解析赋值后的变量输入其中，就能得到相应的综合质控码，并且自动生成DLL文件。相对于其他系统而言，该算法程序封装性良好，便于调动，操作简单，错误率低，能够更好地保证台站级地面气象数据综合质控系统正常运用和气象监控质量。

2.3 台站级地面气象数据综合质控系统后台数据库

当前的台站级地面气象数据综合质控系统数据库都是运用美国伯克利大学设计的Postgre SQL 数据库，这个数据库经过不断发展，已经形成了一个数据管理系统，且具备开源界功能，能够在多种版本中运用，支持性比较高，同时具备语言绑定功能。因此，在台站级地面气象数据综合质控系统设计当中，还需要做好后台数据库的设计。选择开放性比较高的Postgre SQL 数据库具有极大优势。首先，Postgre SQL 数据库面向任意对象，操作者可以根据自己的需求随意添加属性。其次，Postgre SQL 数据库具有丰富的数据类型，包括点线面数据、符号数据、数字数据等多种方面。第三，PostgreSQL 数据库全面支持SQL。第四，PostgreSQL 数据库属于大数据库，数据存储量比较大，具有良好的系统支持性，能够为台站级地面气象数据综合质控系统后台数据提供更好的支持平台。第五，能够与Web集成，解决问题的能力更高。

2.4 台站级地面气象数据综合质控系统多线程处理

大多数气象数据资料都是以TXT报表的形式存在的，这些报表想要传递到中心服务器，就需要通过网络传递。当前，我国网络技术发展十分迅速，台站级地面气象数据综合质控系统呈现出多线程操作，不同的报文对应不同的线程。通常情况下，一条报文包括主线程、入库线程、解析线程、读写线程等多个方面。在使用多线程处理时，一方面需要引入互斥机制，保证多个线程同时访问资源，另一方面还需要引入同步机制，保证唤醒调用，从而更好地实现资源传递。

3 结语

综上所述，在台站级地面气象数据综合质控系统设计当中，需要设计人员对台站级地面气象数据综合质控系统有一个更加充分和深入的了解，通过系统架构、算法类库、后台数据库、多线程处理等方面的设计，保证台站级地面气象数据综合质控系统完整，使其能够在实际工作当中提供更加准确的数据。

参考文献

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