EL型电接风自记纸数字化成果质量控制软件应用评估

王 钰，黄少平

(江西省气象信息中心，330096，南昌)

0 引言

纸质气象记录档案是气象档案的重要资源，其中压、温、湿、风、降水自记纸是数量最多、时间分辨率较高的气象记录档案，但早期受档案载体及信息技术限制利用率较低，特别是自记迹线中包含的分钟级数据没有得到充分应用。随着计算机图像识别技术的发展，降水自记纸、EL型电接风自记纸先后开始自记迹线数字化提取[1-3]，获取了分钟级降水数据、风向风速自记数据，并为各地城市暴雨强度公式计算、风能资源评价提供了高时间分辨率的基础数据支持。

虽然自记纸数字化提取的每个步骤都进行了数据质量控制，但数字化成果完整、系统地质量控制一直未开展。由此，2018年中国气象局“关于做好2018年气象业务档案相关工作的通知”中下达EL型电接风自记纸数字化成果质量控制软件研发任务，旨在通过质量控制提升EL型电接风自记纸数字化成果的精确性。本文从软件的技术规则、功能设计与应用实效等方面进行阐述，以期EL型风自记纸数字化成果得到使用者的广泛应用及更进一步的信赖。

1 技术规则

风自记纸数字化提取数据质量控制依据《地面气象观测规范》和风迹线提取数据质量控制技术规则(表1)，采取公司级、省级和国家级三级质量控制方式。其中公司级质量控制采用逐张自记纸质量检查，核对迹线提取数据是否正确；省级质量控制采用通过省级风迹线提取数据筛选技术规则(表2)，对与A6文件中数据差异超过一定界限值、迹线异常处理等自记纸进行检查，判断公司级人员处理是否正确；国家级质量检查采用通过国家级风迹线提取数据筛选技术规则(表2)，对省级可能出错的自记纸进行检查，判断风迹线提取数据是否正确、数字化成果是否完整等。

表1 风迹线提取数据质量控制技术规则

表2 风迹线提取数据筛选技术规则

2 软件结构与数据流程

软件结构与数据流程如图1所示。因软件需要大量重复操作，重点考虑了软件的稳定性、通用性、实用性，故软件采用C/S结构，不需要环境配置、插件安装，兼容Windows XP、Windows 7、Windows10操作系统，并具有“记忆”功能无需重复输入。

图1 EL型风自记纸数字化成果质量控制软件结构与数据流程

2.1 公司级

公司提取人员完成一个站全部风自记纸迹线提取工作后，将预处理后图像文件(jpg文件)、风自记迹线文件(gal文件)、提取效果文件(png文件)、数据库文件(db文件)、风自记纸迹线分钟数据文件(Fm文件)、小时数据文件(Fh文件)等6种数据文件严格按照《EL型电接风自记纸数据提取技术规定》中“数据存储目录结构”规定存储后，移交公司质量控制人员开始公司级质量控制工作。

2.1.1 软件自动检查

1)数据文件完整性检查，检查风自记纸提取过程中形成的数据文件是否完整、存放路径是否正确。

2)数据质量检查，检查风自记迹线文件、数据库文件、风自记分钟和小时数据文件格式，检查提取数据的值域、一致性、完整性和逻辑性的质量，相关技术指标详见气象行业标准《风自记纸记录数字化 EL型》(QXT 156—2021)，逐条核实检查出来的疑误信息并备注说明。

2.1.2 人工回放检查 软件自动检查后，利用风自记迹线提取数据定位、图像叠加技术，对全部自记迹线提取的数据进行逐张回放检查：1)逐时A6数据是否完整；2)网格开始时间、结束时间设置是否正确，即网格提取时间与自记纸原始网格起止时间应重合；3)风速迹线开始、结束位置是否正确，风速迹线开始、结束时间的录入值与自记纸上标注的时间是否相符；4)风速、风向跟踪线与自记纸迹线是否重合，即风速跟踪迹线保持在纸面迹线中心位置，每张自记纸风向漏跟踪划数<15根；5)根据软件提示判断风向缺失是否属实；6)根据软件提示，对提取的逐时风向风速与A系列文件中对应时次记录差异较大的进行检查确认，根据检查情况予以备注说明，如无备注公司质检人员应补充；7)自记纸迹线异常时，应检查提取人员异常处理是否正确，并备注异常自记纸，备注内容包括自记纸的年月日，站名，区站号。

2.1.3 数据提交 公司完成质量控制后，将全部数据文件向省级气象资料业务部门提交。

2.2 省级

省级质量控制与公司级质量控制步骤基本一致，在公司级质量控制的基础上，对质量控制软件依据省级筛选技术规则(表2)筛查出的自记纸逐张进行回放检查，检查要求同2.1.2。

省级完成质量控制后，将全部数据文件向国家级气象资料业务部门提交。

2.3 国家级

国家级质量控制与省级质量控制步骤基本一致，在省级质量控制的基础上，对质量控制软件依据国家级筛选技术规则(表2)筛查出的自记纸，需在29吋显示器上全屏显示自记纸的状态逐张进行回放检查，检查要求同2.1.2。

国家级依据质量控制结果填写“疑误信息查询单”向省级查询；省级反馈后国家级最后根据质量控制结果和反馈信息给出每个站数字化成果质量检查结论，编制数字化成果质量评估报告。

3 应用实效

江西省应用质检软件完成82个站风自记纸迹线提取数据的质量控制。各站风自记纸总数量虽有差异，但质量控制软件依据筛选技术规则均按30%的比例自动筛选风自记纸进行质量检查，平均每站抽检3 173张。剔除人工误判的8个站点，从74个站点国家级质量控制结果来分析(图2)，各站存在疑误的风自记纸在2～243张之间，经国家级质检后省级确认为错误的自记纸各站在0～243张之间，确认比例各站在53.9%～100.0%之间，其中只有1个站点的确认率0%，54个站点的确认率达100%，平均确认比例达94.8%，从平均确认比例分析，软件起到了风自记纸迹线提取数据质量控制的作用，有效提高了EL型电接风自记纸数字化成果的质量。

图2 风迹线提取数据国家级质量控制结果

4 小结

1)该软件采取公司级、省级和国家级三级质量控制方式，其中公司级采用逐张自记纸回放检查，核对迹线提取数据是否正确；省级和国家级采用筛选技术规则，对超过一定界限值、迹线异常处理等自记纸进行检查，分别对公司级处理是否正确、省级可能出错进行检查，判断风迹线提取数据是否正确、数字化成果是否完整等。

2)软件采用自动检查、人工回放检查相结合的方式，筛选出不符合技术规定的风自记纸，再逐张人工回放检查，不仅减少了重复检查时间，而且提高检查效率。

3)通过已完成国家级质量控制74个站质量情况看，软件均按30%的比例自动筛选风自记纸进行质量检查；各站存在疑误的风自记纸在2～243张之间，经省级确认为错误的自记纸各站在0～243张之间，确认比例各站在53.9%～100.0%之间，平均确认比例为94.8%，疑误100%确认的站点达54个，确认比例高，说明质控软件起到了风自记纸迹线提取数据质量控制的作用。