王 鈺，黃少平

(江西省氣象信息中心，330096，南昌)

0 引言

紙質(zhì)氣象記錄檔案是氣象檔案的重要資源，其中壓、溫、濕、風(fēng)、降水自記紙是數(shù)量最多、時間分辨率較高的氣象記錄檔案，但早期受檔案載體及信息技術(shù)限制利用率較低，特別是自記跡線中包含的分鐘級數(shù)據(jù)沒有得到充分應(yīng)用。隨著計算機圖像識別技術(shù)的發(fā)展，降水自記紙、EL型電接風(fēng)自記紙先后開始自記跡線數(shù)字化提取[1-3]，獲取了分鐘級降水?dāng)?shù)據(jù)、風(fēng)向風(fēng)速自記數(shù)據(jù)，并為各地城市暴雨強度公式計算、風(fēng)能資源評價提供了高時間分辨率的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)支持。

雖然自記紙數(shù)字化提取的每個步驟都進(jìn)行了數(shù)據(jù)質(zhì)量控制，但數(shù)字化成果完整、系統(tǒng)地質(zhì)量控制一直未開展。由此，2018年中國氣象局“關(guān)于做好2018年氣象業(yè)務(wù)檔案相關(guān)工作的通知”中下達(dá)EL型電接風(fēng)自記紙數(shù)字化成果質(zhì)量控制軟件研發(fā)任務(wù)，旨在通過質(zhì)量控制提升EL型電接風(fēng)自記紙數(shù)字化成果的精確性。本文從軟件的技術(shù)規(guī)則、功能設(shè)計與應(yīng)用實效等方面進(jìn)行闡述，以期EL型風(fēng)自記紙數(shù)字化成果得到使用者的廣泛應(yīng)用及更進(jìn)一步的信賴。

1 技術(shù)規(guī)則

風(fēng)自記紙數(shù)字化提取數(shù)據(jù)質(zhì)量控制依據(jù)《地面氣象觀測規(guī)范》和風(fēng)跡線提取數(shù)據(jù)質(zhì)量控制技術(shù)規(guī)則(表1)，采取公司級、省級和國家級三級質(zhì)量控制方式。其中公司級質(zhì)量控制采用逐張自記紙質(zhì)量檢查，核對跡線提取數(shù)據(jù)是否正確；省級質(zhì)量控制采用通過省級風(fēng)跡線提取數(shù)據(jù)篩選技術(shù)規(guī)則(表2)，對與A6文件中數(shù)據(jù)差異超過一定界限值、跡線異常處理等自記紙進(jìn)行檢查，判斷公司級人員處理是否正確；國家級質(zhì)量檢查采用通過國家級風(fēng)跡線提取數(shù)據(jù)篩選技術(shù)規(guī)則(表2)，對省級可能出錯的自記紙進(jìn)行檢查，判斷風(fēng)跡線提取數(shù)據(jù)是否正確、數(shù)字化成果是否完整等。

表1 風(fēng)跡線提取數(shù)據(jù)質(zhì)量控制技術(shù)規(guī)則

表2 風(fēng)跡線提取數(shù)據(jù)篩選技術(shù)規(guī)則

2 軟件結(jié)構(gòu)與數(shù)據(jù)流程

軟件結(jié)構(gòu)與數(shù)據(jù)流程如圖1所示。因軟件需要大量重復(fù)操作，重點考慮了軟件的穩(wěn)定性、通用性、實用性，故軟件采用C/S結(jié)構(gòu)，不需要環(huán)境配置、插件安裝，兼容Windows XP、Windows 7、Windows10操作系統(tǒng)，并具有“記憶”功能無需重復(fù)輸入。

圖1 EL型風(fēng)自記紙數(shù)字化成果質(zhì)量控制軟件結(jié)構(gòu)與數(shù)據(jù)流程

2.1 公司級

公司提取人員完成一個站全部風(fēng)自記紙跡線提取工作后，將預(yù)處理后圖像文件(jpg文件)、風(fēng)自記跡線文件(gal文件)、提取效果文件(png文件)、數(shù)據(jù)庫文件(db文件)、風(fēng)自記紙跡線分鐘數(shù)據(jù)文件(Fm文件)、小時數(shù)據(jù)文件(Fh文件)等6種數(shù)據(jù)文件嚴(yán)格按照《EL型電接風(fēng)自記紙數(shù)據(jù)提取技術(shù)規(guī)定》中“數(shù)據(jù)存儲目錄結(jié)構(gòu)”規(guī)定存儲后，移交公司質(zhì)量控制人員開始公司級質(zhì)量控制工作。

2.1.1 軟件自動檢查

1)數(shù)據(jù)文件完整性檢查，檢查風(fēng)自記紙?zhí)崛∵^程中形成的數(shù)據(jù)文件是否完整、存放路徑是否正確。

2)數(shù)據(jù)質(zhì)量檢查，檢查風(fēng)自記跡線文件、數(shù)據(jù)庫文件、風(fēng)自記分鐘和小時數(shù)據(jù)文件格式，檢查提取數(shù)據(jù)的值域、一致性、完整性和邏輯性的質(zhì)量，相關(guān)技術(shù)指標(biāo)詳見氣象行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《風(fēng)自記紙記錄數(shù)字化 EL型》(QXT 156—2021)，逐條核實檢查出來的疑誤信息并備注說明。

2.1.2 人工回放檢查 軟件自動檢查后，利用風(fēng)自記跡線提取數(shù)據(jù)定位、圖像疊加技術(shù)，對全部自記跡線提取的數(shù)據(jù)進(jìn)行逐張回放檢查：1)逐時A6數(shù)據(jù)是否完整；2)網(wǎng)格開始時間、結(jié)束時間設(shè)置是否正確，即網(wǎng)格提取時間與自記紙原始網(wǎng)格起止時間應(yīng)重合；3)風(fēng)速跡線開始、結(jié)束位置是否正確，風(fēng)速跡線開始、結(jié)束時間的錄入值與自記紙上標(biāo)注的時間是否相符；4)風(fēng)速、風(fēng)向跟蹤線與自記紙跡線是否重合，即風(fēng)速跟蹤跡線保持在紙面跡線中心位置，每張自記紙風(fēng)向漏跟蹤劃數(shù)<15根；5)根據(jù)軟件提示判斷風(fēng)向缺失是否屬實；6)根據(jù)軟件提示，對提取的逐時風(fēng)向風(fēng)速與A系列文件中對應(yīng)時次記錄差異較大的進(jìn)行檢查確認(rèn)，根據(jù)檢查情況予以備注說明，如無備注公司質(zhì)檢人員應(yīng)補充；7)自記紙跡線異常時，應(yīng)檢查提取人員異常處理是否正確，并備注異常自記紙，備注內(nèi)容包括自記紙的年月日，站名，區(qū)站號。

2.1.3 數(shù)據(jù)提交 公司完成質(zhì)量控制后，將全部數(shù)據(jù)文件向省級氣象資料業(yè)務(wù)部門提交。

2.2 省級

省級質(zhì)量控制與公司級質(zhì)量控制步驟基本一致，在公司級質(zhì)量控制的基礎(chǔ)上，對質(zhì)量控制軟件依據(jù)省級篩選技術(shù)規(guī)則(表2)篩查出的自記紙逐張進(jìn)行回放檢查，檢查要求同2.1.2。

省級完成質(zhì)量控制后，將全部數(shù)據(jù)文件向國家級氣象資料業(yè)務(wù)部門提交。

2.3 國家級

國家級質(zhì)量控制與省級質(zhì)量控制步驟基本一致，在省級質(zhì)量控制的基礎(chǔ)上，對質(zhì)量控制軟件依據(jù)國家級篩選技術(shù)規(guī)則(表2)篩查出的自記紙，需在29吋顯示器上全屏顯示自記紙的狀態(tài)逐張進(jìn)行回放檢查，檢查要求同2.1.2。

國家級依據(jù)質(zhì)量控制結(jié)果填寫“疑誤信息查詢單”向省級查詢；省級反饋后國家級最后根據(jù)質(zhì)量控制結(jié)果和反饋信息給出每個站數(shù)字化成果質(zhì)量檢查結(jié)論，編制數(shù)字化成果質(zhì)量評估報告。

3 應(yīng)用實效

江西省應(yīng)用質(zhì)檢軟件完成82個站風(fēng)自記紙跡線提取數(shù)據(jù)的質(zhì)量控制。各站風(fēng)自記紙總數(shù)量雖有差異，但質(zhì)量控制軟件依據(jù)篩選技術(shù)規(guī)則均按30%的比例自動篩選風(fēng)自記紙進(jìn)行質(zhì)量檢查，平均每站抽檢3 173張。剔除人工誤判的8個站點，從74個站點國家級質(zhì)量控制結(jié)果來分析(圖2)，各站存在疑誤的風(fēng)自記紙在2～243張之間，經(jīng)國家級質(zhì)檢后省級確認(rèn)為錯誤的自記紙各站在0～243張之間，確認(rèn)比例各站在53.9%～100.0%之間，其中只有1個站點的確認(rèn)率0%，54個站點的確認(rèn)率達(dá)100%，平均確認(rèn)比例達(dá)94.8%，從平均確認(rèn)比例分析，軟件起到了風(fēng)自記紙跡線提取數(shù)據(jù)質(zhì)量控制的作用，有效提高了EL型電接風(fēng)自記紙數(shù)字化成果的質(zhì)量。

圖2 風(fēng)跡線提取數(shù)據(jù)國家級質(zhì)量控制結(jié)果

4 小結(jié)

1)該軟件采取公司級、省級和國家級三級質(zhì)量控制方式，其中公司級采用逐張自記紙回放檢查，核對跡線提取數(shù)據(jù)是否正確；省級和國家級采用篩選技術(shù)規(guī)則，對超過一定界限值、跡線異常處理等自記紙進(jìn)行檢查，分別對公司級處理是否正確、省級可能出錯進(jìn)行檢查，判斷風(fēng)跡線提取數(shù)據(jù)是否正確、數(shù)字化成果是否完整等。

2)軟件采用自動檢查、人工回放檢查相結(jié)合的方式，篩選出不符合技術(shù)規(guī)定的風(fēng)自記紙，再逐張人工回放檢查，不僅減少了重復(fù)檢查時間，而且提高檢查效率。

3)通過已完成國家級質(zhì)量控制74個站質(zhì)量情況看，軟件均按30%的比例自動篩選風(fēng)自記紙進(jìn)行質(zhì)量檢查；各站存在疑誤的風(fēng)自記紙在2～243張之間，經(jīng)省級確認(rèn)為錯誤的自記紙各站在0～243張之間，確認(rèn)比例各站在53.9%～100.0%之間，平均確認(rèn)比例為94.8%，疑誤100%確認(rèn)的站點達(dá)54個，確認(rèn)比例高，說明質(zhì)控軟件起到了風(fēng)自記紙跡線提取數(shù)據(jù)質(zhì)量控制的作用。