地面綜合觀測業務軟件應用問題及處理方法

樊萬珍，張少晨，張嬋娟

(1.海西州氣象局，德令哈 817000；2.西寧市氣象局，西寧 810001)

0 引言

自2020-04-01起，全國地面氣象觀測自動化業務正式運行[1]。縣級觀測業務重心逐漸向觀測裝備維護維修和現場核查、標校或檢測、質量管理等職能轉變。臺站數據質量控制、疑誤數據處理等任務上調至省級業務部門。地面綜合觀測業務軟件ISOS實現自動氣象觀測數據采集、業務處理和數據傳輸[2]。因此，在地面氣象觀測自動化改革業務運行中，臺站級地面綜合觀測業務軟件的穩定運行至關重要。為適應地面氣象觀測自動化和業務改革調整的新需求，地面綜合觀測業務軟件進行了多次升級完善，但在觀測、預報和服務等業務系統和平臺的對接應用中，仍存在日照小時數據統計錯誤、酸雨自動觀測日數據自動導入錯誤、酸雨日數據MDOS中入庫數據錯誤、視程障礙現象綜合判識錯誤、降水類天氣現象觀測時間不準確、要素正點分鐘數據和小時數據不一致、軟件自動數據備份中易卡死、BUFR數據發送月末監控顯示不正確等諸多問題，因此正確處理軟件應用中出現的各類問題，成為臺站級地面綜合觀測業務技術保障中很重要的環節。文章通過梳理青海省海西州所屬國家級臺站ISOS軟件升級應用過程中出現的問題，分析總結解決方法。使業務人員及時掌握問題處理思路和技術方法，確保采集數據準確、及時上傳，提升觀測數據采集、傳輸質量，保障地面綜合觀測業務穩定運行，為天氣預報、氣象信息、氣候分析、科學研究和氣象服務提供準確、可靠的數據支撐。

1 地面綜合觀測業務軟件功能介紹

隨著地面氣象觀測自動化改革業務的推進，地面氣象觀測業務流程不斷優化，逐步實現了全面自動化，觀測數據從基礎數據采集向信息資源融合。為適應地面氣象觀測自動化發展需要和地面觀測業務調整要求，中國氣象局氣象探測中心組織開發了地面綜合觀測業務軟件(ISOS)，經過不斷升級完善，滿足自動化發展需求，目前使用的ISOS軟件適用于國家級各類地面氣象觀測業務，與省級數據控制中心數據信息化處理無縫銜接，自動編發標準化氣象數據格式BUFR數據文件(圖1)。

圖1 ISOS軟件功能操作界面

地面綜合觀測業務軟件ISOS (Ver 3.0.3.508)主要包括實時觀測、自定觀測項目、查詢與處理、設備管理、參數設置、計量信息及幫助等功能，實現氣象臺站新型自動氣象站、天氣現象、日照、視頻智能觀測儀、酸雨和凍土等各項觀測數據采集，采集數據自動質量控制、視程障礙類天氣現象綜合判識、人工與自動觀測交互、要素顯示、實時觀測等業務處理，BUFR格式數據文件自動形成，數據傳輸、測報通信與監控等工作。

2 軟件應用中存在的問題及原因分析

2.1 日照小時數據錯誤

青海省海西州茫崖、德令哈、茶卡等站均出現過日照小時數據錯誤的問題。茶卡52842站2021-09-16T09：00—2021-09-16T10：00日照數據缺測，ISOS軟件“日照數據編報”界面補調入庫“9-10”數據錯誤為11，日照小時數據最大值為10，數據保存后“9-10”日照數據顯示缺測；MDOS“9-10”日照數據缺測。經檢查發現日照狀態、日照逐分鐘數據正常，日照小時數據存在統計錯誤。

2.2 降水類、視程障礙天氣現象自動觀測錯誤

降水天氣、沙塵天氣過程中自動觀測降水、視程障礙天氣現象及起止時間出現明顯錯誤。降水天氣過程出現霾、霧、毛毛雨等現象，日間(08：00—20：00)自動觀測降水類天氣現象出現時間與實況不一致。沙塵天氣過程ISOS軟件先判識為霾現象，浮塵、揚沙、沙塵暴天氣現象判識錯誤或出現時間明顯滯后。

2.3 小時降水量和分鐘降水量不一致

ISOS軟件自動編發BUFR數據文件中分鐘降水量數據取自“分鐘數據表”，“分鐘數據表”不能修改。滯后降水、疑誤降水量數據臺站級處理后小時和分鐘降水量不一致。

2.4 酸雨自動觀測日數據自動編發錯誤

自2021-07-01酸雨自動、人工平行觀測進入第2階段，酸雨自動觀測記錄為正式觀測記錄，ISOS軟件存在酸雨自動觀測數據不能自動調入，或自動調入數據錯誤、數據不全、數據格式錯誤的情況，手動錄入自動觀測數據編發日數據文件后“酸雨日數據記錄薄”中日數據記錄無法保存，08：00—08：00降水量≥0.1 mm，不足1.0 mm時棄樣，日數據文件按無降水量自動編發，日數據MDOS中入庫數據錯誤，或不自動編發日數據文件。08：50—11：50自動分析結果pH值、K值等觀測數據，ISOS軟件“酸雨日數據記錄薄”中不能自動調入顯示，需手動錄入觀測數據編發更正數據文件。

2.5 降雨期間三雨設備觀測無降水量

夏季(6—9月)啟用三雨設備觀測降雨期間，出現降雨天氣過程中分鐘降水量采集無降水的現象，經查，分鐘累計降水量傳輸值與標準值不一致，標準值與稱重降水量觀測值及實況相符，ISOS軟件自動編發的數據是分鐘降水量傳輸值。

3 軟件異常問題處理方法

3.1 日照小時數據統計錯誤的處理方法

ISOS軟件中重新下載了2021-09-16T00：00—2021-09-17T00：00的日照數據，覆蓋正常數據，下載完成后通過“日照數據編報”界面查看各小時日照數據統計正確，“保存”后，通過“省級自定與應急觀測”功能菜單重新編發17日00:00 BUFR數據文件，16日日照小時數據正常入庫到MDOS。有時重新編發00:00 BUFR數據文件后，MDOS中日照數據入庫仍然無法更正，需要業務值班員及時查看MDOS中更正數據入庫情況，及時聯系省級數據中心信息處理人員進行手動更正。

3.2 自動觀測降水類、視程障礙等天氣現象錯誤的處理方法

《青海省地面氣象觀測自動化改革綜合氣象業務運行規定(2021修訂)》中規定：自動觀測降水、視程障礙等天氣現象或起止時間出現明顯錯誤(如：降水相態錯誤)時，應結合實況、雷達、自動氣象站數據、視頻監控等多源觀測數據進行綜合判定質控，否則記錄按缺測處理[3]。視程障礙類天氣現象判識結果出現異常，應參考上游天氣狀況、衛星云圖、本地大氣成分監測數據和視頻監控等資料，結合本站地面氣象觀測數據進行綜合分析，并對相關數據進行確認或修改，必要時結合人工觀測進行訂正。降水、沙塵天氣過程中值班業務人員應及時通過“省級自定與應急觀測”功能正點、定時觀測時次人工質控，編發正確的數據文件，并及時查看MDOS平臺更正數據入庫、預報預警服務相關平臺中數據同步情況，聯系預報、服務人員說明天氣實況。

3.3 小時降水量和分鐘降水量不一致臺站級處理方法

《青海省地面氣象觀測自動化改革綜合氣象業務運行規定(2021修訂)》中規定：若無降水天氣現象，因其他原因(昆蟲、風、沙塵、樹葉、人工調試、設備故障等)造成降水量記錄異常時，應刪除該時段內的全部分鐘和小時降水量；降水天氣現象停止后仍有降水量，若能判斷為滯后(量一般為≤0.3 mm，且滯后時間不超過2 h)，可將該量累加到降水停止的分鐘和小時時段內，否則將該量刪除；稱重式雨量傳感器在降水過程中，伴隨有沙塵、樹葉等雜物時，按正常降水記錄處理；液態降水溢出或固態降水堆至口沿以上，或降水過程中取水，該時段降水按缺測處理；稱重式降水傳感器承水口內沿堆有積雪或雨凇時，應及時清理到收集容器內，由此產生的異常數據，分兩種情況處理，能判斷降水結束時間的，若收集的雪量≤0.3 mm，應參照滯后降水的規定處理，即將該量累加到降水停止的分鐘和小時時段內，若收集到的雪量>0.3 mm，加入到降水結束的時次，該時次降水時段內的分鐘數據按缺測處理；不能判斷降水結束時間的，加入到有降水量的最后1個時次，該時次內的分鐘數據按缺測處理。

出現上述錯誤或滯后降水量時，臺站級業務人員需根據實況及時處理小時和分鐘降水量，通過“省級自定與應急觀測”功能正點時次人工修改質控小時降水量數據，編發正確的BUFR數據文件，修改小時降水量并正確入庫到MDOS中，應及時在MDOS中將小時、分鐘數據處理情況備注信息上傳，由省信息中心數據質控人員完成MDOS分鐘降水量修改。

3.4 酸雨自動觀測日數據自動編發問題處理方法

首先，在ISOS軟件中查看“酸雨日數據文件編發”界面日數據降水起止時間、pH值、K值、降水量、降水現象等是否正確，降水起止時間、風向風速、降水量、降水現象不正確時按自動氣象站觀測數據正確錄入，pH值、K值、樣品溫度數據選用酸雨自動分析儀測量數據正確錄入。

其次，ISOS軟件08：50和11：50自動編發酸雨日數據文件，值班員及時在MDOS中查看酸雨日數據文件是否入庫、內容是否完整正確；若MDOS中酸雨日數據文件沒有入庫或入庫數據不正確，需要重新編發數據文件。

重新編發酸雨日數據文件步驟：在ISOS軟件中檢查“酸雨日數據文件編發”日數據，重新編發；在MDOS中及時查看更正數據入庫是否完整正確；反復編發仍不正確，需要將ISOSin\Send\sendbakG.0003.0003.R001目錄下需要補發的日期文件夾刪除，重啟臺站傳輸客戶端；在酸雨日記錄簿點擊“數據保存”，然后點擊“上傳文件”；若MDOS中入庫CCB數據不正確，更正數據文件需要發到CCC才能正常入庫。

酸雨自動觀測日數據中的備注信息需要值班人員每日在MDOS中及時上傳，方法同A文件備注信息上報。

3.5 三雨設備觀測無降水量的處理方法

地面氣象觀測業務中自動觀測降水量的儀器有翻斗式雨量傳感器和稱重式降水傳感器兩種。其中翻斗式雨量傳感器測量降雨；稱重式降水傳感器則是一種適合固態、液態和混合態降水總量及降水強度測量的、全自動、全天候降水觀測儀器。降水多傳感器標準控制器是指采用3個0.1 mm翻斗式雨量傳感器作為雨量感應元件，通過嵌入式微控制器對3個傳感器的輸出值進行融合處理，輸出相對可靠雨量瞬時值的測量儀。降水多傳感器標準控制器數據接口為CAN總線接口，通過CAN總線掛接到自動氣象站主采集器[4]。

夏季(6—9月)啟用三雨設備觀測降雨期間，稱重式降水傳感器全年掛接，降雨天氣過程分鐘降水量采集無降水，稱重降水量與實況有降水量時，ISOS軟件中應及時將雨量數據源切換至稱重式降水傳感器，重新調取降水期間的正點數據、分鐘數據，并及時編發正點數據文件，分鐘數據聯系省信息中心數據質量控制中心修改，MDOS中上報備注信息。

4 結束語

在地面氣象觀測自動化改革業務的推進中，地面氣象觀測業務流程不斷優化，自動觀測項目不斷增加，地面綜合觀測業務軟件ISOS 不斷升級完善。若軟件數據采集傳輸、預報和服務業務系統與平臺的對接中出現異常記錄，會影響觀測數據的準確性和預警及時率，因此建議臺站業務值班人員認真做好設備、軟件運行狀態監控，出現異常情況時，及時聯系設備廠家和軟件技術老師進行技術指導，排查異常記錄原因，及時處理疑誤數據。