張美玲++陳龍++辛明月++殷紅

摘要 對自動氣象站的數(shù)據(jù)進行質(zhì)量檢驗，并利用C#語言將文本文件格式的氣象數(shù)據(jù)輸入到SQL Service書庫中，用SQL語言進行修改、查詢、維護，減輕了數(shù)據(jù)使用者從氣象數(shù)據(jù)源文件中提取各種主要氣象信息的工作量。

關(guān)鍵詞 自動氣象站；數(shù)據(jù)預(yù)處理；質(zhì)量控制；程序設(shè)計

中圖分類號 P415.1+2 文獻標識碼 B 文章編號 1007-5739（2017）01-0203-03

自動氣象站是由電子設(shè)備或計算機控制的自動進行氣象觀測和資料收集傳輸?shù)臍庀笳?，是一種自動收集、處理、存儲或傳輸氣象信息的裝置[1]。它每隔一定時間，就會自動采集一次氣象數(shù)據(jù)，實現(xiàn)了對多種氣象數(shù)據(jù)的實時觀測，并將觀測的數(shù)據(jù)實時傳輸?shù)娇刂平K端，減輕了人工觀測的勞動強度，有效提高了工作效率。

自從自動氣象站投入使用以來，很多學(xué)者對其數(shù)據(jù)能更好地使用進行了研究，主要是數(shù)據(jù)的質(zhì)量控制、處理以及維護等。數(shù)據(jù)的質(zhì)量控制包括2種：一種是對歷史數(shù)據(jù)的質(zhì)量控制；另一種是實時質(zhì)量控制。世界氣象組織認為，自動氣象站資料實時質(zhì)量控制應(yīng)在2個層面控制：一是在觀測臺站進行基本質(zhì)量控制，如王建莊等[2]在觀測臺站做過實時質(zhì)量控制；二是在數(shù)據(jù)處理中心進行，如王海軍等[3]對數(shù)據(jù)處理中心做過實時質(zhì)量控制。本文是對歷史數(shù)據(jù)進行質(zhì)量控制。

目前，氣象數(shù)據(jù)處理常見的方法是用程序?qū)ψ詣託庀笳緮?shù)據(jù)進行處理，從而減輕了數(shù)據(jù)使用者從氣象數(shù)據(jù)源文件中提取各種主要氣象信息的工作量[4]。高 杰等[5]應(yīng)用C++語言開發(fā)研制自動氣象站數(shù)據(jù)質(zhì)量檢查系統(tǒng)；冉桂平等[6]應(yīng)用Visual Basic 6.0與SQL Server 2000相結(jié)合，采用SQL結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)查詢語言，建立起基于C/S方式地自動氣象站資料綜合管理應(yīng)用系統(tǒng)；謝 光等[7]基于VB.NET技術(shù)研究了地面自動氣象站數(shù)據(jù)庫；張秀英等[8]應(yīng)用C#語言結(jié)合SQL Server 2000數(shù)據(jù)庫開發(fā)研制烏海兩要素自動氣象站數(shù)據(jù)接收系統(tǒng)。

自動氣象站采集的數(shù)據(jù)是以.txt的形式保存的，每隔10 min傳輸1次。文本文件格式的數(shù)據(jù)不利于進行計算、統(tǒng)計等，而氣象要素多、數(shù)據(jù)量大，如何能更好地處理大量數(shù)據(jù)，就成為一個非常重要的問題。鑒于此，本文應(yīng)用C#語言結(jié)合SQL Server 2008數(shù)據(jù)庫對沈陽市自動氣象站的數(shù)據(jù)進行處理，旨在為沈陽市自動氣象站數(shù)據(jù)處理提供一些建議。

1 開發(fā)工具及運行環(huán)境

1.1 開發(fā)工具

本文用的開發(fā)工具是C#。C#語言是當前使用非常廣泛的一種開發(fā)語言，其用途廣泛，既可以開發(fā)面向窗口的應(yīng)用程序，也可以開發(fā)面向網(wǎng)頁的B/S系統(tǒng)。對于現(xiàn)在既需要作應(yīng)用程序又要作網(wǎng)絡(luò)查詢系統(tǒng)來說，用C#來開發(fā)是最合適的。

1.2 運行環(huán)境

運行環(huán)境是目前使用最廣泛的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)SQL Server[9]。

2 自動氣象站數(shù)據(jù)處理實現(xiàn)過程

2.1 自動氣象站數(shù)據(jù)質(zhì)量檢驗

中國氣象局在全國范圍內(nèi)使用的地面測報業(yè)務(wù)軟件OSSMO 2004版，其實時地面常規(guī)要素數(shù)據(jù)文件簡稱ZZ文件，保存了自動站每分鐘實時采集的所有數(shù)據(jù)[10-11]。

自動氣象站數(shù)據(jù)質(zhì)量控制貫徹在設(shè)計、選購、測試、安裝、運行全過程中，現(xiàn)主要對輸出的數(shù)據(jù)進行質(zhì)量檢驗，即各氣象要素的檢驗。檢驗通常遵循以下規(guī)則①各要素是否符合正常的變化規(guī)律；②各要素的測量值是否符合相互間的關(guān)系；③極值及出現(xiàn)時間是否有反常現(xiàn)象；④當資料出現(xiàn)反常時，應(yīng)從相關(guān)情況分析其合理性；⑤當月統(tǒng)計值（平均值、合計值、極值）出現(xiàn)明顯反常時，應(yīng)用時空資料比較[12]。

用氣候極值范圍檢查、內(nèi)部一致性檢查、時間一致性檢查、空間一致性檢查，對自動氣象站的實時資料進行自動質(zhì)量控制。

2.1.1 日極值與定時值的比較檢查。日最低氣壓≤定時氣壓≤日最高氣壓；日最低氣溫≤定時氣溫≤日最高氣溫；定時風(fēng)速≤日最大風(fēng)速；日最小相對濕度≤定時相對濕度。

2.1.2 要素的相關(guān)檢查。海平面氣壓≥本站氣壓（海拔高度低于0 m的臺站除外）；極大風(fēng)速≥最大風(fēng)速。

2.1.3 氣候極值比較檢查。最高本站氣壓<1 050.0 hPa，日最低本站氣壓>600.0 hPa；最高氣溫<50.0 ℃，日最低氣溫 >-55.0 ℃；定時降水量<200 mm；日最大風(fēng)速<65.0 m/s；日極大風(fēng)速<75.0 m/s。

2.2 自動氣象站數(shù)據(jù)入庫

2.2.1 自動氣象站采集的原始數(shù)據(jù)。自動氣象站實時地面氣象數(shù)據(jù)傳輸文件是指氣象站通過自動氣象站或人工觀測的地面氣象記錄實時形成的數(shù)據(jù)文件，該文件可作為實時上傳的地面氣象報告，其文件組成見表1。

文件名中：“Z_O_AWS_ST_C5、Z_O_SAD_ST_C5、Z_O_ AWS_DAY_C5、Z_R_AWS_C5”為固定編碼；“IIiii”為測站的區(qū)站號；“yyyyMMddhhmmss”為文件生成的時間（國際時），“yyyy”為年，4位；“MM”為月，2位；“dd”為日，2位；“hh”為小時，2位；“mm”表示為分鐘，2位；“ss”為秒，2位[12]。

圖1為L1003氣象站2009年5月19日16：00的實時數(shù)據(jù)文件，數(shù)據(jù)記錄如圖2所示，其中記事本內(nèi)各數(shù)據(jù)記錄包含的內(nèi)容如圖3所示。

2.2.2 數(shù)據(jù)導(dǎo)入和數(shù)據(jù)入庫。本文利用C#語言編程，將自動氣象站輸出的文件導(dǎo)入到SQL數(shù)據(jù)庫中的表文件。在沈陽市自動氣象站大約有82個，因此采集的數(shù)據(jù)量很龐大，其中每個自動氣象站10 min記錄1次數(shù)據(jù)，1 d的數(shù)據(jù)作為一個文件夾儲存起來。如此龐大的數(shù)據(jù)用Excel來處理很不方便，可通過編程將這些數(shù)據(jù)導(dǎo)入到數(shù)據(jù)庫中進行處理。數(shù)據(jù)文件的導(dǎo)入過程如圖4所示，導(dǎo)入后的數(shù)據(jù)在數(shù)據(jù)庫中存在的形式如圖5所示，每個自動氣象站1年的數(shù)據(jù)為1個表。

在數(shù)據(jù)庫中打開L1005（站名兩家子）自動氣象站2008年的監(jiān)測信息，部分結(jié)果如圖6所示。

2.2.3 數(shù)據(jù)修改。修改輸入到SQL Server數(shù)據(jù)庫中的自動氣象站數(shù)據(jù)明顯的錯誤。如L1003區(qū)站監(jiān)測信息表中觀測時間“20080501142000”被錯誤地寫成了“20080101142000”。修改的具體操作步驟如下：①鼠標右鍵單擊數(shù)據(jù)表L1003區(qū)站2008年監(jiān)測信息，在彈出的快捷菜單中選擇“編輯前200行”命令（圖7）；②在彈出的對話框中將觀測時間內(nèi)的錯誤記錄“20080101142000”改成“20080501142000”即可（圖8），最后單擊保存按鈕。其他字段如有錯誤，修改步驟同上。

2.2.4 數(shù)據(jù)查詢。在SQL Server數(shù)據(jù)庫中，對其數(shù)據(jù)進行查詢比較方便，簡單的SQL語言即可實現(xiàn)。例如：查找沈陽市L1003站2008年5月的數(shù)據(jù)，查詢界面及結(jié)果分別見圖9、10，過程如下：

USE [MR-KFGL]

SELECT 氣溫，觀測時間

from [dbo].[L1003區(qū)站監(jiān)測信息]

where 觀測時間 between 20080501001000 and 2008053 1235000

2.2.5 自動氣象站數(shù)據(jù)維護。數(shù)據(jù)庫在使用的過程中必須進行定期的維護，如更新數(shù)據(jù)庫統(tǒng)計信息、執(zhí)行數(shù)據(jù)庫備份等，以確保數(shù)據(jù)庫一直處于最佳的運行狀態(tài)。SQL Server提供了維護計劃向?qū)?，用戶可以?chuàng)建一個維護計劃，對從列表中選擇的數(shù)據(jù)庫按計劃的間隔定期運行維護計劃[13-14]。對自動氣象站的數(shù)據(jù)要及時備份。

3 結(jié)語

運用C#語言編寫的程序和SQL Server數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)實現(xiàn)自動氣象站數(shù)據(jù)處理的過程，該系統(tǒng)能進行自動氣象站的數(shù)據(jù)入庫、數(shù)據(jù)修改、數(shù)據(jù)查詢和數(shù)據(jù)庫維護等功能，減輕了數(shù)據(jù)使用者從氣象數(shù)據(jù)源文件中提取各種主要氣象信息的工作量。程序處理氣象數(shù)據(jù)方法利于使用者更好地應(yīng)用數(shù)據(jù)，查詢便宜、靈活，方便進行一些簡單修改，維護起來也比較簡單。

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