陳東輝，熊安元，唐為安

(1.國家氣象信息中心，北京 100081；2.安徽省氣候中心，安徽 合肥 230031)

全國氣象災(zāi)害綜合風(fēng)險(xiǎn)普查是自然災(zāi)害綜合風(fēng)險(xiǎn)普查的重要內(nèi)容，對(duì)于認(rèn)識(shí)和把握氣象災(zāi)害發(fā)生發(fā)展規(guī)律、建立綜合防災(zāi)減災(zāi)救災(zāi)體系、實(shí)現(xiàn)災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)管理等具有重要意義[1]。為貫徹落實(shí)《國務(wù)院辦公廳關(guān)于開展第一次全國自然災(zāi)害綜合風(fēng)險(xiǎn)普查的通知(國辦發(fā)〔2020〕12號(hào))》精神，全面做好全國氣象災(zāi)害綜合風(fēng)險(xiǎn)普查工作，中國氣象局結(jié)合氣象部門實(shí)際，制定并印發(fā)《第一次全國自然災(zāi)害綜合風(fēng)險(xiǎn)普查總體方案》(以下簡稱總體方案)[2]?？傮w方案確立了以調(diào)查為基礎(chǔ)、評(píng)估為支撐，客觀認(rèn)識(shí)當(dāng)前全國和各地區(qū)主要?dú)庀鬄?zāi)害的風(fēng)險(xiǎn)水平，科學(xué)預(yù)判氣象災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)變化趨勢(shì)和特點(diǎn)，形成全國氣象災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)區(qū)劃的總體工作思路。

我國周期性普查工作主要有全國人口普查、農(nóng)業(yè)普查、經(jīng)濟(jì)普查，各類調(diào)查統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)是普查工作的主要成果，成果能夠推廣使用的根本是保證數(shù)據(jù)質(zhì)量[3-6]。高質(zhì)量的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)的產(chǎn)生依賴于對(duì)數(shù)據(jù)質(zhì)量的評(píng)估[7-8]。國內(nèi)外權(quán)威組織和學(xué)者針對(duì)數(shù)據(jù)質(zhì)量評(píng)估方法進(jìn)行了研究，形成了一系列成果[9-10]。但采用的方法或多或少存在一些局限性，比如有的方法能較大程度地檢查出邏輯性錯(cuò)誤，但卻無法保證數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性；有的為匯總階段的事后質(zhì)量評(píng)估，而不適合對(duì)收集階段的數(shù)據(jù)進(jìn)行質(zhì)檢[11-13]。隨著氣象部門觀測(cè)手段自動(dòng)化和數(shù)據(jù)傳輸速度持續(xù)的提高，在地面自動(dòng)站觀測(cè)資料質(zhì)量控制技術(shù)方面也積累了一定的經(jīng)驗(yàn)。肖心園等[14]針對(duì)不同異常數(shù)據(jù)提出了基于3樣條插值和皮爾遜相關(guān)的光伏數(shù)據(jù)清洗方法，可以得到更優(yōu)化的數(shù)據(jù)利用率和重構(gòu)正確率。潘騰輝等[15]提出了一種ETL(Extract-Transform-Load，抽取-轉(zhuǎn)換-加載)與數(shù)據(jù)清洗相結(jié)合的分布式數(shù)據(jù)集成工具，將數(shù)據(jù)清理的技術(shù)引入到ETL中，基于統(tǒng)計(jì)聚類方法和關(guān)聯(lián)規(guī)則的數(shù)據(jù)清洗算法，清洗數(shù)據(jù)信息的框架。

2020年開始的全國范圍內(nèi)的分災(zāi)種、分區(qū)域、長時(shí)間序列的氣象災(zāi)害綜合風(fēng)險(xiǎn)普查工作在我國尚屬首次。此次災(zāi)害調(diào)查主要采取自上而下和自下而上兩種方法開展，其中在技術(shù)層面上采取自上而下形式，國家級(jí)和省級(jí)技術(shù)組承擔(dān)普查技術(shù)規(guī)范制定、調(diào)查表格設(shè)計(jì)、普查數(shù)據(jù)采集信息系統(tǒng)研發(fā)等；在實(shí)際操作層面上采取自下而上形式，縣(區(qū))級(jí)根據(jù)技術(shù)規(guī)范和調(diào)查表格填報(bào)表格，并逐級(jí)審核、上報(bào)至普查信息收集系統(tǒng)。通過此次普查共收集暴雨、干旱、臺(tái)風(fēng)等10種氣象災(zāi)害記錄條數(shù)6 245 225條，其中以低溫災(zāi)種記錄條數(shù)最多，達(dá)2 029 730條，其次為雷電災(zāi)種，記錄條數(shù)為1 301 675條，雪災(zāi)記錄條數(shù)相對(duì)較少，全國范圍內(nèi)共收集141 827條。高質(zhì)量數(shù)據(jù)是普查工作順利展開的前提，數(shù)據(jù)質(zhì)量控制技術(shù)水平的高低則是確保普查數(shù)據(jù)質(zhì)量的根本，也直接決定了氣象災(zāi)害致災(zāi)危險(xiǎn)性評(píng)估與區(qū)劃及綜合風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估與區(qū)劃結(jié)果的質(zhì)量。氣象數(shù)據(jù)質(zhì)量控制方法多通過閾值和一致性檢驗(yàn)，但對(duì)于此次氣象災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)普查工作的復(fù)雜性和致災(zāi)因子調(diào)查的不確定性，需要結(jié)合氣象災(zāi)害事件客觀化識(shí)別和空間化驗(yàn)證的屬性規(guī)則來綜合判定。本文擬從數(shù)據(jù)質(zhì)控方法、數(shù)據(jù)質(zhì)檢規(guī)則、管理流程、質(zhì)量核查分析以及評(píng)估結(jié)果驗(yàn)證等方面來闡述全國氣象災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)普查數(shù)據(jù)質(zhì)量控制技術(shù)，其中通過系統(tǒng)質(zhì)檢建立質(zhì)檢規(guī)則庫保障“事前”，管理流程約束保障“事中”，可疑數(shù)據(jù)核查分析和致災(zāi)危險(xiǎn)性評(píng)估結(jié)果驗(yàn)證來評(píng)估“事后”，構(gòu)建全過程數(shù)據(jù)質(zhì)量閉環(huán)，從而最大限度保障氣象災(zāi)害普查數(shù)據(jù)質(zhì)量，為成果高效應(yīng)用提供有力支撐。

1 數(shù)據(jù)和方法

1.1 數(shù)據(jù)

根據(jù)我國氣象災(zāi)害種類的分布、影響程度和特征，本次全國氣象災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)普查的氣象災(zāi)害包括暴雨、干旱、臺(tái)風(fēng)、高溫、低溫、大風(fēng)、冰雹、雪災(zāi)、雷電、沙塵暴等10種。通過調(diào)查和科學(xué)分析，獲取的國、省、市、縣10類氣象災(zāi)害致災(zāi)因子數(shù)據(jù)，即以縣(區(qū))級(jí)行政區(qū)為基本單元，開展全國氣象災(zāi)害的特征調(diào)查和致災(zāi)孕災(zāi)要素分析而獲取我國主要?dú)庀鬄?zāi)害的致災(zāi)因子信息，覆蓋空間范圍為全國各省、直轄市、自治區(qū)和新疆生產(chǎn)建設(shè)兵團(tuán)(不含香港特別行政區(qū)、澳門特別行政區(qū)和臺(tái)灣省)，時(shí)間范圍為1978―2020年近40年數(shù)據(jù)。

1.2 質(zhì)控方法研究

借鑒氣象觀測(cè)數(shù)據(jù)質(zhì)控方法，根據(jù)氣象領(lǐng)域?qū)?shù)據(jù)質(zhì)量控制方法的特殊規(guī)范和要求，以氣象要素的時(shí)間、空間變化規(guī)律和各要素間相互聯(lián)系的規(guī)律為線索，分析數(shù)據(jù)是否合理[16-19]。首先對(duì)源數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)檢查，通過統(tǒng)計(jì)分析的方法識(shí)別可能的錯(cuò)誤值或異常值，如偏差分析、識(shí)別不遵守分布或回歸方程的值，利用常識(shí)性規(guī)則和業(yè)務(wù)特定規(guī)則等簡單規(guī)則庫檢查數(shù)據(jù)值，并使用不同屬性間的約束、外部的數(shù)據(jù)來檢測(cè)和清理數(shù)據(jù)。其次建立針對(duì)普查數(shù)據(jù)的涵蓋閾值并融合要素一致性以及空間一致性等質(zhì)控方法。具體處理方法如下。

(1)要素一致性。對(duì)某個(gè)氣象測(cè)站歷史記錄中某觀測(cè)要素結(jié)合氣象災(zāi)害事件發(fā)生過程(時(shí)間)中曾出現(xiàn)的最大值(最小值)，判斷氣象資料要素值是否超出極值作為要素一致性檢查。判斷資料的基礎(chǔ)是進(jìn)一步核實(shí)超出對(duì)應(yīng)觀測(cè)站點(diǎn)要素極值的觀測(cè)資料。

(2)時(shí)間一致性檢查。利用氣象要素隨時(shí)間變化的規(guī)律，對(duì)氣象資料變化進(jìn)行時(shí)間一致性的檢查，各要素不能超出一定時(shí)間內(nèi)的變化范圍，超出則判為可疑。

(3)空間一致性檢查。根據(jù)氣象參數(shù)具有一定的空間分布特點(diǎn)而進(jìn)行的檢查。通常采用空間回歸檢驗(yàn)法進(jìn)行空間一致性檢查，其有效性取決于觀測(cè)站網(wǎng)的密度和被檢參數(shù)與空間的相關(guān)程度[20]。將逐日的觀測(cè)站要素?cái)?shù)據(jù)與被檢站周邊站點(diǎn)相關(guān)系數(shù)進(jìn)行顯著性檢驗(yàn)，找出相關(guān)性最好的5個(gè)站，被檢測(cè)觀測(cè)要素與5個(gè)相關(guān)站逐一建立一元線性回歸方程。

(1)

(2)

式中：xi為被檢站第i日的實(shí)測(cè)值；m為全月日數(shù)。

(3)

(4)

2 數(shù)據(jù)質(zhì)控流程

2.1 質(zhì)控總體設(shè)計(jì)

由于涉及災(zāi)害種類多、覆蓋面廣、時(shí)間跨度長，因此對(duì)調(diào)查數(shù)據(jù)的質(zhì)控需考慮信息、技術(shù)、流程和管理在內(nèi)的四大因素，從而構(gòu)建全過程的數(shù)據(jù)質(zhì)量控制閉環(huán)，總體設(shè)計(jì)如圖1所示。

圖1 全國氣象災(zāi)害調(diào)查數(shù)據(jù)質(zhì)控總體設(shè)計(jì)

為滿足國、省、市、縣四級(jí)高效開展氣象災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)普查工作以及保證數(shù)據(jù)高一致性，基于“云+端”氣象集約化業(yè)務(wù)布局，建立物理統(tǒng)一、邏輯分布的氣象災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)普查信息系統(tǒng)平臺(tái)?；凇霸啤币患?jí)部署形成國家級(jí)氣象災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)普查數(shù)據(jù)庫，提供國、省、市、縣四級(jí)“端”應(yīng)用。對(duì)上報(bào)調(diào)查類數(shù)據(jù)資源采用集中統(tǒng)一管理，使國、省、市、縣用戶(包括匯交和審查用戶)共同操作“一套數(shù)據(jù)”，避免因分布式架構(gòu)需要數(shù)據(jù)頻繁同步導(dǎo)致數(shù)據(jù)不一致。

為確保本次氣象災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)普查數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，除人工審查外，提供通過系統(tǒng)質(zhì)檢功能，提高數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確率和格檢效率。針對(duì)10類氣象災(zāi)害設(shè)計(jì)的每張調(diào)查表的所有核心數(shù)據(jù)項(xiàng)進(jìn)行格式檢查、邏輯合理性檢查、關(guān)聯(lián)性檢查等，保障災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)普查屬性信息的準(zhǔn)確。

2.2 數(shù)據(jù)質(zhì)檢規(guī)則建立

調(diào)查數(shù)據(jù)在全國氣象災(zāi)害綜合風(fēng)險(xiǎn)普查技術(shù)規(guī)范要求基礎(chǔ)上，采用行政記錄檢查法、邏輯規(guī)則檢驗(yàn)法、局部空間自相關(guān)檢測(cè)法等方法，通過系統(tǒng)平臺(tái)建立數(shù)據(jù)質(zhì)檢規(guī)則庫，對(duì)用戶信息、行政區(qū)劃信息、氣象臺(tái)站信息、致災(zāi)因子等進(jìn)行完整性、規(guī)范性、一致性、合理性的質(zhì)量檢查，如表1所示。

(1)數(shù)據(jù)完整性。包括調(diào)查數(shù)據(jù)上報(bào)完整性和數(shù)據(jù)本身完整性。重點(diǎn)檢查填報(bào)指標(biāo)是否必填、選填、缺省值以及重復(fù)值等要求。

(2)數(shù)據(jù)規(guī)范性。分為數(shù)據(jù)格式規(guī)范性和文件格式規(guī)范性。數(shù)據(jù)格式規(guī)范性包括填寫采集數(shù)據(jù)類型是否符合要求(如字符型、數(shù)值型、整型、浮點(diǎn)型、日期型、日期時(shí)間型)，數(shù)據(jù)長度、精度、選項(xiàng)個(gè)數(shù)的規(guī)范性(如單選、多選、選項(xiàng)個(gè)數(shù)不超過XX個(gè))等；文件格式規(guī)范性包括上傳文件是否符合格式要求等。

(3)數(shù)據(jù)一致性。分為邏輯一致性、屬性一致性、時(shí)空一致性。邏輯一致性包括填報(bào)致災(zāi)因子間邏輯關(guān)系約束、致災(zāi)因子間邏輯關(guān)系等；屬性一致性包括致災(zāi)因子的量綱一致性等；時(shí)空一致性包括填報(bào)經(jīng)緯度是否在本級(jí)行政區(qū)范圍內(nèi)等。

(4)數(shù)據(jù)合理性。分為值域合理性、異常值合理性。值域合理性包括致災(zāi)因子是否在值域范圍內(nèi)等；異常值合理性包括填報(bào)數(shù)據(jù)的邊界范圍控制。

基于數(shù)據(jù)質(zhì)檢規(guī)則，以雪災(zāi)為例，數(shù)據(jù)校驗(yàn)方法和對(duì)應(yīng)質(zhì)檢指標(biāo)項(xiàng)如表2所示。

表1 氣象災(zāi)害普查系統(tǒng)數(shù)據(jù)質(zhì)量檢查規(guī)則

表2 雪災(zāi)過程及危險(xiǎn)性因子調(diào)查數(shù)據(jù)質(zhì)檢規(guī)則

表3 風(fēng)險(xiǎn)普查數(shù)據(jù)匯交與審核人員信息登記表

2.3 管理流程約束

2.3.1 用戶認(rèn)證管理

為加強(qiáng)氣象災(zāi)害普查數(shù)據(jù)安全與數(shù)據(jù)質(zhì)量管理，啟用實(shí)名用戶證書登錄方式。各級(jí)氣象部門根據(jù)普查工作的實(shí)際情況，報(bào)送本轄區(qū)內(nèi)普查和審核人員的名單信息，具體格式如表3所示。其中，單位行政區(qū)劃代碼、單位名稱、姓名、聯(lián)系方式、用戶角色為必填項(xiàng)；單位行政區(qū)劃代碼為國普辦發(fā)布的縣級(jí)及以上行政區(qū)劃代碼；單位名稱為普查人員所在氣象部門單位；姓名必須為氣象部門證書(實(shí)名證書)對(duì)應(yīng)的姓名；聯(lián)系方式為本人微信綁定手機(jī)號(hào)，方便后續(xù)開通微信推送填報(bào)任務(wù)提醒服務(wù)；用戶角色按規(guī)定要求填寫，包括對(duì)應(yīng)行政區(qū)的匯交或?qū)徍巳藛T。

通過“證書+白名單”雙重認(rèn)證方式實(shí)現(xiàn)用戶的初始化與權(quán)限分配。用戶實(shí)名認(rèn)證管理一方面，避免傳統(tǒng)使用用戶名密碼登錄方式可能存在賬戶泄露導(dǎo)致數(shù)據(jù)風(fēng)險(xiǎn)。另一方面，由于用戶實(shí)名實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)責(zé)任劃分和電子留痕，減少數(shù)據(jù)胡填亂報(bào)，一定程度上保障了數(shù)據(jù)質(zhì)量。

2.3.2 人工審核機(jī)制

國、省、地(市)、縣(區(qū))四級(jí)氣象部門依據(jù)《氣象災(zāi)害調(diào)查與風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估技術(shù)規(guī)范》[21]和《氣象災(zāi)害綜合風(fēng)險(xiǎn)普查成果匯交和質(zhì)量審核管理辦法》[22]，對(duì)本級(jí)或其下級(jí)部門線上匯交的數(shù)據(jù)成果進(jìn)行人工質(zhì)量審核。國、省、地(市)三級(jí)行業(yè)部門，應(yīng)對(duì)下級(jí)部門匯交的數(shù)據(jù)與成果進(jìn)行質(zhì)量審核。上級(jí)氣象部門應(yīng)及時(shí)向下級(jí)氣象部門反饋質(zhì)量審核結(jié)果，對(duì)未通過審核的應(yīng)要求在規(guī)定時(shí)限內(nèi)完成修改更新和再次匯交。

在國家級(jí)通過人工審核后，即轉(zhuǎn)入人工抽查階段。人工抽查工作由國家級(jí)和省級(jí)分別負(fù)責(zé)完成。國家級(jí)成立國家級(jí)氣象災(zāi)害普查數(shù)據(jù)核查組，負(fù)責(zé)對(duì)各省上報(bào)的數(shù)據(jù)進(jìn)行抽查，抽查數(shù)據(jù)要求覆蓋各省，各省被抽查數(shù)據(jù)占該省調(diào)查對(duì)象的比例不低于3%。省級(jí)氣象部門應(yīng)成立本省氣象災(zāi)害普查數(shù)據(jù)核查組，負(fù)責(zé)對(duì)本省各地(市)、縣(區(qū))上報(bào)的數(shù)據(jù)進(jìn)行抽查，抽查數(shù)據(jù)應(yīng)具有地域代表性，抽樣比例不低于本省調(diào)查對(duì)象總數(shù)的5%。相比于氣象災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)普查信息系統(tǒng)平臺(tái)的數(shù)據(jù)質(zhì)檢，人工審核和人工抽查不僅需要對(duì)填報(bào)數(shù)據(jù)的完整性、規(guī)范性、一致性、合理性對(duì)進(jìn)行審核，還應(yīng)通過氣象月報(bào)表、氣象志、地方志等多源數(shù)據(jù)來重點(diǎn)核查填報(bào)數(shù)據(jù)的真實(shí)性，即某填報(bào)數(shù)據(jù)是否為真實(shí)的發(fā)生值，而不是由于觀測(cè)系統(tǒng)錯(cuò)報(bào)、觀測(cè)員錯(cuò)誤記錄或填報(bào)人員錯(cuò)誤填報(bào)等問題而產(chǎn)生的。

2.4 數(shù)據(jù)核查分析

在氣象災(zāi)害普查數(shù)據(jù)上報(bào)過程中，通過以上系統(tǒng)質(zhì)檢和管理約束可基本解決調(diào)查數(shù)據(jù)不規(guī)范問題，包括數(shù)據(jù)格式不對(duì)、存在異常值、邏輯性錯(cuò)誤等，因?yàn)椴灰?guī)范的數(shù)據(jù)是無法進(jìn)入普查系統(tǒng)。但是對(duì)于可疑/疑似錯(cuò)誤的數(shù)據(jù)，即數(shù)據(jù)內(nèi)容本身的科學(xué)甄別通過系統(tǒng)質(zhì)檢是不容易發(fā)現(xiàn)，并且近千萬條上報(bào)數(shù)據(jù)靠人工審核和抽檢也會(huì)“漏網(wǎng)”。針對(duì)以上問題，需要對(duì)已上報(bào)數(shù)據(jù)進(jìn)行“事后”的數(shù)據(jù)質(zhì)量核查分析，該工作也應(yīng)基于系統(tǒng)代替人工去完成。因此在現(xiàn)有數(shù)據(jù)質(zhì)檢流程上增加數(shù)據(jù)質(zhì)量核查分析功能。

數(shù)據(jù)質(zhì)量核查分析功能區(qū)別于數(shù)據(jù)質(zhì)檢規(guī)則，本質(zhì)是因?yàn)閿?shù)據(jù)核查分析是“事后”，數(shù)據(jù)質(zhì)檢規(guī)則是“事前”，即數(shù)據(jù)核查是針對(duì)已經(jīng)上報(bào)數(shù)據(jù)的質(zhì)量篩查，在“事前”考慮當(dāng)時(shí)質(zhì)檢效率和客觀填報(bào)事實(shí)以及當(dāng)時(shí)條件下并未預(yù)見的質(zhì)檢規(guī)則等(具體見表1的A.2、A.3、D.1內(nèi)容)。比如，地方在上報(bào)數(shù)據(jù)時(shí)存在由于當(dāng)時(shí)未找到相關(guān)史料或確實(shí)某時(shí)段氣象觀測(cè)數(shù)據(jù)缺測(cè)而將其作為缺省值(999999標(biāo)識(shí))，或者某些數(shù)據(jù)項(xiàng)由于當(dāng)時(shí)設(shè)定閾值過高或過低導(dǎo)致數(shù)據(jù)已經(jīng)“入庫”需要重新篩查出來讓普查填報(bào)人員進(jìn)行再次確認(rèn)。

從圖2可以看出，低溫調(diào)查表3的“過程累積降水量”為缺省值，因需要普查人員再次確認(rèn)其數(shù)據(jù)是否為缺測(cè)，如果確實(shí)缺測(cè)，基于氣象災(zāi)害普查系統(tǒng)將數(shù)據(jù)導(dǎo)出后再導(dǎo)入。如果該數(shù)據(jù)項(xiàng)已經(jīng)通過重新統(tǒng)計(jì)獲取過程降水量，則導(dǎo)出結(jié)果并更新后再導(dǎo)入系統(tǒng)。通過上述更新導(dǎo)入后，次日將不再作為問題或錯(cuò)誤數(shù)據(jù)發(fā)布?；诓粩酀L動(dòng)發(fā)布最新問題數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)問題數(shù)據(jù)逐一解決完畢，從而保障國家級(jí)氣象災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)普查數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)質(zhì)量保持最佳。

3 質(zhì)控效果驗(yàn)證

利用上報(bào)且經(jīng)過質(zhì)量核查分析的普查數(shù)據(jù)，以山東省雪災(zāi)致災(zāi)危險(xiǎn)性評(píng)估為例，對(duì)其上報(bào)的普查數(shù)據(jù)質(zhì)量以及危險(xiǎn)性評(píng)估結(jié)果圖件的合理性、準(zhǔn)確性進(jìn)一步核驗(yàn)。山東省上報(bào)1978―2020年雪災(zāi)調(diào)查類數(shù)據(jù)2 086條，根據(jù)《雪災(zāi)調(diào)查與風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估技術(shù)規(guī)范》[21]，以每次過程的累積降雪量、最大積雪深度和降雪日數(shù)作為雪災(zāi)危險(xiǎn)性評(píng)估的致災(zāi)因子。為了消除各致災(zāi)因子量綱可能對(duì)評(píng)估結(jié)果的影響，對(duì)各致災(zāi)因子進(jìn)行歸一化處理：

(5)

式中：Dij表示第j次雪災(zāi)過程的第i個(gè)致災(zāi)因子的歸一化值，以下類同；xij表示第j次雪災(zāi)過程的第i個(gè)致災(zāi)因子的原始值；ximin表示所有雪災(zāi)過程中第i個(gè)致災(zāi)因子的最小值；ximax表示所有雪災(zāi)過程中第個(gè)致災(zāi)因子的最大值。

在各致災(zāi)因子經(jīng)歸一化處理后，采用加權(quán)綜合，計(jì)算得到每次雪災(zāi)過程的致災(zāi)強(qiáng)度指數(shù)。

(6)

式中：Vj表示第j次雪災(zāi)過程的致災(zāi)強(qiáng)度指數(shù)；wi表示第i個(gè)致災(zāi)因子的權(quán)重系數(shù)，采用專家打分法確定，取等權(quán)重，即均取1/3。

圖2 利用質(zhì)量核查分析定期發(fā)布此可疑/疑似錯(cuò)誤數(shù)據(jù)

圖3 山東省雪災(zāi)致災(zāi)危險(xiǎn)性評(píng)估結(jié)果

圖4 氣象災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)普查信息收集系統(tǒng)中54823及周邊7個(gè)區(qū)填報(bào)數(shù)據(jù)

然后，將山東省1978―2020年所有雪災(zāi)過程的致災(zāi)強(qiáng)度指數(shù)升序排列，采用百分位數(shù)法[23]，分別取50%、80%和90%百分位所對(duì)應(yīng)的值，將致災(zāi)強(qiáng)度指數(shù)劃分為弱、較弱、較強(qiáng)、強(qiáng)四個(gè)等級(jí)，統(tǒng)計(jì)每一個(gè)國家級(jí)氣象觀測(cè)站各等級(jí)范圍內(nèi)的致災(zāi)強(qiáng)度指數(shù)的發(fā)生次數(shù)。各國家級(jí)氣象觀測(cè)站致災(zāi)危險(xiǎn)性指數(shù)由1～4級(jí)致災(zāi)強(qiáng)度指數(shù)的發(fā)生次數(shù)的歸一化值加權(quán)綜合得到，按強(qiáng)度越強(qiáng)權(quán)重系數(shù)越大的原則，1～4級(jí)的權(quán)重系數(shù)分別取0.1、0.2、0.3和0.4?；诟鲊壹?jí)氣象觀測(cè)站致災(zāi)危險(xiǎn)性指數(shù)，在GIS中采用反距離權(quán)重法[24]插值得到了山東省雪災(zāi)致災(zāi)危險(xiǎn)性評(píng)估結(jié)果(圖3a)。

對(duì)比氣象災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)普查信息收集系統(tǒng)中山東省上報(bào)的雪災(zāi)致災(zāi)危險(xiǎn)性評(píng)估結(jié)果(圖3b)，可以發(fā)現(xiàn)：位于濟(jì)南市歷城區(qū)附近兩者的等級(jí)差別較大。盡管插值算法、分類閾值不同可能會(huì)造成兩者結(jié)果在局部地區(qū)等級(jí)不一致，但是如果在同一區(qū)域的分級(jí)結(jié)果相差兩個(gè)及以上等級(jí)，一般認(rèn)為是兩者使用的數(shù)據(jù)源不一致造成的。經(jīng)過對(duì)山東省填報(bào)數(shù)據(jù)查詢發(fā)現(xiàn)，濟(jì)南市7個(gè)區(qū)上報(bào)數(shù)據(jù)都是使用54823這一個(gè)國家級(jí)氣象觀測(cè)站的數(shù)據(jù)上報(bào)，且上報(bào)數(shù)據(jù)內(nèi)容一樣(圖4)，這可能是導(dǎo)致在54823這個(gè)站及周邊求出的致災(zāi)危險(xiǎn)性等級(jí)偏高的原因。針對(duì)54823數(shù)據(jù)重復(fù)上報(bào)造成評(píng)估等級(jí)過高的問題，采用刪除54823重復(fù)數(shù)據(jù)，然后在此基礎(chǔ)上重新計(jì)算致災(zāi)危險(xiǎn)性評(píng)估結(jié)果(圖5)，進(jìn)一步分析可以發(fā)現(xiàn)兩者等級(jí)分布形態(tài)大體一致。

圖5 山東省雪災(zāi)致災(zāi)危險(xiǎn)性評(píng)估結(jié)果(異常值處理后的結(jié)果)

4 討論和結(jié)論

4.1 討論

高質(zhì)量的氣象災(zāi)害致災(zāi)調(diào)查數(shù)據(jù)是氣象災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估、災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)管理的基礎(chǔ)，也是筑牢氣象防災(zāi)減災(zāi)第一道防線的根本，同時(shí)還是科學(xué)決策依據(jù)的先決性條件。全國第一次氣象災(zāi)害綜合風(fēng)險(xiǎn)普查重點(diǎn)是對(duì)1978—2020年精細(xì)到縣(區(qū))級(jí)的10種氣象災(zāi)害致災(zāi)要素調(diào)查，由于涉及范圍廣、災(zāi)害種類多，雖經(jīng)過省、地(市)、縣(區(qū))三級(jí)審核后再上報(bào)全國氣象災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)普查軟件系統(tǒng)，但上報(bào)的數(shù)據(jù)質(zhì)量仍存在一定程度上的不確定性。不確定性可能主要的來自于兩個(gè)方面：

(1)區(qū)級(jí)行政單元無氣象站點(diǎn)數(shù)據(jù)填報(bào)造成的不確定性，這主要與我國國家級(jí)氣象觀測(cè)站點(diǎn)的空間布局有關(guān)，我國大多數(shù)省份的地市級(jí)往往布設(shè)一個(gè)國家級(jí)氣象觀測(cè)站，大多數(shù)市轄區(qū)沒有國家級(jí)氣象觀測(cè)站點(diǎn)，而本次普查工作的分辨率至少為縣(區(qū))級(jí)，這就導(dǎo)致沒有國家級(jí)氣象觀測(cè)站的市轄區(qū)的填報(bào)數(shù)據(jù)要么是缺測(cè)，要么是基于該市有國家級(jí)氣象觀測(cè)站點(diǎn)的市轄區(qū)的氣象數(shù)據(jù)進(jìn)行填報(bào)。通過上文分析可知，數(shù)據(jù)重復(fù)填報(bào)在很大程度上會(huì)導(dǎo)致致災(zāi)危險(xiǎn)性評(píng)估的不確定性。

(2)異常值判定造成的不確定性，這與氣象要素隨時(shí)間的演變有關(guān)。像溫度類觀測(cè)要素，其隨時(shí)間是正態(tài)的、連續(xù)漸變的，而降水類的卻是偏態(tài)的、不連續(xù)突變的。如果溫度出現(xiàn)異常時(shí)，可以通過判斷該溫度與之前和之后時(shí)刻的溫度值差異程度來判斷該溫度是否為異常值，而降水量卻不能通過該方法來判定，特別是20世紀(jì)90年代以來，因全球變暖，極端性降水事件的發(fā)生愈加頻繁，降水異常值出現(xiàn)概率偏大，這些都在一定程度上增加了數(shù)據(jù)質(zhì)控的難度和不確定性。

4.2 結(jié)論

文中以氣象災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)普查數(shù)據(jù)為研究對(duì)象，將氣象觀測(cè)數(shù)據(jù)與氣象災(zāi)害致災(zāi)因子數(shù)據(jù)深度融合，通過質(zhì)檢規(guī)則、管理約束、質(zhì)量核查分析以及評(píng)估結(jié)果驗(yàn)證，建立動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)質(zhì)控方法，使得數(shù)據(jù)上報(bào)完成率和數(shù)據(jù)質(zhì)量審核通過率均達(dá)到100%，有力推動(dòng)全國氣象災(zāi)害致災(zāi)危險(xiǎn)性調(diào)查任務(wù)全面完成，為全國氣象災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估業(yè)務(wù)應(yīng)用提供很好支撐。通過本研究獲得以下主要結(jié)論：

(1)利用常識(shí)性規(guī)則和業(yè)務(wù)特定規(guī)則等建立數(shù)據(jù)質(zhì)檢規(guī)則庫檢查數(shù)據(jù)值，并使用不同屬性間的約束、外部的數(shù)據(jù)來檢測(cè)和清理數(shù)據(jù)。

(2)通過用戶實(shí)名認(rèn)證管理和人工核查機(jī)制既實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)責(zé)任劃分和電子留痕，又減少數(shù)據(jù)胡填亂報(bào)，一定程度上保障了數(shù)據(jù)質(zhì)量。

(3)運(yùn)用統(tǒng)計(jì)分析等數(shù)據(jù)核查分析方法識(shí)別可能的可疑值或異常值，如偏差分析、識(shí)別不遵守分布或回歸方程的值，定期發(fā)布和反饋問題數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)問題數(shù)據(jù)逐一解決。

(4)利用上報(bào)且通過質(zhì)量核查分析的災(zāi)害調(diào)查數(shù)據(jù)，對(duì)其上報(bào)的致災(zāi)危險(xiǎn)性評(píng)估結(jié)果進(jìn)一步驗(yàn)證質(zhì)控效果的準(zhǔn)確性。