石牡麗

(陜西省水文水資源勘測中心，陜西 西安 721000)

隨著水文自動(dòng)化，信息化程度的不斷提高，大量遙測雨量計(jì)已投入使用于各水文測站及中小河流建設(shè)項(xiàng)目的站點(diǎn)，為了能更準(zhǔn)確、更合理、更高效的使遙測雨量資料服務(wù)于水文預(yù)警預(yù)報(bào)、水文水利計(jì)算、工程設(shè)計(jì)和水資源評(píng)價(jià)工作中，遙測雨量資料整編方法值得分析和探討。

1 資料的采集、傳輸及提取

遙測雨量是接收平臺(tái)對(duì)遙測設(shè)備發(fā)送固態(tài)提取命令，提取對(duì)應(yīng)時(shí)間范圍內(nèi)的固定分鐘數(shù)據(jù)。設(shè)備接收到命令后，RTU從存儲(chǔ)卡中讀取到相關(guān)的數(shù)據(jù)，按照數(shù)據(jù)固態(tài)提取數(shù)據(jù)上報(bào)格式將數(shù)據(jù)一次或多次上報(bào)到遙測接收平臺(tái)。遙測接收平臺(tái)接收到固態(tài)提取格式報(bào)文，解析，入對(duì)應(yīng)數(shù)據(jù)庫表。在資料整編的時(shí)候，程序?qū)?duì)應(yīng)數(shù)據(jù)按照整編格式導(dǎo)出。

數(shù)據(jù)傳輸就是上下行命令的下發(fā)，一般我們會(huì)將需要提取的時(shí)間段信息先保存到數(shù)據(jù)庫中，記錄下來。在設(shè)備下次上報(bào)數(shù)據(jù)的時(shí)候，程序檢查是否要下發(fā)命令。對(duì)應(yīng)命令類型。如：固態(tài)提取，校時(shí)等。對(duì)應(yīng)命令下發(fā)，設(shè)備接收到，就會(huì)自行對(duì)應(yīng)操作。傳輸?shù)拿钜锤鱾€(gè)廠家的設(shè)備通信協(xié)議，新設(shè)備都要求用水文標(biāo)準(zhǔn)通信規(guī)約了。

數(shù)據(jù)采集可以由人設(shè)置，可以在程序上配置下發(fā)命令。在設(shè)備和服務(wù)器通信的時(shí)候，服務(wù)程序檢查是否有需要下發(fā)的命令。檢索數(shù)據(jù)庫對(duì)應(yīng)表和測站編碼，將對(duì)應(yīng)命令下發(fā)。老的設(shè)備是以前各個(gè)廠家的自己的通信規(guī)約，數(shù)據(jù)采集時(shí)如果系統(tǒng)不支持，需要從設(shè)備上拿下存儲(chǔ)卡，拷貝至艾麗泰爾公司進(jìn)行處理。

2 常見問題分析

2.1 無降水量或降水量為零

有時(shí)數(shù)據(jù)會(huì)出現(xiàn)無降水或降水量為零的現(xiàn)象。造成這種現(xiàn)象主要原因有以下幾種:一是雨量筒的網(wǎng)罩或漏斗堵死，通常發(fā)生在灰塵大的觀測場所或者遙測雨量計(jì)上空有遮擋及下雨天把遙測雨量計(jì)搬回室內(nèi)等；二是線路短路或開路，接頭接觸不良，一般是由于環(huán)境潮濕形成氧化膜隔層造成；三是干簧管失效，發(fā)生在干簧管不能接觸或不能斷開時(shí)；四是磁鋼失效，導(dǎo)致干簧管開關(guān)失效；五是電池失效，發(fā)生在連續(xù)降雨天氣和電池電壓過低或耗盡等情況下或者信號(hào)中斷等，基于上述原因，該時(shí)段降水缺測，所以現(xiàn)場無存儲(chǔ)數(shù)據(jù)。

2.2 降水量數(shù)據(jù)誤差大

遙測降水量與人工相比會(huì)出現(xiàn)偏大或偏小的現(xiàn)象。雨量桶不平會(huì)出現(xiàn)數(shù)據(jù)偏小的現(xiàn)象；干簧管吸合不正?？赡茉斐山邓繑?shù)據(jù)偏大或偏??；過濾網(wǎng)堵塞會(huì)出現(xiàn)數(shù)據(jù)均勻化，不能反映真實(shí)降水強(qiáng)度。人工注水試驗(yàn)忘記刪除數(shù)據(jù)也會(huì)造成數(shù)據(jù)偏大。

3 遙測降水資料整編

遙測降水資料整編就是把遙測平臺(tái)的遙測數(shù)據(jù)按科學(xué)的方法統(tǒng)一的格式進(jìn)行整理、分析、統(tǒng)計(jì)，提煉成為系統(tǒng)的整編成果的過程。主要內(nèi)容包括審核原始資料、整理數(shù)據(jù)、編制整編成果表、進(jìn)行合理性檢查、編寫整編說明書。

3.1 原始資料審核及處理

從遙測平臺(tái)下載原始數(shù)據(jù)后，要把原始資料進(jìn)行統(tǒng)一審核，主要審核是否缺測、有無極大值、極小值，有無和分辨率不匹配的值，有無均勻出現(xiàn)的數(shù)值，下面介紹出現(xiàn)以下情況時(shí)數(shù)據(jù)處理方法。

1)當(dāng)一個(gè)站同時(shí)有自記記錄和人工觀測記錄時(shí)，應(yīng)使用自記記錄。自記記錄有缺失、失真等問題的部分，可用人工觀測代替。自記記錄無法整理時(shí)，可全部使用人工觀測記錄，當(dāng)遙測資料或人工觀測有缺測之日，可根據(jù)地形、氣候條件相近的鄰近站降水時(shí)程分布情況，采用鄰站平均值法、比例法或等值線法進(jìn)行插補(bǔ)。

2)當(dāng)出現(xiàn)極大值、極小值時(shí)綜合分析原因并和人工及周邊雨量站對(duì)照，刪除極大值或極小值，通過借用或用人工雨量代替還原真實(shí)降水量。

3)當(dāng)出現(xiàn)和分辨率不匹配的值時(shí)，可能是儀器原因引起的需要人工處理，如分辨率0.2 mm出現(xiàn)0.1 mm、0.3 mm時(shí)，需要人工處理。

4)當(dāng)雨強(qiáng)相對(duì)較大，雨量一直均勻出現(xiàn)0.2或0.1值時(shí)可能是儀器漏斗堵塞出現(xiàn)滴漏現(xiàn)象，這種數(shù)據(jù)也需要綜合分析，人工處理。

3.2 數(shù)據(jù)整理

經(jīng)過審核后的數(shù)據(jù)可以通過資料整編程序把文本格式數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為Excel格式復(fù)制到原始資料錄入界面，也可以把文本格式資料用整編程序固態(tài)處理功能直接導(dǎo)入錄入界面。并根據(jù)資料情況設(shè)置對(duì)應(yīng)的控制信息。

3.3 整編計(jì)算、編制整編成果表

數(shù)據(jù)錄入完畢、控制信息填寫好后用程序計(jì)算，并查看相應(yīng)的整編成果即逐日降水量表、降水量摘錄表、各時(shí)段最大降水量表(1)或表(2)。

3.4 合理性檢查

遙測降水資料整編的精髓在于合理性檢查。內(nèi)容包括單項(xiàng)成果表檢查包括逐日表、摘錄表、各時(shí)段最大降水量表(1)、表(2)檢查測，單站合理性檢查、綜合合理性檢查。

3.4.1 單項(xiàng)成果表檢查

1)逐日降水量表檢查

①主要檢查有無合并符號(hào)“！”，如有合并符號(hào)可能是數(shù)據(jù)和控制信息不符，需要檢查數(shù)據(jù)和控制信息，控制信息是對(duì)數(shù)據(jù)信息總的詮釋。

②少數(shù)日期降水量缺測(丟失)時(shí)，宜予插補(bǔ)，插補(bǔ)日量數(shù)值后應(yīng)加注插補(bǔ)符號(hào)，并在附注中說明插補(bǔ)方法及依據(jù)；不能插補(bǔ)的記“—”符號(hào)，全月缺測時(shí)，各日空白，并在附注中說明。

③全月未降水填“0”，一部分日期或時(shí)段雨量缺測，仍計(jì)算并填寫月總量，值應(yīng)加括號(hào)。全月缺測者記“—”符號(hào)。

2)降水量摘錄表檢查

降水量摘錄表主要從降水摘錄時(shí)段、是否記降水起止時(shí)分和降水強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)三大方面進(jìn)行檢查。

①規(guī)范規(guī)定降水量摘錄表根據(jù)測站降雨特性、資料觀測情況及社會(huì)需要，可選擇“汛期全摘”或“雨洪配套”方法進(jìn)行摘錄，摘錄段制可選擇24、8、4段制。就我省而言，長江流域、黃河流域5月～10月全摘。遙測資料按24段制摘錄，人工觀測資料按4段制摘錄。重點(diǎn)檢查汛期前后是否漏摘符合標(biāo)準(zhǔn)的降水量或與5月初10月底符合標(biāo)準(zhǔn)連續(xù)的降水量，也就是說4月和11月初也在查選范圍內(nèi)。11月初降水連續(xù)是否按四段制觀測記載。

②搞清是按記或不記起止時(shí)分。不記降水起止時(shí)分的只記降水的起止時(shí)段及降水量，有時(shí)可記相鄰段的合并時(shí)段及總量。月、日起止時(shí)間填寫時(shí)段開始的月、日和起止時(shí)間；時(shí)段小于1 h，記至?xí)r、分；時(shí)段大于等于1 h，記至?xí)r。

③按降水強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行摘錄檢查。

陜西水文勘測中心降水量補(bǔ)充規(guī)范規(guī)定，一次降水達(dá)到20 mm，且降水強(qiáng)度大于2.5 mm/h(指一次降水平均強(qiáng)度)或24小時(shí)降水量≥40 mm的降水過程；長江流域3日降水量達(dá)到50 mm的4段制及以上段制觀測。自記站全部用24段制摘錄，人工按觀測段制摘錄。兩段制觀測不摘錄。算遙測降水強(qiáng)度按數(shù)據(jù)實(shí)際發(fā)生的起止時(shí)段推算。主要檢查是否因?yàn)榱啃』驎r(shí)段不連續(xù)而漏摘。

3)各時(shí)段最大降水量表(1)、表(2)檢查

①各時(shí)段最大降水量表(1)宜根據(jù)自計(jì)儀器采集間隔1分鐘、5分鐘滑動(dòng)進(jìn)行挑選。在全年自記記錄數(shù)據(jù)上連續(xù)滑動(dòng)挑選。自記雨量計(jì)短時(shí)間發(fā)生故障，經(jīng)與鄰站對(duì)照分析插補(bǔ)修正的資料，可參加統(tǒng)計(jì)。

②各時(shí)段最大降水量表(2)，不能或不適合編制最大降水量表(1)的站，可編制最大降水量表(2)，均按觀測時(shí)段或摘錄時(shí)段滑動(dòng)統(tǒng)計(jì)，當(dāng)有合并摘錄時(shí)段時(shí)按合并前資料滑動(dòng)統(tǒng)計(jì)。按24段觀測摘錄的，各時(shí)段最大降水量均應(yīng)統(tǒng)計(jì)；按12段制觀測或摘錄的，宜統(tǒng)計(jì)2 h、6 h、12 h、24 h最大降水量、按8段觀測或摘錄的宜統(tǒng)計(jì)3 h、6 h、12 h、24 h最大降水量；按4段制觀測或摘錄的宜統(tǒng)計(jì)6 h、12 h、24 h最大降水量；挑選的各時(shí)段最大降水量，均應(yīng)填寫開始日期。日期以零時(shí)為日分界。

3.4.2 綜合合理性檢查

1)逐日降水量表

①遙測雨量計(jì)短時(shí)間發(fā)生故障，使降水量累積曲線發(fā)生中斷或不正常時(shí)，通過分析對(duì)照或參照鄰站資料進(jìn)行改正。對(duì)不能改正部分是否采用人工觀測記錄或按缺測處理。

②月最大日量與逐日值是否有矛盾。

③檢查年統(tǒng)計(jì)欄。時(shí)段最大降水量是否從左向右從小到大或相等(與日量對(duì)照)，但降水量增大的比率應(yīng)小于時(shí)段加長的比率。如：3日最大降水量應(yīng)大于(或等于)1日最大降水量，但小于1日最大降水量的3倍。

④臨近站降水量、降水天數(shù)對(duì)照檢查。

2)降水量摘錄

①降水量摘錄表與逐日降水量表對(duì)照：檢查相應(yīng)的日量及符號(hào)，24 h最大量應(yīng)大于或等于一日最大量。

②同時(shí)期的降水量摘錄表與逐日降水量表所依據(jù)的記錄，應(yīng)完全一致。

3)各時(shí)段最大降水量表1、表2

①表(1)中10分鐘降水量>20 mm，需檢查原始數(shù)據(jù)，看是否是局部暴雨的真實(shí)反映。

②表(1)中24×60分鐘欄及表(2)中24小時(shí)欄與逐日降水量表中最大1日量對(duì)照，應(yīng)等于或大于逐日表中1日最大量。

③自左向右或各時(shí)段最大降水量應(yīng)隨時(shí)間加長而增大或相等，但降水量增大的比率應(yīng)小于時(shí)間加長的比率。

④按兩段制觀測或只記日量的站，不做此項(xiàng)統(tǒng)計(jì)。

4)面上對(duì)照

雨量站資料面上對(duì)照，是搞好降水資料的必要步驟。通過面上對(duì)照進(jìn)一步提高本站資料降水日期，降水天數(shù)、降水量的準(zhǔn)確性。在非汛期，雨量站周邊均有降水而本站無降水就有可能缺測，周圍均無降水，本站有降水有可能是注水試驗(yàn)未及時(shí)刪除數(shù)據(jù)或者降水日期錯(cuò)，例如觀測員把日子記錯(cuò)或陰歷陽歷混淆等現(xiàn)象；在汛期與周邊雨量站對(duì)照如果面上普遍降

水，一站無降水有可能缺測，也有周邊無降水，單站降水有可能是雷陣雨或局部暴雨需要與人工對(duì)比確定其真實(shí)性。

4 結(jié)論

隨著中小河流雨量站點(diǎn)的不斷增加，新儀器的不斷地更新和使用，降水量整編也會(huì)面臨不同程度問題和挑戰(zhàn)，通過認(rèn)真分析數(shù)據(jù)、科學(xué)合理整編，不斷發(fā)現(xiàn)問題，加強(qiáng)與水情、設(shè)備管理人員溝通，提高對(duì)儀器人工調(diào)試管理水平，進(jìn)一步對(duì)遙測資料整編方法和技巧的不斷探索和研究，才能有效推進(jìn)遙測雨量資料整編工作更上新臺(tái)階。