自動和人工觀測降雨量結果差異探討

魏燕華

（山西省水文水資源勘測局陽泉分局　山西　陽泉　045000）

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自動和人工觀測降雨量結果差異探討

魏燕華

（山西省水文水資源勘測局陽泉分局山西陽泉045000）

摘要通過實時對比山西省陽泉市陽泉水文站自動與人工兩年觀測數據資料，對自動觀測雨量計與人工觀測雨量計的各自特點進行分析，最終得出，自動觀測雨量計測量數據穩定，受外界影響因素較少，精確度高。

關鍵詞人工觀測；自動觀測；降水；差異分析

當前我國正在加快水文監測自動化建設步伐，自計雨量站是對水文監測技術的一次革新，與傳統人工觀測雨量計相比，自計雨量計受外界影響因素少，測量數據準確度高，符合國民經濟發展對水文監測精細化的要求。自計雨量計觀測密度強，可以有效減輕傳統雨量工作的人力負擔。山西省陽泉市水文水資源勘測局在陽泉水文站配備了自計雨量計，并且一直處于良好的運行狀態。經過長時間的自動觀測后發現，自計雨量計與人工觀測雨量計存在一定差異。本文主要對自動和人工觀測降雨結果差異的原因進行探討。

1　觀測資料

選用山西省陽泉市陽泉水文站2013 年6月～10月和2014年6月～10月自動與人工雨量計自動測得的降水量資料，見表1。由表2可知，人工觀測雨量計測得的降水量總是少于自動觀測測得的降水量；自動觀測雨量計測得數據與月總降水量呈正相關；在陣性強降水時段，自動觀測雨量計測得的降水量差值大于一般陣性降水時段；自計雨量計與雨量器之間存在差異值，百分率穩定平均值范圍在10%左右，比人工觀測雨量計與雨量器的差異值大，人工觀測雨量計和雨量器差異值不穩定。

2　自動與人工雨量觀測計

2.1自動雨量觀測計構造

自動雨量觀測計可以實現自動收集并記錄每分鐘的地面降雨信息，其廣泛應用于氣象、農業、環保等領域。雨量傳感器、微電腦采集器、數據傳輸模塊是自動雨量觀測計的主要組成部分。雨量多少由雨量微電腦采集器顯示，雨量微電腦采集器還兼具自動記錄，實時時鐘，歷史數據紀錄，超限報警和數據通訊等功能。自動雨量觀測系統全自動工作，設計一體化，雨量計量精度高，計量誤差小，人工比對準確，安裝維護方便，系統兼容性強，設備制作精良，一般一個完整的自動雨量觀測系統應具備現場檢測設備、遠程監測設備、通信平臺和監測中心四部分。

2.2人工雨量觀測

當前盂縣使用的人工雨量觀測工具以普通雨量器為主，該種普通雨量器安裝高度為70cm，口徑面積314cm2，對降雨量進行人工定時觀測，量杯是計量工具。用量杯每日定時直接量取雨量筒內的降水量。人工雨量計的外部結構是一個嚴密的鐵筒，承水器、漏斗和儲水瓶裝于內部，另外還有一個量杯，與儲水瓶口徑成比例。發生降雨時，通過漏斗雨水流入儲水瓶。對降雨總量進行統計時，取出儲水瓶，直接導入量杯內。此時讀出的量杯上刻度數就是降水量。冬季降雪時，漏斗和儲水瓶必須取走，降水直接用承雪口和儲水筒容納。統計降水量時，取出儲水筒帶到室內，筒內的雪融化后，倒在量杯里，再讀取降水量數字。人工雨量觀測方法較為直接，簡便易行，讀取數值，主要通過定時將出水瓶的降水倒入雨量杯進行，人為因素大，這就決定了人工雨量觀測的誤差較大，人工雨量觀測誤差是多方面的，讀數誤差、測量誤差、操作誤差等都是常見的。人工雨量觀測時間是固定的，但降水分布時間并不均勻，因此人工雨量觀測不能完全代表全天24h的降水量，即使選取了極具代表性的時間段，但是觀測降雨量精確度依然不是太高。

表1.2013/2014年6月～10月自動、人工觀測、雨量器降水量/mm

表2.2013/2014年6月～10月人工觀測降雨量與雨量器差異值百分率

3　自動與人工雨量計測量降水量差異的主要原因

由以上分析可知，自動與人工雨量計在測量降水量上的差異是顯著存在的，由于采用的觀測工具不同，必須對自動與人工觀測降雨量的差異原因進行具體分析。

3.1數據采集方法不同

了解降水量空間分布，必須進行采樣。在降雨量采樣方面，自動與人工降雨觀測并不相同，自動雨量觀測計可實現全天24h的降雨量采樣，人工降雨觀測則是通過選取特定的時間點進行降雨量采集。在自動與人工降雨量觀測差異中，空間采樣差是重要因素，特別是單次對比測量最易受到空間采樣差的影響。隨機性是降雨量在空間分布上的特征，這就決定不同時間段的降雨量具有一定差異，這就決定了自動與人工雨量計測量降水量的差異。自動站雨量傳感器是自動采集記錄降水量,翻斗是它的主要部件也比較靈敏,有降水時，由于水本身的重力作用使翻斗翻轉，隨著降水強度變大它翻轉的次數就越密，采集的數據越準確，同時沒有人為的讀數誤差。而人工站是采取人工量取方式，通過眼睛直接讀數而得，除了儀器本身的誤差外,人為誤差因素也占一定比例。

3.2測量儀器不同

普通雨量器的收集口安裝一般高于地面，系統誤差不同是自動和人工雨量觀測計的主要區別，由于人工雨量觀測計收集口高于地面，這會干擾自然風場，減少雨量器捕捉率，導致出現風場變形誤差與沾濕誤差，集水器內壁與倒空儲水器沾濕誤差是沾濕誤差的兩個種類，上述兩種系統誤差也存在于自動雨量觀測計中，但是，自動雨量觀測計沒有倒空儲水器的沾濕誤差。翻斗雨量計也是自動雨量觀測計與人工雨量觀測計的不同之處，自動雨量觀測計的翻斗雨量計設計結構復雜，更易受到影響，因此在安裝與維護自動雨量觀測計時，必須重視基點位置的調節與雨量計的水平性。降雨強度是影響雨量計翻斗計數的重要因素，由于翻斗具有翻轉慣性，降雨量大，翻斗技術次數會多于實際。此外，翻斗翻轉對時間有一定要求，翻斗在翻轉時，可能會造成重復計算，據相關數據顯示，降水量達到250mm/h時，由于額外雨水流入而對雨量計量產生的影響尤為明顯。自動觀測的翻斗雨量計機械結構復雜，降雨強度對其觀測精度具有重要影響。

4　減小自動與人工觀測降雨量結果差異的具體對策

4.1對人工雨量觀測工作嚴格要求

人工雨量觀測計依靠人工實現降雨量的統計，對工作人員工作步驟與工作態度具有較高要求，進行人工雨量觀測時，觀測時間應盡量靠近整點，但在炎熱干燥的日子，為了防止蒸發太多，在降水停止后就要立即測量，以免造成降雨量不準。工作人員必須細心操作、準確讀數、減少人為誤差，準確定位人工雨量觀測基點，減少測量誤差。如果發現人工雨量觀測計的測量儀器上附著少量雨水，則應當先行處理，而后進行觀測。加強人工雨量計降雨數據統計的人工整理工作，避免錯讀數據，減少人為因素的影響。注意儀器保養，防沙防蟲，及時檢查人工雨量計工作狀態，同時注意儀器精度校對，確保記數與記錄值之間的一致。

4.2多次測量減小空間采樣差

在自動與人工雨量觀測在單次采集降雨量對比中，極易出現差異較大現象，通過多次測量求平均值可以有效減少空間采樣差，避免上述現象多次測量求平均是一種測量方法。多次測量是減少人工測量出現偶然誤差的一種有效措施。人工測量在很多情況下會導致誤差，甚至出現錯誤，如果用一些誤差大甚至錯誤的數去計算，必然得出不準確的結果。多次測量，可以有效避免錯誤。通過多次測量，可以排除一些很明顯錯的數據，從而降低了誤差。有效排除錯誤以后，雨量觀測只存在誤差，測值總是在實際值附近浮動，這樣大量測量后取平均會很接近正確值。

5　結語

自動雨量觀測計與人工雨量觀測計是兩種不同的降雨量觀測儀器，各有所長，應當將人工雨量觀測計與自動雨量觀測計結合使用，對兩種儀器測得的降雨量信息進行綜合分析，提高降雨預報的準確性。在使用過程中，必須注意兩種儀器的保養，盡量避免外界因素影響降雨量測量工作，有效減少誤差，保證雨量測量數據準確。自動雨量觀測計與人工雨量觀測計所測降雨量數據或多或少的會存在一些差異，這是多種因素造成的，相對而言，自動雨量觀測計的測量數據更加真實，可以準確地反映當地降雨情況。相信隨著科技的不斷發展，自動雨量觀測技術將會不斷更新，促進我國水文事業的不斷進步。陜西水利

參考文獻

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（責任編輯：李蕊）

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