李若楠　呂家欣　全美蘭　李俊樂　李炳坤　馬曉穎　劉暢

摘要 天氣預(yù)報(bào)質(zhì)量不僅是氣象部門的日常業(yè)務(wù)考核內(nèi)容，也是各個(gè)氣象臺(tái)站、每個(gè)預(yù)報(bào)員業(yè)務(wù)水平高低的具體體現(xiàn)。城鎮(zhèn)天氣預(yù)報(bào)質(zhì)量檢驗(yàn)平臺(tái)采用C#語言通過氣象數(shù)據(jù)統(tǒng)一服務(wù)接口（MUSIC），將CIMISSS中的氣象數(shù)據(jù)提取到本地SQL Server數(shù)據(jù)庫中，利用Matlab GUI編程并可視化數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)，可隨時(shí)有效地對(duì)當(dāng)?shù)卣w天氣預(yù)報(bào)質(zhì)量和個(gè)人預(yù)報(bào)員的天氣預(yù)報(bào)質(zhì)量進(jìn)行評(píng)定。系統(tǒng)自2020年1月投入運(yùn)行以來，天氣預(yù)報(bào)質(zhì)量評(píng)定效率顯著提高，該系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定、界面友好、操作簡單、評(píng)定準(zhǔn)確、性能可靠，可在各市氣象局進(jìn)行推廣使用。

關(guān)鍵詞 城鎮(zhèn)天氣預(yù)報(bào)質(zhì)量檢驗(yàn);CIMISS;MUSIC;C#;SQL Server;MATLAB GUI

中圖分類號(hào)：P409 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：B 文章編號(hào)：2095–3305（2021）11–0054–02

信息化是當(dāng)今世界經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展的大趨勢，為了推進(jìn)氣象信息化工作，滿足各種氣象業(yè)務(wù)應(yīng)用需求，統(tǒng)一氣象數(shù)據(jù)環(huán)境，國家發(fā)改委建設(shè)重點(diǎn)項(xiàng)目“全國綜合氣象信息共享平臺(tái)（CIMISS）”，實(shí)現(xiàn)了國家級(jí)、省級(jí)數(shù)據(jù)同步和實(shí)時(shí)歷史數(shù)據(jù)一體化管理，并提供了氣象數(shù)據(jù)統(tǒng)一服務(wù)接口（MUSIC），為國、省、地、縣各級(jí)氣象局應(yīng)用系統(tǒng)提供唯一權(quán)威的數(shù)據(jù)接入服務(wù)，這為各級(jí)氣象臺(tái)站共享氣象信息和業(yè)務(wù)應(yīng)用開發(fā)與科研工作提供了便利條件，現(xiàn)已成為氣象數(shù)據(jù)流動(dòng)的“主動(dòng)脈”[1-2]。各級(jí)氣象部門基于CIMISS也研發(fā)出了多種業(yè)務(wù)應(yīng)用系統(tǒng)[3-7]。天氣預(yù)報(bào)的準(zhǔn)確度不僅是氣象部門日常業(yè)務(wù)重要的考核內(nèi)容，也是每個(gè)氣象臺(tái)站和每個(gè)預(yù)報(bào)員業(yè)務(wù)能力高低水平的具體體現(xiàn)。為減少人工統(tǒng)計(jì)的工作量和準(zhǔn)確度，本文借助C#、SQLserver2008和Matlab GUI設(shè)計(jì)開發(fā)出城鎮(zhèn)天氣預(yù)報(bào)質(zhì)量檢驗(yàn)平臺(tái)，此平臺(tái)能快速查詢并統(tǒng)計(jì)出全體或個(gè)人歷史天氣預(yù)報(bào)質(zhì)量情況。

1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)及技術(shù)路線

1.1 基本思路

利用C#編程每日定時(shí)（08：00、20：00）將日最高氣溫、日最低氣溫、日降水量數(shù)據(jù)提取出，并保存到本地SQL數(shù)據(jù)庫中，再通過Matlab GUI設(shè)計(jì)開發(fā)城鎮(zhèn)天氣預(yù)報(bào)質(zhì)量檢驗(yàn)平臺(tái)，通過建立ODBC源的方式隨時(shí)讀取SQL Server數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)并進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析和可視化展示。

1.2 功能設(shè)計(jì)

城鎮(zhèn)天氣預(yù)報(bào)質(zhì)量檢驗(yàn)平臺(tái)主要分為4個(gè)功能：個(gè)人/地區(qū)分時(shí)段質(zhì)量檢驗(yàn)、分時(shí)段逐月—年檢驗(yàn)、綜合逐月個(gè)人檢驗(yàn)、綜合逐月—年檢驗(yàn)。可通過2種方式將查詢結(jié)果保存：保存當(dāng)前結(jié)果、截圖當(dāng)前界面。天氣預(yù)報(bào)準(zhǔn)確率是指最高溫度準(zhǔn)確率、最低溫度準(zhǔn)確率、晴雨準(zhǔn)確率，統(tǒng)計(jì)時(shí)段為08：00～08：00或20：00～20：00。通過組合選擇平臺(tái)自動(dòng)提取和計(jì)算數(shù)據(jù)，并將統(tǒng)計(jì)結(jié)果展示在界面上。

1.2.1 個(gè)人/地區(qū)分時(shí)段質(zhì)量檢驗(yàn) 輸入統(tǒng)計(jì)年份，選擇統(tǒng)計(jì)月份和統(tǒng)計(jì)時(shí)段，根據(jù)選擇好的統(tǒng)計(jì)選項(xiàng)（預(yù)報(bào)員、整體），統(tǒng)計(jì)結(jié)果包含月平均準(zhǔn)確率、每個(gè)評(píng)分臺(tái)站月晴雨錯(cuò)落報(bào)數(shù)及逐日質(zhì)量評(píng)定詳情（實(shí)況值、預(yù)報(bào)值、評(píng)定結(jié)果）。

1.2.2 分時(shí)段逐月—年檢驗(yàn) 輸入統(tǒng)計(jì)年份，選擇統(tǒng)計(jì)月份和統(tǒng)計(jì)時(shí)段，點(diǎn)擊分時(shí)段逐月—年檢驗(yàn)，統(tǒng)計(jì)對(duì)象為所有評(píng)分臺(tái)站。統(tǒng)計(jì)結(jié)果包含4個(gè)部分：統(tǒng)計(jì)時(shí)段年平均準(zhǔn)確率、逐月預(yù)報(bào)準(zhǔn)確率、累計(jì)月預(yù)報(bào)準(zhǔn)確率、逐月和累計(jì)月預(yù)報(bào)準(zhǔn)確率和累計(jì)月值班數(shù)。

1.2.3 綜合逐月個(gè)人檢驗(yàn) 輸入統(tǒng)計(jì)年份，選擇統(tǒng)計(jì)月份，點(diǎn)擊綜合逐月個(gè)人檢驗(yàn)，統(tǒng)計(jì)對(duì)象為所有評(píng)分臺(tái)站，統(tǒng)計(jì)時(shí)段為2個(gè)時(shí)段的合并，統(tǒng)計(jì)結(jié)果包含4個(gè)部分：集體月平均準(zhǔn)確率、年平均準(zhǔn)確率、選擇月份每個(gè)預(yù)報(bào)員和集體的天氣預(yù)報(bào)月準(zhǔn)確率以及月值班班次、1月至選擇月份每個(gè)預(yù)報(bào)員和集體的天氣預(yù)報(bào)累計(jì)月平均準(zhǔn)確率以及對(duì)應(yīng)總值班班次。

1.2.4 綜合逐月個(gè)人檢驗(yàn) 輸入統(tǒng)計(jì)年份點(diǎn)擊綜合逐月—年檢驗(yàn)，統(tǒng)計(jì)對(duì)象為所有評(píng)分臺(tái)站，統(tǒng)計(jì)月為輸入年的全月，統(tǒng)計(jì)時(shí)段為2個(gè)統(tǒng)計(jì)時(shí)段的合并，統(tǒng)計(jì)結(jié)果包含集體天氣預(yù)報(bào)準(zhǔn)確率、每個(gè)預(yù)報(bào)員和集體全年逐月天氣預(yù)報(bào)準(zhǔn)確率和年天氣預(yù)報(bào)準(zhǔn)確率、每個(gè)預(yù)報(bào)員和集體全年每月值班班次和次數(shù)。

2 統(tǒng)計(jì)原理

2.1 晴雨統(tǒng)計(jì)原理

晴雨預(yù)報(bào)準(zhǔn)確率規(guī)定：雨天標(biāo)記為1，晴天標(biāo)記為0，即降水量不為0的日為降水日，當(dāng)預(yù)報(bào)標(biāo)記=實(shí)況標(biāo)記就判定為晴雨預(yù)報(bào)正確。

2.2 溫度統(tǒng)計(jì)原理

根據(jù)（遼氣發(fā)[2006]171號(hào)）關(guān)于印發(fā)《遼寧省氣象部門鄉(xiāng)鎮(zhèn)短期天氣預(yù)報(bào)質(zhì)量檢驗(yàn)辦法（試行）》的通知中對(duì)溫度預(yù)報(bào)準(zhǔn)確率的規(guī)定，若預(yù)報(bào)溫度與實(shí)況溫度絕對(duì)差值不大于2判定溫度預(yù)報(bào)是正確的，評(píng)定值為1，否則為0。

2.3 準(zhǔn)確率統(tǒng)計(jì)原理

P=（M/N）×100%? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?（1）

P：準(zhǔn)確率;

N：統(tǒng)計(jì)樣本總?cè)諗?shù)（即班次）;

M：統(tǒng)計(jì)樣本中評(píng)定值為1的日數(shù)。

3 關(guān)鍵技術(shù)

3.1 數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)

按照結(jié)構(gòu)化設(shè)計(jì)方法，數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)的步驟包含：需求分析、概念結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、邏輯結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、物理設(shè)計(jì)、實(shí)施與測試、運(yùn)行維護(hù)等幾個(gè)階段[8]。

本文利用Microsoft SQL Server 2008創(chuàng)建本地?cái)?shù)據(jù)庫，庫名Ground并設(shè)置用戶名和登錄密碼;新建數(shù)據(jù)表dbo.daysvalue和dbo.CityTRstatistics分別用于存儲(chǔ)08：00～08：00、20：00～20：00日各站點(diǎn)實(shí)況值、預(yù)報(bào)值與評(píng)定結(jié)果和各預(yù)報(bào)員城鎮(zhèn)天氣預(yù)報(bào)質(zhì)量數(shù)據(jù)。

3.2 基于CIMISS環(huán)境的氣象數(shù)據(jù)訪問及數(shù)據(jù)入庫設(shè)計(jì)

MUSIC是用戶從Cimiss數(shù)據(jù)環(huán)境中獲取數(shù)據(jù)或產(chǎn)品的應(yīng)用編程接口，參考MUSIC網(wǎng)站說明調(diào)用接口函數(shù)，即可完成從cimiss環(huán)境中獲取數(shù)據(jù)或產(chǎn)品功能。本文利用C#編寫調(diào)用代碼從CIMISS中讀取需要的氣象數(shù)據(jù)并入庫到本地SQL數(shù)據(jù)庫中。

3.3 氣象數(shù)據(jù)的可視化

MATLAB軟件具有強(qiáng)大的數(shù)據(jù)分析、科學(xué)計(jì)算和圖像處理功能，其圖形用戶界面（GUI模塊）是包括窗口、圖標(biāo)、菜單、工具條等的用戶界面，具有設(shè)計(jì)界面友好、人機(jī)交互方便的特點(diǎn)，使用GUIDE即可完成GUI圖像界面布局和GUI編程這2項(xiàng)工作[9]。

本文選取菜單編輯器、靜態(tài)文本、可編輯文本、彈起式菜單、觸控按鈕、表格、面板完成氣象數(shù)據(jù)可視化的界面設(shè)計(jì)。

4 應(yīng)用實(shí)例

以2020年6月08：00～08：00為例，統(tǒng)計(jì)選項(xiàng)里“整體”為例展示個(gè)人/地區(qū)分時(shí)段質(zhì)量檢驗(yàn)功能（圖略）。平臺(tái)顯示出6月每日每個(gè)值班員當(dāng)日各氣象要素預(yù)報(bào)的準(zhǔn)確情況以整體08：00～08：00月預(yù)報(bào)準(zhǔn)確率為：最高溫度準(zhǔn)確率為93.33%、最低溫度準(zhǔn)確率為88%、晴雨準(zhǔn)確率為89.33%，晴雨錯(cuò)落報(bào)情況：章黨錯(cuò)（落）報(bào)1次，清原和新賓各錯(cuò)（落）報(bào)2次。

5 結(jié)束語

利用C#編程可以將Cimiss中需要的日氣象數(shù)據(jù)定時(shí)提取并保存到本地SQL數(shù)據(jù)庫中，通過Matlab GUI設(shè)計(jì)開發(fā)城鎮(zhèn)天氣預(yù)報(bào)質(zhì)量檢驗(yàn)平臺(tái)可以隨時(shí)查詢到某日具體預(yù)報(bào)質(zhì)量情況，根據(jù)日常業(yè)務(wù)功能需求，能自動(dòng)統(tǒng)計(jì)出撫順地區(qū)城鎮(zhèn)天氣預(yù)報(bào)質(zhì)量日質(zhì)量、月質(zhì)量、年質(zhì)量情況和各預(yù)報(bào)員天氣預(yù)報(bào)質(zhì)量日質(zhì)量、月質(zhì)量、年質(zhì)量情況。相比手動(dòng)編輯統(tǒng)計(jì)的方式，數(shù)據(jù)庫存儲(chǔ)數(shù)據(jù)既保證了數(shù)據(jù)的安全性、準(zhǔn)確性和長久性，友好的人機(jī)交互界面和多功能數(shù)據(jù)可視化設(shè)計(jì)也極大地方便了預(yù)報(bào)員總結(jié)分析預(yù)報(bào)質(zhì)量，為目標(biāo)考核和優(yōu)秀預(yù)報(bào)員評(píng)比提供了科學(xué)的依據(jù)。

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責(zé)任編輯：黃艷飛

Development of Urban Weather Forecast Quality Inspection Platform Based on CIMISS and SQL Server With the Help of Matlab GUI and C #

LI Ruo-nan et al（Fushun Meteorological Bureau， Fushun， Liaoning 113000）

Abstract The quality of weather forecast is not only the daily operational assessment content of meteorological departments， but also the concrete embodiment of the operational level of each meteorological station and forecaster. The quality inspection platform of urban weather forecast uses C# language to extract meteorological data from cimisss to local SQL Server database through the unified service interface of meteorological data （music）， by using Matlab GUI programming and visualizing the data in the database， the local overall weather forecast quality and individual forecasters weather forecast quality can be effectively evaluated at any time. Since the system was put into operation in January 2020， the weather forecast quality evaluation efficiency of Fushun meteorological station has been significantly improved. The platform has the advantages of stable operation， friendly interface， simple operation， accurate evaluation and reliable performance， which can be widely used in various municipal bureaus.

Key words Quality test of urban weather forecast; CIMISS; MUSIC; C#; SQL Server; MATLAB GUI

作者簡介 李若楠（1989—），女，吉林遼源人，工程師，主要從事天氣預(yù)報(bào)預(yù)警和氣象服務(wù)工作。#通信作者：呂家欣（1995—），女，遼寧綏中人，助理工程師，E-mail：1091627551@qq.com。

收稿日期 2021-07-23